DE10029594C2

DE10029594C2 - Electrical component with mechanically stable metallization and manufacturing process

Info

Publication number: DE10029594C2
Application number: DE2000129594
Authority: DE
Inventors: Werner Ruile; Hans-Joerg Fecht; Christian Moelle
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: DE10029594A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement mit einem Substrat und auf oder in dem Substrat angeordneten elektrisch leitenden Strukturen.The invention relates to an electrical component with a Substrate and electrically arranged on or in the substrate leading structures.

Unter elektrisch leitenden Strukturen werden insbesondere Elektroden, elektrische Zuleitungen oder aktive Bauelement strukturen verstanden. Sie können alleine dem Stromtransport dienen, Feldelektroden darstellen oder ohmsche Elektroden sein, über die elektrische Ladungen in das Substratmaterial beziehungsweise in das Bauelement eingekoppelt werden.Among the electrically conductive structures are in particular Electrodes, electrical leads or active components understood structures. You can transport electricity alone serve, represent field electrodes or ohmic electrodes be about the electrical charges in the substrate material or be coupled into the component.

Elektrisch leitende Strukturen, insbesondere Bauelementstruk turen, sind in Abhängigkeit von der zugeführten elektrischen Leistung einem erhöhten Streß ausgesetzt, der sich nicht zu letzt auch in einer thermischen Belastung der Bauelement strukturen äußert. Es kann es zu einer Migration kommen, also zur Verschiebung und Wanderung von Atomen, die eine Änderung der Zusammensetzung, Massenverluste, Eigenschaftsveränderun gen oder unter Umständen auch zu Haftungsproblemen der elek trisch leitenden Strukturen auf dem Substrat zur Folge haben können.Electrically conductive structures, in particular component structure doors are dependent on the electrical supplied Performance exposed to increased stress that does not increase finally also in a thermal load on the component structures. There can be a migration, so to shift and migrate atoms that change the composition, mass losses, property changes conditions or under certain circumstances also to liability problems of the elec tric conductive structures on the substrate result can.

Insbesondere Oberflächenwellenfilter (OFW-Filter), die im Frontend von Mobilfunkgeräten eingesetzt werden, sind hohen Leistungspegeln ausgesetzt. Diese hohen angelegten elektri schen Leistungen führen zu hohen akustischen Energiedichten in den akustisch aktiven Zonen, insbesondere in den Interdi gitalwandlern, Reflektoren oder akustischen Laufstrecken. Die akustische Energie ist dabei auf eine relativ dünne Schicht in der Größenordnung von einer akustischen Wellenlänge ent lang der Oberfläche des Substrats konzentriert. Die akusti schen Stress-Energiedichten führen in Verbindung mit weiteren Einflußfaktoren, insbesondere einer erhöhten Temperatur zur allmählichen Zerstörung der Elektrodenstrukturen. Es bilden sich Voids und Hillocks aus, welche zu einer Verschlechterung der Filtereigenschaften und schließlich zu einer Zerstörung des Filters führen.In particular, surface wave filters (SAW filters), which in The front ends used by mobile devices are high Power levels exposed. These high applied electri powers lead to high acoustic energy densities in the acoustically active zones, especially in the interdi gital converters, reflectors or acoustic routes. The acoustic energy is on a relatively thin layer of the order of an acoustic wavelength concentrated along the surface of the substrate. The acousti stress energy densities lead in connection with others Influencing factors, in particular an elevated temperature gradual destruction of the electrode structures. Make it up voids and hillocks out, which worsens the filter properties and ultimately to destruction of the filter.

