CN103283146A - 电子器件和用于制造电子器件的方法 - Google Patents

Abstract

提出一种电子器件，所述电子器件具有：第一电极（10）；第二电极（20）；有源区（30），所述有源区与所述第一电极（10）和所述第二电极（20）电耦合；以及壳体（100），其中所述壳体（100）至少在部分区域中包含单原子的碳层。

Description

电子器件和用于制造电子器件的方法

技术领域

提出一种电子器件以及一种用于制造所述电子器件的方法。

背景技术

也被理解为微机械器件，例如基于表面波的或者基于体积波的器件的电子器件的壳体通常需要空腔。迄今以不同的方法生成具有空腔的壳体，例如包括例如在陶瓷上作为间隔保持器和侧边界的框架结构的构造，器件的倒装芯片（Flip-Chip）和用塑料包外壳，或者也可以是晶圆中凹部的生成，用于连接的并且作为侧边界的框架结构的构造，完整的晶圆的倒装芯片和后续的晶圆键合，也就是说化合物的凝固。在此，晶圆例如能够由硅或者铌/钽构成。随后分割芯片。

发明内容

本发明的至少一个实施形式的目的在于，提供一种包围电子器件的壳体，所述壳体的尺寸减小并且相对于传统的壳体具有改善的稳定性。另一实施形式的目的在于，提供一种用于制造这样的电子器件的方法。所述目的通过根据权利要求1所述的电子器件以及根据权利要求14所述的方法来实现。

提出一种电子器件，所述电子器件包括第一电极、第二电极、有源区和壳体，所述有源区与第一电极和第二电极电耦合，其中所述壳体至少在部分区域中包含有单原子的碳层。

在本文中，“电耦合”理解为欧姆接触或电磁接触。

因此提供一种电子器件，所述电子器件至少在其壳体的部分区域中包含有呈单原子的碳层的形式的合成材料。由于单原子的碳层，所述壳体具有提高的机械稳定性和静态稳定性。此外，单原子的碳层能够是导电的，以至于通过所述单原子的碳层的使用，壳体具有高频（HF）屏蔽功能。可替代地，单原子的碳层例如也能够通过氟来改性，以至于所述单原子的碳层是绝缘的。

单原子的碳层能够是平坦的，成形为管，或者部分平坦的并且部分地成形为管。平坦的单原子的碳层能够被称为石墨烯，成形为管的单原子的碳层被称为碳纳米管。

因此在壳体的部分区域中能够存在石墨烯、碳纳米管或者石墨烯和碳纳米管的混合物。单原子的碳层的这两种类型具有高的机械和静态稳定性，并且能够构成为能导电的。

由于所述特性，单原子碳层能够使用在用于电子器件的壳体中。

石墨烯是一种已定义的多环芳香烃，所述多环芳香烃也能够是官能化的。在此，所述石墨烯能够是黄色的或者橙色的固体。其基础结构基于六苯并蔻（HBC），所述六苯并蔻在大多数溶剂中是不溶解的。这种基础结构例如能够由烷基链来取代，因此被取代的石墨烯在溶剂中是可溶解的。

石墨烯既能够柱状地设置为结晶的形式也能够柱状地设置在溶液中。在此，芳核能够直接相叠地设置。柱状的设置被称为自组织并且取决于石墨烯上的取代基、温度和如果设置在溶液中时的浓度构成。通过柱状地设置在溶液中，例如能够制成薄的表面薄膜，所述表面薄膜具有良好的有序层——在理想情况下没有缺陷——和高的载流子迁移率。

柱状的设置的石墨烯能够以所谓的边缘上（Edge-on）的设置施加在例如衬底上。在此，各个柱平行于衬底设置。可替代地，石墨烯的柱状的设置能够以所谓的面上（Face-on）定向设置在衬底上。在此，各个柱垂直于衬底设置。这两种设置由于石墨烯层内的高的有序度而出色。

