DE102013100764A1

DE102013100764A1 - Method for manufacturing vertical electrode in recess of piezoelectric layer, involves forming vertical electrode by physical vapor deposition, so that vertical electrode arranged on layer is disconnected from horizontal electrode

Info

Publication number: DE102013100764A1
Application number: DE201310100764
Authority: DE
Inventors: Peter Hess
Original assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2014-08-14
Anticipated expiration: 2033-01-26
Also published as: DE102013100764B4

Abstract

The method involves forming the vertical electrode (26) by physical vapor deposition, so that the vertical electrode arranged on the piezoelectric layer (12) is disconnected from one of the horizontal electrode (14). A start layer is made of silicon dioxide or zirconium dioxide. The vertical electrode is made of platinums, gold or coppers. The piezoelectric layer is made of lead zirconate titanate (PZT). A shadow masque is used for the physical vapor deposition. The opening (16) in the horizontal electrode is aligned with a recess. Independent claims are included for the following: (1) method for manufacturing a piezoelectric element; and (2) method for manufacturing a piezoelectric stack.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer vertikalen Elektrode. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung mehrerer vertikaler Elektroden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Piezoelements und eines Piezostacks.The invention relates to a method for producing a vertical electrode. The invention further relates to a method for producing a plurality of vertical electrodes. In addition, the invention relates to a method for producing a piezoelectric element and a piezo stack.

Piezoelemente bestehen aus einer Schicht eines piezoelektrischen Materials, die von beiden Seiten mit einer Elektrode versehen ist. Durch eine an die Elektroden angelegte Spannung wird im Bereich der piezoelektrischen Schicht ein elektrisches Feld aufgebaut, das zu einer Größenänderung der piezoelektrischen Schicht aufgrund des piezoelektrischen Effektes führt. Dazu müssen die beiden Elektroden mit unterschiedlichen Polen einer Spannungsquelle verbunden sein.Piezo elements consist of a layer of a piezoelectric material which is provided with an electrode from both sides. By an applied voltage to the electrodes, an electric field is built up in the region of the piezoelectric layer, which leads to a change in size of the piezoelectric layer due to the piezoelectric effect. For this purpose, the two electrodes must be connected to different poles of a voltage source.

Handelsübliche Piezoelemente bestehen in der Regel aus einer Vielzahl übereinander angeordneter piezoelektrischer Schichten mit entsprechenden Elektroden. Bei Piezoelementen mit einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten spricht man von Piezostacks. Dabei ist zwischen zwei piezoelektrischen Schichten nur jeweils eine Elektrode angeordnet. Die Kontaktierung der Elektroden mit der Spannungsquelle erfolgt hierbei durch vertikale Elektroden, die sich orthogonal zu den piezoelektrischen Schichten erstrecken. Um die für den Betrieb des Piezostacks notwendige abwechselnde Polung der Elektroden zu erreichen, kontaktiert jede vertikale Elektrode nur jede zweite horizontale Elektrode.Commercially available piezoelectric elements usually consist of a multiplicity of piezoelectric layers arranged one above the other with corresponding electrodes. Piezo elements with a large number of piezoelectric layers are known as piezo stacks. In this case, only one electrode is arranged between each two piezoelectric layers. The contacting of the electrodes with the voltage source takes place here by vertical electrodes which extend orthogonally to the piezoelectric layers. In order to achieve the alternating polarity of the electrodes necessary for the operation of the piezo stack, each vertical electrode only contacts every second horizontal electrode.

Zur Herstellung eines Piezostacks wird üblicherweise das Schichtsystem aus den piezoelektrischen Schichten und den horizontalen Elektroden durch Sintern hergestellt. Anschließend wird ein Loch für die vertikalen Elektroden in den Schichtstapel gebohrt. In das Loch wird in einem nachfolgenden Schritt eine vorgeformte vertikale Elektrode eingeführt. Aufgrund der hohen Temperaturbelastung, der der Piezostack während des Sinterns ausgesetzt werden muss, ist die Auswahl der Elektrodenmaterialien auf solche beschränkt, die stabil bei den beim Sintern auftretenden Temperaturen sind. Zudem führt das Bohren der Löcher zu starken mechanischen Belastungen, sodass sich Risse bilden können.To produce a piezo stack, the layer system of the piezoelectric layers and the horizontal electrodes is usually produced by sintering. Subsequently, a hole for the vertical electrodes is drilled in the layer stack. In the hole, a preformed vertical electrode is inserted in a subsequent step. Due to the high temperature load that the piezo stack must undergo during sintering, the choice of electrode materials is limited to those that are stable at the temperatures encountered during sintering. In addition, the drilling of the holes leads to strong mechanical loads, so that cracks can form.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für Elektroden für Piezostacks bereitzustellen, welches sich durch geringe Herstellungskosten, große Flexibilität und hohe Prozesssicherheit auszeichnet.It is an object of the invention to provide a manufacturing method for electrodes for piezo stacks, which is characterized by low production costs, high flexibility and high process reliability.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer vertikalen Elektrode in einer Aussparung einer piezoelektrischen Schicht, wobei die vertikale Elektrode durch physikalische Gasphasenabscheidung erzeugt wird, sodass die vertikale Elektrode von einer auf der piezoelektrischen Schicht angeordneten horizontalen Elektrode getrennt ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine abwechselnde Kontaktierung der horizontalen Elektroden auch durch vertikale Elektroden möglich ist, die durch physikalische Gasphasenabscheidung erzeugt wurden. Die Herstellung durch physikalische Gasphasenabscheidung ermöglicht eine kostengünstige Produktion bei hoher Prozesssicherheit. Zudem erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine flexible Auswahl an Materialien für die vertikale Elektrode, da hierzu grundsätzlich alle elektrisch leitenden Materialen, die durch physikalische Gasphasenabscheidung aufgebracht werden können, infrage kommen. Dies sind beispielsweise alle Metalle, insbesondere Platin, Gold und Kupfer.This object is achieved by a method for producing a vertical electrode in a recess of a piezoelectric layer, wherein the vertical electrode is produced by physical vapor deposition, so that the vertical electrode is separated from a horizontal electrode disposed on the piezoelectric layer. The invention is based on the finding that an alternating contacting of the horizontal electrodes is also possible by means of vertical electrodes which have been produced by physical vapor deposition. The production by physical vapor deposition allows cost-effective production with high process reliability. In addition, the method according to the invention allows a flexible selection of materials for the vertical electrode, since in principle all electrically conductive materials that can be applied by physical vapor deposition come into question. These are, for example, all metals, in particular platinum, gold and copper.