Hohe Stromtragfähigkeiten werden mit metallischen Leiterbahn strukturen erzielt. Bei Halbleiterbauelementen oder auch Oberflächenwellenbauelementen ist Aluminium eine bevorzugte Metallisierung. Es wurde jedoch festgestellt, daß Reinalumi nium keine ausreichende Resistenz gegenüber Streßmigration und damit gegenüber der allmählichen Zerstörung der Bauele mentstrukturen aufweist. Elektrisch leitende Bauelementstruk turen aus epitaktisch aufgewachsenem Aluminium führen zwar zu einer Verbesserung bezüglich der genannten Probleme, lassen sich aber nur schwer oder gar nicht herstellen und sind für Massen schlecht geeignet. Ähnliche Ergebnisse werden erhal ten, wenn das Reinaluminium durch Aluminiumlegierungen oder andere Legierungen ersetzt wird.High current carrying capacities are achieved with metallic conductor tracks structures achieved. With semiconductor components or also Surface wave devices, aluminum is a preferred Metallization. However, it was found that Reinalumi nium insufficient resistance to stress migration and thus against the gradual destruction of the building blocks has ment structures. Electrically conductive component structure doors made of epitaxially grown aluminum lead to an improvement regarding the problems mentioned but are difficult or impossible to manufacture and are for Masses poorly suited. Similar results will be obtained ten if the pure aluminum by aluminum alloys or other alloys is replaced.

Aus einem Artikel von L. Berger et al., "Properties of Amor phous AlCuY Alloy Metallizations", IECON 99, Proceedings of the 25 Annual Conference of the Industrial Electronic Socie ty, Seite 46ff ist eine schonende Methode zur Herstellung me tallischer Glasschichten bei Raumtemperatur angegeben. Es wird vorgeschlagen, diese metallische Gläser für die Metallisierung von Oberflächenwellensensoren zu verwenden.From an article by L. Berger et al., "Properties of Amorphous AlCuY Alloy Metallizations", IECON 99 , Proceedings of the 25 Annual Conference of the Industrial Electronic Society, page 46ff is a gentle method for producing metallic glass layers at room temperature specified. It is proposed to use these metallic glasses for the metallization of surface wave sensors.

Metallische Gläser sind amorphe Metalle oder amorphe Metalle gierungen, die sich durch die Abwesenheit einer regelmäßigen atomaren Ordnung auszeichnen. Amorphe Legierungen sind für ihre Härte und mechanische Stabilität bekannt. Sie können von vollständig amorph bis nanokristallin vorliegen, wobei dann im metallischen Glas zwar noch geordnete Domänen vorliegen, die aber einen nur geringen Durchmesser von beispielsweise maximal 5 nm oder weniger aufweisen.Metallic glasses are amorphous metals or amorphous metals alloys, characterized by the absence of a regular distinguish atomic order. Amorphous alloys are for known for their hardness and mechanical stability. You can from completely amorphous to nanocrystalline, where then there are still ordered domains in the metallic glass, but only a small diameter of, for example have a maximum of 5 nm or less.

Zur Herstellung werden die Metallschmelzen geeigneter Zusam mensetzungen so schnell abgekühlt, daß keine Zeit zur Ausbil dung kristalliner Domänen verbleibt. Aus der US 6,047,763 ist beispielsweise eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, bei der eine Metallschmelze über eine feine Düse auf eine schnell rotierende gekühlte Trommel geblasen wird, wobei ein Metallband oder ein Draht erhalten werden, die dann in amor pher Struktur vorliegen. Bekannt sind metallische Gläser auf der Basis von Eisenlegierungen, Zirkon/Kupfer/Nickel/ Beryllium-Legierungen oder von aluminiumhaltigen Legierungen. Wegen des aufwendigen Herstellverfahrens, welches zudem aus schließlich zur draht- und bandförmigen Modifikationen führt, sind sie im Vergleich zu herkömmlichen Legierungen teuer, so daß ihr Einsatz bislang auf Spezialanwendungen beschränkt blieb. Aufgrund der magnetischen Eigenschaften einiger metal lischer Gläser werden diese beispielsweise als Magnetkerne eingesetzt. Auch die hohe Beständigkeit metallischer Gläser gegenüber aggressiven Medien macht metallische Gläser außer dem für Anwendungen geeignet, die in chemisch aggressiver oder klimatisch anspruchsvoller Umgebung eine hohe mechani sche Festigkeit verlangen.The metal melts are suitable together for the production measures cooled so quickly that no time to train remains of crystalline domains. From US 6,047,763 for example a device and a method are known, where a molten metal passes through a fine nozzle onto a rapidly rotating chilled drum being blown, being a Metal tape or wire can be obtained, which is then in cupid structure. Metallic glasses are known based on iron alloys, zircon / copper / nickel / Beryllium alloys or aluminum-containing alloys. Because of the complex manufacturing process, which also consists of eventually leads to wire and ribbon modifications, they are expensive compared to conventional alloys that their use has so far been limited to special applications remained. Due to the magnetic properties of some metal glasses, for example, are used as magnetic cores used. Also the high durability of metallic glasses against aggressive media, metallic glasses do not suitable for applications that are chemically aggressive or climatically demanding environment a high mechani require firmness.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend von diesen Hinweisen elektrisch leitende Strukturen und insbesondere strombelastete Bauele mentstrukturen für elektrische Bauelemente anzugeben, die ei ne erhöhte mechanische und thermische Stabilität aufweisen und zu einem Bauelement führen, welches eine erhöhte Le bensdauer unter akustischer und thermischer Belastung auf weist, und auch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bau elements anzugeben.It is therefore the object of the present invention, based on this information, to be electrical conductive structures and in particular current-carrying components Specify ment structures for electrical components, the egg ne have increased mechanical and thermal stability and lead to a component that has an increased Le life under acoustic and thermal stress points, and also a method for producing such a construction elements.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 bzw. mit dem Verfahren nach dem Anspruch 6 gelöst.This object is achieved with the subject matter of claim 1 or solved with the method according to claim 6.

