Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein MEMS-Bauelement und auf ein Verfahren zum Betreiben desselben. Die vorliegende Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf ein MEMS mit einem Deckelantrieb zum Antrieb eines beweglichen Elements in-plane, das heißt, in der Ebene.

Bekannt sind MEMS-Wandler, die aus einem Substrat heraus gebildet sind und durch das eingeschränkte Aspektverhältnis, beispielsweise der Boschmethode, limitierte geometri- sche Abmessungen oder Aspektverhältnisse aufweisen. Soll das Volumen eines MEMS- Bauelements vergrößert werden, ist das beispielsweise über eine tiefere Ätzung möglich. Gleichzeitig ist dann aber kein geringer Elektrodenabstand zwischen benachbarten Elekt- roden realisierbar, da dieser aufgrund der Ätzmethode mit vergrößert wird. Somit ist es zumindest schwierig, einen Wandler herauszubilden, der einerseits mit einem großen Vo- lumen des umgebenden Fluids interagieren kann und dabei die dazu notwendige Kraft auf- bringen kann bzw. entsprechend geringe Elektrodenabstände aufweist.

Es besteht deshalb ein Bedarf an MEMS-Wandlern, die ein großes Aspektverhältnis auf- weisen, um große Fluidvolumina bewegen zu können und gleichzeitig geringe Elektroden- abstände realisieren zu können.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, MEMS-Bauelemente mit hohen Aspektverhältnissen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, erkannt zu haben, dass eine in-plane Aktuierung eines beweglichen Elements auch auf einer Elektrodenanordnung ba- sieren kann, die senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordnet ist, was es ermöglicht, große bewegliche Elemente beispielsweise mittels Ätzung herauszulösen und gleichzeitig geringe Spaltabstände senkrecht zur Bewegungsrichtung zu ermöglichen, da diese Spalt- abstände von dem verwendeten Ätzprozess unabhängig sein können. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein MEMS-Bauelement einen Schichtstapel mit einer Mehrzahl von MEMS-Schichten, die entlang einer Schichtfolgenrichtung angeord- net sind. Ferner ist ein in einer ersten MEMS-Schicht gebildetes bewegliches Element vor- gesehen, das zwischen einer zweiten MEMS-Schicht und einer dritten MEMS-Schicht des Schichtstapels angeordnet ist. Das MEMS-Bauelement umfasst eine Antriebseinrichtung mit einer mit dem beweglichen Element mechanisch fest verbundenen ersten Antriebsstruk- tur und einer mit der zweiten MEMS-Schicht mechanisch fest verbundenen zweiten An- triebsstruktur, was es ermöglicht, Kräfte zwischen den beiden Antriebsstrukturen aufzubrin- gen. Die Antriebseinrichtung ist ausgebildet, um eine Antriebskraft senkrecht zu der Schichtfolgenrichtung an dem beweglichen Element zu erzeugen, wobei die Antriebskraft ausgelegt ist, um das bewegliche Element auszulenken, insbesondere mit einer Kompo- nente senkrecht zu der Schichtfolgenrichtung, was eine rotatorische Bewegung, eine Tor- sionsbewegung und/oder eine translatorische Bewegung umfassen kann.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die erste Antriebsstruktur und die zweite Antriebs- struktur durch eine Spalt beabstandet und einander gegenüberliegend angeordnet. Eine Abmessung des Spalts entlang der Schichtfolgenrichtung ist durch z.B. einen Bondingpro- zess eingestellt. Bondingprozesse ermöglichen geringe Spaltabstände, so dass beispiels- weise unter Verwendung elektrostatischer oder elektrodynamischer Antriebskräfte hohe Kräfte erzeugt werden können.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das bewegliche Element so gestaltet, dass es eine Mehrzahl mittels eines Bondingprozesses verbundene Schichten aufweist. Dadurch ist es möglich, große bewegliche Elemente und damit auch hohe Aspektverhältnisse zu erhalten, so dass ein hohes Maß an Fluid mit dem beweglichen Element bewegt werden kann.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Antriebsstruktur eine strukturierte Elekt- rodenstruktur mit zumindest einem ersten Elektrodenelement und einem hiervon elektrisch isolierten zweiten Elektrodenelement. Das MEMS-Bauelement ist ausgebildet, um an das erste Elektrodenelement ein erstes elektrisches Potenzial und an das zweite Elektroden- element ein hiervon verschiedenes zweites elektrisches Potenzial anzulegen. Das MEMS- Bauelement ist ferner ausgelegt, um an die erste Antriebsstruktur ein drittes elektrisches Potenzial anzulegen, um in Zusammenwirkung des dritten elektrischen Potenzials mit dem ersten elektrischen Potenzial oder dem zweiten elektrischen Potenzial die Antriebskraft zu erzeugen. Dies ermöglicht beispielsweise eine bidirektionale und möglicherweise lineare Auslenkung des beweglichen Elements im Sinne einer Hin-und-her-Bewegung, was vorteil- haft ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind das erste Elektrodenelement und das zweite Elekt- rodenelement durch einen Elektrodenspalt elektrisch voneinander isoliert. In einer Ruhepo- sition des beweglichen Elements ist dieses symmetrisch und/oder asymmetrisch gegen- überliegend des Elektrodenspalts angeordnet. Während eine zumindest bereichsweise symmetrische Anordnung eine Auslenkung bereits bei geringen elektrischen Spannungen und/oder eine symmetrische Auslenkung ermöglicht, kann mittels einer zumindest be- reichsweisen Asymmetrie eine Vorzugsrichtung und/oder eine mechanische Vorauslen- kung implementiert werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen Elektroden der zweiten Antriebsstruktur entlang eines axialen Verlaufs senkrecht zu der Schichtfolgenrichtung eine Konstante oder verän- derliche laterale Abmessung senkrecht zu der axialen Richtung auf. Anders ausgedrückt können die Elektroden beispielsweise Streifen mit variabler Streifenbreite bereitstellen. Eine variable Ausdehnung ermöglicht es, mechanische Spannungen, die durch eine Elekt- rodenverformung ausgelöst werden können, zu berücksichtigen und/oder zu kompensie- ren.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Antriebseinrichtung eine dritte Antriebsstruk- tur auf, die mit der driten MEMS-Schicht mechanisch fest verbunden ist. Zwischen der ers- ten Antriebsstruktur und der zweiten Antriebsstruktur ist ein erster Spalt angeordnet und zwischen der ersten Antriebsstruktur und der dritten Antriebsstruktur ist ein zweiter Spalt angeordnet. Die Antriebseinrichtung ist ausgebildet, um die Antriebskraft basierend auf ei- ner ersten Interaktion zwischen der ersten Antriebsstruktur und der zweiten Antriebsstruktur und basierend auf einer zweiten Interaktion zwischen der ersten Antriebsstruktur und der dritten Antriebsstruktur bereitzustellen. Dies ermöglicht eine weitere Erhöhung der das be- wegliche Element auslenkenden Kraft und/oder eine präzise Bewegung des beweglichen Elements.

Gemäß eine Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinrichtung ausgebildet, um basierend auf der ersten Interaktion eine erste Antriebskraftkomponente und basierend auf der zweiten Interaktion eine zweite Antriebskraftkomponente zu erzeugen. Das MEMS-Bauelement ist ausgebildet, um die erste Antriebskraftkomponente oder Interaktion und die zweite An- triebskraftkomponente oder Interaktion gleichphasig oder mit einem Phasenversatz zu er- zeugen. Während eine gleichphasige Ansteuerung beispielsweise für eine translatorische Verschiebung des beweglichen Elements genutzt werden kann, kann ein gegebenenfalls variabler, aber auch ein konstanter Phasenversatz für eine Rotation oder Verkippung oder Torsion des beweglichen Elements genutzt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das bewegliche Element mit der dritten MEMS- Schicht mechanisch über einen elastischen Bereich verbunden. Das bewegliche Element ist ausgebildet, um basierend auf der Antriebskraft eine Rotationsbewegung unter Verfor- mung des elastischen Bereichs auszuführen. Dies ermöglicht gezielte Auslegungen der Einzelkomponenten.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Elektrodenstruktur an einer derzweiten MEMS- Schicht zugewandten und/oder an einer der dritten MEMS-Schicht zugewandten Seite oder MEMS-Schicht angeordnet und bildet zumindest einen Teil der ersten Antriebsstruktur. Dies ermöglicht eine hohe Variabilität der elektrischen Variabilität der elektrischen Ansteuerung.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das bewegliche Element an einer der zweiten MEMS-Schicht zugewandten Seite und/oder die zweite MEMS-Schicht an einer dem be- weglichen Element zugewandten Seite so ausgestaltet, dass eine Oberflächenstrukturie- rung vorgesehen ist, um einen Abstand zwischen dem beweglichen Element und der zwei- ten MEMS-Schicht lokal zu verändern. Dies ermöglich eine präzise Justage elektrostati- scher Kräfte basierend auf einem während der Bewegung veränderlichen Elektrodenab- stand.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind Elektroden der ersten Antriebsstruktur und/oder Elektroden der zweiten Antriebsstruktur interdigital angeordnet und verschaltet. Dies er- möglicht ein geringes Maß an elektrischen Störfeldern.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das MEMS-Bauelement eine Vielzahl beweg- licher Elemente, die nebeneinander in einer gemeinsamen MEMS-Ebene angeordnet sind und die fluidisch und/oder vermittels eines Kopplungselements miteinander gekoppelt sind. Dies ermöglicht ein hohes Maß an bewegtem Fluid. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist an jedem der beweglichen Elemente eine Antriebs- struktur mit zumindest zwei nebeneinander angeordneten verbundenen Elektroden ange- ordnet, von denen eine Elektrode mit einem ersten elektrischen Potenzial und eine zweite Elektrode mit einem zweiten, verschiedenen elektrischen Potenzial verbunden ist. Einander zugewandte Elektroden benachbarter beweglicher Elemente sind mit einer Kombination des ersten elektrischen Potenzials und des zweiten elektrischen Potenzials verbunden. An- ders ausgedrückt können Elektroden benachbarter beweglicher Elemente verschieden elektrisch angesteuert werden. Dies ermöglicht eine bedarfsgerechte Ansteuerung einzel- ner Elemente.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das bewegliche Element in einer MEMS-Kavität be- weglich angeordnet. Vermittels einer Bewegung des beweglichen Elements wird zumindest eine Teilkavität der Kavität wechselweise vergrößert und verkleinert, wobei sich die Teil- kavität lokal in die zweite MEMS-Schicht erstreckt. Durch das Erstrecken der Teilkavität in die zweite MEMS-Schicht kann der entsprechende MEMS-Raum effizient genutzt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das bewegliche Element eine Elementlänge ent- lang einer axialen Streckungsrichtung senkrecht zu der Schichtfolgenrichtung auf. Eine Elektrode der ersten Antriebsstruktur verweist entlang der Elementlänge eine Mehrzahl von Elektrodensegmenten auf. Benachbarte Elektrodensegmente sind elektrisch miteinander elektrisch leitfähig durch elektrische Leiter verbunden. Die elektrischen Leiter weisen ent- lang einer Richtung senkrecht zu der Elementlänge eine geringere mechanische Steifigkeit auf als die Elektrodensegmente. Diese Bereiche können dadurch Verformungsenergie auf- nehmen, so dass die Elektrodensegmente in geringem Maß verformt werden, was eine hohe Effizienz aufweist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das bewegliche Element für die Bereitstellung einer Interaktion mit einem Fluid ausgelegt. Dies kann direkt über einen unmittelbaren Kontakt mit dem Fluid oder mittelbar, indirekt erfolgen, indem für die Fluidinteraktion vorgesehene mechanische Elemente durch das bewegliche Element bewegt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Antriebseinrichtung eine vierte Antriebsstruk- tur auf, die an einer von dem beweglichen Element abgewandten Seite der zweiten MEMS- Schicht angeordnet ist. Ein weiteres bewegliches Element ist benachbart zu der vierten Antriebsstruktur angeordnet und bildet mit dem beweglichen Element eine gestapelte An- ordnung. Dies ermöglicht ein hohes Maß an Fluidinteraktion bei geringer Inanspruchnahme einer Chip-Fläche durch die gestapelte Anordnung.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Betrieb eines MEMS- Bauelements ein Ansteuern zweier einander entlang einer Schichtfolgenrichtung, entlang der eine Vielzahl von MEMS-Schichten des MEMS-Bauelements angeordnet sind, ange- ordnete Antriebsstrukturen und ein Erzeugen einer Antriebskraft an einem beweglichen Ele- ment des MEMS-Bauelements senkrecht zu der Schichtfolgenrichtung durch das Ansteu- ern, um das MEMS-Bauelement auszulenken.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Verfahren so ausgestaltet, dass vermittels be- nachbarter Elektrodenelemente der Antriebseinrichtung, die durch einen Elektrodenspalt elektrisch voneinander isoliert sind, eine symmetrische und/oder lineare Auslenkung des beweglichen Elements angesteuert wird, indem die Elektrodenelemente im zeitlichen Mittel symmetrisch um ein Referenzpotenzial bezüglich der angelegten Potenziale angesteuert werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Auslenkung des beweglichen Elements asym- metrisch im zeitlichen Mittel entlang einer Aktuierungsrichtung bezüglich einer entgegenge- setzten Richtung angesteuert, also asymmetrisch angesteuert. Dies kann beispielsweise genutzt werden, um mechanische Vorauslenkungen oder mechanische Asymmetrien aus- zugleichen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind der Gegenstand weiterer abhängiger Patentan- sprüche.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2a eine schematische Seitenschnittansicht eines Ausschnitts eines MEMS- Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 2b-d schematische Seitenschnittansichten unterschiedlicher Auslenkungszu- stände des MEMS-Bauelements aus Fig. 2a gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 3a eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine Topographie in einem Bodenwafer und/oder Deckelwafer aufweist;

Fig. 3b-d schematische Seitenschnittansichten beweglicher Elemente gemäß Ausfüh- rungsbeispielen;

Fig. 4a eine schematische Seitenschnitansicht eines beweglichen Elements mit ei- ner Elektrodenstrukturen gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 4b eine schematische Seitenschnittansicht eines beweglichen Elements mit ei- ner strukturierten Elektrodenstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 5a eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines MEMS-Bauelements zur Darstellung einer Interdigitalverschaltung von Elektroden gemäß einem Aus- führungsbeispiel;

Fig. 5b eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines MEMS-Bauelements zur Darstellung einer Interdigitalverschaltung von strukturierten Elektroden ge- mäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 eine schematische Seitenschnitansicht eines Teils eines MEMS- Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel mit vier beweglichen Ele- mente gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 7a-c schematische Seitenschnittansichten eines MEMS-Bauelements gemäß ei- nem Ausführungsbeispiel und unterschiedliche Implementierungen elektri- scher Kontaktierung desselben;

Fig. 8a-c Seitenschnittansichten eines MEMS basierten Schallwandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel und in drei Auslenkungszuständen; Fig. 9 eine schematische perspektivische Ansicht von Teilen eines MEMS- Bauelements mit beidseitig eingespannten beweglichen Elementen; gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 10 eine schematische perspektivische Ansicht von Teilen eines MEMS- Bauelements mit einseitig eingespannten beweglichen Elementen; gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 11 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils eines MEMS- Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel das sowohl Öffnungen als auch Interdigital-Elektroden aufweisen kann;

Fig. 12a-c Draufsichten auf Bereiche alternativer Ausgestaltungen einer Elementarzelle für MEMS-Bauelemente gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 13 eine schematische Seitenschnittansicht von Teilen eines MEMS- Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem ein bewegliches Element H-förmig gebildet ist;

Fig. 14 eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem das bewegliche Element Block-förmig gebildet ist;

Fig. 15a-c schematische Seitenschnittansichten gestapelter MEMS gemäß Ausfüh- rungsbeispielen;

Fig. 16a-c jeweils eine Seitenschnittansicht eines alternativen Antrieb mit linearen Aus- lenkungsverhalten auf Basis eines Deckelantriebs gemäß Ausführungsbei- spielen;

Fig. 17a-c gegenüber den Fig. 16a-c komplementäre Implementierung des alternativen Antriebs gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 18a eine schematische Draufsicht auf ein MEMS-Bauelement gemäß einem Aus- führungsbeispiel, das mit dem Substrat gegenüberliegend zu einer Antriebs- struktur über einen elastischen Bereich verbunden ist; Fig. 18b eine schematische Seitenschnittansicht des MEMS-Bauelements der

Fig. 18a; und

Fig. 19 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß hierin be- schriebener Ausführungsbeispiele.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktions- gleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedli- chen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedli- chen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.

Nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiele werden im Zusammenhang mit einer Vielzahl von Details beschrieben. Ausführungsbeispiele können jedoch auch ohne diese detaillierten Merkmale implementiert werden. Des Weiteren werden Ausführungsbeispiele der Verständlichkeit wegen unter Verwendung von Blockschaltbildern als Ersatz einer De- taildarstellung beschrieben. Ferner können Details und/oder Merkmale einzelner Ausfüh- rungsbeispiele ohne Weiteres mit einander kombiniert werden, solange es nicht explizit ge- genteilig beschrieben ist.