Vorzugsweise wird eine Lochmaske zur physikalischen Gasphasenabscheidung verwendet, die eine mit der Aussparung fluchtende Öffnung in der horizontalen Elektrode teilweise, insbesondere jedoch die Randbereiche der Öffnung vollständig, verdeckt. Die auf diese Weise erzeugte vertikale Elektrode füllt somit den Querschnitt der Aussparung im Bereich der horizontalen Elektrode nur im Bereich um ihr Zentrum herum aus, sodass die vertikale Elektrode von der auf der piezoelektrischen Schicht angeordneten horizontalen Elektrode beabstandet ist.Preferably, a shadow mask for physical vapor deposition is used, which covers a recess in the opening in the horizontal electrode partially, but in particular the edge regions of the opening completely. The thus generated vertical electrode thus fills the cross section of the recess in the region of the horizontal electrode only in the region around its center, so that the vertical electrode is spaced from the horizontal electrode disposed on the piezoelectric layer.

Besonders bevorzugt ist das Verhältnis der Durchmesser der Öffnung und eines im Bereich der Öffnung gelegenen Loches der Lochmaske zwischen 3 und 6, wodurch sichergestellt ist, dass die physikalische Gasphasenabscheidung eine vertikale Elektrode erzeugt, die die horizontale Elektrode nicht kontaktiert.More preferably, the ratio of the diameters of the aperture and a hole of the shadow mask located in the region of the aperture is between 3 and 6, thereby ensuring that the physical vapor deposition creates a vertical electrode that does not contact the horizontal electrode.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung mehrerer vertikaler Elektroden in Aussparungen einer piezoelektrischen Schicht wird wenigstens eine erste vertikale Elektrode in einer ersten Aussparung hergestellt sowie wenigstens eine zweite vertikale Elektrode durch physikalische Gasphasenabscheidung in einer zweiten Aussparung erzeugt, wobei die zweite vertikale Elektrode mit der auf der piezoelektrischen Schicht angeordneten horizontalen Elektrode in Kontakt tritt. Auf diese Weise kann eine piezoelektrische Schicht mit einer auf ihr angeordneten horizontalen Elektrode mit zwei vertikalen Elektroden versehen werden, die die piezoelektrische Schicht und die darauf angeordnete horizontale Elektrode durchqueren, wobei nur eine dieser beiden vertikalen Elektroden die horizontale Elektrode kontaktiert. Dadurch können die Vorteile der Elektrodenherstellung durch physikalische Gasphasenabscheidung auch bei der Herstellung mehrerer Elektroden genutzt werden.In a method according to the invention for producing a plurality of vertical electrodes in recesses of a piezoelectric layer, at least one first vertical electrode is produced in a first recess and at least one second vertical electrode is produced by physical vapor deposition in a second recess, the second vertical electrode being connected to the one on the piezoelectric layer Layer arranged horizontal electrode comes into contact. In this way, a piezoelectric layer having a horizontal electrode disposed thereon can be provided with two vertical electrodes passing through the piezoelectric layer and the horizontal electrode disposed thereon, with only one of these two vertical electrodes contacting the horizontal electrode. As a result, the advantages of electrode production by means of physical vapor deposition can also be utilized in the production of a plurality of electrodes.

Vorzugsweise wird zur Herstellung der zweiten vertikalen Elektrode eine Lochmaske verwendet, die im gesamten Bereich einer zweiten, mit der zweiten Aussparung fluchtenden Öffnung in der horizontalen Elektrode geöffnet ist, wodurch gewährleistet ist, dass die gesamte Aussparung in der piezoelektrischen Schicht durch die zweite vertikale Elektrode vollständig ausgefüllt wird und somit die zweite vertikale Elektrode die horizontale Elektrode kontaktiert. Preferably, a shadow mask is used for the production of the second vertical electrode, which is opened in the entire region of a second, aligned with the second recess opening in the horizontal electrode, thereby ensuring that the entire recess in the piezoelectric layer through the second vertical electrode completely is filled and thus contacted the second vertical electrode, the horizontal electrode.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Piezoelements, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen einer Startschicht, vorzugsweise aus Siliziumdioxid oder Zirkoniumdioxid,
b) Abscheiden einer Bodenelektrode,
c) Aufbringen einer piezoelektrischen Schicht und Ausbilden mehrerer Aussparungen in der piezoelektrischen Schicht,
d) Abscheiden einer horizontalen Elektrode auf der piezoelektrischen Schicht mit entsprechenden Öffnungen, und
e) Herstellen mehrerer vertikaler Elektroden.

Moreover, the invention relates to a method for producing a piezoelectric element, characterized by the following steps:

a) providing a starting layer, preferably of silicon dioxide or zirconium dioxide,
b) depositing a bottom electrode,
c) applying a piezoelectric layer and forming a plurality of recesses in the piezoelectric layer,
d) depositing a horizontal electrode on the piezoelectric layer with corresponding openings, and
e) making several vertical electrodes.

Dieses Verfahren ermöglicht eine einfache Herstellung eines Piezoelements mit einer flexiblen Auswahl des Elektrodenmaterials. Zudem führt das Aufbringen der vertikalen Elektrode durch physikalische Gasphasenabscheidung zu einer größeren Kontaktfläche der vertikalen Elektrode mit der zu kontaktierenden horizontalen Elektrode. Außerdem ist kein Sintern nötig, wodurch hohe Temperaturen und die damit verbundenen Probleme vermieden werden.This method enables a simple production of a piezoelectric element with a flexible selection of the electrode material. In addition, the application of the vertical electrode by physical vapor deposition leads to a larger contact area of the vertical electrode with the horizontal electrode to be contacted. In addition, no sintering is necessary, whereby high temperatures and the associated problems are avoided.