Überraschend wurde gefunden, daß ein Bauelement mit elek trisch leitenden Strukturen, die teilweise aus einem metallischen Glas bestehen, eine erheblich verbesserte Stabilität und eine deutlich erhöhte Lebensdauer aufweisen. It was surprisingly found that a component with elec tric conductive structures, some of which consist of one metallic glass exist, a significantly improved Stability and a significantly increased lifespan.

Mit der Erfindung wird somit ein Bauelement angegeben, in dem metallische Gläser für elektrisch leitende Strukturen und insbesondere für stromtragende feine Bauelementstrukturen beziehungsweise feine Elektrodenstrukturen genutzt werden. Es wird beispielsweise ein Oberflächenwellenbauelement in Form eines Eintorresonators hergestellt, welcher für eine hohe thermisch/mechanische Belastung bekannt ist und bei dem in Folge dessen auch ein hoher Migrationsstreß auftritt. Überra schend zeigt sich nun am Beispiel des OFW-Bauelements, daß mit metallischen Gläsern voll funktionsfähige Bauelemente er halten werden können, deren Metallisierung im Belastungstest unter normalen Betriebsbedingungen praktisch keine alters- oder streßbedingten Ausfälle aufzeigt. Das Bauelement selbst weist eine Frequenzcharakteristik auf, die überraschenderwei se im wesentlichen der von herkömmlichen Oberflächenwellen bauelementen mit aus Aluminium bestehenden Bauelementstruktu ren entspricht. Als einzige Einschränkung wird aufgrund des höheren Widerstands metallischer Gläser eine erhöhte Einfüge dämpfung beobachtet, also ein erhöhter ohmscher Verlust bei der elektroakustischen Kopplung. Die übrigen Bauelementeigen schaften, die insbesondere an der Übertragungsfunktion und dort an der Lage der Resonanzfrequenzen, der Flankensteilheit und der Sperrbereichsunterdrückung bemessen werden, liegen innerhalb der gewünschten Spezifikationen. So bieten die er findungsgemäßen elektrisch leitenden Strukturen zumindest bei anspruchsvollen Oberflächenwellenbauelementen einen vollwer tigen Ersatz gegenüber herkömmlichen Elektrodenstrukturen, der zudem aufgrund der verbesserten mechanischen Festigkeit, der verlängerten Lebensdauer und der dadurch verbesserten Leistungsverträglichkeit gegenüber Bauelementen mit herkömm lichen Elektrodenstrukturen erhebliche Vorteile bringt.The invention thus provides a component in which metallic glasses for electrically conductive structures and in particular for current-carrying fine component structures or fine electrode structures are used. It For example, a surface wave device is in the form a one-gate resonator manufactured, which for a high thermal / mechanical stress is known and in which As a result, a high migration stress occurs. Überra The example of the SAW component now shows that fully functional components with metallic glasses can be kept, their metallization in the stress test practically no age under normal operating conditions or stress-related failures. The component itself has a frequency characteristic that surprisingly essentially that of conventional surface waves components with aluminum component structure ren corresponds. The only limitation is due to the higher resistance of metallic glasses an increased insertion attenuation observed, i.e. an increased ohmic loss electro-acoustic coupling. The other components which particularly affect the transfer function and there at the position of the resonance frequencies, the slope and the suppression area are measured within the desired specifications. So he offer inventive electrically conductive structures at least demanding surface wave components replacement compared to conventional electrode structures, which is also due to the improved mechanical strength, the extended lifespan and the thereby improved Performance tolerance compared to components with conventional Lichen electrode structures brings significant advantages.