石墨烯以及碳纳米管，即单原子的碳层能够设置为电子器件中的单层或多层。因此碳层能够作为绝缘层或者彼此相叠地设置的、能够具有高的有序度的层存在于电子器件的壳体中。

特别地，作为多层的设置导致壳体中特别高的机械和静态稳定性。壳体能够是所谓的薄膜封装（thin film package），所述壳体是防划的并且保护电子器件的有源区免受环境影响。薄膜封装理解为层序列，所述层序列具有多个彼此相叠地设置的层。为了实现足够的稳定性，到目前为止对此使用厚的氮化物层、氧化物层或者环氧化物层。通过使用单层或多层的单原子的碳层，至少在壳体的部分区域中能够减小壳体厚度，因为单原子的碳层在较薄的实施方案中比迄今的材料具有提高的稳定性。构成为薄膜封装的壳体能够在制造电子器件期间，在所述器件被分割之前就已经被施加在有源区上。

名称“上”在这里并且在下文中被理解为一种顺序，所述顺序既包括直接彼此相继的也能够包括彼此相对的设置，其中其它的元件能够设置在彼此相继的元件之间。

电子器件能够是电声器件，其中有源区包括压电层。所述压电层例如能够包含AlN。

在电子器件中，第一和第二电极能够设置在压电层的一侧上或者设置在压电层的相对侧上。第一种变型方案是基于表面波的器件，其中第二种变型是基于体积波的器件。

在电子器件中，第一和/或第二电极能够包括多个相叠地设置的层，以至于产生夹芯结构。例如从包含Ti、Mo、由Ti和Mo构成的混合物、Pt、Ru、W、Al、Cu以及由Al和Cu构成的混合物的组中选择材料。

例如能够形成夹芯结构，所述夹芯结构具有下述组成：Ti、Al/Cu、W。另一种可能的夹芯结构具有下述组成：Mo、Ti/Mo、Ru。这样的夹芯结构例如能够形成基于体积波的器件的电极，其中压电层设置在衬底上，第一电极设置在衬底和压电层之间，并且第二电极在压电层上设置在背离衬底的侧上。在此，夹芯结构例如能够形成器件的第一电极。

对于夹芯结构的另一示例是Al层或Al/Cu层。这样的电极例如能够形成基于表面波的器件的第一和/或第二电极，其中这两个电极设置在压电层的一侧上。

基于表面波的器件的这两个电极能够具有所谓的梳状结构，其中第一和第二电极的梳齿交替地依次设置在压电衬底上。在此，能够分别在第一和第二电极之间构成电磁波。

此外，根据另一实施形式，电子器件能够具有壳体，所述壳体具有空腔，所述空腔设置在有源区上。此外，能够在空腔上设置有跨越所述空腔的层序列。

因此，所述设置例如能够是如下这样：第一电极，有源区设置在第一电极上，第二电极设置在有源区上，空腔设置在第二电极和有源区上，壳体的层序列设置在空腔上。可替代地，所述构造也可能显示为如下这样：有源区，第一和第二电极设置在有源区上，空腔设置在第一和第二电极和有源区上，壳体的层序列设置在空腔上。

层序列能够具有至少一个稳定层，所述稳定层包括单原子的碳层。在此，稳定层能够在层序列内设置为完全包围空腔的层，或者设置为朝外封闭层序列的层。这意味着，稳定层原则上能够设置在壳体的任意位置上。所述稳定层能够设置为，使得其完全地包围空腔。所述稳定层能够例如中心地设置在层序列内或者设置为层序列中的最后的层，所述最后的层包围整个层序列，即从上方和从侧面包围整个层序列。在这些位置中的每个上，单原子的碳层引起壳体的提高的稳定性。

此外，在空腔和层序列之间能够设置有第一稳定层。附加于或替选于层序列的至少一个稳定层，所述第一稳定层能够具有单原子的碳层。第一稳定层能够设置为直接跨越空腔的层并且也能够可选地具有结构化部。