Vorzugsweise wird das Aufbringen der piezoelektrischen Schicht durch ein Sol-Gel-Verfahren realisiert, wobei die Aussparungen nach Aufbringen der piezoelektrischen Schicht in diese geätzt werden oder wobei das Aufbringen der piezoelektrischen Schicht durch physikalische Gasphasenabscheidung realisiert wird, wobei hierbei die Ausbildung der Aussparungen durch die Anwendung einer Schattenmaske erfolgt. Dadurch wird die Herstellung eines Piezoelements ohne mechanische Belastungen auf das Element ermöglicht, da die Aussparungen durch chemische Prozesse oder gleich beim Herstellen der piezoelektrischen Schicht erzeugt werden.Preferably, the application of the piezoelectric layer is realized by a sol-gel method, wherein the recesses are etched into this after application of the piezoelectric layer or wherein the application of the piezoelectric layer is realized by physical vapor deposition, wherein the formation of the recesses by the application a shadow mask takes place. This makes it possible to produce a piezoelectric element without mechanical stress on the element, since the recesses are produced by chemical processes or the same when the piezoelectric layer is produced.

Beispielsweise kann vor Schritt e) eine weitere piezoelektrische Schicht und eine weitere horizontale Elektrode durch Wiederholen der Schritte c) und d) aufgebracht werden. Dadurch ist es möglich, zwei piezoelektrische Schichten gleichzeitig mit einer vertikalen Elektrode zu versehen und somit einen Arbeitsschritt im Herstellungsprozess einzusparen.For example, before step e), a further piezoelectric layer and a further horizontal electrode can be applied by repeating steps c) and d). This makes it possible to provide two piezoelectric layers simultaneously with a vertical electrode and thus save a step in the manufacturing process.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird durch das Wiederholen der Schritte c), d) und e) ein Piezoelement mit mehreren piezoelektrischen Schichten hergestellt, sodass Piezoelemente mit der gewünschten Anzahl an piezoelektrischen Schichten hergestellt werden können.In a further embodiment of the invention, repeating steps c), d) and e) produces a piezoelectric element with a plurality of piezoelectric layers so that piezoelectric elements having the desired number of piezoelectric layers can be produced.

In einer Ausführungsvariante der Erfindung wird eine Zwischenschicht, beispielsweise aus Rutheniumoxid oder Strontiumtitanat, auf die horizontale Elektrode oder auf die piezoelektrische Schicht aufgebracht, wodurch das Kristallwachstum der piezoelektrischen Schichte gezielt beeinflusst werden kann und die darunterliegende Schicht geglättet wird.In one embodiment of the invention, an intermediate layer, for example of ruthenium oxide or strontium titanate, is applied to the horizontal electrode or to the piezoelectric layer, whereby the crystal growth of the piezoelectric layer can be selectively influenced and the underlying layer is smoothed.

Vorzugsweise weist jede horizontale Elektrode mindestens eine erste Öffnung und mindestens eine zweite Öffnung auf, wobei die erste Öffnung und die zweite Öffnung verschieden große, insbesondere kreisförmige, Querschnittsflächen aufweisen. Dadurch wird ermöglicht, dass wenigstens zwei vertikale Elektroden die horizontale Elektrode durchqueren, wobei wenigstens eine vertikale Elektrode die horizontale Elektrode kontaktiert und wenigstens eine weitere vertikale Elektrode nicht in Kontakt mit der horizontalen Elektrode tritt.Preferably, each horizontal electrode has at least one first opening and at least one second opening, wherein the first opening and the second opening have different sized, in particular circular, cross-sectional areas. This allows at least two vertical electrodes to traverse the horizontal electrode with at least one vertical electrode contacting the horizontal electrode and at least one further vertical electrode not coming into contact with the horizontal electrode.

Besonders bevorzugt weisen die horizontalen Elektroden in Stapelrichtung abwechselnd erste und zweite Öffnungen auf, die jeweils fluchtend angeordnet sind, wodurch die horizontalen Elektroden abwechselnd durch die vertikalen Elektroden kontaktiert werden können.Particularly preferably, the horizontal electrodes in the stacking direction alternately on first and second openings, which are each arranged in alignment, whereby the horizontal electrodes can be contacted alternately by the vertical electrodes.

In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung werden die Öffnungen der horizontalen Elektroden und die Aussparungen der nächsten darunterliegenden piezoelektrischen Schicht konzentrisch ausgebildet, wodurch durchgehende vertikalen Elektroden ausgebildet werden können.In a further embodiment of the invention, the openings of the horizontal electrodes and the recesses of the next underlying piezoelectric layer are formed concentrically, whereby continuous vertical electrodes can be formed.

Beispielsweise können die erste und die zweite Aussparung deckungsgleiche Querschnittsflächen haben, wodurch die Herstellung des Piezoelements vereinfacht wird.For example, the first and the second recess may have congruent cross-sectional areas, whereby the production of the piezoelectric element is simplified.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden etwaige, zwischen vertikaler Elektrode und horizontaler Elektrode und/oder piezoelektrischer Schicht entstehende Spalten mit einem Isolationsmaterial, insbesondere dem Material der piezoelektrischen Schicht, gefüllt. Dadurch kann eine ebene Fläche zum Auftragen der nachfolgenden piezoelektrischen Schicht auch bei Herstellung von Piezoelementen mit einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten gewährleistet werden.In a further embodiment of the invention, any gaps formed between the vertical electrode and the horizontal electrode and / or the piezoelectric layer are filled with an insulating material, in particular the material of the piezoelectric layer. Thereby, a flat surface for applying the subsequent piezoelectric layer can be ensured even when producing piezoelectric elements having a plurality of piezoelectric layers.

In einer weiteren Ausführungsvariante wird die horizontale Elektrode erst in einem späteren Verfahrensschritt aufgetragen, wobei die Lochmaske zum Abscheiden der vertikalen Elektrode bereits an die noch aufzutragende horizontale Elektrode angepasst wird. Dies ermöglicht eine flexible Abfolge der Verfahrensschritte.In a further embodiment, the horizontal electrode is applied only in a later method step, wherein the shadow mask for the deposition of the vertical electrode is already adapted to the still to be applied horizontal electrode. This allows a flexible sequence of process steps.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Piezostacks werden zwei oder mehr Piezoelemente zu einem größeren Piezostack zusammengesetzt. Hierdurch kann die Prozesssicherheit des Herstellungsprozesses vergrößert werden, da häufigere Qualitätskontrollen möglich sind und ein Defekt eines einzelnen Elementes oder einer einzelnen Schicht während der Herstellung nicht dazu führt, dass der gesamte Piezostack verworfen werden muss. In a method according to the invention for producing a piezo stack, two or more piezo elements are combined to form a larger piezo stack. As a result, the process reliability of the manufacturing process can be increased because more frequent quality controls are possible and a defect of a single element or a single layer during manufacture does not mean that the entire piezo stack must be discarded.