Hierin beschriebene Ausführungsbeispiele beziehen sich auf mikroelektromechanische Bauelemente (MEMS-Bauelemente). Solche MEMS-Bauelemente können mehrschichtige Schichtstrukturen sein. Derartige MEMS können beispielsweise durch Prozessieren von Hableitermaterial auf Wafer-Level erhalten werden, was auch eine Kombination mehrerer Wafer und/oder die Abscheidung von Schichten auf Wafer-Ebenen beinhalten kann. Man- che der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele gehen auf die MEMS-Ebenen ein. Als eine MEMS-Ebene wird eine nicht notwendigerweise zweidimensionale und/oder unge- krümmte Ebene verstanden, die sich im Wesentlichen parallel zu einem prozessierten Wafer erstreckt, etwa parallel zu einer Hauptseite des Wafers bzw. des späteren MEMS.

Hierin beschriebene Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Schichtstapel mit mehreren Schichten. In diesem Zusammenhang beschriebene Schichten sind möglicherweise aber nicht notwendigerweise eine einzige Schicht, sondern können in Ausführungsbeispielen ohne weiteres zwei, drei oder mehrere Schichten aufweisen und als Schichtverbund ver- standen werden. So können sowohl Schichten, aus deren Material ein bewegliches Element gebildet wird mehrschichtig gebildet sein als auch Schichten, zwischen denen ein bewegli- ches Element angeordnet ist, die bspw. als zumindest ein Teil eines Wafers ausgestaltet sein können und mehrere Materialschichten aufweisen können, etwa zur Implementierung von physikalischen, chemischen und/oder elektrischen Funktionen.

Eine Ebenenrichtung kann als eine Richtung innerhalb dieser Ebene verstanden werden, was auch mit dem englischen Begriff „in-plane“ bezeichnet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine Richtung, entlang der sich die Schichten in dem Schichtstapel abwech- seln oder einander angeordnet sind, als Schichtfolgenrichtung bezeichnet werden. Die Ebe- nenrichtung, in-plane, kann sich insofern auf eine Richtung senkrecht hierzu beziehen.

Manche der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele werden im Zusammenhang mit ei- ner Lautsprecher-Konfiguration oder einer Lautsprecher-Funktion eines entsprechenden MEMS-Bauelements beschrieben. Es versteht sich, dass diese Ausführungen mit Aus- nahme der alternativen oder zusätzlichen Funktion einer sensorischen Auswertung des MEMS-Bauelements bzw. der Bewegung oder Position beweglicher Elemente hiervon auf eine Mikrofon-Konfiguration bzw. Mikrofon-Funktion des MEMS-Bauelements übertragbar sind, so dass derartige Mikrofone ohne Einschränkungen weiterer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung darstellen. Des Weiteren sind auch andere Einsatzgebiete von MEMS im Rahmen hierin beschriebener Ausführungsbeispiele, etwa Mikropumpen, Ultra- schallwandler oder anderweitige MEMS-basierten Anwendungen die auf ein Bewegen von Fluid bezogen sind. Bspw. können Ausführungsbeispiele auf eine Bewegung von Aktoren bezogen sein, die unter anderem mit einem Fluid interagieren können.

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Anwendung elektrostatischer Kräfte für eine Auslenkung eines beweglichen Elements. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele kön- nen aber ohne Weiteres auch unter Verwendung anderer Antriebsprinzipien implementiert werden, etwa eine elektromagnetische Krafterzeugung oder Sensierung. Die auslenkbaren Elemente können bspw. elektrostatische, piezoelektrische und/oder thermomechanische Elektroden sein, die basierend auf einem angelegten Potential eine Verformung bereitstel- len.

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Bauelements 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das MEMS-Bauelement umfasst einen Schichtstapel 12, der mehrere Schichten 12 ₁ , 12 ₂ aufweisen kann, wobei optional auch zusätzliche Schichten 12 ₃ und möglicherweise weitere Schichten Teil des Schichtstapels 12 sein können. Manche der Schichtfolgen können mechanisch miteinander verbunden sein, es können aber auch be- reichsweise Abstände zwischen benachbarten Schichten vorgesehen sein. Auch können manche der Schichten des Schichtstapels 12 lokal entfernt sein, wie es beispielsweise für die MEMS-Schicht 12 ₁ dargestellt ist. Hier kann die Schicht 12 ₁ , die mit den Schichten 12 ₂ und 12 ₃ entlang einer Schichtfolgenrichtung 14 angeordnet ist, lokal entfernt sein, um ein bewegliches Element 16 freizustellen, so dass das bewegliche Element 16 zumindest ge- genüber der Schicht 12 ₂ beweglich ist. Hierbei ist zumindest eine Komponente der Bewe- gung senkrecht zu der Schichtfolgenrichtung 14 entlang einer Ebenenrichtung 18, das heißt, in-plane. Wie es im Rahmen von Ausführungsbeispielen erläutert wird, kann dies eine translatorische Bewegung entlang der Ebenenrichtung 18 und/oder eine rotatorische Kom- ponente beinhalten, etwa für eine Torsionsbewegung.

Das bewegliche Element 16 ist zwischen den Schichten 12 ₂ und 12 ₃ angeordnet, wobei eine Antriebseinrichtung 22 vorgesehen ist, um eine Antriebskraft F entlang der Ebenen- richtung 18 an dem beweglichen Element 16 zu erzeugen, wobei die Antriebskraft F aus- gelegt ist, um das bewegliche Element 16 auszulenken. Die Kraft F kann in manchen Aus- gestaltungen und nahezu senkrecht zur Schichtfolgenrichtung erzeugt werden, wobei bspw. für Torsionsbewegungen auch andere Richtungen möglich sind.

Die Antriebseinrichtung umfasst eine Antriebsstruktur 22a, die mit dem beweglichen Ele- ment mechanisch fest verbunden ist. Ferner umfasst die Antriebseinrichtung 22 eine An- triebsstruktur 22b, die mit der MEMS-Schicht 12 ₂ mechanisch fest verbunden ist. Als me- chanisch fest verbunden wird im Zusammenhang mit hierin beschriebenen Ausführungs- beispielen verstanden, ein weiteres Element mechanisch fest an einem anderen Element anzuordnen, beispielsweise mittels einer Fixierung, etwa durch Kleben, Bonden, Beschich- ten, Löten oder dergleichen. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise eine leitfähige Schicht an einer anderen Schicht angeordnet werden, um zumindest einen Teil der An- triebsstruktur mechanisch fest an einer Schicht anzuordnen. Alternativ oder zusätzlich wird als mechanisch fest verbunden auch verstanden, dass beispielsweise eine elektrisch leit- fähig Struktur integraler Bestandteil einer anderen Struktur ist. So kann beispielsweise in einer bevorzugten Ausgestaltung durch Dotieren eines Halbleitermaterials selbiges elektrisch leitfähig ausgestaltet werden, um beispielsweise die Funktion einer Elektrode be- reitzustellen. Diese Elektrode wird ebenso als mechanisch fest mit dem jeweiligen Element verbunden verstanden, auch wenn es sich in anderer Betrachtungsweise um dasselbe Ele- ment handelt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist beispielsweise das bewegliche Element 16 elektrisch leitfähig ausgestaltet, etwa indem es elektrisch leitfähige Materialien umfasst, etwa ein Metallmaterial und/oder ein dotiertes Halbleitermaterial. Alternativ oder zusätzlich kann die Antriebsstruktur 22a beispielsweise in Form einer Elektrodenstruktur auf einem Grundkörper des beweglichen Elements 16 aufgebracht sein. In analoger Weise kann bei- spielsweise die Antriebsstruktur 22b elektrisch leitfähige Materialien umfassen, etwa im Hin- blick auf eine zumindest bereichsweise Dotierung von Halbleitermaterial der Schicht 12 ₂ und/oder durch Anordnen einer Elektrodenstruktur.

Die Auslegung des MEMS-Bauelements 10 dergestalt, dass eine Bewegung des bewegli- chen Elements 16 in-plane erfolgt und die Antriebsstruktur entlang der Schichtfolgenrich- tung 14 angeordnet ist, ermöglicht es, eine vergleichsweise große Abmessung 24 des be- weglichen Elements 16 entlang der Schichtfolgenrichtung 14 zu erhalten, die beispielsweise zumindest 75 μm, zumindest 100 μm, zumindest 500 μm oder höher ist. Entlang der Ebe- nenrichtung 18 kann ein vergleichsweise großer Bereich freigelegt werden, der in Überein- stimmung mit den Aspektverhältnissen bekannter Freilegeverfahren ist, beispielsweise der Boschmethode. Dadurch, dass die Antriebseinrichtung 22 einen Spalt 26 zwischen den An- triebseinrichtungen 22a und 22b aufweisen kann, der von einer derartigen Freilegemethode unabhängig ist. Das bedeutet, die Antriebsstrukturen 22a und 22b können durch den Spalt 26 beabstandet und gegenüberliegend zueinander angeordnet sein, beispielsweise wäh- rend einer Ruheposition des beweglichen Elements 16. Eine Abmessung des Spalts 26 entlang der Schichtfolgenrichtung 14 kann durch einen Bondingprozess eingestellt sein.

Beispielsweise kann eine Abmessung des Spalts 26 durch das Aneinanderfügen der Schichtstapel entlang der Schichtfolgenrichtung 14 zumindest teilweise bestimmt sein, was, verglichen mit bspw. einem Ätzprozess eine vergleichsweise geringe Abmessung des Spalts 26 ermöglichen kann, beispielsweise 10 μm oder weniger, 5 μm oder weniger oder 1 μm oder weniger. Ein entsprechendes Aspektverhältnis der Abmessung 24 verglichen mit dem Spalt 26 kann entsprechend hoch sein, was vorteilhaft für das MEMS-Bauelement 10 ist, da mit einem großen Fluid-Volumen interagiert werden kann.

Das bewegliche Element 16 kann dabei einschichtig oder auch mehrschichtig gebildet sein.

So kann beispielsweise das bewegliche Element 16 eine Mehrzahl von zumindest zwei, zumindest drei, zumindest vier, zumindest fünf oder mehr Schichten aufweisen, die bei- spielsweise mittels eines Bondingsprozesses aneinandergefügt sind. So können beispiels- weise unterschiedliche Silizium-Schichten im Rahmen eines Bondings von Silizium-Wafern miteinander verbunden werden, um insgesamt eine hohe Schichtdicke bzw. eine große Ab- messung 24 zu erhalten, womit bspw. eine geringe Abhängigkeit oder gar Unabhängigkeit vom Aspektverhältnis des Ätzverfahrens, etwa der Boschmethode hergestellt werden kann.

Fig. 2a zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines Ausschnitts eines MEMS- Bauelements 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Antriebsstruktur 22b der Antriebs- einrichtung ist beispielsweise eine strukturierte Elektrodenstruktur und umfasst zumindest ein Elektrodenelement 22b ₁ und ein Elektrodenelement 22b ₂ , die voneinander elektrisch isoliert sind, so dass an das Elektrodenelement 22b ₁ ein erstes elektrisches Potenzial und an das Elektrodenelement 22b ₂ ein hiervon verschiedenes zweites elektrisches Potenzial anlegbar sind. Dies umfasst beispielsweise eine alternierende Beaufschlagung der Elekt- rodenelemente 22b ₁ und 22b ₂ mit Potenzialen gleicher oder unterschiedlicher Amplitude, kann aber auch eine gleichzeitige Beaufschlagung der Elektrodenelemente 22b ₁ und 22b ₂ mit gleichen oder unterschiedlichen Potenzialen bedeuten, je nachdem, welche Ansteue- rung des MEMS-Bauelements 20 gewünscht oder erforderlich ist.

Zur elektrischen Isolierung können Spalte 28 ₁ bis 28 ₄ zwischen den Elektrodensegmenten vorgesehen sein, die optional auch mit elektrisch isolierendem Material bzw. dielektrischem Material gefüllt sein können.

Das MEMS-Bauelement 20 kann eine Mehrzahl oder Vielzahl beweglicher Elemente 16 ₁ und 162 und gegebenenfalls weiterer beweglicher Elemente umfassen, die entlang der Ebe- nenrichtung 18 nebeneinander angeordnet sind. Die im Zusammenhang mit der Fig. 1 be- schriebene Antriebsstruktur 22a kann Teil eines, mehrerer oder aller beweglicher Elemente 16 ₁ und 16 ₂ sein.

Das bewegliche Element 16 ₁ kann symmetrisch gegenüberliegend des Elektrodenspalts 28 ₂ angeordnet sein, beispielsweise zum Erhalten einer symmetrischen Ansteuerung. Al- ternativ ist es ebenfalls möglich, das bewegliche Element asymmetrisch gegenüberliegend des Elektrodenspalts 28 ₂ anzuordnen, etwa um eine asymmetrische Ansteuerung zu er- möglichen. In ähnlicher Weise kann das bewegliche Element 16 ₂ symmetrisch oder asym- metrisch gegenüberliegend zum Elektrodenspalt 28 ₁ angeordnet sein. Beispielhaft können an die beweglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ voneinander verschiedene Potenziale U ₃ und U ₄ anlegbar sein, wobei gemäß Ausführungsbeispielen die beweglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ bzw. deren Antriebsstrukturen elektrisch oder galvanisch miteinander verbunden sind, so dass die Potenziale U ₃ und U ₄ gleich oder identisch sind. Basierend auf den Potenzialen U ₁ , U ₂ , U ₃ und U ₄ können elektrostatische Kräfte erzeugt werden, die zu einer Auslenkung eines oder mehrerer beweglicher Elemente 16 ₁ und/oder 16 ₂ entlang der Bewegungsrichtung der Ebenenrichtung 18 führen können. Dadurch kann in Zusammen- wirkung des elektrischen Potenzials der Bewegungsstruktur mit dem Potenzial U ₁ und/oder U ₂ die Antriebskraft erzeugt werden.

Die Antriebsstruktur 22b kann eine Elektrodenstruktur aufweisen, die bevorzugt strukturiert gebildet ist, etwa in Form von Interdigitalelektroden. Das bedeutet, weitere Elektrodenele- mente, die mit dem Potenzial U ₂ verbindbar sind, können ebenfalls Teil der Antriebsstruktur 22b sein. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können einzelne Elektrodensegmente jedoch auch elektrisch voneinander isoliert sein, so dass beispielsweise die Elektrodenele- mente, die gemeinschaftlich mit dem Bezugszeichen 22b ₁ versehen sind, auch individuell mit Potenzialen beaufschlagbare Elektrodenelemente bilden können.

Wie es in Fig. 2a dargestellt ist, können weitere Antriebsstrukturen 22c, 22d und/oder 22e an den beweglichen Elementen 16 ₁ und 16 ₂ zugewandten und/oder abgewandten Seiten der Schichten 12 ₂ und 12 ₃ angeordnet sein. Die zusätzliche Antriebsstrukturen 22c, 22d und 22e sind dabei optional. Die Antriebsstrukturen 22d und 22e können insbesondere bei einer gestapelten Anordnung des MEMS-Bauelements zum Anordnen zusätzlicher beweg- licher Elemente 16 vorgesehen sein. In ähnlicher Weise, wie die beweglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ benachbart zu den Antriebsstrukturen 22b und 22c dargestellt sind, können zusätz- liche bewegliche Elemente benachbart zu den Antriebsstrukturen 22d und/oder 22e ange- ordnet sein.

Bspw. kann die Antriebsstruktur 22c an der MEMS-Schicht 12 ₃ bzw. dem Wafer 44 genutzt werden um eine zusätzliche Antriebskraftkomponente zwischen dem beweglichen Element 16 ₁ und/oder 16 ₂ und der Antriebsstruktur 22c zusätzlich zu der Antriebskraftkomponente unter Verwendung der Antriebsstruktur 22b bereitzustellen. Das bedeutet, gegenüber der Beschreibung des MEMS-Bauelements 10 kann an einem beweglichen Element 16 eine erste Interaktion zwischen dem beweglichen Element 16 ₁ und der Antriebsstruktur des Wafers 42 und eine zweite Interaktion zwischen dem beweglichen Element 16 und der An- triebsstruktur des Wafers 44 bereitgestellt werden. Beispielsweise kann eine derartige Kon- trolle über eine Steuereinrichtung erfolgen, die ausgebildet ist, um entsprechende Span- nungen oder Potenziale bzw. Steuersignale an die Elektroden bzw. leitfähigen Strukturen anzulegen. Die Antriebeinrichtung kann ausgebildet sein, um basierend auf der ersten In- teraktion eine erste Antriebskraftkomponente F ₁ und basierend auf der zweiten Interaktion eine zweite Antriebskraftkomponente F ₂ zu erzeugen. Das MEMS-Bauelement kann aus- gebildet sein, um die erste Kraftkomponente und die zweite Kraftkomponente gleichsinnig oder gleichphasig zu erzeugen, was beispielsweise eine Hin- und Her-Bewegung des be- weglichen Elements 16 ₁ parallel zur Ebenenrichtung 18 ermöglichen kann. Ein Phasenver- satz zwischen den Kraftkomponenten F ₁ und F ₂ kann zu einer Verkippung oder Rotation um einen Aufhängemittelpunkt M führen, beispielsweise eine Torsion des beweglichen Ele- ments 16 ₁ . Auch kann bei einer gegenphasigen Ansteuerung eine Auslegung der Kraftkom- ponenten F ₁ und F ₂ eine Hin- und Her-Rotation des beweglichen Elements 16 ₁ beispiels- weise um den Mitelpunkt oder die Mittelachse M erfolgen. Das bedeutet, es ist möglich, dass die obere und die untere Antriebsstruktur basierend auf einer individuellen Ansteue- rung zueinander verschobene Kraftkomponenten bereitstellen können.