Es wird angenommen, daß die erhöhte Festigkeit gegenüber Streß- und Elektromigration, die durch erhöhte thermische und/oder durch hohe elektrische Leistungsbeaufschlagung aus gelöst wird, auf das Fehlen von Korngrenzen in dem metalli schen Glas zurückzuführen ist. Migration findet überwiegend an diesen Korngrenzen statt, da beim Übergang zwischen zwei benachbarten unterschiedlichen Domänen eine Triebkraft für die Migration besteht und dort stets weniger fest in das me tallische Gefüge eingebundene Atome vorhanden sind.It is believed that the increased strength versus Stress and electromigration caused by increased thermal and / or from high electrical power input is resolved on the lack of grain boundaries in the metalli glass. Migration takes place predominantly at these grain boundaries, since the transition between two neighboring different domains a driving force for the migration exists and there less and less firmly in the me embedded atoms are present.

Der Einfluß der Temperatur auf die Lebensdauer eines konventionellen Bauele ments folgt einem Arrheniusgesetz und läßt sich folgenderma ßen beschreiben:
The influence of temperature on the service life of a conventional component follows an Arrhenius law and can be described as follows:

TTF ~ e##.TTF ~ e ##.

Der Term kT ist das Produkt aus der Stefan Boltzmann- Konstante k und der absoluten Temperatur T, und TTF bezeich net die Lebensdauer des Bauelements.The term kT is the product of the Stefan Boltzmann Constant k and the absolute temperature T, and TTF net the life of the component.

Mit der in das Bauelement eingespeisten elektrischen Leistung ist eine Eigenerwärmung verbunden, die proportional zur ange legten Leistung ist. Damit ergibt sich bereits aus der Ei generwärmung ein direkter Zusammenhang zwischen der Lei stungsbeaufschlagung und der Lebensdauer des Bauelements. Für ein Bauelement der beanspruchten Art wird die erhöhte Lebensdauer auch auf die höhere Aktivierungsenergie der Metallatome in den aus metallischen Gläsern bestehenden elektrisch leitenden Strukturen gegenüber einer Migration zurückgeführt. Damit er gibt sich für solche Bauelemente im Vergleich zu Bauelementen mit herkömmlicher Metallisierung bei gleicher Temperaturerhöhung ein geringerer Einfluß auf die Lebensdau er. Im Bauelement mit Elektrodenstrukturen aus metallischen Gläsern wird zwar eine höhere ohmsche Leistung dissipiert als in solchen mit konventionellen Legierungen. Die dissipierte akustische Leistung ist in metallischen Gläsern jedoch im Ge gensatz zu konventionellen Legierungen wegen der fehlenden mechanischen Hysterese fast völlig eliminiert. Dies führt zu geringeren mechanischen Verlusten bei der elektroakustischen Wandlung. Aufgrund der Arrheniusabhängigkeit der Lebensdauer gilt als Faustregel, daß 10% Temperaturerhöhung zu einer Halbierung der Lebensdauer führen. Damit addieren sich bei dem beanspruchten Bauelement die beiden Effekte in vorteil hafter Weise, so daß zusammen mit den ansonsten unverändert beziehungsweise gut geeigneten Bauelementeigenschaften derartiger Bauelemente zu insgesamt erheblich verbes serten Bauelementen führt.With the electrical power fed into the component self-heating is connected, which is proportional to the put performance is. This already results from the egg Generic heating a direct connection between the lei and the service life of the component. For a component of the type claimed is the increased life also to the higher activation energy of the metal atoms in the electrically conductive ones consisting of metallic glasses Structures traced back to migration. So that he is compared to such components Components with conventional metallization with the same Temperature increase has a lower impact on the life span he. In the component with electrode structures made of metallic A higher ohmic power is dissipated than glasses in those with conventional alloys. The dissipated however, acoustic performance is in the Ge in metallic glasses contrast to conventional alloys due to the lack of mechanical hysteresis almost completely eliminated. this leads to lower mechanical losses in the electroacoustic Conversion. Due to the Arrhenius dependency of the service life As a rule of thumb, a 10% increase in temperature leads to a Halve the lifespan. So add up at the claimed component, the two effects in advantage way, so that along with the otherwise unchanged or well-suited component properties of such Components to overall significantly improved leads components.