Vorzugsweise ist die physikalische Gasphasenabscheidung Sputterdeposition. Die Anwendung dieses weitverbreiteten Verfahrens vergrößert die Prozesssicherheit des Herstellungsprozesses.Preferably, the physical vapor deposition is sputter deposition. The application of this widespread process increases the process reliability of the manufacturing process.

Besonders bevorzugt wird die vertikale Elektrode aus Platin, Gold oder Kupfer hergestellt, wodurch besonders hochwertige vertikale Elektroden entstehen.Particularly preferably, the vertical electrode is made of platinum, gold or copper, whereby particularly high-quality vertical electrodes are formed.

Beispielsweise wird die piezoelektrische Schicht aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) hergestellt, da sich Blei-Zirkonat-Titanat als piezoelektrisches Material in Piezoelementen bewährt hat.For example, the piezoelectric layer of lead zirconate titanate (PZT) is produced, since lead zirconate titanate has proven to be a piezoelectric material in piezoelectric elements.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the accompanying drawings, to which reference is made. In the drawings show:

1 eine perspektivische Ansicht eines Piezostacks, 1 a perspective view of a piezo stack,

2 eine schematische Darstellung der Schichten in einem Piezostack mit vertikalen Elektroden, 2 a schematic representation of the layers in a piezo stack with vertical electrodes,

3a)–3f) eine Teilansicht eines Piezoelement in unterschiedlichen Stadien der Herstellung, und 3a) - 3f) a partial view of a piezoelectric element in different stages of production, and

4 eine Seitenansicht eines Piezostacks mit Zwischenschichten. 4 a side view of a piezo stack with intermediate layers.

1 zeigt eine Piezoelement 10 in perspektivischer Ansicht. Das Piezoelement 10 besteht aus mehreren piezoelektrischen Schichten 12, die aufeinandergestapelt sind. Jeweils zwischen zwei piezoelektrischen Schichten 12 ist eine horizontale Elektrode 14 angeordnet. Auch auf der obersten piezoelektrischen Schicht 12 und auf der Unterseite der untersten piezoelektrischen Schicht 12 ist eine horizontale Elektrode 14 vorgesehen. Die horizontalen Elektroden 14 weisen jeweils eine kreisförmige erste Öffnung 16 und eine kreisförmige zweite Öffnung 18 auf. Ebenso weisen die piezoelektrischen Schichten 12 eine kreisförmige erste Aussparung 20 und eine kreisförmige zweite Aussparung 22 auf (2). Dabei weisen die ersten Öffnungen 16 und die ersten Aussparungen 20 einen gleichen Durchmesser auf, ebenso wie die zweiten Öffnungen 18 und die zweiten Aussparungen 22 einen gleichen Durchmesser haben. Weiterhin ist der Durchmesser der ersten Öffnungen 16 und der ersten Aussparungen 20 größer als der der zweiten Öffnungen 18 und der zweiten Aussparungen 22. Zur Vereinfachung wird in der folgenden Beschreibung dieser Ausführungsform die erste, größere Öffnung 16 und die erste, größere Aussparung 20 als große Öffnung 16 bzw. große Aussparung 20 bezeichnet. Dementsprechend wird die zweite, kleinere Öffnung 18 und die zweite, kleinere Aussparung 22 als kleine Öffnung 18 bzw. kleine Aussparung 22 bezeichnet. Die Öffnungen 16, 18 der horizontalen Elektrode 14 sind mit den Aussparungen 20, 22 der nächsten darunterliegenden piezoelektrischen Schicht 12 konzentrisch angeordnet, wie in 2 zu sehen. Dabei fluchtet die große Öffnung 16 mit der großen Aussparung 20 und die kleine Öffnung 18 mit der kleinen Aussparung 22. 1 shows a piezo element 10 in perspective view. The piezo element 10 consists of several piezoelectric layers 12 stacked on top of each other. In each case between two piezoelectric layers 12 is a horizontal electrode 14 arranged. Also on the top piezoelectric layer 12 and on the underside of the lowermost piezoelectric layer 12 is a horizontal electrode 14 intended. The horizontal electrodes 14 each have a circular first opening 16 and a circular second opening 18 on. Likewise, the piezoelectric layers 12 a circular first recess 20 and a circular second recess 22 on ( 2 ). In this case, the first openings 16 and the first recesses 20 an equal diameter, as well as the second openings 18 and the second recesses 22 have the same diameter. Furthermore, the diameter of the first openings 16 and the first recesses 20 larger than that of the second openings 18 and the second recesses 22 , For convenience, in the following description of this embodiment, the first, larger opening will be described 16 and the first, larger recess 20 as a big opening 16 or large recess 20 designated. Accordingly, the second, smaller opening 18 and the second, smaller recess 22 as a small opening 18 or small recess 22 designated. The openings 16 . 18 the horizontal electrode 14 are with the recesses 20 . 22 the next underlying piezoelectric layer 12 arranged concentrically, as in 2 to see. At the same time the big opening is aligned 16 with the big recess 20 and the small opening 18 with the small recess 22 ,