Die Antriebseinrichtung kann weitere Antriebsstruktur aufweisen, die an einer von dem be- weglichen Element 16 ₁ bzw. 16 ₂ abgewandten Seite der MEMS-Schicht 12 ₂ und/oder 12 ₃ angeordnet sein kann, wobei dort ein weiteres bewegliches Element benachbart zu dieser Antriebsstruktur angeordnet sein kann, um mit dem beweglichen Element 16 ₁ und 16 ₂ eine gestapelte Anordnung zu bilden.

Die Elektrodenstrukturen können beispielsweise über Verbindungsschichten 32 ₁ bis 32 ₄ mit den Schichten 12 ₂ bzw. 12 ₃ verbunden sein, was insbesondere vorteilhaft sein kann, wenn die Schichten 12 ₂ und/oder 12 ₃ aus Halbleitermaterial gebildet sind. Die Schichten 32 ₁ bis 32 ₄ können beispielsweise elektrisch isolierend gebildet sein und beispielsweise Silizi- umoxid und/oder Siliziumnitrid umfassen. Andere Materialwahlen sind dabei ohne Ein- schränkung ebenfalls möglich.

Die beweglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ können optional symmetrisch über den Spalten 28 ₁ bis 28 ₄ angeordnet sein, was eine symmetrische Ansteuerung der beweglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ ermöglichen kann etwa für eine lineare Bewegung. Ungeachtet dessen können beispielsweise in einer Ruhelage, auch hiervon abweichende Positionen vorgesehen sein, um beispielsweise eine asymmetrische Ansteuerung zu implementieren. Die beweglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ können während eines Ansteuerzyklus aufeinander zu- bzw. voneinander wegbewegt werden, können alternativ aber auch gleichphasig bewegt werden, so dass beispielsweise ein Abstand zwischen den beweglichen Elementen 16 ₁ und 16 ₂ gleich oder lediglich unwesentlich verändert wird. Im anderen Fall, dass sich die be- weglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ wechselweise aufeinander zu- und voneinander wegbe- wegen, kann beispielsweise das Volumen einer Teilkavität 36 zwischen den beweglichen Elementen 16 ₁ und 16 ₂ wechselweise verkleinert und vergrößert werden. Für einen fluidi- schen Austausch mit einer Umgebung können hierzu Öffnungen 38 ₁ bis 38 ₃ in beliebiger Anzahl und/oder Position in einem ersten Wafer 42 und/oder zweiten Wafer 44, die bei- spielsweise einen Bodenwafer und/oder Deckelwafer bereitstellen können, zwischen dem das bewegliche Element 16 ₁ und/oder 16 ₂ angeordnet ist, so dass Fluid in die Teilkavität 36 hineinströmen oder hinausströmen kann.

Fig. 2b zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines Teils der Darstellung aus Fig. 2a, bei der beispielsweise die optionalen Antriebsstrukturen 22d und 22e nicht dargestellt sind.

In vergleichbarer Weise zeigen die Fig. 2c und 2d den entsprechenden Ausschnit des MEMS-Bauelements 20, wobei in Fig. 2c ausgehend von einem beispielhaften Ruhezu- stand der Fig. 2b eine Bewegung 48 der beweglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ aufeinander zu erfolgt ist, so dass das Volumen der Teilkavität 36 ₁ zwischen den beweglichen Elemen- ten 16 ₁ und 16 ₂ verkleinert ist, während korrespondierend die Volumina von Teilkavitäten 36 ₂ und 36 ₃ benachbart zu den beweglichen Elementen 16 ₁ und 16 ₂ an von der Teilkavität 36 ₁ abgewandten Seiten vergrößert werden, so dass entsprechend angeordnete Öffnungen 38 ₁ und 38 ₂ Fluid 46 in die Teilkavitäten 36 ₂ und 36 ₃ strömen lassen können, während die Öffnungen 38 ₃ Fluid 46 aus der Teilkavität 36 ₁ ausströmen lassen kann.

In Fig. 2d ist ein komplementärer Zustand dargestellt, in dem die Bewegung 48 so ausge- führt wird, dass sich die beweglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ voneinander wegbewegen, was dazu führen kann, dass sich das Volumen der Teilkavität 36 ₁ wieder vergrößert, während die Volumina der Teilkavitäten 36 ₂ und 36 ₃ verkleinert werden, so dass das Fluid 46 in umgekehrte Richtung strömen kann, beispielsweise durch die Öffnung 38 ₃ in die Teilkavität 36 ₁ und durch die Öffnungen 38 ₁ und 38 ₂ aus den Teilkavitäten 36 ₂ bzw. 36 ₃ heraus. In Fig. 2b sind dazu beispielhaft Kraftvektoren F1a1 , F1 b1 , F1 b2, F1a2, F2a1 , F2b1 , F2b2 und F2a2 dargestellt, die anzeigen, dass ein beispielhaft elektrisch leitfähig gebildetes be- wegliches Element 16 ₁ und/oder ein beispielhaft elektrisch leitfähig gebildetes bewegliches Element 16 ₂ basierend auf Potenzialen der Elektrodenelemente der Antriebsstrukturen 22b und 22c Kräfte erzeugt werden können, die die Bewegung 48 aus Fig. 2c oder die Bewe- gung 48 aus Fig. 2d auslösen können.

Wie es aus den Fig. 2a bis 2d hervorgeht, können eine Vielzahl von beweglichen Elementen 16 entlang der Ebenenrichtung 18 angeordnet sein, um wechselweise benachbarte Teil- kavitäten während einer Ansteuerung zu verkleinern und zu vergrößern, um ein hohes Maß an Fluid zu bewegen, was insbesondere für Pumpenanwendungen oder Lautsprecheran- wendungen von Vorteil ist.

In anderen Worten können die elektrisch leitfähigen Schichten 22b und 22c in einer ersten Richtung in mindestens zwei diskrete Teilbereiche 22b ₁ und 22b ₂ sowie 22 _C1 und 22 _C2 un- terteilt sein. Diese Teilbereiche sind elektrisch voneinander isoliert und durch einen Abstand 28 oder ein darin befindliches isolierendes Medium, beispielsweise Siliziumoxid, getrennt und können Elektroden darstellen. Die Anordnung und Verschaltung der Elektroden ist bei- spielhaft interdigital ausgeführt. Der Abstand der Teilbereiche beträgt beispielsweise 1 μm, kann aber auch 10 nm oder sogar bis zu 10 μm betragen. Eine erste Gruppe Teilbereiche 22 _C1 und 22 _C2 ist beispielhaft über eine isolierende Verbindungsschicht 32 ₂ mit dem De- ckelwafer mechanisch verbunden. Eine weitere zweite Gruppe in Teilbereichen 22b ₁ und 22b ₂ ist über eine isolierende Verbindungsschicht 32 ₁ mit dem Bodenwafer mechanisch verbunden. In einer Gruppe der Teilbereiche, etwa 22b ₁ und/oder 22 _C1 ist ein erster Teilbe- reich mit einer ersten Signalspannung beschältet, ein zweiter Teilbereich 22b ₂ und/oder 22 _C2 ist mit einer zweiten Signalspannung beschältet. Zum Beispiel können die Signalspan- nungen denselben Betrag aufweisen, können aber auch um beispielsweise 180°-Phasen verschoben sein. Die Phasenverschiebung kann auch andere Werte annehmen. Elektrisch gleiche Teilbereiche der jeweiligen Gruppen können am Deckelwafer und Bodenwafer je- weils gegenüberliegend angeordnet sein.

Die Beschreibung der Anordnung und geometrischen Ausgestaltung der Widerstandsele- mente 16 ₁ bis 16 _n , wobei n ein ganzzahliges Vielfaches von a, also eine Ganzzahl, sein kann, folgt. Die Widerstandselemente, d. h. die beweglichen Elemente, können beispiels- weise balkenförmige Elemente sein, die in eine zweite Richtung, die rechtwinklig zur oben genannten ersten Richtung angeordnet ist, ihre Längserstreckungsrichtung aufweisen, etwa entlang einer Flächenschwerpunktfaser. Eine derartige Abmessung ist in Fig. 4a und Fig. 4b bspw. mit dem Parameter I angegeben. Bevorzugte Längen sind beispielsweise zwischen 10 μm und 10 mm, besonders bevorzugte Längen sind zwischen 1 mm und 6 mm und besonders bevorzugte Längen l liegen bei in etwa 3 mm. Die Ausdehnung der Wider- standselemente in die erste Richtung, d. h., parallel zu der Bewegungsrichtung, ist sehr viel kleiner als die Ausdehnung in die zweite Richtung. Hierbei ist zu beachten, dass ein beson- ders bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Widerstandselements eine variable Breite auf- weist, etwa entlang der ersten Richtung. Die Breite des Widerstandselements ist im Bereich seiner Flächenschwerpunktfaser am geringsten und kann im Bereich der neutralen Achse des Widerstandselements angeordnet sein, siehe hierzu den Punkt M. Zu seinen oberen und unteren Berandungen kann die Breite am Rande des beweglichen Elements wieder zunehmen. Die Breiten im Bereich der Flächenschwerpunktfaser beträgt beispielsweise ei- nen Wert zwischen 3 μm und 4 μm. Die dargestellte Breite im Bereich der oberen und un- teren Berandung beträgt beispielsweise einen Wert zwischen 7 μm und 8 μm. Die Breite des Balkens kann auch anders herum gestaltet werden, d. h. in der Mitte dünner und am Rand dicker oder in der Mitte dicker und am Rand dünner.

Die Ausdehnung, die bspw. als Höhe bezeichnet werden kann, und in eine dritte Richtung, die senkrecht zur Ebene angeordnet ist, die zwischen der ersten und der zweiten Richtung aufgespannt ist, beispielsweise entlang des Abstands 34, verläuft, beträgt beispielsweise zwischen 400 μm und 5000 μm, bevorzugt zwischen 650 μm und 1500 μm und besonders bevorzugt in etwa 1000 μm. Die Form der Widerstandselemente in der Breite kann unter- schiedlich sein, wie es auch anhand der Fig. 3a bis 3d dargestellt ist.

Die Widerstandselemente sind so angeordnet, dass sie zwei benachbarte Teilbereiche (22 _C1 und 22 _C2 , sowie 22b ₁ und 22b ₂ ) im Deckel- und Bodenwaferbereich zu gleichen Teilen überdecken. In diese Überdeckung eingeschlossen ist auch der isolierende Bereich zwi- schen zwei Teilbereichen 38. Der Isolierende Bereich 28 zwischen zwei Teilbereichen kann aus Oxid (z.B. SiO ₂ , Si ₃ N ₄ oder Al ₂ O ₃ ) oder Luft bestehen und kann zwischen 0.1 μm und 10 μm breit sein.

Die Widerstandselemente 16 ₁ , 16 ₂ weisen zu den Elektroden der elektrisch leitfähigen Schichten einen Abstand 26 ₁ , 26 ₂ auf. Dieser beträgt beispielweise zwischen 0,01 μm und 10 μm, bevorzugt zwischen 0,05 μm und 1 μm und besonders bevorzugten Abstand von 0,1 μm auf. Dieser Abstand bildet den zweiteiligen kapazitiven Aktor zwischen Balken, so- wie Deckel- und Bodenwafer. Damit hat der Aktor, die die Widerstandstrukturen/Balken bewegen soll, keinen direkten mechanischen Kontakt mit der Widerstandstruktur. Das unterscheidet diese Lösung von den anderen Lösungen, wo der Aktor und die Widerstandstrukturen mechanisch verbunden sein müssen, um einen akustischen Effekt von den Widerstandstrukturen zu bekommen.

Die Balanced actor (Aktor mit linearem Auslenkungsverhalten) gemäß den Fig. 2a-d zeigen unterschiedliche Zeitmomente bei der Aktuierung der Widerstandselemente:

Die auf ein Widerstandselement wirkenden Kräfte sind nachfolgend dargestellt:

Die Kraft, die nach links (erste Bewegungsrichtung) zieht: F _a1 = F _1a1 + F _2a1 = ~(U _DC +U _ACa ) ² /d

U _ACa = die Signalspannung/Wechselspannung, die auf den Elektroden 2a und 5a angelegt ist.

Die Kraft, die nach rechts (zweite Bewegungsrichtung) zieht: F _b1 = F _1b1 + F _2b1 - ~(U _DC +U _ACb ) ² /d;

U _ACb = die Signalspannung/Wechselspannung, die auf den Elektroden 22 _C1 /22 _C2 und 22 _b1 /22 _b2 angelegt ist.

UDC ist die Gleichspannung, die zwischen Deckel/Bodenwafer und Device-Wafer angelegt wird. d = Abstand zwischen Deckel/Bodenwafer und Device-Wafer, 26 ₁ , 26 ₂ .

Die resultierende Kraft auf ein Widerstandselement ist:

F ₁ - F _a1 - F _b1 - ~(2*U _DC *U _ACa - 2 _UDC * _UACb +U _ACa ² - U _ACb ² )/d

Wenn die Signalspannung/Wechselspannung U _ACa = - U _ACb = U _AC ist, dann gilt

F ₁ - ~ 4*U _DC *U _AC /d. die resultierende Kraft ist linear von der Signalspannung U _AC abhängig. Die Linearität zwi- schen Signalspannung und Kraft ist für die Klangqualität eines Lautsprechers von sehr ho- her Bedeutung (Klirrfaktor). a) Für ein Gleichgewicht der Kräfte gilt: 22 _C1 und 22c ₂ bzw. 22b ₁ und 22b ₂ haben die gleiche Spannung U _ACa = U _ACb , Die Kräfte sind alle gleich F _a1 = F _b1 und F _a2 = F _b2 : Die Widerstandselemente befinden sich gleichermaßen unter 22CI/22C ₂ bzw. 22b ₁ /22b ₂ ; b) Für die Bewegung der Widerstandselemente unter 22c ₂ /22b ₂ gilt: Spannung U _ACa < U _ACb . Die Kräfte haben folgendes Verhältnis zueinander: F _a1 < F _b1 bzw. F _a2 < F _b2 c) Für die Bewegung der Widerstandselemente unter 22cV22b ₁ gilt: U _ACa > U _ACb . Die Kräfte haben folgendes Verhältnis zueinander: F _a1 > F _b1 bzw. F _a2 > Fb ₂ ;

Fig. 3a zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Bauelements 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das bezüglich mehrerer optionaler Veränderungen gegenüber dem MEMS-Bauelement 20 verändert ist. Während die prinzipielle Wirkung, bewegliche Elemente 16 ₁ und 16 ₂ aufeinander zu- oder voneinander wegzubewegen gleich sein kann, etwa um Volumina von Teilkavitäten 36 ₁ , 36 ₂ und 36 ₃ zu vergrößern oder zu verkleinern, um Fluid durch Öffnungen 38 ₁ , 38 ₂ und 38 ₃ hindurchzubewegen, weist ein bewegliches Element 16' ₁ bzw. 16' ₂ des MEMS-Bauelements 30 eine veränderte Konfiguration auf.

Anders als beim MEMS-Bauelement 20, wo die beweglichen Elemente 16 beispielhaft in- tegral elektrisch leitfähig gebildet sind, können die beweglichen Elemente 16' ₁ und 16' ₂ aus einem halbleitenden oder nicht leitenden Material gebildet sein, so dass die Antriebsstruktur 22a und/oder 22f mittels Schichten 32 ₁ und/oder 32 ₂ und umfassend Elektrodenelemente 22a ₁ , 22a ₂ , 22f ₁ und 22f ₂ mechanisch fest mit dem beweglichen Element verbunden ist bzw. einen Grundkörper hiervon. Das bedeutet, anders als im MEMS-Bauelement 20, wo Elekt- rodenstrukturen an den Substratschichten 12 ₂ und 12 ₃ angeordnet sind, können Elektro- denstrukturen alternativ oder zusätzlich auch an den beweglichen Elementen 16‘ ₁ und 16‘ ₂ vorgesehen sein. Die Antriebsstrukturen 22a und 22f können dabei gleich oder identisch angesteuert oder verschaltet sein und beispielsweise auf ein identisches Potenzial gebracht sein, etwa für die Elektrodenelemente 22a ₁ und 22f ₁ sowie 22a ₂ und 22f ₂ , wobei alternativ auch eine individuelle Verschaltung vorgesehen sein kann. Das bedeutet, eine Elektroden- Struktur kann an einer der MEMS-Schicht 12 ₂ und/oder der MEMS-Schicht 12 ₃ zugewand- ten Seite der MEMS-Schicht 12 ₁ bzw. des beweglichen Elements angeordnet sein, und zumindest einen Teil der Antriebsstruktur bilden.

Beim MEMS-Bauelement 30 können dahingegen optional die Schichten 12 ₂ und/oder 12 ₃ elektrisch leitfähig gebildet sein, so dass auf eine separate Anordnung von Elektrodenstruk- turen verzichtet werden kann. Alternativ können auch die Schichten 12 ₂ und 12 ₃ mit Elekt- rodenstrukturen versehen werden, wie es im Zusammenhang mit dem MEMS-Bauelement 20 beschrieben ist.