层序列的至少一个稳定层能够附加地构成为高频（HF）屏蔽和/或散热的。高频屏蔽能够通过单原子的碳层的电导率来引起。单原子的碳层具有例如高于铜的电导率的电导率。因此石墨烯例如能够具有108S/m的电导率。通过添加物，例如金属，石墨烯的电导率以及碳纳米管的电导率仍能进一步提高，以至于高频屏蔽特别可靠地构成。

热传导性也能够通过在稳定层中的含有石墨烯和/或碳纳米管的添加物来控制。因此，单原子的碳层例如能够与无机材料组合。单原子的碳层例如能够用氟来改性，以至于例如产生氟石墨烯。

如果在稳定层中不存在电导率，那么所述稳定层例如能够通过氧添加物或氟添加物来改性，使得其构成为电绝缘的。

壳体的层序列的剩余的层能够含有传统的材料，但是所述材料与传统地相比能够构成为具有更薄的层厚度，因为壳体的所需要的稳定性能够通过单原子的碳层来实现。

电子器件能够构成为基于表面波的器件、基于体积波的器件或者微电子机械器件。基于表面波的器件也能够被称为SAW器件（SAW：表面声波）。基于体积波的器件也能够被称为BAW器件（BAW：体声波）。

因此例如能够提供SAW或BAW滤波器、谐振器或传感器，以及波导器或者具有电子器件的延迟线。此外电子器件能够是基于所谓的引导体声波的器件。此外能够从滤波器构建双工器以及形成其它的复杂的模块。这样的电声器件例如能够使用在移动通信中。

根据上述实施方案构成的壳体，即至少在部分区域中包含石墨烯和/或碳纳米管的壳体，相对于牵引力和压力具有高的阻抗性，因为石墨烯例如比钢稳定200倍。此外能够通过给石墨烯和/或碳纳米管添加其它材料使其变得能够导电，使得在壳体中的包含这类材料的层在室温下具有比纯银更好的电导率。因为石墨烯具有100W/（mK）的热传导率，所以同样确保了壳体内的散热。

当将石墨烯和/或碳纳米管作为多层相叠地施加时，所述石墨烯和/或碳纳米管也保持这些有利的特性。此外，这样的层能够借助于传统的半导体工艺来结构化。因此包含有石墨烯和/或碳纳米管的稳定层能够减小壳体的层序列的厚度并且同时提高稳定性和热传导。通过电导率，石墨烯和/或碳纳米管附加地改进了电子组件的高频屏蔽。因此提供了一种更小的、更稳定的并且更可靠的电子器件。

根据另一实施形式，提出一种用于制造电子器件的方法，所述方法包括：方法步骤A）将临时层施加在包括第一电极、第二电极和有源区的装置上，B）将具有开口的第一稳定层设置在临时层上，C）通过开口移除临时层，以及D）将层序列施加到第一稳定层上。

因此，通过施加临时层能够在有源区上产生空腔，并且在所述空腔上能够设置有稳定的、跨越所述空腔的层序列。

此外，在方法步骤B）和/或D）中能够借助于如下方法施加第一稳定层和/或层序列，所述方法从包括化学气相沉积、物理气相沉积、施加溶液和化学表面反应的组中选出。因此能够借助于各种工艺技术来生产壳体并且将其设置在有源层上。也能够借助于这些方法中的一种施加包括单原子的碳层的层，所述层直接施加在空腔上，在层序列中或者施加作为封闭层序列的层。

附图说明

根据附图和实施例详细阐述本发明。

图1示出电子器件的一个实施形式的示意性的侧视图。

图2a示出电子器件的另一实施形式的示意性的侧视图。

图2b示出根据图2A的电子器件的示意性的俯视图。

图3a）至d）示出根据图1的电子器件上的壳体的不同的实施形式的示意性的侧视图。

具体实施形式

图1示出基于体积波的电声器件的示意性的侧视图。这种电声器件包括衬底40、相应地两个第一反射层51和第二反射层52、第一电极10、第二电极20和压电层30。反射层形成布拉格反射镜，其中第一反射层51具有高的声阻抗，而第二反射层具有低的声阻抗。