Die Öffnungen 16, 18 zweier benachbarter horizontalen Elektroden 14 sind abwechselnd angeordnet, sodass die große Öffnung 16 der horizontalen Elektrode 14 mit der kleinen Öffnung 18 einer benachbarten horizontalen Elektrode 14 fluchtet und umgekehrt. Somit sind im Piezoelement 10 zwei Elektrodenkanäle 24 ausgebildet, deren Durchmesser zwischen zwei Größen wechseln. Ein Abschnitt des Elektrodenkanals 24 mit großem Durchmesser besteht jeweils aus der großen Öffnung 16 einer horizontalen Elektrode und der großen Aussparung 20 der darunterliegenden piezoelektrischen Schicht 12. Daran angrenzend befindet sich ein Abschnitt des Elektrodenkanals 24 mit kleinem Durchmesser, der aus der kleinen Öffnung 18 einer horizontalen Elektrode 14 und der kleinen Aussparung 22 der darunterliegenden piezoelektrischen Schicht 12 gebildet wird. Dabei weist in einer piezoelektrischen Schicht 12 und der dazugehörigen, darüberliegenden horizontalen Elektrode 14 immer einer der beiden Elektrodenkanäle 24 einen großen Durchmesser und der andere Elektrodenkanal 24 einen kleinen Durchmesser auf. Die Elektrodenkanäle 24 wechseln beim Übergang zur benachbarten Piezoelektrischen Schicht ihre Durchmesser.The openings 16 . 18 two adjacent horizontal electrodes 14 are arranged alternately, so the big opening 16 the horizontal electrode 14 with the small opening 18 an adjacent horizontal electrode 14 Aligns and vice versa. Thus, in the piezo element 10 two electrode channels 24 formed whose diameter change between two sizes. A section of the electrode channel 24 each with a large diameter consists of the large opening 16 a horizontal electrode and the large recess 20 the underlying piezoelectric layer 12 , Adjacent thereto is a portion of the electrode channel 24 small diameter coming out of the small opening 18 a horizontal electrode 14 and the small recess 22 the underlying piezoelectric layer 12 is formed. In this case, in a piezoelectric layer 12 and the associated overlying horizontal electrode 14 always one of the two electrode channels 24 a large diameter and the other electrode channel 24 a small diameter. The electrode channels 24 change their diameter at the transition to the adjacent piezoelectric layer.

Die Mittelachsen der Elektrodenkanäle sind senkrecht zu den horizontalen Elektroden 14 und definieren eine Stapelrichtung. Grundsätzlich ist auch ein schräg angeordneter Elektrodenkanal denkbar.The central axes of the electrode channels are perpendicular to the horizontal electrodes 14 and define a stacking direction. In principle, an obliquely arranged electrode channel is also conceivable.

Zusammenfassend befinden sich in jeder piezoelektrischen Schicht 12 jeweils ein Elektrodenkanal 24 mit einem großen und ein Elektrodenkanal 24 mit einem kleinen Durchmesser. Weiterhin ist der Durchmesser jedes Elektrodenkanals 24 entlang seiner Achse abwechselnd groß oder klein ist, wobei der Durchmesser bei jedem Übergang zu einer benachbarten piezoelektrischen Schicht 12 wechselt.In summary, in each piezoelectric layer 12 one electrode channel each 24 with a large and an electrode channel 24 with a small diameter. Furthermore, the diameter of each electrode channel 24 is alternately large or small along its axis, the diameter at each transition to an adjacent piezoelectric layer 12 replaced.

Im Elektrodenkanal 24 befindet sich jeweils eine vertikale Elektrode 26, deren Durchmesser sich ähnlich wie der Durchmesser des Elektrodenkanals 24 entlang der Stapelrichtung ändert. Diese Änderung des Durchmessers erfolgt entweder kontinuierlich oder sprunghaft. Der geringste Durchmesser der vertikalen Elektrode 26 entspricht dabei dem Durchmesser der kleinen Öffnung 18 der horizontalen Elektrode 14. So weist die vertikale Elektrode 26 im Bereich der kleinen Öffnung 18 und der kleinen Aussparung 22 diesen Durchmesser auf und füllt somit die kleine Öffnung 18 und die kleine Aussparung 22 vollständig aus. Im Bereich der großen Öffnung 16 der horizontalen Elektroden 14 entspricht der Durchmesser der vertikalen Elektrode 26 auch, zumindest im Wesentlichen, dem Durchmesser der kleinen Öffnung 18, sodass kein Kontakt zwischen der vertikalen Elektrode 26 und der horizontalen Elektrode 14 im Bereich der großen Öffnung 16 entsteht. Im Bereich der großen Aussparung 20 einer piezoelektrischen Schicht 12 vergrößert sich der Durchmesser der vertikalen Elektrode vom Bereich der großen Öffnung 16 ausgehend zum Bereich der kleinen Öffnung 18 hin. Im Randabschnitt des Bereichs der großen Aussparung 20 zur kleinen Öffnung 18 hin weist die vertikale Elektrode 26 einen Durchmesser auf, der dem Durchmesser der großen Aussparung 20 entspricht. Dadurch entsteht in einem ringförmigen Bereich mit einer Breite B Kontakt zwischen der vertikalen Elektrode 26 und der horizontalen Elektrode 14. In the electrode channel 24 there is one vertical electrode each 26 whose diameter is similar to the diameter of the electrode channel 24 changes along the stacking direction. This change in diameter is either continuous or erratic. The smallest diameter of the vertical electrode 26 corresponds to the diameter of the small opening 18 the horizontal electrode 14 , This is the way the vertical electrode points 26 in the area of the small opening 18 and the small recess 22 this diameter and thus fills the small opening 18 and the small recess 22 completely off. In the area of the big opening 16 the horizontal electrodes 14 corresponds to the diameter of the vertical electrode 26 also, at least substantially, the diameter of the small opening 18 , so no contact between the vertical electrode 26 and the horizontal electrode 14 in the area of the big opening 16 arises. In the area of the large recess 20 a piezoelectric layer 12 the diameter of the vertical electrode increases from the area of the large opening 16 starting to the area of the small opening 18 out. In the edge portion of the area of the large recess 20 to the small opening 18 towards the vertical electrode 26 a diameter equal to the diameter of the large recess 20 equivalent. This results in an annular region having a width B contact between the vertical electrode 26 and the horizontal electrode 14 ,

Die vertikale Elektrode 26 kontaktiert, wie in 2 zu sehen, somit nur jede zweite horizontale Elektrode 14, und zwar diese, deren kleine Öffnungen 18 einen Abschnitt des Elektrodenkanals 24 bilden. Aufgrund der wechselnden Durchmesser der Abschnitte der Elektrodenkanäle 24 kontaktieren die vertikalen Elektroden 26 die horizontalen Elektroden 14 in Stapelrichtung abwechselnd.The vertical electrode 26 contacted, as in 2 to see, thus only every second horizontal electrode 14 and these, their small openings 18 a section of the electrode channel 24 form. Due to the changing diameter of the sections of the electrode channels 24 contact the vertical electrodes 26 the horizontal electrodes 14 alternately in the stacking direction.