Hiervon unabhängig aber auch in Kombination können die Schichten 12 ₂ und 12 ₃ Oberflä- chentopographien 52 ₁ bis 52 ₂ aufweisen, die beispielsweise für eine symmetrische Ansteu- erung im Bereich gegenüberliegender Elektrodenspalte 28 vorgesehen sein können und in Form von Erhebungen oder Vertiefungen gegenüber Hauptseiten 12 ₂ A oder 12 ₃ B imple- mentiert sein können, das heißt, lokal kann der Abstand zwischen dem beweglichen Ele- ment und der Schicht 12 ₂ bzw. 12 ₃ im Bereich der Topographien 52 vergrößert werden, indem die Topographie als Vertiefung im Material implementiert wird oder verringert, indem die Topographie als Erhöhung implementiert wird. In manchen Ausgestaltungen kann diese Oberflächentopographie gewünscht oder erforderlich sein. Sind bspw. die Elektroden auf dem beweglichen Element angeordnet, so ist es vorteilhaft, die Boden- und/oder Deckel- Wafer gleich oder ähnlich wie dargestellt zu strukturieren, um eine Bewegung Durch die Topographien 52 kann eine Einstellung elektrostatischer Kräfte erhalten werden. In ande- ren Worten können Oberflächentopographien 52 Erhebungen oder Löcher sein. Derartige Strukturierungen können auf beiden Seiten der Wafer 42 und/oder 44 symmetrisch ange- ordnet sein. Das bedeutet, dass das bewegliche Element 16‘ ₁ und/oder 16' ₂ an einer der zweiten MEMS-Schicht 12 ₂ zugewandten Seite und/oder die zweite MEMS-Schicht 12 ₂ an einer dem beweglichen Element 16‘ ₁ bzw. 16' ₂ zugewandten Seite eine Oberflächenstruk- turierung oder Oberflächentopographie aufweisen kann, um einen Abstand zwischen dem beweglichen Element 16‘ ₁ bzw. 16' ₂ und der zweiten Schicht 12 ₂ lokal zu verändern.

Während für die dargestellte Ansteuerung die Oberflächentopographien 52 ₁ , 52 ₂ , 52 ₅ und 52 ₆ für die Einstellung der elektrostatischen Kräfte zwischen den Antriebsstrukturen genutzt werden können, können die Oberflächentopographien 52 ₃ , 52 ₄ , 52 ₇ und 52 ₈ als Dummy- Strukturierungen genutzt werden, beispielsweise um eine Verbiegung der Wafer 42 und/ oder 44 soweit wie möglich zu vermeiden. Bezug nehmend auf die strukturierten elektrisch leifähigen Schichten bzw. Elektroden 22c/22e und 22b/22d in Fig. 2a sei hier angemerkt, dass unter Verwendung einer gleichwirkenden Strukturierung der Elektroden 22e in Teilbe- reiche bezogen auf die Teilbereiche der elektrisch leitfähigen Schicht 22c und/oder unter Verwendung einer gleichwirkenden Strukturierung der Elektroden 22d in Teilbereiche be- zogen auf die Teilbereiche der elektrisch leitfähigen Schicht 22b eine ähnlich oder gleiche Wirkung im Sinne einer Vermeidung einer Verbiegung erhalten werden kann, unabhängig davon ob benachbart zu den elektrisch leitfähigen Schichten 22d und/oder 22d weitere in Fig. 2a nicht dargestellte bewegliche Elemente angeordnet sind.

Optional, in einer Ausführung mit einer gestapelten Anordnungen beweglicher Elemente, etwa benachbart zu der Antriebsstruktur 22d und/oder 22e in Fig, 2a, können aber auch für die nicht dargestellten zusätzlichen beweglichen Elemente senkrecht zur Bewegungsrich- tung 18 bzw. entlang der Schichtfolgenrichtung 14 entsprechende Einstellmöglichkeiten er- halten werden.

Fig. 3b zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines beweglichen Elements 16“ ge- mäß einem Ausführungsbeispiel, das beispielsweise genutzt werden kann, um in dem MEMS-Bauelement 16 als bewegliches Element 16‘ ₁ oder 16' ₂ eingesetzt zu werden. Ein Grundkörper 54 des beweglichen Elements 16“ kann beispielsweise aus Halbleitermaterial, etwa Silizium, gebildet sein und beispielsweise eine in etwa rechteckige Geometrie aufwei- sen, wobei an Enden des Grundkörpers 54 auch Verdickungen vorgesehen sein können.

Anders als eine Ebenenanordnung der Elektrodenstrukturen gemäß der Fig. 3a können die Elektroden 22a ₁ , 22a ₂ , 22f ₁ und/oder 22f ₂ teilweise auch an Seitenflächen des beweglichen Elements 16“ bzw. des Grundkörpers 54 angeordnet sein, was es beispielsweise ermög- licht, auch elektrische Felder entlang dieser Seiten zu erzeugen, was bei einer dynamischen Bewegung des beweglichen Elements 16“ vorteilhaft sein kann.

Die Form des Grundkörpers 54 ist dabei unabhängig von der Implementierung der Elektro- den an den Seitenflächen. Eine derartige Implementierung ist ohne weiteres auch an den beweglichen Elementen 16 ₁ und 16 ₂ möglich.

In anderen Worten zeigen die Fig. 3a und 3b einen sogenannten Balance-Aktuator. Die Fig. 3a und Fig. 3b zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Elementarzelle mit linearem Auslenkungsverhalten. Der Unterschied zum Ausführungsbeispiel in Fig. 2a-d ist die Verortung der elektrisch leitfähigen Schichten an den Widerstandselementen. Durch diese alternative Verortung ist das Widerstandselement ein aktives Widerstandselement. Dabei ist das Widerstandselement dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Schichten jeweils über eine elektrisch isolierende Schicht mit dem Widerstandselement ver- bunden sind. Die Form der Widerstandselemente mit den leitfähigen Schichten in der Breite kann unterschiedlich sein.

Weiterhin ist ein alternatives auslenkbares und aktives Widerstandselement mit dargestellt (Fig. 3b). Hierbei sind die elektrisch leitfähigen Schichten teilumfänglich am Widerstandse- lement angeordnet. In anderen Worten sind elektrisch leitfähige Schichten nicht nur zwi- schen Widerstandselement und Deckelwafer, sowie zwischen Widerstandselement und Bo- denwafer angeordnet, sondern auch an den Seiten der Widerstandselemente, die die Ka- vitäten einschließen.

Fig. 3c zeigt eine schematische Seitenschnittansicht des Grundkörpers 54 aus Fig. 3b,

Fig. 3d zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines gegenüber der Fig. 3c verän- derten Grundkörpers 54‘, der eine mehrfach konvex gewölbte Ausgestaltung aufweist, im Gegensatz zu der einfach konkaven Ausgestaltung der Fig. 2a.

Das bewegliche Element kann in einem Querschnitt polygon, etwa rechteckig, einfach ge- krümmt oder mehrfach gekrümmt sein, wobei eine Krümmung konvex oder konkav sein kann, wobei eine mehrfache Krümmung auch Mischformen hiervon zulässt. Alternativ oder zusätzliche kann das bewegliche Element in dem Querschnitt entlang der Schichtfolgen- richtung 14 eine veränderliche Abmessung senkrecht zu der Schichtfolgenrichtung aufwei- sen, also beispielsweise entlang der Ebenenrichtung 18.

Fig. 4a zeigt eine schematische Seitenschnittansicht des beweglichen Elements 16‘ ₁ des MEMS-Bauelements 30 gemäß einer ersten Ausführungsform der Elektrodenstrukturen. So können beispielsweise die Elektrodensegmente 22f ₂ und 22a ₂ gegenüberliegend zueinan- der an dem Grundkörper 54 ungeachtet dessen Querschnitt angeordnet sein und beispiels- weise eine entlang einer Länge l flächige Kontaktierung bereitstellen. Das Elektrodenele- ment 22a ₂ kann dabei Höhe h ₅ und das Elektrodenelement 22f ₂ eine Höhe h ₂ entlang der Schichtfolgenrichtung 14 aufweisen, was zu einer Gesamthöhe h _ges des beweglichen Ele- ments 16‘ ₁ führen kann.

Fig. 4b zeigt eine schematische Seitenschnittansicht einer alternativen Ausgestaltung, bei dem sowohl das Elektrodenelement 22f ₂ als auch das Elektrodenelement 22a ₂ in Segmente 56 ₁ bis 56 ₁₀ bzw. 56 ₁₁ bis 56 ₂₀ strukturiert ist, wobei die Anzahl von 10 Segmenten 56 ledig- lich beispielhaft ist und eine beliebige Anzahl von zumindest zwei, zumindest drei, zumin- dest fünf, zumindest acht, zumindest zehn oder höher betragen kann.

Wie es beispielhaft für die Verbindung 58 dargestellt ist, sind die Segmente 56 einer Elekt- rode 56f ₂ bzw. 22a ₂ untereinander elektrisch bzw. galvanisch gekoppelt, so dass sie bei Anlegen eines elektrischen Potenzials innerhalb der Gruppe 56 ₁ bis 56 ₁₀ sowie 56 ₁₁ bis 56 ₂₀ ein gleiches Potenzial aufweisen.

Ein Segment kann dabei eine Abmessung I _s aufweisen, die beispielsweise einen Wert in einem Bereich zwischen 0,5 μm und 2 μm aufweist, wobei aufgrund individueller Auslegun- gen auch andere Werte implementiert werden können.. Zwischen zwei benachbarten Seg- menten kann ein über die Länge l konstanter oder auch veränderlicher Abstand labst vorge- sehen sein, der zwei Segmente 56 voneinander beabstandet, aber mittels einer elektrisch leitfähigen Verbindung 58 überbrückt wird.

Das bedeutet, das bewegliche Element kann über eine Elementlänge l entlang einer axialen Erstreckungsrichtung senkrecht zu der Schichtfolgenrichtung so ausgestaltet sein, dass die Elektrode 22a ₂ und/oder 22f ₂ eine Mehrzahl von Elektrodensegmenten 56 aufweist. Be- nachbarte Elektrodensegmente 56 können elektrisch miteinander durch elektrische Leiter 58 verbunden sein, wobei die elektrischen Leiter entlang der Richtung senkrecht zu der Elementlänge, also beispielsweise entlang der Ebenenrichtung 18 eine geringere mecha- nische Steifigkeit aufweisen als die Elektrodensegmente. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine Bewegung bzw. Verformung der beweglichen Elemente in geringem Umfang von einer mechanischen Steifigkeit des Elektrodenmaterials behindert wird.

In anderen Worten können die elektrisch leitfähigen Schichten in der ersten Richtung seg- mentiert sein, so wie es in der Seitenansicht in Fig. 4b dargestellt ist. Dabei sind die Seg- mente voneinander beabstandet. Vorteilhaft kann so auf die Steifigkeit der auslenkbaren Elemente schon im Design eingegangen werden. Hierbei sind die entstehenden Lücken vorzugsweise nicht gefüllt. Die Fig. 4b zeigt somit eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels mit segmentierten Elektrodenschichten.

Die Ausdehnung der Widerstandselemente in die dritte Richtung ist unter anderem in Fig. 4a mit h und die Ausdehnung der elektrisch leitfähigen Schicht 22a oder 22f ist mit h ₂ oder h ₅ bezeichnet. Das Verhältnis von h zu h ₂ oder h zu h ₅ beträgt 20 %, bevorzugt 5 % oder besonders bevorzugt 1 %, d. h. h ₂ und h ₅ sind dünner als der Körper 54.

Die Ausdehnung der Widerstandselemente in die erste Richtung ist unter anderem in Fig. 4b dargestellt. Hierbei ist eine alternative Anordnung der leitfähigen Schichten 22a und 22f dargestellt, die wie oben schon erwähnt die Steifigkeit des auslenkbaren Elements ver- ringern. Die Länge des Widerstandselements in die erste Richtung ist mit I bezeichnet. Die Länge eines Segments ist mit I _s bezeichnet. Der Abstand zwischen den Segmenten ist mit labst bezeichnet.

Fig. 5a zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines MEMS-Bauelements 50 ₁ gemäß einem Ausführungsbeispiel, insbesondere die Ausgestaltung der beweglichen Ele- mente 16‘ ₁ bis 16' ₅ , die beispielhaft in Übereinstimmung mit den beweglichen Elementen 16‘ ₁ und 16' ₂ des MEMS-Bauelements 30 gebildet sein können. Zwischen benachbarten beweglichen Elementen bzw. zwischen einem beweglichen Element und umgebenden Substrat 62 für den Fall der beweglichen Elemente 16‘ ₁ und 16' ₅ sind Teilkavitäten 36 ₁ bis 36 ₆ angeordnet. Die beweglichen Elemente 16‘ ₁ bis 16' ₅ können als beidseitig fest einge- spannte Balken betrachtet werden, wobei beispielhaft die interdigitale Verschaltung der Elektrodenelemente 22a ₁ und 22a ₂ dargestellt ist. Es wird deutlich, dass die jeweiligen Elektrodenelemente benachbarter beweglicher Elemente 16‘ ₁ bis 16' ₅ durch die durchge- hende Verschaltung gleiche Potenziale aufweisen können, dass ein Durchtrennen einer derartigen Konfiguration aber auch zu einer individuellen Verschaltung führen kann.

An die Elektrodenelemente 22a ₁ und 22a ₂ kann eine Gleichspannung (DC) angelegt wer- den, so dass beispielsweise wechselweise an den Elektroden 22a ₁ und 22a ₂ die Gleich- spannung DC anliegt. Alternativ kann auch eine Wechselspannung angelegt werden, was durch AC- und AC+ angedeutet ist. Eine derartige Konfiguration kann auch gleichzeitig er- folgen, was beispielsweise zu anziehenden Kräften zwischen benachbarten beweglichen Elementen führen kann, um diese aufeinander zuzubewegen.

In anderen Worten zeigt Fig. 5a eine schematische Darstellung einer Kontaktierung der Elektroden, wenn diese mit dem Balken, den beweglichen Elementen, verbunden sind. Gleichermaßen kann eine solche Ausgestaltung auch für Elektroden umgesetzt werden, die dem Deckelwafer und/oder dem Bodenwafer zugewandt sind. Wie es aus der Fig. 5a ersichtlich wird, können die beweglichen Elemente 16‘ ₁ bis 16' ₅ direkt ausgelegt sein, um eine Interaktion mit dem Fluid auszuführen, indem beispielsweise die Grundkörper das Fluid bewegen oder von diesem bewegt werden. Alternativ könnten auch zusätzliche Elemente, wie etwa Plattenelemente oder dergleichen an den beweglichen Ele- menten angeordnet werden, die durch die beweglichen Elemente bewegt werden und ih- rerseits mit dem Fluid interagieren.

Fig. 5b zeigt eine schematische Draufsicht auf ein MEMS-Bauelement 50 ₂ gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer vergleichbaren Ansicht wie die Fig. 5a. Anders als beim MEMS-Bauelement 50 ₁ sind jedoch die beweglichen Elemente als bewegliche Elemente 16“ gebildet, wie sie beispielsweise in der Fig. 3b dargestellt sind. Das bedeutet, die Elekt- roden 22a ₁ und 22a ₂ verlaufen auch zusätzlich zu einer Ober- oder Unterseite auch an Seitenwänden der beweglichen Elemente, wobei hier anzumerken ist, dass Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten und dergleichen hier nicht einschränkend wirken, sondern lediglich der Veranschaulichung dienen, da klar ist, dass durch eine wechselnde Orientierung der Körper im Raum die Begriffe wechselseitig vertauschbar sind.

Es ist jedoch erkennbar, dass bei einer Bewegung oder Verformung der beweglichen Ele- mente 16“ ₁ bis 16“ ₅ entlang der Bewegungsrichtung 18 ein Vorteil erhalten werden kann, wenn eine Strukturierung der Elektroden ausgeführt wird, wie sie im Zusammenhang mit der Fig. 4b oder Fig. 5b erläutert wird. Die elektrische Verbindung 58 zwischen zwei be- nachbarten Segmenten 56 ₁ und 56 ₂ kann beispielsweise durch eine lokale Ausdünnung oder Entfernung der entsprechenden Elektrode erfolgen, was beim Ausführen der Krüm- mung des beweglichen Elements 16“ ₁ aber zu geringen mechanischen Widerständen der Elektrodenelemente führen kann.

Die Teilkavitäten 36 ₁ bis 36 ₆ können dabei Teile einer Gesamtkavität sein, wobei die Teil- kavitäten 36 ₁ bis 36 ₆ aufgrund der Bewegung der beweglichen Elemente 16“ ₁ bis 16“ ₅ wechselweise vergrößert und verkleinert werden können.

Die beweglichen Elemente der MEMS-Bauelemente 50 ₁ und 50 ₂ können fluidisch miteinan- der gekoppelt sein, so dass bei Aktuierung lediglich eines der beweglichen Elemente ein benachbartes bewegliches Element auch im unaktuierten Zustand mitbewegt werden kann. Das bedeutet, die Bewegung des Fluids koppelt auf ein benachbartes bewegliches Element möglicherweise über, unabhängig davon, ob dieses aktuiert oder unaktuiert ist. Optional können benachbarte bewegliche Elemente auch vermittels eines nicht dargestellten Kopp- lungselements miteinander gekoppelt sein, beispielsweise in einem Mitenbereich, etwa l/2 oder dergleichen. Ein derartiges Kopplungselement ermöglicht es, eine gleichförmige Be- wegung der gekoppelten beweglichen Elemente auszuführen.

Wie es in den MEMS-Bauelementen 50 ₁ und 50 ₂ ferner gezeigt ist, können unterschiedliche Potenziale an die Elektroden 22a ₁ und 22a ₂ angelegt werden. Die interdigitale Struktur kann dabei so gebildet sein, dass einander zugewandte Elektroden benachbarter beweglicher Elemente mit einer Kombination der Potenziale AC- und AC+ verbunden sind, das bedeu- tet, die einander zugewandten Elektroden weisen beide unterschiedliche Potenziale auf o- der, anders ausgedrückt, unterschiedliche Potenziale der unterschiedlichen Elektroden 22a ₁ und 22a ₂ sind einander zugewandt. Dies gilt ebenfalls für die DC-Beschaltung, die beispielsweise alternierend an den Elektroden 22a ₁ und 22a ₂ erfolgt, so dass eine beschal- tete Elektrode einer unbeschalteten Elektrode zugewandt ist.