第一反射层51例如能够含有钨，第二反射层52例如含有SiO₂。这样设置的反射层对于纵波和横波都具有高的反射率。因此所述波能够被反射，使得其被导回到压电层中。

衬底40例如能够具有Si或SiO₂。实际的谐振器位于反射层上，并且包括第一电极10、第二电极20和压电层30。压电层例如能够包含AlN，这两个电极能够具有金属，如Ti、Mo、由Ti和Mo构成的混合物、Pt、Ru、W、Al、Cu以及由Al和Cu构成的混合物。电极也能够包含有多个子层，所述子层相叠地堆积，其中，每个子层包含另一种材料，所述材料能够从上面列举的金属中选择。电极例如能够具有夹芯结构Ti、Al/Cu、W。另一种可能的夹芯结构具有Mo、Ti/Mo、Ru的构造。

此外，在如在图1中示出的设置上，能够施加有作为钝化部的最后的氧化层（在这里未示出）。

图2a示出基于表面波的器件的示意性的侧视图。所述基于表面波的器件包括压电层30、第一电极10和第二电极20。在图2b中示出这样的器件的示意性的俯视图。根据所述图可见，第一电极10和第二电极20分别具有梳状结构，其中每个梳部交替地具有短和长的梳齿。不同的梳齿沿着压电层30的纵轴线交替地依次设置在压电层上。这也在图2a的示意性的侧视图中可见。因此，在电极10、20的各个齿之间构成电磁波，所述电磁波能够由压电层转换为机械波并且反之亦然。

此外，在如在图1和2中示意性描述的器件的上方能够分别施加具有空腔的壳体100，如在图3a至d中示出的。

在图3a至d中示例性地示出在根据图1的设置上的壳体100的示意性的侧视图。但是壳体100能够同样地施加在根据图2的设置上以及电子器件的其它设置上。

为了清楚起见，在图3a至d中不再示出用于由有源层、反射层、电极和有源区构成的装置的附图标记。图3a示出在有源区上方的空腔60，在空腔上方的结构化的第一稳定层70，以及层序列80。在这个实施形式中，第一稳定层70由单原子的碳层、石墨烯和/或碳纳米管构成。由于其高的机械稳定性，所述稳定层能够稳定地跨越空腔60并且同时支撑层序列80。

第一稳定层70的结构化部可实现空腔60在壳体100中的建立。为了生成空腔60，例如能够将临时层结构化并且沉积到有源层30或第二电极20上。所述临时层例如能够由光刻胶构成。将第一稳定层70施加在临时层上并且进行结构化，以至于在第一稳定层70中产生开口。能够选择性地通过第一稳定层70中的开口来移除临时层。因此形成空腔。例如能够使用氧化物或氮化物作为临时层。为了闭合空腔，在第一稳定层70上施加形成层序列80的其它的稳定层。

层序列80引起进一步的稳定并且密封有源区30以抵御湿气。在此层序列80中的至少一些层也能够构成为能导电的并且因此构成为高频屏蔽的。层序列80的层能够具有环氧树脂材料，所述环氧树脂材料借助于印刷法来施加，或者当所述层序列应是能导电的时，那么所述层序列由金属构成。

根据图3b的壳体100类似地制成。在这里，示例性地示出在层序列80中的稳定层81，其施加在第一稳定层70上。层81含有石墨烯和/或碳纳米管，使第一稳定层70稳定并且同时支撑层序列80。层81的另一个功能是将空腔相对于层序列80密封。

根据图3c的壳体100也能够类似于上述方法来制造。在这里示例性地示出层序列80内的含有石墨烯和/或碳纳米管的层82。这样的层提高了层序列80内的稳定性。

根据图3d的壳体100同样能够借助于如上所述的方法来制造。在这里示例性地示出稳定层83，所述层将层序列80从上方和从侧边缘相对于大气密封。在这个实施形式中，所述层含有石墨烯和/或碳纳米管。