Die Erfindung wird möglich, da Verfahren gefunden werden konnten, mit deren Hilfe sich metallische Gläser bereits bei Raumtemperatur abscheiden lassen, was für empfindliche Sub strate unabdingbar ist. Für diese Verfahren gut geeignet sind beispielsweise metallische Gläser mit Aluminium als Hauptbe standteil. Weitere Legierungsbestandteile können z. B. Nickel und Yttrium sein. Solche Legierung lassen sich beispielsweise durch Elektronenstrahlverdampfen im Hochvakuum bei Raumtempe ratur abscheiden und sind auch mit einem an sich bekannten Abhebeverfahren zur Strukturierung kompatibel. Die Struktu rierbarkeit, die Voraussetzung zur Herstellung elektrischer Bauelemente mit komplexeren beziehungsweise feineren Elektro denstrukturen erforderlich ist, ist damit gut gegeben. Bei mikroelektronischen Bauelementen, deren Struktur bereits ei nen mehrschichtigen Aufbau auf der Oberfläche des Substrats umfaßt, sind geeignete Ätzstopschichten möglich und mit gän gigen Herstell- und Strukturierungsverfahren kompatibel, so daß metallische Gläser auch dort als Elektrodenstrukturen eingesetzt werden können, um die herkömmlichen Elektroden strukturen auf Aluminiumbasis zu ersetzen. Vorzugsweise fin det die Erfindung jedoch dort Anwendung, wo eine hohe elek trische, thermische oder mechanische und insbesondere akusti sche Belastung der elektrisch leitenden Strukturen (Elektrodenstrukturen) auftritt, insbesondere also bei Oberflächen wellenbauelementen.The invention becomes possible because methods are found with the help of metallic glasses Allow room temperature to separate what sensitive sub strate is essential. Are well suited for these procedures for example, metallic glasses with aluminum as the main item was part. Other alloy components can e.g. B. Nickel and be yttrium. Such alloys can be used, for example by electron beam evaporation in a high vacuum at room temperature separate ratur and are also with a known Lifting process compatible for structuring. The structure the ability to manufacture electrical Components with more complex or finer electronics the structure is necessary. at microelectronic components, the structure of which is already egg NEN multilayer structure on the surface of the substrate includes suitable etch stop layers are possible and with go compatible manufacturing and structuring processes, so that metallic glasses as electrode structures there too can be used to the conventional electrodes replace aluminum-based structures. Preferably fin However, the invention det application where a high elec trical, thermal or mechanical and in particular acousti stress on the electrically conductive structures (electrode structures) occurs, especially with surfaces acoustic wave devices.

Die elek trisch leitenden Strukturen weisen zumindest zwei unterschiedliche, übereinander aufgebrachte metallische Schichten auf, von de nen zumindest eine eine Schicht aus metallischem Glas ist. Dies hat den Vorteil, daß die Schicht aus metal lischem Glas dort eingesetzt werden kann, wo die höchsten Be lastungen der elektrisch leitenden Strukturen auftreten. So ist es insbesondere möglich, den einzigen Nachteil der metal lischen Gläser, die verminderte elektrische Leitfähigkeit durch zusätzliche, besser leitende Schichten in einen Mehr schichtverband zu minimieren.The elec trically conductive structures have at least two different, superimposed metallic layers, from de at least one is a layer of metallic glass. This has the advantage that the layer of metal glass can be used where the highest loading loads on the electrically conductive structures occur. So In particular, it is possible to address the only disadvantage of metal wipe glasses that have reduced electrical conductivity through additional, more conductive layers in a more to minimize stratification.

Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an.The subclaims give execution types of Invention.

Die elektrisch leitenden Strukturen werden in einem schonenden Verfahren aufgebracht, welches kompatibel mit einer herkömmlichen Strukturierungstechnik ist, beispielsweise mit der bei Oberflächenwellenbauelementen verwendeten Abhebetechnik. Das schonende Aufbringverfahren wird mit besonderen Legierungszusammensetzungen möglich, die sich bereits bei Raumtemperatur in amorpher Form als metalli sche Gläser abscheiden lassen. Außerdem ist die Zusammenset zung der metallischen Gläser so ausgewählt, daß sie als Elek trodenmaterial geeignet sind.The electrically conductive structures are applied in a gentle process, which compatible with a conventional structuring technique is, for example, with surface wave components lifting technology used. The gentle application process becomes possible with special alloy compositions that already in metal in amorphous form at room temperature Have the glasses separated. In addition, the assembly tion of the metallic glasses selected so that they as Elek tread material are suitable.

Als bevorzugte Aufbringmethode hat sich das Elektronenstrahl verdampfen im Hochvakuum erwiesen. Dabei werden die Legie rungsbestandteile in unterschiedlichen Verdampferschiffchen vorgelegt, die anschließend mit einem Elektronenstrahl über strichen werden, wobei durch die so eingekoppelte Energie die Verdampfung ausgelöst wird. Doch sind zur Erzeugung amorpher Legierungen auf Substraten auch andere Dünnschichtverfahren geeignet, z. B. Sputtern.The electron beam has become the preferred application method evaporate proven in high vacuum. The Legie Components in different evaporator boats submitted, which then with an electron beam over are deleted, with the energy thus coupled in Evaporation is triggered. Yet they are amorphous for generation Alloys on substrates also other thin film processes suitable, e.g. B. sputtering.

Da sowohl die Erzeugbarkeit bei Raumtemperatur als auch die Eigenschaften der elektrisch leitenden Strukturen nicht unwesentlich von der Zusammensetzung abhän gig sind, wird diese während der Herstellung kontrolliert. Die Abdampfrate kann mit Hilfe des Elektronenstrahls gesteu ert werden, wobei die vom Elektronenstrahl überstrichene Flä che in den Verdampferschiffchen proportional zur eingekoppel ten Energie und damit zur verdampften Menge der jeweiligen Komponente ist. Diese Menge wird entsprechend dem Anteil der Komponente in der gewünschten amorphen Legierung gewählt. Ist das metallische Glas eine Legierung mit Komponenten, die un terschiedliche Abdampfraten beim Elektronenstrahlverdampfen aufweisen, so kann dies im Verfahren entsprechend berücksich tigt werden.Since both the producibility at room temperature and the Properties of the electrically conductive Structures not insignificantly depend on the composition gig, this is checked during production. The evaporation rate can be controlled with the help of the electron beam be scanned, the area swept by the electron beam che in the evaporator boat proportional to the injected th energy and thus to the evaporated amount of each Component is. This amount will be proportionate to the Component selected in the desired amorphous alloy. is the metallic glass is an alloy with components that un Different evaporation rates for electron beam evaporation have, so this can be taken into account in the process be done.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Komponenten der gewünschten amorphen Legierung als nicht amorphe Mischung in einem gemeinsamen Verdampferschiffchen vorzulegen. Auch hier können gegebenenfalls unterschiedliche Abdampfraten durch entsprechend von der Zielzusammensetzung abweichende Zusam mensetzung der Ausgangskomponenten berücksichtigt werden. Beispielsweise wird dann ein leichter verdampfbares Material in geringerem Anteil vorgelegt, als diese in der späteren amorphen Legierung aufweisen soll.Another option is to use the components of the desired amorphous alloy as a non-amorphous mixture in to be presented to a common evaporator boat. Here too can use different evaporation rates if necessary Together according to the target composition composition of the starting components are taken into account. For example, a more easily evaporable material presented in a smaller proportion than this in the later should have amorphous alloy.