Der Herstellungsprozess des Piezoelements 10 wird anhand der 3a) bis 3f) erläutert. Auf einer Startschicht 28, beispielsweise aus Siliziumdioxid oder Zirkoniumdioxid, wird eine Bodenelektrode 29 aufgetragen. Dabei unterscheidet sich die Bodenelektrode 29 nicht von den horizontalen Elektroden 14. Die Abscheidung der Bodenelektrode 29 erfolgt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), vorzugsweise Sputterdeposition. Optional kann die Startschicht 28 auch zunächst mit einem Haftvermittler, beispielweise Titan oder einem Titanoxid, versehen werden, bevor die Bodenelektrode 29 aufgebracht wird. Weiterhin optional kann die große Öffnung der Bodenelektrode 29 durch Isolationsmaterial 30, beispielsweise das Material der piezoelektrischen Schicht 12, teilweise oder vollständig gefüllt werden.The manufacturing process of the piezo element 10 is determined by the 3a) to 3f) explained. On a starting layer 28 For example, from silica or zirconia, a bottom electrode 29 applied. The bottom electrode is different 29 not from the horizontal electrodes 14 , The deposition of the bottom electrode 29 is done by physical vapor deposition (PVD), preferably sputter deposition. Optionally, the start layer 28 also be provided with a primer, such as titanium or titanium oxide, before the bottom electrode 29 is applied. Furthermore optional, the large opening of the bottom electrode 29 by insulation material 30 , For example, the material of the piezoelectric layer 12 , partially or completely filled.

Auf die Bodenelektrode 29 oder, bei Herstellung von Piezoelementen 10 mit mehreren piezoelektrischen Schichten 12, auf eine horizontale Elektrode 14 wird eine piezoelektrische Schicht 12 aufgebracht. Vorzugsweise besteht die piezoelektrische Schicht 12 aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT). In die piezoelektrische Schicht 12 werden die große Aussparung 20 und die kleine Aussparung 22 eingebracht. Das Aufbringen der piezoelektrischen Schicht 12 kann beispielsweise durch ein Sol-Gel-Verfahren oder durch Sputterdeposition realisiert werden. Im Falle des Aufbringens der piezoelektrischen Schicht mittels Sol-Gel-Verfahren werden die Aussparungen 20, 22 durch Ätzen ausgebildet. Im Falle der Sputterdeposition der piezoelektrischen Schicht 12 werden durch eine Schattenmaske 31 die Bereiche der Aussparungen 20, 22 abgedeckt, sodass sich in diesen Bereichen kein Material niederschlägt.On the bottom electrode 29 or, in the production of piezoelectric elements 10 with several piezoelectric layers 12 on a horizontal electrode 14 becomes a piezoelectric layer 12 applied. Preferably, the piezoelectric layer is made 12 made of lead zirconate titanate (PZT). In the piezoelectric layer 12 be the big recess 20 and the small recess 22 brought in. The application of the piezoelectric layer 12 can be realized, for example, by a sol-gel process or by sputter deposition. In the case of applying the piezoelectric layer by means of sol-gel method, the recesses 20 . 22 formed by etching. In the case of the sputter deposition of the piezoelectric layer 12 be through a shadow mask 31 the areas of the recesses 20 . 22 covered so that no material precipitates in these areas.

Auf die piezoelektrische Schicht 12 wird eine horizontale Elektrode 14 mit einer großen Öffnung 16 und einer kleinen Öffnung 18 aufgebracht, beispielsweise ebenfalls durch Sputterdeposition.On the piezoelectric layer 12 becomes a horizontal electrode 14 with a big opening 16 and a small opening 18 applied, for example, also by Sputterdeposition.

3a) zeigt einen Teil des auf diese Weise hergestellten Schichtsystems 32 mit der verwendeten Schattenmaske 31. 3a) shows a part of the layer system produced in this way 32 with the shadow mask used 31 ,

In 3b) ist das Schichtsystem 32 nach dem Herstellen der vertikalen Elektroden 26 durch physikalische Gasphasenabscheidung dargestellt. Zur Herstellung wird das Schichtsystem 32 mit einer Lochmaske 34 abgedeckt, deren Löcher mit den Öffnungen 16, 18 der obersten horizontalen Elektrode 14 fluchten. Der Durchmesser beider Löcher entspricht dabei dem Durchmesser der kleinen Öffnung 18 der horizontalen Elektrode 14. Dies führt dazu, dass die Lochmaske 34 über den Rand der großen Öffnung 16 der horizontalen Elektrode 14 hinausragt, sodass der Randbereich der großen Öffnung 16 vollständig verdeckt ist. Beispielsweise liegt das Verhältnis der Durchmesser der großen Öffnung 16 zum Durchmesser der Löcher der Lochmaske 34 zwischen 3 und 6.In 3b) is the shift system 32 after making the vertical electrodes 26 represented by physical vapor deposition. For production, the layer system 32 with a shadow mask 34 covered, their holes with the openings 16 . 18 the top horizontal electrode 14 aligned. The diameter of both holes corresponds to the diameter of the small opening 18 the horizontal electrode 14 , This causes the shadow mask 34 over the edge of the big opening 16 the horizontal electrode 14 protrudes, so the edge area of the large opening 16 is completely obscured. For example, the ratio is the diameter of the large opening 16 to the diameter of the hole mask holes 34 between 3 and 6.

Durch physikalische Gasphasenabscheidung, vorzugsweise Sputterdeposition, wird nun Material abgeschieden, das die vertikale Elektrode 26 bilden wird, beispielsweise Platin, Gold oder Kupfer. Das Material schlägt sich innerhalb der kleinen Aussparung 22 und der kleinen Öffnung 18 der piezoelektrischen Schicht 12 bzw. horizontalen Elektrode 14 nieder und füllt diese vollständig aus.By physical vapor deposition, preferably Sputterdeposition, now material is deposited, which is the vertical electrode 26 will form, for example, platinum, gold or copper. The material beats inside the small recess 22 and the small opening 18 the piezoelectric layer 12 or horizontal electrode 14 down and fill them completely.

In der großen Aussparung 20 und der großen Öffnung 16 der piezoelektrischen Schicht 12 bzw. der horizontalen Elektrode 14 kann sich das Material aufgrund der Lochmaske 34 nicht überall niederschlagen. So entsteht ein kegelförmiger Abschnitt der vertikalen Elektrode 26, dessen Durchmesser insbesondere im Bereich der großen Öffnung 16 der oberen horizontalen Elektrode 14 kleiner ist als der Durchmesser der großen Öffnung 16 selbst.In the big recess 20 and the big opening 16 the piezoelectric layer 12 or the horizontal electrode 14 The material may be due to the shadow mask 34 do not precipitate everywhere. This creates a conical section of the vertical electrode 26 whose diameter is especially in the area of the large opening 16 the upper horizontal electrode 14 smaller than the diameter of the large opening 16 even.