In anderen Worten zeigen die Fig. 5a und 5b Draufsichten der Ausführungsbeispiele aus Fig. 4a bzw. 4b, wobei Fig. 5b auch eine Kontaktierung der Elektroden, wenn diese mit dem Balken verbunden sind, zeigt. In den Fig. 5a und 5b sind Draufsichten auf die Schichten aus Fig. 4a/Fig. 4b eines MEMS basierten Schallwandlers mit linearem Auslenkungsver- halten in einer vereinfachten Darstellung mit einer begrenzten Anzahl an aktiv auslenkbaren Elementen. Die Darstellung zeigt eine mögliche elektrische Verschaltung der aktiv auslenk- baren Widerstandselemente, so wie sie in Fig. 4a/4b dargestellt sind. Dabei greifen die beiden Teilbereiche kammartig (in anderen Worten interdigital) ineinander und sind über die gesamte Länge des jeweiligen passiven Widerstandselements angeordnet. Gleicher- maßen kann eine solche Ausgestaltung auch für Elektroden umgesetzt werden, die dem Deckelwafer und/oder dem Bodenwafer zugewandt sind.

Fig. 6 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines Teils eines MEMS-Bauelements 60 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dort sind neben der Kavität 66, die vermittels vier beweglicher Elemente 16‘ ₁ bis 16' ₄ in Teilkavitäten unterteilt wird, auch äußere Bereiche dargestellt, in denen die Verschaltung der Elektroden näher illustriert ist. Durch Aussparun- gen 64 ₁ bis 64 ₇ können Elektroden und/oder sonstige Bereiche freigelegt werden, so dass diese für eine Kontaktierung bereitstehen. Wie es anhand der Aussparungen 64 ₁ bis 64 ₅ gezeigt ist, kann dies so ausgeführt werden, dass sämtliche Elektroden entlang einer Seite des MEMS-Bauelements 60 erreichbar sind. Fig. 7a zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Bauelements 70 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das MEMS-Bauelement 70 umfasst beispielsweise eine Kon- figuration, wie sie im Zusammenhang mit dem MEMS-Bauelement 20 beschrieben ist. Je- weils zwei benachbarte bewegliche Elemente 16 ₁ und 16 ₂ , 16 ₃ und 16 ₄ bzw. 16 ₅ und 16 ₆ können eine Elementarzelle 68 ₁ , 68 ₂ bzw. 68 ₃ des MEMS-Bauelements 70 bilden. Während Öffnungen 38 ₁ , 38 ₂ und 38 ₃ des Wafers 44 den Elementarzellen 68 ₁ , 68 ₂ und 68 ₃ beispiels- weise exklusiv zugeordnet sein können, können Öffnungen 38 ₄ und 38 ₅ des Wafers 42 von benachbarten Elementarzellen 68 ₁ und 68 ₂ bzw. 68 ₂ und 68 ₃ gemeinsam genutzt werden.

In den Substratschichten 12 ₂ und 12 ₃ können Aussparungen 64 ₁ , 64 ₂ , 64 ₃ und 64 ₄ zur Kon- taktierung der Elektroden 22 _C1 , 22 _C2 , 22b ₁ und 22b2 vorgesehen sein. Alternativ oder zu- sätzlich können Aussparungen 64 ₅ und/oder 64 ₆ zur lokalen Freilegung der Schicht 12 ₁ vorgesehen sein, um diese mit einem Potenzial zu verbinden, beispielsweise einem Refe- renzpotenzial (Ground GND).

In anderen Worten zeigt Fig. 7a einer Querschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines MEMS basierten Schallwandlers mit linearem Auslenkungsverhalten mit 3 benach- bart angeordneten Elementarzellen. Dargestellt ist der Aufbau mit passiv auslenkbaren Wi- derstandselementen. Somit sind die elektrisch leitenden Schichten jeweils über eine elektrisch isolierende Schicht mit dem Boden- und Deckelwafer verbunden. Die Elementar- zellen sind miteinander über Kavitäten benachbarter passiver auslenkbarer Widerstandse- lemente verbunden. Darüber hinaus sind die Positionen möglicher unterer und oberer Aus- lassöffnungen im Boden- und Deckelwafer dargestellt. Zur elektrischen Kontaktierung der Teilschichten sind die Bereiche 64 vorgesehen. Gleichermaßen sind Bereiche zur elektri- schen Kontaktierung der Teilbereiche weiterer Elektroden vorgesehen. Die Kontaktierungs- bereiche sind als Durchbrüche dargestellt, die in einem Ätzverfahren, beispielsweise als Bohrungen oder quadratische Aussparungen oder rechteckige Nuten bis auf die jeweiligen elektrisch leitenden Schichten hinabgeführt werden. Das Ausführungsbeispiel ist nicht auf die Verortung der dargestellten elektrisch leitenden Schichten beschränkt. Um ein Potenti- alunterschied zwischen den Schichten 22b und 22c und den passiv auslenkbaren Elemen- ten aufzubauen, ist eine Kontaktierung mit GND in der Schicht 12 ₁ möglich. Gleichermaßen ist ein Aufbau mit aktiv auslenkbaren Elementen gemäß Fig. 3a bis Fig. 4b möglich.

Die Kontaktierung des Chips in Fig. 7a wird z. B. durch Drahtbonden stattfinden. Weil die Kontaktlöcher auf beiden Seiten des Chips platziert sind, muss auch der Drahtbondprozess von 2 Seiten stattfinden. Fig. 7b zeigt eine schematische Seitenschnittansicht des MEMS-Bauelements 70 in einer Ausgestaltung, bei der elektrisch leitfähige Elemente 72 ₁ bis 72 ₆ in den Aussparungen 64 ₁ aus Fig. 7a angeordnet sind, um eine Kontaktierung der entsprechenden Bereiche zu er- möglichen.

Die elektrisch leitfähigen Bereiche oder Elemente 72 ₁ bis 72 ₆ können vom umgebenden Material durch Spalte 74 ₁ bis 74 ₄ beabstandet sein, wobei diese Spalte optional mit elektrisch isolierendem Material gefüllt sein können. Durch elektrisch isolierende Verbin- dungsschichten 32 können elektrisch leitfähige Strukturen 76, beispielsweise aus dem Ma- terial der elektrisch leitfähigen Elemente 72 oder eines anderen elektrischen leitfähigen Ma- terials angeordnet sein, die von dem Material der Verbindungsschichten 32 bzw. der elektrisch isolierenden Eigenschaft hiervon im Bereich umgebender Elektroden umschlos- sen sein können, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Das Element 72 ₅ kann dabei eine Kon- taktierung zwischen der Schicht 12 ₁ und einem Teilbereich der Schicht 12 ₃ bereitstellen, wie es auch die das Element 72 ₆ gezeigt ist. Dabei kann das Element 72 ₅ auch elektrisch isoliert von anderen Elementen sein, etwa Teilbereichen der elektrisch leitfähigen Schicht 22c. Die Kontaktierung kann an dieser Stelle beidseitig erfolgen.

In anderen Worten zeigt Fig. 7b einen Schallwandler mit linearem Auslenkungsverhalten und einem alternativen Aufbau eines MEMS-basierten Schallwandlers, der sich hinsichtlich der Kontaktierung sowie 101 der elektrisch leitfähigen Schichten unterscheidet. In diesem Fall sind die Kontakte zu den Schichten nicht durch Aussparungen ausgeführt. Alternativ dazu werden die Schichten mit dem Deckel- und Bodenwafer mittels Durchkontaktierungen durch leitfähige Elemente verbunden. Die Schicht 12 ₁ wird mit dem Boden bzw. Deckel- Wafer durch die leitenden Stöpsel verbunden. Die Trennung der elektrischen Potentiale in dem Deckel bzw. Boden-Waferwerden durch die Trenche (bzw. Aussparungen) vorgenom- men. Der Vorteil dieser Ausführung ist, dass die Kontaktierung der Schichten nicht in den Aussparungen statfindet, sondern auf der Oberfläche der Boden bzw. Deckel-Wafer.

Fig. 7c zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines hierzu ähnlichen MEMS- Bauelements 70' , bei dem die Kontaktierung mittels Aussparungen 74 ₁ bis 74 ₅ lediglich von einer Seite, der des Wafers 44, beispielsweise ein Deckelwafer, erfolgt. Unter Inkaufnahme der vergleichsweisen tiefen Gräben kann eine einfache Platzierung des MEMS-Bauteils 70 auf einem Substrat erfolgen, da die elektrische Verschaltung von einer Seite ausreichend sein kann. In anderen Worten kann eine Kontaktierung der Elektroden, wenn die leitfähigen Schichten auf den Widerstandselementen platziert sind, auf vielfältige Weise erfolgen. Die Kontaktie- rung der Elektroden kann von zwei Seiten stattfinden oder lediglich von einer Seite. In weiter anderen Worten zeigt Fig. 7c einen Schallwandler mit linearem Auslenkungsverhalten: Ist ähnlich wie Fig. 3a, nur dass die Kontaktierung von einer Seite des Chips stattfindet. D. h. alle für die Aktuierung notwendigen Elektroden sind (durch die Aussparungen) von einer Seite des Chips erreichbar. In diesem Fall ist ein Drahtbonden des fertigen Chips einfacher zu realisieren, weil der Chip nur von einer Seite drahtgebondet werden kann.

Analog zu den Kontaktierungsmöglichkeiten, die in Fig. 7a dargestellt sind, kann auch die Antriebsvariante in Fig. 3a kontaktiert werden.

Fig. 8a zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Bauteils 80 gemäß ei- nem Ausführungsbeispiel, bei dem die Teilkavitäten 36 ₁ bis 36 ₇ lokal in zumindest eine der Schichten 12 ₂ und 12 ₃ hineinreicht, indem dort Aussparungen 78 vorgesehen sind, bei- spielsweise zwischen benachbarten Öffnungen 38 ₁ und 38 ₂ , 38 ₂ und 38 ₃ und/oder im Be- reich der Öffnungen 38 ₄ , 38 ₅ , 38 ₆ und/oder 38 ₇ .

Beispielhaft ist die Schicht 12 ₁ mit einem Wechselpotenzial U _AC bzw. -U _AC oder +U _AC ver- bindbar, so dass dieses Potenzial auch an den beweglichen Elementen 16 ₁ bis 16 ₆ anliegen kann. Demgegenüber können die Schichten 12 ₂ und 12 ₃ mit einem Referenzpotenzial GND verbindbar sein.

Fig. 8b zeigt eine schematische Seitenschnittansicht des MEMS-Bauelements 80 aus Fig. 8a mit einer leicht veränderten Konfiguration, in der zwar die beweglichen Elemente indivi- duell oder gruppenweise mit einer Spannung DC oder AC+ verbindbar sind, wie es im Zu- sammenhang mit der Fig. 8a beschrieben ist, bei der das umliegende Substrat der Schicht 12 ₁ jedoch mit dem Referenzpotenzial verbunden ist, was eine einfache und sichere Hand- habung des MEMS-Bauelements ermöglichen kann. Optional können anstelle der Ausge- staltung des Substrats zum Verbinden mit dem Referenzpotenzial auch elektrische Isolie- rungen an dem MEMS-Bauelement 80 vorgesehen sein. Fig. 8b zeigt das MEMS- Bauelement 80 in einem Zustand, in dem sich die beweglichen Elemente 16 ₁ bis 16 ₆ paar- weise innerhalb der Elementarzellen 68 ₁ , 68 ₂ und 68 ₃ aufeinander zubewegt haben, so dass entsprechende Hauptseiten 16 ₁ A und 16 ₂ A bzw. 16 ₃ A und 16 ₄ A, die Teilkavitäten 36 ₂ und 36 ₄ begrenzen, aufeinander zubewegt werden. Fig. 8c zeigt eine schematische Seitenschnittansicht des MEMS-Bauelements 80 aus Fig. 8b in einem komplementären Zustand, in dem die beweglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ , 16 ₃ und 16 ₄ bzw. 16 ₅ und 16 ₆ einer jeweiligen Elementarzelle 68 ₁ , 68 ₂ , 68 ₃ voneinander weg- bewegt werden, um einen umgekehrten Fluidfluss zu erzeugen.

In anderen Worten zeigen die Fig. 8a bis 8c Schallwandler mit nicht linearem Auslenkungs- verhalten: Die Fig. 8a-c zeigen einen Aufbau eines MEMS basierten Schallwandlers in drei Auslenkungszuständen. Gleichermaßen ist ein vereinfachter Aufbau mit zwei Elektroden dargestellt. Dabei bilden die Schichten der Deckel-Wafer 12 ₃ und Boden-Wafer 12 ₄ eine erste Elektrode und die Schicht des Device-Wafer bzw. die passiv auslenkbaren Wider- standselemente eine zweite Elektrode. Die Widerstandselemente sind in dieser Darstellung vereinfacht dargestellt und können andere Querschnitte, beispielsweise die, wie hierin be- schrieben ist. Die Widerstandselemente sind in einer Kavität, die aus der Schicht 12 ₁ durch Ätzprozesse herausgearbeitet ist und durch weitere Schichten, die der Deckel- und Boden- wafer sind, angeordnet. Mindestens ein Ende bevorzugt zwei gegenüberliegenden Enden sind mit dem Substrat der Schicht 12 ₁ verbunden. Bevorzugt weisen die Schichten Deckel- und Bodenwafer-Strukturierungen auf, die ein großes Volumen der Kavität zur Folge haben. Die Schichten sind über eine isolierende Schicht 32 ₁ /32 ₂ mit der Schicht 12 ₁ verbunden.

Die Widerstandselemente weisen Hauptseiten auf. Hauptseiten sind dadurch gekennzeich- net, dass sie bei benachbarten Widerstandselementen gegenüberliegend angeordnet sind und eine Teilkavitäten 36 ₂ , 36 ₄ und 36 ₆ begrenzen, die mit der oberen Auslassöffnung 38 ₁ - 38 ₃ verbunden sind. Entsprechend sind die Gegenseiten der Widerstandselemente dadurch gekennzeichnet, dass sie die Kavitäten 36 ₁ , 36 ₃ , 36 ₅ und 36 ₇ einschließen, die gleichzeitig mit den unteren Auslassöffnungen 38 ₄ -38 ₇ verbunden sind. Darüber hinaus sind die Ge- genseiten der Widerstandselemente dadurch gekennzeichnet, dass sie die Teilkavitäten 36 ₁ , 36 ₃ , 36 ₅ und 36 ₇ begrenzen, die die Elementarzellen miteinander verbinden.

Die Figur 8a zeigt die Widerstandselemente in einem nicht ausgelenkten Zustand.

Die Figur 8b zeigt die Widerstandselemente in einem ausgelenkten Zustand in einem ersten Zeitintervall bei zusätzlich angelegter Spannung (Kombination zwischen DC und AC) zwi- schen 0 und 100 V, bevorzugt zwischen 1 und 50 V, besonders bevorzugt zwischen 1 und 25 V, etwa 24 V. Hierbei lenken die Widerstandselemente entlang der Bewegungsrichtung 18 aus. Benachbarte Widerstandselemente einer Elementarzelle bewegen sich aufeinan- der zu, sodass sich der Abstand der jeweiligen Hauptseiten verringert und sich damit ein- hergehend auch das Volumen der Teilkavitäten 36 ₂ , 36 ₄ , 36 ₆ verringert. Durch die Verklei- nerung des Volumens der Teilkavitäten erfolgt ein Abtransport von Fluid aus den Teilkavi- täten durch die Auslassöffnungen 38 ₁ -38 ₃ heraus. Im selben Zeitintervall bewegen sich die Gegenseiten der Widerstandselemente in einer Richtung, sodass die Abstände der Gegen- seiten vergrößert werden. Gleichermaßen wird auch dadurch eingefasste Volumen der Ka- vitäten 36 ₁ , 36 ₃ , 36 ₅ , 36 ₇ vergrößert. Der dadurch generierte Volumenstrom befördert Fluid durch die Öffnungen 38 ₄ -38 ₇ in die Teilkavitäten hinein.

Die Figur 8c zeigt die Widerstandselemente in einem ausgelenkten Zustand in einem zwei- ten Zeitintervall, dass direkt auf das erste Zeitintervall folgt. Über eine lange Zeit wechseln sich das erste und das zweite Zeitintervall in dieser Reihenfolge ab, sodass Druckimpulse, beispielsweise als Schallwellen, abgestrahlt werden.

In dem zweiten Zeitintervall werden die Widerstandselemente mit einer anderen Spannung (DC+AC) versorgt, deren Phase um z.B. 180° verglichen zur Spannung im ersten Zeitinter- vall verschoben ist, wobei andere Phasenwinkel ebenfalls einstellbar sind. Die Verschie- bung der Phasen kann auch andere Werte größer Null annehmen. Somit bewegen sich die Widerstandselemente entlang der Bewegungsrichtung 18 in eine Richtung, die der Rich- tung im ersten Zeitintervall entgegengesetzt ist. In anderen Worten verringert sich der Ab- stand der Gegenseiten benachbarter Widerstandselemente, wodurch das Volumen der Teilkavitäten 36 ₂ , 36 ₄ , 36 ₆ vergrößert wird und infolge dessen ein Volumenstrom Fluid durch die Öffnungen 38 ₁ -38 ₃ in die Teilkavitäten hineintransportiert. Gleichermaßen verringert sich der Abstand der Gegenseiten benachbarter Widerstandselemente, sodass ein Volumen- strom Fluid durch die Öffnungen 38 ₄ -38 ₇ aus den Teilkavitäten 36 ₁ , 36 ₃ , 36 ₅ und 36 ₇ hin- ausbefördert.