也可设想一种壳体100，所述壳体具有含有石墨烯和/或碳纳米管的多个稳定层70，81，82和83的组合（未在附图中示出）。

除了稳定的功能以外，稳定层81和83还具有高频屏蔽的功能以及热传导的功能。因此提供一种壳体，所述壳体具有提高的可靠性，并且相对于高压、高的湿度和高温是稳定的。在电子器件的再加工期间，例如当在模块的倒装芯片中产生10bar或更多时，必须使高温和高的过程压力远离有源区。这同样能够通过根据上面的实施方案的稳定的壳体100来实现。

本发明不被根据实施例进行的说明限制。更确切地说，本发明包括每个新的特征以及特征的每个组合，这尤其是包括在权利要求中的特征的每个组合，即使所述特征或所述组合本身在权利要求中或在实施例中没有明确地说明。

附图标记列表

10       第一电极

20       第二电极

30       压电层

40       衬底

51       第一反射层

52       第二反射层

60       空腔

70       第一稳定层

80       层序列

81       稳定层

82       稳定层

83       稳定层

100      壳体

Claims (15)

1.电子器件，具有：

-第一电极（10）；

-第二电极（20）；

-有源区（30），所述有源区与所述第一电极（10）和所述第二电极（20）电耦合；以及

-壳体（100），

其中，所述壳体（100）至少在部分区域中包含有单原子的碳层。

2.根据前一项权利要求所述的电子器件，其中，所述单原子的碳层是平坦的，成形为管，或者部分平坦地并且部分成形为管。

3.根据上述权利要求之一所述的电子器件，其中，所述单原子的碳层单层地或多层地设置。

4.根据上述权利要求之一所述的电子器件，所述电子器件是电声器件，其中，所述有源区（30）包括压电层。

5.根据前一项权利要求所述的电子器件，其中，所述第一电极和所述第二电极（10、20）设置在所述压电层（30）的一侧上或者设置在所述压电层（30）的相对侧上。

6.根据上述权利要求之一所述的电子器件，其中，所述壳体（100）具有空腔（60），所述空腔设置在所述有源区（30）上。

7.根据前一项权利要求所述的电子器件，其中，在所述空腔（60）上设置有跨越所述空腔的层序列（80）。

8.根据前一项权利要求所述的电子器件，其中，在所述空腔（60）和所述层序列（80）之间设置有第一稳定层（70）。

9.根据权利要求7或8所述的电子器件，其中，所述层序列（80）具有至少一个稳定层（81、82、83），所述稳定层包括单原子的碳层。

10.根据权利要求8或9所述的电子器件，其中，所述第一稳定层（70）包括单原子的碳层。

11.根据权利要求9所述的电子器件，其中，所述稳定层（81、82、83）在所述层序列（80）内设置为完全地包围所述空腔（60）的层（81）或者设置为朝外封闭所述层序列（80）的层（83）。

12.根据权利要求9或11所述的电子器件，其中，所述稳定层（81，83）还是高频屏蔽和/或散热的。

13.根据上述权利要求之一所述的电子器件，所述电子器件构成为基于表面波的器件、基于体积波的器件或者微电子机械器件。

14.用于制造根据上述权利要求之一所述的电子器件的方法，具有如下方法步骤：

A）将临时层施加在所述构造上，所述构造包括所述第一电极（10）、所述第二电极（20）和所述有源区（30）；

B）将具有开口的第一稳定层（70）设置在所述临时层上；

C）通过所述开口移除所述临时层；以及

D）将层序列（80）施加在所述第一稳定层上。

15.根据上一项权利要求所述的方法，其中，所述方法步骤B）和/或D）借助于如下方法来实施，所述方法从包括化学气相沉积、物理气相沉积、施加在溶液中和化学表面反应的组中选择。

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