Nach Beenden der physikalischen Gasphasenabscheidung wird die Lochmaske 34 entfernt, und es kann der zwischen vertikaler Elektrode 26 und horizontaler Elektrode 14 entstandene Spalt mit einem Isolationsmaterial 30, beispielsweise dem Material der piezoelektrischen Schicht 12, aufgefüllt werden (vgl. 3c)).After completion of the physical vapor deposition, the shadow mask 34 removed, and it can be between the vertical electrode 26 and horizontal electrode 14 resulting gap with an insulating material 30 , For example, the material of the piezoelectric layer 12 , to be refilled (cf. 3c) ).

Auf das auf diese Weise hergestellte Schichtsystem 32' kann nun erneut eine piezoelektrische Schicht 12 unter Wiederholung des vorangegangenen Verfahrens aufgebracht werden. Allerdings wird nun die Schattenmaske 31 derart verwendet, dass eine piezoelektrische Schicht 12 und eine horizontale Elektrode 14 abgeschieden werden können, deren große Aussparung 20 bzw. Öffnung 16 oberhalb der kleinen Aussparung 22 bzw. Öffnung 18 der darunterliegenden piezoelektrischen Schicht 12 entsteht (vgl. 3d)). Dies kann beispielsweise durch Rotation der Schattenmaske 31 um 180° um eine senkrecht auf der Abscheidungsebene stehende Mittelachse erfolgen.On the layer system produced in this way 32 ' can now again a piezoelectric layer 12 be applied with repetition of the previous procedure. However, now the shadow mask 31 used such that a piezoelectric layer 12 and a horizontal electrode 14 can be separated, their large recess 20 or opening 16 above the small recess 22 or opening 18 the underlying piezoelectric layer 12 arises (cf. 3d) ). This can be done, for example, by rotating the shadow mask 31 180 ° about a perpendicular to the deposition plane center axis done.

Die Abscheidung der vertikalen Elektroden 26 erfolgt daraufhin wie oben beschrieben. Der zwischen vertikaler Elektrode 26 und horizontaler Elektrode 14 entstandene Spalt (vgl. 3e)) kann wieder mit einem Isolationsmaterial 30 aufgefüllt werden. Dies führt zu einem Schichtsystem 32'' wie in 3f) gezeigt.The deposition of the vertical electrodes 26 takes place as described above. The between vertical electrode 26 and horizontal electrode 14 resulting gap (see. 3e) ) again with an insulation material 30 be filled. This leads to a shift system 32 '' as in 3f) shown.

Das Aufbringen weiterer piezoelektrischer Schichten 12 auf das Schichtsystem 32'' kann wiederholt werden, bis die gewünschte Anzahl an piezoelektrischen Schichten 12 für das Piezoelement 10 erreicht ist. Dabei sind Piezoelemente 10 mit 1000 oder mehr piezoelektrischen Schichten 12 denkbar.The application of further piezoelectric layers 12 on the shift system 32 '' can be repeated until the desired number of piezoelectric layers 12 for the piezo element 10 is reached. These are piezo elements 10 with 1000 or more piezoelectric layers 12 conceivable.

Ebenfalls denkbar ist, dass aus zwei oder mehr Piezoelementen ein Piezostack hergestellt wird, indem die Piezoelemente mit ihren Oberseiten zusammengesetzt werden. In diesem Fall muss jedoch eine der Startschichten 28, beispielsweise durch Ätzen, entfernt werden. Das Zusammenfügen der einzelnen Piezoelemente 10 kann durch Ultraschallschweißen oder Mikroschweißen durchgeführt werden.It is also conceivable that a piezo stack is produced from two or more piezo elements by the piezo elements are assembled with their tops. In this case, however, one of the starting layers must 28 , For example, by etching, be removed. The joining of the individual piezo elements 10 can be done by ultrasonic welding or micro welding.

In dem beschriebenen Verfahren wurde ein Abschnitt der vertikalen Elektrode 26 nach dem Auftragen von jeweils zwei piezoelektrischen Schichten und zwei horizontalen Elektroden durchgeführt. Ebenfalls denkbar ist es, einen Abschnitt der vertikalen Elektrode 26 nach dem Auftragen einer einzelnen piezoelektrischen Schicht 12 mit einer horizontalen Elektrode 14 aufzubringen.In the described method, a portion of the vertical electrode 26 after applying two piezoelectric layers and two horizontal electrodes. It is also conceivable to have a section of the vertical electrode 26 after applying a single piezoelectric layer 12 with a horizontal electrode 14 applied.

In 4 ist ein Piezoelement 10' gemäß einer alternativen Ausführungsform gezeigt. Hier ist zwischen der piezoelektrischen Schicht 12 und der horizontalen Elektrode 14 jeweils eine Zwischenschicht 38, beispielsweise aus Rutheniumoxid oder Strontiumtitanat, vorgesehen, die auf die horizontale Elektrode 14 oder die piezoelektrische Schicht 12 aufgebracht worden ist.In 4 is a piezo element 10 ' shown according to an alternative embodiment. Here is between the piezoelectric layer 12 and the horizontal electrode 14 one intermediate layer each 38 For example, from ruthenium oxide or strontium titanate, provided on the horizontal electrode 14 or the piezoelectric layer 12 has been applied.

Ebenfalls denkbar ist auch, dass die erste Aussparung 20 und die zweite Aussparung 22 der piezoelektrischen Schicht 12 gleiche Durchmesser haben. Dies würde zwar nicht zu den kegelförmigen Abschnitten der vertikalen Elektrode 26 führen, beeinträchtigt jedoch nicht das erfindungsgemäße Verfahren.It is also conceivable that the first recess 20 and the second recess 22 the piezoelectric layer 12 same diameter. Although this would not be the conical sections of the vertical electrode 26 lead, but does not affect the inventive method.

Ebenso kann die horizontale Elektrode 14 erst nach dem Abscheiden der vertikalen Elektrode 26 aufgebracht werden, wobei die Lochmaske 34 zum Abscheiden der vertikalen Elektrode 26 bereits an die noch aufzutragende horizontale Elektrode 14 angepasst ist.Likewise, the horizontal electrode 14 only after the deposition of the vertical electrode 26 be applied, with the shadow mask 34 for depositing the vertical electrode 26 already on the still to be applied horizontal electrode 14 is adjusted.