Fig. 9 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht von Teilen eines MEMS- Bauelements 90 gemäß einem Ausführungsbeispiel, beispielsweise in Form der Wafer 42 sowie der Schicht 12 ₁ . Beispielhaft sind 10 bewegliche Elemente 16 ₁ bis 16e dargestellt, die von Teilkavitäten 36 ₁ bis 36 ₁₁ umgeben sein können. Durch das Bezugszeichen 15 ist eine Stufe, Fase oder Abrundung gezeigt, die einen inneren Bereich der beweglichen Elemente 16 gegenüber einem umlaufenden Bereich der restlichen Schicht 12 ₁ zurücksetzt bzw. in der Höhe reduziert, so dass bei anschließenden Bondingverfahren, etwa zum Anordnen des Wafers 44, ein mechanischer Kontakt zu den beweglichen Elementen 16 unterbleibt. In anderen Worten zeigt die Fig. 9 in einer perspektivischen Darstellung einen MEMS- basierten Schallwandler. Dargestellt sind die Schichten, die die passiven Widerstandsele- mente enthalten und die Schicht (Bodenwafer), die mit den Schichten 22b ₁ /22b ₂ verbunden ist. Nicht dargestellt ist die Schicht, die den Deckelwafer umfasst. Gleichermaßen ist die Ausgestaltung der Schichten 22b ₁ und 22b ₂ dargestellt, die fingerartig ineinandergreifen und somit im Bereich der auslenkbaren passiven Elemente nebeneinander angeordnet sind. Elektrisch getrennt sind die Schichten 22b ₁ /22b ₂ durch den Bereich 28, der eine elekt- rische Isolierung darstellt. Dabei weisen die Schichten 12 ₂ und 12 ₁ voneinander abwei- chende Dicken auf. Beispielsweise hat die Schicht 12 ₂ eine Dicke von 400 μm. Die Dicke der Schicht 12 ₁ kann beispielsweise Werte zwischen 400 μm und 5 mm aufweisen. Mit 72i sind die Kontaktierungen in der Schicht 12 ₁ offenbart, die mit weiteren Kontaktierungen in der nicht dargestellten Schicht die Ansteuerung mit den elektrisch leitfähigen Schichten 22b ₁ /22b ₂ verbinden. Die Ansteuersignale werden dann mittels geeigneter Kontaktierungen 72 in die Zonen der jeweiligen Bereiche der Schichten 22b ₁ und 22b ₂ verteilt.

Ein weiterer Aspekt dieses Ausführungsbeispiels sind die Anordnungen der Öffnungen 38. In diesem Ausführungsbeispiel verbinden diese Öffnungen die Kavitäten 36 (in anderen Worten Trenche oder Aussparungen) mit dem umgebenden Fluid. Diese Öffnungen sind in diesem Ausführungsbeispiel rechteckig dargestellt. Die jeweilige Kavitäten 36 sind in die- sem Ausführungsbeispiel mit zwei Öffnungen verbunden, die jeweils einen diskreten Ab- stand zueinander einnehmen. Gleichermaßen ist es aber auch möglich, dass eine Öffnung eine Länge über die gesamte Länge des passiven Widerstandselements oder eine davon abweichende Länge einnimmt. Gleichermaßen sind die Ausführungsbeispiele auch nicht auf eine rechteckige Form eingeschränkt. Weitere Formen, die von einer rechteckigen Form abweichen, sind Bestandteil von Ausführungsbeispielen, die hier lediglich genannt sein sol- len.

Mit dem Zeichen 15 ist auf eine umlaufende Stufe oder Fase oder Abrundung Bezug ge- nommen, die zwischen der Schicht 12 ₁ und dem Substrat der Widerstandselemente ange- ordnet ist. Mit einem Höhenunterschied von ca. 100 nm ist das Substrat der Widerstandse- lemente gegenüber dem Substrat 12 ₁ geringfügig eingelassen, um zu verhindern, dass beim notwendigen Bondingvorgang der Deckel-Schicht die Widerstandselemente ver- spannt werden. Gleichermaßen kann die Stufe auch im Bereich der Bondingzone der Schicht 12 ₂ vorgesehen werden. Fig. 10 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines MEMS-Bauelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Verglichen mit anderen hierin beschriebenen Ausfüh- rungsbeispielen sind dabei die beweglichen Elemente 16 ₁ bis 19 ₉ lediglich einseitig fest eingespannte Elemente, wobei beispielhaft einander benachbarte bewegliche Elemente an gegenüberliegenden Seiten fest eingespannt sind und im Sinne von Interdigitalelementen angeordnet sein können. Das bedeutet, hierin beschriebene Ausführungsbeispiele sind nicht auf beidseitig eingespannte bewegliche Elemente limitiert.

In anderen Worten zeigt Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines MEMS-basierten Schallwandlers 100, der einseitig mit dem umgebenden Substrat der Schicht 12 ₁ verbun- dene auslenkbare Widerstandselemente 16 ₁ bis 16 ₉ aufweist, wobei auch hier eine Anzahl der Widerstandselemente beliebig ausgestaltet werden kann.

Fig. 11 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines MEMS-Bauelements 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel bzw. eines Teils hiervon, nämlich der Schicht 12 ₂ , die sowohl Öffnungen 38 als auch Interdigital-Elektroden 22b ₁ und 22b ₂ aufweisen kann, die Kontaktierungen 72 ₁ bis 72 ₁₂ aufweisen können, die die Elektroden 22b ₁ und 22b ₂ beispiels- weise durchstoßen können, wie es im Zusammenhang mit der Fig. 7b beispielhaft erläutert ist.

Ferner können Abstandshalter 84a und/oder 84b vorgesehen sein, die einen Abstand, ins- besondere einen minimalen Abstand, zwischen dem die Schicht 12 ₂ überstreichenden be- weglichen Element und dem beweglichen Element selbst begrenzen können. Die Abstands- halter können beispielsweise aus elektrisch isolierendem Material gebildet sein und können vermeiden, dass ein Deckelwafer und/oder ein Bodenwafer bei dem Wafer-Level-Bonding mit der Finne großflächig gebondet werden, da ihre Abmaße verhältnismäßig klein sind, im Bereich weniger Mikrometer. Die Abstandshalter können als Transport-Sicherung benutzt werden. Beispielsweise können die Abstandshalter 84a und/oder 84b z. B. in einer be- stimmten Flusssäure-Kombination, etwa HF-GPE (GPE = Gas-Phase Etching, Gaspha- senätzung) vor der Inbetriebnahme des Chips entfernt. Abstandshalter sind optional und können auch lediglich auf einem Teil der beweglichen Elemente vorgesehen sein.

In anderen Worten zeigt Fig. 11 in einer perspektivischen Ansicht die Schicht 12 ₂ eines MEMS-basierten Schallwandlers und konkretisiert die Ausführung der Beschreibung der Fig. 9. Fig. 12a zeigt eine schematische Aufsicht auf Teile eines MEMS-Bauelements 120 ₁ gemäß einem Ausführungsbeispiel. Beispielhaft ist die Elektrode 22b ₂ rechteckig geformt und in etwa mittig über einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten beweglichen Elementen 16 ₁ und 16 ₂ angeordnet, wie es beispielsweise auch in der Fig. 2a dargestellt ist. Die be- weglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ können beispielsweise kammförmig gebildet sein.

Fig. 12b zeigt eine schematische Draufsicht auf Teile eines MEMS-Bauelements 120 ₂ , bei dem die beweglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ beispielsweise als Hohlkörper gebildet sein können, was Materialeinsparungen ermöglicht. Unabhängig hiervon kann die Elektrode 22b ₂ beispielsweise konkav ausgestaltet sein.

Fig. 12c zeigt eine schematische Draufsicht auf Teile eines MEMS-Bauelements 12O3, bei dem die beweglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ als Vollkörper gebildet sind und unabhängig hiervon die Elektrode 22b ₂ als konvex geformt gebildet ist. Die unterschiedlichen Details der Fig. 12a, 12b und 12c können ohne weiteres miteinander kombiniert werden. Das be- deutet, dass die Elektroden der an dem Substrat angeordneten Antriebsstrukturen entlang eines axialen Verlaufs senkrecht zu der Schichtfolgenrichtung eine konstante oder verän- derliche laterale Abmessung, also parallel zu der Ebenenrichtung 18, aufweisen können. Gleiches gilt auch für die Elektroden an den beweglichen Elementen bzw. in den bewegli- chen Elementen.

Die Fig. 12a-12c zeigen in anderen Worten in einer Draufsicht auf einen Bereich einer al- ternativen Elementarzelle verschiedene Ausführungsbeispiele der auslenkbaren Wider- standselemente. Dabei zeigt Fig. 12a eine kammförmige Ausgestaltung. Fig. 12b zeigt eine konkave Ausgestaltung des auslenkbaren Widerstandselements und der beispielhaft dar- gestellten Schicht 22b ₂ . Weiterhin ist dargestellt, dass die Widerstandselemente auch dünn- wandige Körper sein können, die im Bereich der Flächenschwerpunktfaser kein Material aufweisen. Die Fig. 12c zeigt dagegen eine konvex ausgestaltete Form der dargestellten Komponenten der Elementarzelle. Vorteilhaft werden diese Ausgestaltungen dann zum Einsatz kommen, wenn beispielsweise eine bestimmte Kraft während der Auslenkung er- forderlich ist und die Steifigkeit der Widerstandselemente optimiert werden muss (z.B. mi- nimiert). Oder es gibt erhöhte Anforderungen an einen möglichst spannungsfreien Über- gang zwischen Widerstandselement und dem umgebenden Substrat, sodass eine Verbrei- terung des Widerstandselementes im Bereich des Übergangs sinnvoll ist. Gleichermaßen kann auf die Form der Auslenkung eines Widerstandselementes Einfluss genommen wer- den. Es ist für einen Fachmann nachvollziehbar, dass ein hohl ausgeführtes Widerstand- selement einen größeren Leichtbaucharakter aufweist als ein gefülltes Widerstandsele- ment. Somit kann durch die geometrische Gestaltung der Widerstandselemente unmittelbar Einfluss auf die Performance eines Schallwandlers genommen werden. Es ist unbestreit- bar, dass verschiedene Ausgestaltungen auch in einem MEMS Wandler kombinierbar sind.

Fig. 13 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht von Teilen eines MEMS-Bauelements 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dort ist beispielsweise die Schicht 12 ₂ und/oder die Schicht 12 ₃ elektrisch leitfähig gebildet und mittels elektrisch isolierender Elemente oder Bereiche bzw. Segmentierungen 92 in unterschiedliche Segmente oder Bereiche unterteilt, die in voneinander verschiedene Potenziale 86a/86b bzw. 88a/88b beaufschlagt werden können, während die Schicht 12 ₁ mit beispielhaft H-förmigen beweglichen Elementen 16 ₁ und 16 ₂ mit einem Referenzpotenzial beaufschlagt werden kann. Es können beispielsweise das Potenzial 86a AC- sein und das Potenzial 86b AC+ und/oder es können wechselweise an unterschiedliche Segmente ein Gleichspannungs-Potenzial angelegt werden. Selbiges gilt für die Potenziale 88a/88b.

In anderen Worten zeigt Fig. 13 ein Widerstandselement mit linearem Auslenkungsverhal- ten. Dabei zeigt die Fig. 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 8a-c. Unter- schiedlich ist die H-förmige Ausführung der Widerstandselemente und die doppelte Poten- tialführung in Deckel- bzw. Bodenwafer:

Widerstandselement mit linearem Auslenkungsverhalten: Damit ist gemeint, dass mit Anle- gen einer Spannung auf 12 ₁ ; 86, 88 elektrische Kräfte entstehen. Wenn die Spannungen 86a/86b bzw. 88a/88b gleich sind, entsteht ein Gleichgewicht zwischen den Kräften und das Widerstandselement bewegt sich nicht. Wenn aber die Spannung zwischen 86a/86b bzw. 88a/88b unterschiedlich werden, dann entsteht ein Ungleichgewicht und das Wider- standselement bewegt sich linear in eine Richtung. Wenn die Spannung zwischen 86a/86b bzw. 88a/88b umgedreht wird, dann bewegt sich das Widerstandselement linear in der ent- gegengesetzten Richtung. Vorteilhaft ergibt sich dadurch ein sehr großes Volumen der um- gebenden Kavität, womit ein großer Schalldruckpegel des resultierenden Schallwandlers möglich ist. Hierzu ist aber auch eine große Kraft bei großer Auslenkung der Widerstand- selemente notwendig. Weshalb dieser Aufbau einen linearen Zusammenhang zwischen der aufzubringenden Auslenkungskraft und der angelegten Spannung ermöglicht. Fig. 14 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Bauelements 140 ge- mäß einem Ausführungsbeispiel, das in Übereinstimmung mit dem MEMS-Bauelement 130 sein kann. Anders als das MEMS-Bauelement 130 kann das MEMS-Bauelement 140 je- doch Block-förmige oder massive bewegliche Elemente 16 ₁ und 16 ₂ aufweisen.

In anderen Worten zeigt die Fig. 14 ein Widerstandselement mit linearem Auslenkungsver- halten, die Fig. 14 konkretisiert dabei die Fig. 13 mit massiven Widerstandselementen.

Fig. 15a zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS 150 gemäß einem Aus- führungsbeispiel, bei dem die isolierenden Schichten 32 ₁ und 32 ₂ ebenso wie beispielhafte Elektrodenschichten 22 ₁ und 22 ₂ umlaufend um die Schichten 12 ₂ und 12 ₃ gebildet sind, ebenso wie eine elektrisch isolierende Schicht 32 ₃ um die Schicht 12 ₁ . Hierdurch kann ein einfaches Wafer-Bonding ermöglicht werden.

In anderen Worten zeigt die Fig. 15a in einer Querschnittsdarstellung ein Ausführungsbei- spiel eines MEMS basierten Schallwandlers. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt den MEMS Schallwandler in einem Verfahrensschritt seiner Herstellung. Hier ist sichtbar, dass Ab- standhalter 84 in senkrechter Richtung beidseitig mit den Widerstandselementen verbun- den sind. Diese Abstandhalter stellen Kraftableitungspunkte dar, die es ermöglichen, eine gleichmäßige Bondung der Schichten 12 ₁ zu realisieren. In einem weiteren Arbeitsschritt im Herstellungsprozess werden diese Abstandhalter dann entfernt. Gleichermaßen ist es vorstellbar, dass diese Abstandhalter gleichzeitig eine Transportsicherung sind, die einen schädigungsfreien Transport während des Fertigungsverfahrens ermöglichen. Es ist vor- stellbar, dass diese Abstandhalter auch erst bei der ersten Beaufschlagung mit einem Sig- nal zerstört werden und somit eine Transportsicherung über den gesamten B2B Prozess darstellt. Weil auf dem Chip viele solche Abstandshalter vorhanden sind, es ist möglich sie unterschiedlich groß zu gestalten, so dass bei der Entfernung der Abstandshalter gezielt nur einige entfernt werden, andere bleiben noch bestehen: die kleineren Abstandshalter werden entfernt und die größeren bleiben bestehen. Das würde ermöglichen gezielt nur bestimmte Widerstandselemente zu befreien (releasen) bzw. beweglich zu machen. Auf diese Art und Weise, könnte man den gleichen Chip für unterschiedliche Anwendungen verwenden bzw. releasen/freigeben (mit mehr oder weniger freie Widerstandselemente).

Fig. 15b zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines Zwischenprodukts 150‘ für ein MEMS-Bauelement gemäß hierin beschriebener Ausführungsbeispiele. Dargestellt ist, dass in einem Mittenbereich Material 94 verbleibt, wenn eine Ätzung von einer ersten Seite 96 ₁ und einer zweiten Seite 96 ₂ aus vorgenommen wird, um Vertiefungen 98 ₁ bis 98 ₈ zu erhalten. Sobald die Ätzung derart fortgeschritten ist, dass sich die gegenüberliegenden Vertiefungen treffen und das Material 94 herausgelöst ist, können dadurch bewegliche Ele- mente herausgelöst werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Zwischenprodukt 150' auch um ein bereits gebondetes Wafer-Exemplar handeln und/oder um einen Wafer mit hoher Dicke, bei dem aufgrund der beidseitigen Ätzung ein verdoppeltes Aspektverhältnis herstellbar ist.

Die Fig. 15b zeigt in einer Schnitdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Wandlers. Diese Darstellung dient nicht der Beanspruchung eines Verfahrens zur Herstellung eines MEMS. Es zeigt vielmehr den Vorteil eines derartigen Aufbaus, wie er durch die Vorrichtung beansprucht ist. Ein wichtiger Aspekt dieser Erfindung ist, dass die Widerstandselemente symmetrisch ausgebildet sein müssen um eine gleichmäßige Verformung während des Be- wegungsverfahrens zu gewährleisten. Ein unsymmetrischer Aufbau führt zu dem eben be- schriebenen ungleichmäßigen Verformungsverhalten. Es würde dadurch kein linearer Zu- sammenhang zwischen angelegter Spannung und Auslenkung des Widerstandselements mehr vorliegen, wodurch ein hoher Klirrfaktor resultiert. Ein unsymmetrischer Aufbau resul- tiert aus der angewendeten Methode im Ätzprozess. Durch das Herausarbeiten von Mate- rial zur Bildung von Aussparungen, Trenchen/Gräben oder Kavitäten entstehen keine pa- rallelen Berandungen, sondern immer trichterartige Aussparungen. Die Breite der Ausspa- rung ist an deren Sohle (Unterseite) immer geringer als an deren Oberseite.