Ein beispielhaftes, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Piezoelement 10 umfasst ungefähr 500 piezoelektrische Schichten 12 aus PZT mit einer Dicke zwischen 1 μm und 3 μm. Die Elektroden 14, 26 sind aus Platin, wobei die horizontalen Elektroden 14 eine Schichtdicke von 30 nm–50 nm haben. Der Durchmesser der erste Öffnung 16 der horizontalen Elektrode 14 ist 30 μm–60 μm und die Löcher der Lochmaske 34 haben einen Durchmesser von 5 μm–20 μm. Zwischen einer piezoelektrischen Schicht 12 und der darüberliegenden horizontalen Elektrode 14 ist eine ca. 50 nm dicke Zwischenschicht aus Rutheniumoxid vorgesehen. Die Abmessungen des Piezoelements 10 betragen in etwa 1 mm × 1 mm × 1 mm.An exemplary, produced by the method according to the invention piezoelectric element 10 includes about 500 piezoelectric layers 12 made of PZT with a thickness of between 1 μm and 3 μm. The electrodes 14 . 26 are made of platinum, with the horizontal electrodes 14 have a layer thickness of 30 nm-50 nm. The diameter of the first opening 16 the horizontal electrode 14 is 30 μm-60 μm and the holes of the shadow mask 34 have a diameter of 5 μm-20 μm. Between a piezoelectric layer 12 and the overlying horizontal electrode 14 is an approximately 50 nm thick intermediate layer of ruthenium oxide provided. The dimensions of the piezo element 10 be approximately 1 mm × 1 mm × 1 mm.

Claims

Method for producing a vertical electrode ( 26 ) in a recess ( 20 ) a piezoelectric layer ( 12 ), wherein the vertical electrode ( 26 ) is generated by physical vapor deposition, so that the vertical electrode ( 26 ) from one on the piezoelectric layer ( 12 ) arranged horizontal electrode ( 14 ) is disconnected.

Method according to claim 1, characterized in that a shadow mask ( 34 ) is used for the physical vapor deposition, the one with the recess ( 20 ) aligned opening ( 16 ) in the horizontal electrode ( 14 ) partially, but especially the edge regions of the opening ( 16 ) completely, covered.

Method according to claim 2, characterized in that the ratio of the diameters of the opening ( 16 ) and one in the area of the opening ( 16 ) hole of the shadow mask ( 34 ) is between 3 and 6.

Method for producing a plurality of vertical electrodes ( 26 ) in recesses ( 20 . 22 ) a piezoelectric layer ( 12 ), wherein at least a first vertical electrode ( 26 ) according to the method of claim 1 or 2 in a first recess ( 20 ) and at least one second vertical electrode ( 26 ) by physical vapor deposition in a second recess ( 22 ), wherein the second vertical electrode ( 26 ) with the on the piezoelectric layer ( 12 ) arranged horizontal electrode ( 14 ) comes into contact.

Method according to claim 4, characterized in that for the production of the second vertical electrode ( 26 ) a shadow mask ( 34 ), which is used in the entire region of a second with the second recess ( 22 ) aligned opening ( 18 ) in the horizontal electrode ( 14 ) is open.

Method for producing a piezoelectric element ( 10 ), characterized by the following steps: a) providing a starting layer ( 28 ), preferably of silicon dioxide or zirconium dioxide, b) depositing a bottom electrode ( 29 ), c) applying a piezoelectric layer ( 12 ) and forming a plurality of recesses ( 20 . 22 ) in the piezoelectric layer ( 12 ), d) depositing a horizontal electrode ( 14 ) on the piezoelectric layer ( 12 ) with corresponding openings ( 16 . 18 ) and e) producing a plurality of vertical electrodes ( 26 ) according to claim 4 or 5.

Method according to claim 6, characterized in that the application of the piezoelectric layer ( 12 ) is realized by a sol-gel method, wherein the recesses ( 20 . 22 ) after application of the piezoelectric layer ( 12 ) or that the application of the piezoelectric layer ( 12 ) is realized by physical vapor deposition, in which case the formation of the recesses ( 20 . 22 ) by means of a shadow mask ( 31 ) he follows.

A method according to claim 6, characterized in that before step e) another piezoelectric layer ( 12 ) and another horizontal electrode ( 14 ) by repeating steps c) and d).

Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that by repeating steps c), d) and e) a piezoelectric element ( 10 ) with several piezoelectric layers ( 12 ) will be produced.

Method according to one of claims 6 to 9, characterized in that an intermediate layer ( 38 ), for example of ruthenium oxide or strontium titanate, onto the horizontal electrode ( 14 ) or on the piezoelectric layer ( 12 ) is applied.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that each horizontal electrode ( 14 ) at least one first opening ( 16 ) and at least one second opening ( 18 ), wherein the first opening ( 16 ) and the second opening ( 18 ) have different sized, in particular circular, cross-sectional areas.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the horizontal electrodes ( 14 ) in the stacking direction alternately first and second openings ( 16 . 18 ), which are each arranged in alignment.

Method according to one of claims 4 to 12, characterized in that the openings ( 16 . 18 ) of the horizontal electrodes ( 14 ) and the recesses ( 20 . 22 ) of the next underlying piezoelectric layer ( 12 ) are formed concentrically.

Method according to one of claims 4 to 13, characterized in that the first and the second recess ( 20 . 22 ) have congruent cross-sectional areas.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that any, between vertical electrode ( 26 ) and horizontal electrode ( 14 ) and / or piezoelectric layer ( 12 ) resulting columns with an insulating material ( 30 ), in particular the material of the piezoelectric layer ( 12 ), to be filled.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the horizontal electrode ( 14 ) is applied only in a later process step, wherein the shadow mask ( 34 ) for depositing the vertical electrode ( 26 ) already on the still to be applied horizontal electrode ( 14 ) is adjusted.

A method for producing a piezo stack, characterized in that two or more piezo stacks, which were prepared according to one of claims 6 to 15, are assembled to form a larger piezo stack.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the physical vapor deposition is Sputterdeposition.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the vertical electrode ( 26 ) is made of platinum, gold or copper.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the piezoelectric layer ( 12 ) consists of lead zirconate titanate (PZT).