Die Ätzrichtung und das anschließende Verbinden von Wafern bestimmt also maßgeblich die Ausbildung der Widerstandselemente.

Gleichermaßen ist durch Fig. 15b dargestellt, dass eine Stapelung von Widerstandsele- menten möglich ist um das resultierende Aspektverhältnis des Wandlerelements zu erhö- hen, ohne dass die Einschränkungen, die die angewendete Boschmethode Einfluss darauf haben.

Dargestellt ist, dass die Device-Wafer Ätzung von 2 Seiten (Vorder- und Rückseite) statt- gefunden hat, um das Aspektverhältnis der Wiederstandelemente zu vergrößern. Dabei zeigen:

98 ₁ -98 ₄ Schicht mit einer Ätzrichtung von der Vorderseite; 98 ₅ -98 ₈ Schicht mit einer Ätzrichtung von der Rückseite,

• die Schicht 94 ist nur schematisch dargestellt, um zu zeigen, dass die Ätzungen sich irgendwann treffen werden; 94 ist im Endprodukt nicht mehr vorhanden.

Die Vorteile für die Ätzung von 2 Seiten: die Finnen sind symmetrisch relativ zur Ebene, die durch die erste und zweite Rich- tung aufgespannt ist. Damit sind die dargestellten Flächen 96F ₁ und 96F ₂ gleich groß und die aufzubringenden elektrischen Kräfte die die Widerstandselemente in Bewegungsrichtung auslenken gleich groß. Eine gleichmäßige Auslenkung um den gleichen Betrag ist somit gewährleistet.

Erfolgt die Ätzung beider Schichten von nur einer Seite sind die Flächen 96F ₁ und 96F ₂ nicht gleichmäßig ausgebildet oder weichen in ihrem Flächeninhalt sogar von- einander ab. Eine ungleichmäßige Auslenkung der Widerstandselemente wäre die Folge.

- Verdopplung des Aspektverhältnis der Aussparungen (in anderen Worten Trenche, Gräben) auf 60. Durch die Stapelung der Widerstandselemente sind die resultieren- den Wandlerelemente nicht mehr auf die Boschmethode limitiert.

Fig. 15c zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines Teils eines MEMS- Bauelements 150“ gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die beweglichen Elemente 16 ₁ und 16 ₂ können dabei beispielhaft durch Aufeinanderstapelung von Strukturen ähnlich dem Zwi- schenprodukt 150' erhalten werden, indem mehrere dieser Zwischenprodukte aufeinander- gestapelt werden, etwa mittels Waferbonding. Dabei ist anzumerken, dass in der Fig. 15c lediglich zwei der drei in Fig. 15b erhaltbaren beweglichen Elemente dargestellt sind. Durch eine dementsprechende Vergrößerung des Aspektverhältnisses durch Aneinanderfügen entlang der Ebenenrichtung 14 kann eine Erhöhung des beispielsweise mittels einer Laut- sprecher-Konfiguration des MEMS-Bauteils erhaltbaren Effizienz erhalten werden, etwa da der Schalldruckpegel (Sound Pressure Level - SPL) entsprechend vergrößert wird. Darüber hinaus ermöglicht eine Stapelung entlang der Schichtfolgenrichtung M eine hohe Steifigkeit entlang dieser Richtung, was zu einer geringeren Anfälligkeit für sogenannte für Pull-In- Effekte führen kann und somit eine geringere Haltekraft oder eine geringere vertikale Aus- lenkung parallel zur Schichtfolgenrichtung 14 führen kann, was vorteilhaft ist. Es ist somit eine Struktur gezeigt, bei der das bewegliche Element eine Mehrzahl mittels eines Bond- prozesses verbundene Schichten aufweist.

Zur Erhöhung des SPL ist es, wie in Fig. 15c dargestellt, möglich, mehrere Schichten mit- einander zu verbinden. So kann das das Aspektverhältnis von den Trenchen bzw. Wider- standselemente theoretisch stark erhöht werden. Hier bevorteilt über die „Durchgängigkeit“ der Device-Ebene im Vergleich zu den im Stand der Technik berichteten notwendigen Stützschichten (bspw. Handle-Wafer in BSOI Wafern).

Anhand der Fig. 16a, 16b und 16c wird eine Konfiguration verdeutlicht, bei der die Elektro- den an dem beweglichen Element mitels N-Dotierung in den Elektroden 22a ₁ und 22f ₁ bzw. mittels p-Dotierung in den Elektroden 22a ₂ und 22f ₂ erhalten werden können. Bei einer Be- schaltung der Schicht 12 ₂ und/oder 12 ₃ , gegebenenfalls unter lokaler Verringerung des Ab- stands, mit einem Referenzpotenzial, etwa 0V, GND, kann eine Referenzposition erhalten werden. Bei einer negativen Spannung in den Schichten 12 ₂ und 12 ₃ kann aufgrund der Akkumulation beweglicher positiver Löcher in den Bereichen 22f ₂ und 22a ₂ eine Kraft auf das bewegliche Element 16 ausgeübt werden, das die Elektroden 22a ₂ und 22f ₂ in den Bereich geringen Abstands zu einer äußeren negativen Spannung (AC-) führt. In Fig. 16c ist eine komplementäre Konfiguration dargestellt, bei der aufgrund einer positiven Span- nung an den Schichten 12 ₂ und 12 ₃ die hohe Anzahl beweglicher negativer Elektroden, die in den Bereichen 22 ₁ und 22a ₁ akkumuliert sind, in Richtung der Oberflächentopographie 52 zu bewegen.

Eine Akkumulation eines beweglichen negativen Elektrons kann auch eine Verarmung ei- nes unbeweglichen positiven Ions und umgekehrt entsprechen. Aufgrund einer Verarmung neben einer Akkumulation kann eine Raumladungszone entstehen.

Elektrisch isolierende Schichten 102 ₁ und 102 ₂ , etwa umfassend Siliziumnitrid oder Silizi- umoxid können angeordnet sein, um die Oberflächenzustände zu neutralisieren und einen möglichst neutralen Zustand des beweglichen Elements 16 zu erhalten.

Die Fig. 16a-c zeigen jeweils einen alternativen Antrieb mit linearen Auslenkungsverhalten und auf Basis eines Deckelantriebs. Vorteilhaft kann durch diese Konfiguration der übliche lineare Aufbau, der drei Elektroden vorsieht verbessert werden. Maßgeblich ist in allen drei Darstellungen offenbart, dass mit dem auslenkbaren Element eine Schicht verbunden ist, die N- und P-dotierte Bereiche enthält, die benachbart angeordnet sind und jeder für sich mit dem auslenkbaren Element verbunden sind. Die Schichten sind Deckel- und Boden- wafer, die im Bereich der auslenkbaren Elemente eine Ausstülpung 52 vorsehen. Diese Ausstülpungen sind stoffschlüssig mit dem Deckel- und Bodenwafer verbunden und weisen einen minimalen Abstand zum auslenkbaren Element auf, sodass ein akustischer Kurz- schluss zwischen den Teilkavitäten, die an das auslenkbare Element angrenzen, unterbun- den ist. Die Fig. 16a zeigt die Vorrichtung in einem nicht ausgelenkten Zustand, bei dem keine Spannung angelegt ist.

Die Fig. 16b zeigt den alternativen Antrieb in einem ersten Auslenkungszustand. Die Aus- lenkung des auslenkbaren Elements basiert auf dem Field Effekt. In der Figur ist die Aus- lenkung in eine erste Richtung dargestellt. Die Auslenkung basiert darauf, dass eine nega- tive Spannung AC- an dem Deckel- und Bodenwafer angelegt ist. Durch den Fieideffekt entsteht im P-Bereich eine Akkumulation der Ladungsträger (bewegliche Löcher/+ direkt am Interface zum Oxid, 10-20 nm Tiefe). Damit einhergehend entsteht im N Bereich eine verarmte Zone (unbeweglich Ionen/-, 1-2 μm tiefe). Die größte Kapazitätsänderung, die gleichbedeutend mit der Auslenkungskraft ist, entsteht, wenn die Finne im P Bereich mit dem Deckel überlappt.

Die Fig. 16c zeigt den alternativen Antrieb in einem zweiten Auslenkungszustand. Die Aus- lenkung des auslenkbaren Elements basiert auf dem Field Effekt. In der Figur ist die Aus- lenkung in eine zweite Richtung dargestellt. Die Auslenkung basiert darauf, dass eine po- sitive Spannung AC+ an dem Deckel- und Bodenwafer angelegt ist. Durch den Fieideffekt entsteht im N-Bereich der Schichten eine Akkumulation der Ladungsträger (bewegliche Lö- cher/+ direkt am Interface zum Oxid, 10-20 nm Tiefe). Damit einhergehend entsteht im P Bereich der Schichten eine verarmte Zone (unbeweglich Ionen/-, 1-2 μm tiefe). Die größte Kapazitätsänderung, die gleichbedeutend mit der Auslenkungskraft ist, entsteht, wenn die Finne im P Bereich mit dem Deckel überlappt.

Anhand der Fig. 17a, 17b und 17c ist ein komplementärer Zustand angedeutet, bei dem die an den Schichten 12 ₂ bzw. 12 ₃ angeordnete bzw. dort integrierten n-dotieren Bereiche 22 _C1 und 22b ₁ neben p-dotieren Bereichen 22c ₂ bzw. 22b ₂ angeordnet sind. Diese können von elektrisch isolierenden Schichten 102 ₁ und/oder 102 ₂ bedeckt sein. Das bewegliche Element 16 kann dabei elektrisch leitfähig gebildet sein, beispielsweise ebenfalls über eine entsprechende Dotierung. Basierend auf dem Anlegen einer negativen Spannung AC- oder einer positiven Spannung AC+ kann eine Bewegung des beweglichen Elements 16 hin zu den n-dotierten Bereichen 22 _C1 und 22b ₁ bzw. hin zu dem p-dotierten Bereichen 22b ₂ und 22 _C2 ausgelöst werden.

In anderen Worten zeigen die Fig. 17a-c einen zu den Fig. 16a-c alternativen Antrieb, ba- sierend auf dem Field Effect, bei dem die dotierten Schichten in dem Deckelwafer und dem Bodenwafer integriert sind.

Fig. 18a zeigt eine schematische Draufsicht auf ein MEMS-Bauelement 180 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zu anderen hierin beschriebenen Ausführungsbeispie- len ist das bewegliche Element mit der MEMS-Schicht 12 ₃ , die in der Fig. 18a nicht darge- stellt ist, mechanisch über einen elastischen Bereich verbunden. Der elastische Bereich kann dabei eine hierfür angeordnete Schicht, eine verbleibende Schicht oder ein extra hier- für vorgesehenes Material umfassen. Das bewegliche Element ist ausgebildet, um basie- rend auf der Antriebskraft eine Rotationsbewegung oder Verformung des elastischen Be- reichs auszuführen.

In einem Bereich 104 kann dabei beispielsweise der elastische Bereich vorgesehen sein,

Fig. 18b zeigt eine schematische Seitenschnittansicht in der A-A‘-Ebene der Fig. 18a. Auf- grund der mechanischen und elastischen Verbindung in dem Bereich 104 kann das beweg- liche Element 16 ₂ ebenso wie die anderen beweglichen Elemente, die mit der Schicht 12 ₃ verbunden sind, die Bewegung benachbart zu der Schicht 12 ₂ ausführen und zwar ähnlich einer Schaukelbewegung oder Wipp-Bewegung, so dass benachbart zu der Schicht 12 ₂ eine hohe Bewegungsamplitude und im Bereich der Schicht 12 ₃ eine geringe Bewegungs- amplitude, dafür mit hoher Materialdehnung, erfolgen kann.

Vorteilhaft einer derartigen Konfiguration ist, dass lediglich zwei anstelle von drei aktiven Scheiben/Wafern benötigt werden und hierfür keine zusätzlichen Schichten vorzusehen sind, etwa im Bereich des Deckels 12 ₃ .

Wie es im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen erläutert ist, kann eine An- triebseinrichtung in vielfältiger Weise implementiert werden, etwa indem Elektroden an Schicht 12 ₂ und/oder dem beweglichen Element 16 ₂ vorgesehen werden und/oder indem bspw. dotierte Bereiche angeordnet werden. Elektroden an einer der Schicht 12 ₂ zuge- wandten Seite, einer Stirnseite, des beweglichen Elements 16 ₂ können als Stirn-Antrieb bezeichnet werden. Ein solcher Antrieb von der Stirn-Seite bildet damit eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. In anderen Worten kann die Finne, das bewegliche Element 16 ₂ , von der Stirnseite der Finnen ausgehend angetrieben werden, indem der Device-Wafer entsprechend ausgelegt ist. Bspw. kann die erste Antriebsstruktur zumindest stirnseitig an einer Stirnseite des beweglichen Elements angeordnet sein. Bspw. können Elektroden kön- nen an oder in der Schicht 12 ₁ angeordnet sein. Eine Positionierung kann beispielsweise stirnseitig zwischen dem beweglichen Element 16 ₂ und der Seite der Schicht 12 ₁ , die den Stirnseiten der beweglichen Elemente zugeordnet ist. Eine Höhe der Elektroden kann dabei der Höhe des beweglichen Elements entsprechen oder geringer sein.

In anderen Worten zeigen die Fig. 18a und 18b in einer Draufsicht und einer Seitenansicht einen alternativen Aufbau eines Schallwandlers. Maßgeblich unterscheidet sich dieser durch die Verbindung des Auslenkbaren Elements mit dem Deckelwafer in einem Bereich 104. Diese Verbindung ist besonders bevorzug stoffschlüssig ausgeführt. Mit 18 ist die al- ternative Bewegungsrichtung, senkrecht zur lateralen Ausdehnung des Widerstandsele- mentes dargestellt. Dabei erfolgt die größte Auslenkung im Bereich des Bodenwafers. Die geringste Auslenkung findet im Bereich 104, dem Verbindungsbereich des Widerstandse- lements zum Deckelwafer statt. Der Verbindungsbereich 104 kann eine Steifigkeit aufwei- sen, die von der Steifigkeit des Deckelwafers und des Widerstandselements abweicht und bevorzugt geringer ist. In diesem Fall ist der Verbindungsbereich 104 ein Federelement. Die entstehenden Teilkavitäten, die durch die Widerstandselemente voneinander abge- trennt sind, sind durch Öffnungen im Bodenwafer und Deckelwafer (nicht dargestellt) mit dem umgebenden Fluid verbunden.

Ein Verfahren gemäß hierin beschriebener Ausführungsbeispiele ist anhand eines schema- tischen Flussdiagramms in Fig. 19 beschrieben. Ein Schritt 1910 des Verfahrens 1900 kann ein Ansteuern zweier entlang einer Schichtfolgenrichtung, entlang der eine Vielzahl von MEMS-Schichten des MEMS-Bauelements angeordnet sind, angeordneter Antriebsstruk- turen umfassen. Ein Schritt 1920 umfasst ein Erzeugen einer Antriebskraft, an einem be- weglichen Element des MEMS-Bauelements senkrecht zu der Schichtfolgenrichtung durch das Ansteuern, um das MEMS-Bauelement auszulenken.

Das Verfahren kann dabei so ausgeführt werden, dass im Sinne einer sogenannten „aus- geglichenen, balanced” oder linearen Ansteuerung zwei benachbarte Elektrodenelemente der Antriebseinrichtung, die durch einen Elektrodenspalt elektrisch voneinander isoliert sind, eine symmetrische und/oder lineare Auslenkung des beweglichen Elements ange- steuert wird, indem die Elektrodenelemente im zeitlichen Mittel symmetrisch bezüglich der angelegten Potenziale um ein Referenzpotenzial, etwa GND, angesteuert werden. Alterna- tiv kann das Verfahren auch asymmetrisch bzw. un-balanced oder nicht-linear ausgeführt werden, indem die Auslenkung des beweglichen Elements asymmetrisch im zeitlichen Mit- tel entlang einer Aktuierungsrichtung bezüglich einer entgegengesetzten Richtung asym- metrisch angesteuert wird. Dies kann durch unterschiedliche Potenzialniveaus und/oder unterschiedliche Zeitintervalle erhalten werden.

Die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf mikroelektromechani- sche Systeme, MEMS, die ausgelegt sind, um eine große wirksame Fläche zur Interaktion mit einem Fluid aufzuweisen. Hierbei steht eine Vergrößerung der wirksamen Fläche von auslenkbaren Verdrängungselementen in manchen Ausführungen im Vordergrund. Die Verdrängungselemente, die beweglichen Elemente 16, können in Kontakt mit einem umge- benden Fluid stehen und mit diesem direkt oder indirekt interagieren. Beispielsweise kann bei Mikrolautsprechern, die mit einem derartigen MEMS ausgestattet sind, ein hoher Schall- druckpegel in Bezug zur Oberflächengröße des MEMS erzeugt werden. Gleichermaßen sind aber auch ein Einsatz als Mikropumpen, Ultraschallwandler oder anderweitigen MEMS-basierten Anwendungen im Rahmen hierin beschriebener Ausführungsbeispiele möglich, da diese durch die Aufgabe des Bewegens von Fluid miteinander verbunden sind.

Kernaspekte der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend noch einmal in anderen Wor- ten zusammengefasst. Ausführungsbeispiele lösen dabei das Problem der Strukturierungs- limitierung in bestehenden Ätzprozessen, d. h., eine Begrenzung der geometrischen Auflö- sung, etwa dünnste zu ätzende Gräben, bei volumenbearbeitenden Verfahren wie etwa Elektroerosion, Lithographie, galvanische Abformung, Nano-Stempeln, Fräsen oder ande- rer Sl-Strukturierungen, für die Darstellung feldgetriebener Antriebseffekte, etwa elektrosta- tisch oder elektromagnetisch in der Ebene.

Die „Bosch“ Si-Strukturierungsmethode limitiert das Aspektverhältnis (Tiefe zu Breite) von geätzten Si-Strukturen auf typisch 30. Bei den jetzigen Varianten für Mikrolautsprecher, (NED, Muskel, Kamm) ist die Strukturierung von elektrostatisch auslenkbaren Elementen (Antriebskraft) als auch die Strukturierung von passiven Elementen (Widerstandstrukturen, Verdrängungselementen, fluidischen Widerstandsstrukturen), die den Füllfaktor der Chip- fläche beschreiben durch die Boschmethode limitiert. Antriebskraft und Füllfaktor sind die Hauptparameter, um einen höheren Schalldruckpegel (Sound Pressure Level - SPL) pro Chipfläche (SPL/mm ² ) in Mikrolautsprechern zu erreichen. Daher müssen neue einfachere Antriebsvarianten gefunden werden, die nicht durch das Aspektverhältnis der Boschme- thode limitiert sind und z.B. 100 dB/mm ² , oder höher ermöglichen.

Die Lösung der Erfindung ist durch die Vorrichtung und das Verfahren zum Auslenken eines oder mehrerer Widerstandselemente in Kapitel 6 dieser Erfindungsbeschreibung darge- stellt. Die Lösung beinhaltet eine Vorrichtung, die ein MEMS Schallwandler als Schichtsys- tem enthält. Kern der Erfindung ist:

Erhöhung der Antriebskraft: Die Antriebskraft des neuen Antriebes ist nicht mehr durch das Aspektverhältnis der Boschmethode limitiert. Grundgedanke ist die Aus- führung des Elektrodenspaltes durch den Bondprozess von mindestens zwei Schei- ben. Der aktive Elektrodenspalt kann so unabhängig von Limitierungen des Bosch- prozesses besonders klein eingestellt und damit eine große Kraft erzeugt werden. Dieser Spalt wird zwischen der einen zu bondenden Scheibe und der anderen er- zeugt. Es ist dann das aktiv bewegliche Element (bspw. eine Balkenstruktur) in der ersten zu bondenden Scheibe (Devicewafer) gegenüber der anderen zu bondenden Scheibe (Deckel- oder Bodenwafer) über den Spalt beabstandet. Der Antrieb gene- riert sich über den Spalt somit entlang des Umfanges bzw. Teilen des Umfanges des aktiv beweglichen Elementes.

In einer Ausführung („Deckel-Antrieb“) ist die Kraft durch den vertikalen Abstand von Deckel- bzw. Bodenwaferoberseite zur Devicewaferoberseite definiert. Den Ab- stand zwischen Deckel- und Device-Wafer kann man unabhängig von der Bosch- methode definieren und somit größere Aspektverhältnisse bzw. größere Antriebs- kräfte mit dem Deckel-Antrieb erreichen. Der Antrieb findet hier entlang der Längs- kanten an der Oberseite und oder Unterseite des aktiv beweglichen Elementes (als oberen unterer Teil des Umfanges) als am Nächsten liegende Elektrodenseite zum Deckel und oder Boden statt

In einer Ausführung („Stirn-Antrieb“) ist die Kraft zwischen aktiv beweglichem Ele- ment (bspw. längliches Klappenelement) und Deckel oder Boden durch den latera- len Abstand beider gebondeter Scheiben bestimmt. Es werden die beiden Scheiben zumindest teilweise ineinandergreifen. Der Antrieb findet folglich entlang von Stirn- selten (seitlicher Teil des Umfanges der aktiv beweglichen Strukturen) statt. Vorteil- haft kann hier gegenüber dem Deckel-Antrieb auf zusätzliche leitfähige Schichten verzichtet werden.

Es können auch mehrere Device zusammen gestapelt werden, i.e. alle Scheiben haben aktiv auslenkbare Elemente

Erhöhung des Füllfaktors: Der Füllfaktor eines, z.B. Mikrolautsprecher ist durch das Maximum zwischen dem Füllfaktor des Aktors und dem Füllfaktor der Widerstand- strukturen in der Verdrängungsebene (Deviceebene) gekennzeichnet. Wenn die Füllfaktoren von den beiden Komponenten des Mikrolautsprechers z.B. durch die Boschmethode limitiert sind, dann wird ist es schwierig den Füllfaktor des Mikrolaut- sprechers beliebig zu erhöhen. Deshalb ist es wichtig den Füllfaktor des Aktors als auch der Widerstandsstrukturen unabhängig von der Boschmethode zu machen. In dem Deckel-Antrieb ist der Füllfaktor des Aktors als auch der Widerstandstrukturen- Ebene unabhängig von der Boschmethode.

Der Deckelantrieb kann gegenüber dem bekannten Stand der Technik bspw. dadurch ge- kennzeichnet sein, dass zwischen einem Deckelwafer und der Schicht, die fluidische Wi- derstandselemente enthält, eine elektrisch leitfähige Schicht angeordnet ist. Gleicherma- ßen ist eine weitere elektrisch leitfähige Schicht zwischen der gleichen Schicht, die Wider- standselemente enthält und einem Bodenwafer angeordnet.

Mit Widerstandselement ist im Sinne dieser Beschreibung kein elektrischer Widerstand ge- meint, sondern ein Widerstandselement, dass mit einem umgebenden Fluid interagiert, etwa das bewegliche Element 16. In anderen Worten kann dieses Widerstandselement auch als Verdrängungselement, Finne oder aktiver oder passiver Aktor bezeichnet werden.

Die erste und die zweite elektrische Schicht können so strukturiert werden, dass innerhalb der zwei elektrischen Schichten ein oder mehrere voneinander getrennte elektrische Span- nungen angelegt werden können. Wenn nur eine Spannung (pro Deckel/Bodenwafer) not- wendig ist (von der Anwendung abhängig), können die Deckel- bzw. Boden-Wafer selbst als erste und zweite elektrische Schicht verwendet werden.

Wenn zwei oder mehr Spannungen (pro Deckel/Bodenwafer) notwendig sind (von der An- wendung abhängig) gilt Folgendes: Die erste und zweite elektrisch leitfähige Schicht ist mechanisch fest, über eine isolierende Verbindungsschicht mit den Schichten der Deckel- oder Bodenwafer verbunden. Die Haupt- seiten dieser elektrisch leitfähigen Schichten sind den jeweils benachbarten Schichten des Deckel- und Bodenwafers abgewandt und einander gegenseitig zugewandt. Zwischen bei- den Hauptseiten der elektrisch leitfähigen Schichten ist eine weitere Schicht angeordnet aus der eine Kavität durch Sl-Strukturierungsmethoden herausgebildet ist. Diese Kavität umgibt, bezogen auf die Ebene der Schicht, die parallel zur Schicht der Deckel- und Hand- lingwafer angeordnet ist, mindestens ein Widerstandselement. Vergleichbar zur Kavität sel- ber ist ein Widerstandselement durch Sl-Strukturierungsmethoden aus einem dotierten Halbleitermaterial herausgebildet und unterteilen die Kavität in Teilkavitäten.

Mit dem Deckel Antrieb ist sowohl ein linearer Betrieb, als auch ein nicht linearer Betrieb realisierbar. Wobei sich die Ausführungsbeispiele mit linearem Auslenkungsverhalten und nicht linearen Auslenkungsverhalten voneinander unterscheiden. Bevorzugtes Ausfüh- rungsbeispiel sind Antriebe mit linearem Auslenkungsverhalten.

In anderen Worten: Mit dem Deckel-Antrieb kann sowohl ein „balanced actor“ (linearer Ak- tor) als auch ein „nicht balanced actor“ realisiert werden.

Mit dem „balanced actor“ linearen Betrieb/ linearen Auslenkungsverfahren/ lineares Aus- lenkungsverhalten ist folgendes gemeint: bei Anlegung einer elektrischen Spannung auf den ersten und zweiten leitfähigen Schichten entstehen elektrische Kräfte zwischen den leitfähigen Schichten und den Widerstandselementen. Wenn die Spannung auf allen leitfähigen Schichten gleich groß ist, entsteht ein Gleichgewicht zwischen den elektrischen Kräften und das Wi- derstandselement bewegt sich nicht.

Wenn aber die Spannung innerhalb der ersten bzw. der zweiten leitfähigen Schich- ten nicht gleich ist (Spannung 1 und Spannung 2), dann entsteht ein Ungleichge- wicht und das Widerstandselement bewegt sich linear in eine oder andere Richtung. Wenn Spannung 1 und Spannung 2 sich gegenphasig ändern (eine nimmt zu und die andere nimmt ab), dann wirken auf jedem Widerstandselement zwei elektrische Kräfte 1 und 2, die in entgegengesetzten Richtungen wirken und demensprechend nehmen eine Kraft zu und die andere ab. Die resultierende Kraft (F1 +F2) ist linear abhängig von der den angelegten Spannungen 1 und 2. Das führt dazu, dass auch die Bewegung des Widerstandselementes linear von der Spannung abhängt. Die Linearität zwischen dem angelegten elektrischen Signal und der Auslenkung des Widerstandselementes hat Einfluss auf den Klang eines Lautsprechers. Je linearer der Zusammenhang, umso geringer der Klirrfaktor. Je linearer der Zusammenhang um besser kann der Klang durch die Lautsprecher reproduziert werden.

Mit dem „nicht balanced actor“ nicht linearen Betrieb/ nicht linearen Auslenkungsverfahren ist folgendes gemeint:

- Auf den Widerstandselementen wirkt nur eine Kraft (nicht zwei) in eine bestimmte Richtung. Diese Kraft hängt quadratisch von der Spannung ab, bzw. die Bewegung des Widerstandselementes hängt quadratisch von der Spannung ab. D.h. zwischen Spannung und Bewegung des Widerstandselementes ist keine lineare Abhängig- keit. Dem entsprechend leidet die Qualität des Klanges. In anderen Worten ist der Klirrfaktor des Lautsprechers, im Vergleich zu einem Lautsprecher mit einem linear betriebenen Schallwandler deutlich höher.

Ein „nicht balanced actor" (nicht linearen Betrieb/ nicht linearen Auslenkungsverfah- ren) ist normalerweise einfacher technologisch zu realisieren, weil auf den leitfähi- gen Schichten nur eine Spannung angelegt werden muss (nicht zwei oder mehr). D.h. die leitfähigen Schichten müssen nicht strukturiert werden. In einem Ausfüh- rungsbeispiel könnte sogar auf den leitfähigen Schichten komplett verzichtet wer- den, so dass die notwendige Spannung direkt auf dem Deckel- bzw. Bodenwafer angelegt werden kann. In diesem Fall können die Deckel- und Bodenwafer struktu- riert sein, siehe Fig. 8a-c.

Vorteilhaft kann die ermöglichte dichte Packung im Kerngedanken der Erfindung mit einem Mikroresonatoraufbau kombiniert werden, sodass die Schallabstrahlung im Bereich niedri- ger Frequenz verbessert wird.

In anderen Worten sind die Elektroden und alle korrespondierenden Teilelemente in einer oder mehreren Schichten gebildet. Die elektrische Isolation der Teilelektroden erfolgt durch einen Abstand 28, der beispielsweise Oxid oder Nitrid, beispielsweise SiO ₂ , Si ₃ N ₄ oder AL ₂ O ₃ umfassen kann. Ein Verfahren zur Ansteuerung und Auslenkung der Widerstandselemente und damit auch die Interaktion mit dem umgebenden Fluid kann zwischen den unterschiedlichen bewegli- chen Elementen, an einem Wafer aufgehängt oder von beiden Wafern freigelegt, gleich sein.

Vorteile hierin beschriebener Deckel-Antriebe liegen darin, dass

1 . die Kraft des Aktuators durch den Spalt zwischen beweglichem Element und Boden- wafer oder Deckelwafer bei der Bondung zwischen den Wafern kontrolliert werden kann und aber beispielsweise nicht durch eine Ätzmethode bestimmt ist. Damit fällt die Limitierung, beispielsweise der Boschmethode auf ein Aspektverhältnis von in etwa 30, weg. Das heißt, der Aktuator kann mit einem Aspektverhältnis von größer 30 hergestellt werden.

2. Ferner kann auf die Verwendung von BSOI-Wafern verzichtet werden. Für den De- ckelwafer oder den Bodenwafer als auch für den Device-Wafer, die Schicht 12 ₁ , kön- nen standardisierte Si-Wafer verwendet werden, die wesentlich günstiger sind.

3. Darüber hinaus können Gegensätze zu klassischen NED (Nanoscopic Elektrostatic Drive) oder Kammantrieben ein BSOI-Wafer verwendbar, der herkömmlich allerdings nicht von zwei Seiten bearbeitet werden kann, um das Aspektverhältnis zu vergrö- ßern. Bei der Herstellung eines hierin beschriebenen Deckelantriebs können sowohl BSOI-Wafer als auch Wafer beidseitig bearbeitet werden, damit die Gräben zwischen den Widerstandsstrukturen, die mit der Boschmethode hergestellt werden, ein dop- peltes Aspektverhältnis, von beispielsweise 2×30 aufweisen können, d. h., in etwa 60. Wenn mehrere Device-Wafer zusammengebondet werden, kann das Aspektverhält- nis weiter vergrößert werden, wie es beispielsweise im Zusammenhang mit den Fig. 15b und 15c beschrieben ist. So kann beispielsweise ein Aspektverhältnis von 120 (zwei Device-Wafer), 180 (drei Device-Wafer), 240 (vier Device-Wafer) etc. erhalten werden.

4. Da der Füllfaktor des Aktuators (siehe erster Vorteil) als auch der Device-Ebene (siehe vorangegangener Vorteil) unabhängig von Verfahren wie etwa der Borsch-Me- thode sein können, kann der Füllfaktor des Gesamtsystems, das heißt die Anzahl der Aktuatoren bzw. Widerstandsstrukturen/Flächeneinheit stark verbessert werden. a) Weil Teile des Aktors, nämlich der Elektrodenspalt, von der Device Ebene entkoppelt sind (Kerngedanke der Erfindung) können die mechanischen und beweglichen Elemente in der Device Ebene dichter gepackt werden und somit der Füllfaktor des Gesamtsystems (Anzahl der Aktoren bzw. Wi- derstandstrukturen/Flächeneinheit) vorteilhaft stark verbessert werden (mehr Schall pro Fläche). b) Darüber hinaus kann das, bzgl. der halben Device Höhe, symmetrische System gestapelt und somit das scheinbare Aspektverhältnis theoretisch unlimitiert erhöht werden. Grundlage dafür ist das nicht notwendige Vor- handensein irgendwelcher Stützschichten o.ä. relativ zur Device Ebene.

5. Einfache Technologie für Device- als auch für Deckel/Boden-Wafer: gefüllte HR- Trenche sind nicht vorhanden, um Isolierungen auf dem Chip zu realisieren (HR = High Aspect Ratio). Es sind keine Kurzschlüsse innerhalb einer Ebene (zwischen Wi- derstandselement und Deckel- sowie Bodenwafer) zu erwarten. Dadurch wird die Ausbeute der Chips, die kurzschlussfrei von einem Wafer vereinzelt werden können, deutlich erhöht.

6. Das finale Bauelement eines Ausführungsbeispiels besteht nur aus Si und SiO2. Keine AL2O3 Schichten oder andere Schichten sind notwendig, die z.B. Spannungen (Stress) in dem System induzieren können.

7. Die Widerstandstruktur wird beidseitig (von oben und unten) angetrieben. Der Aktor ist symmetrisch von beiden Seiten (oben und unten) und über die ganze Länge der Widerstandstruktur vorhanden. Die Widerstandstrukturen taumeln nicht verglichen mit dem Fall, wo die Widerstandstrukturen nur von einer Seite angetrieben werden.

8. Kein elektrisches Feld zwischen den Widerstandstrukturen: Device-Wafer hat überall das gleiche Potenzial -> kein Filtereffekt.

9. Direkt Bondung Si-SiO2 oder SiO2-SiO2 ist bei 1000°C ist möglich: 25-50 Wafer kön- nen gleichzeitig in einem Ofen gebondet werden. Das hat Kosteneinsparungen bei der Herstellung zur Folge a. Eine Vermeidung eines lateralen Pull-In zwischen den Widerstandstruktur ist möglich: alle Widerstandstrukturen haben das gleiche Potential.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfah- rens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein ent- sprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrites zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Ver- fahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.

Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Er- findung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart Zusammenwir- ken können oder Zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Des- halb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbei- spiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.

Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerpro- grammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode da- hin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm- produkt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf ei- nem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.

Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinen- lesbaren Träger gespeichert ist. Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin be- schriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ab- läuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Da- tenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren auf- gezeichnet ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Daten- strom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durch- führen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, trans- feriert zu werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfigu- riert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerpro- gramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.

Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (bei- spielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor Zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzu- führen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hard- ware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Vari- ationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten ein- leuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutz- umfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsen- tiert wurden, beschränkt sei.