Mit dem beanspruchten Verfahren können homogene Schichten aus amorphen Metallen oder Legierungen beziehungsweise metal lischen Gläsern erzeugt werden. Voraussetzung dafür ist, daß die Verfahrensbedingungen so eingestellt sind, daß eine homo gene Schichterzeugung und dementsprechend eine homogene Schichtzusammensetzung erzielt wird. Eine bevorzugte Abdamp fung erfolgt dazu isotrop, also ohne Vorzugsrichtung. Von Vorteil ist jedoch auch ein anisotropes Verfahren, welches vertikal zum Substrat beziehungsweise vertikal zur Substrato berfläche durchgeführt wird. Dies ist für die Genauigkeit der zu erzeugenden Strukturen maßgeblich, da bei Schrägaufdampfen Aufdampfschatten und somit ungleichmäßige Strukturierungskan ten in der zu erzeugenden Elektrodenstruktur beziehungsweise in den elektrisch leitfähigen Strukturen erzeugt werden. Lassen sich diese Bedingungen nicht hundertprozentig exakt ein stellen, so ist es bei einer zu erzeugenden amorphen Legie rung von Vorteil, das Verdampfschiffchen mit der Hauptkompo nente zentral über dem Substrat anzuordnen. Da die zentrale Verdampferposition eine maximale Homogenität der abzuschei denden amorphen Teilschicht erzeugt, ist dies für die Haupt komponente besonders wichtig. Weitere, weniger zentral ange ordnete Verdampferschiffchen mit weniger häufigen Legierungs komponenten haben dann weniger Einfluß auf die Homogenität der zu erzeugenden Schicht beziehungsweise Strukturen als die zentral angeordnete Hauptkomponente.With the claimed method homogeneous layers can be made of amorphous metals or alloys or metal glasses are produced. The prerequisite for this is that the process conditions are set so that a homo gene layer generation and accordingly a homogeneous Layer composition is achieved. A preferred abdamp For this purpose, isotropic, ie without a preferred direction. Of However, an anisotropic method is also advantageous vertical to the substrate or vertical to the substrate surface is carried out. This is for the accuracy of the The structures to be generated are decisive, since in the case of oblique evaporation Evaporation shadow and therefore uneven structuring channel ten in the electrode structure to be produced, respectively are generated in the electrically conductive structures. To let these conditions are not exactly one hundred percent with an amorphous alloy to be created advantage, the evaporation boat with the main compo to be arranged centrally above the substrate. Because the central Evaporator position a maximum homogeneity of the separation generated the amorphous sublayer, this is for the main component particularly important. More, less centrally located ordered evaporator boats with less common alloy Components then have less influence on the homogeneity of the layer or structures to be produced than that centrally located main component.

Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung eines Bauele ments mit elektrisch leitfähigen Strukturen anhand der Her stellung eines Oberflächenwellenresonators und der dazu gehö rigen fünf Figuren näher erläutert. Die Figuren dienen dem besseren Verständnis der Erfindung und sind daher schematisch und nicht maßstabsgetreu.The following is the process for making a component with electrically conductive structures based on the Her position of a surface wave resonator and the associated Rigen five figures explained in more detail. The figures serve that better understanding of the invention and are therefore schematic and not to scale.

Fig. 1 bis 3 zeigen anhand schematischer Querschnitte ver schiedene Verfahrensstufen bei der Herstellung elektrisch leitender Strukturen Figs. 1 to 3 show with reference to schematic cross sections ver different process steps in the manufacture of electrically conductive structures

Fig. 4 zeigt einen Oberflächenwellenresonator in schemati scher Draufsicht und Fig. 4 shows a surface acoustic wave resonator in schematic plan view and

Fig. 5 zeigt eine aus mehreren Oberflächenwellenresonato ren zusammengesetzte Ladder Type-Struktur, die ein OFW-Filter darstellt. Fig. 5 shows a ren of several Oberflächenwellenresonato composite ladder-type structure, which is a SAW filter.

Fig. 1: Als Substrat 1 für Oberflächenwellenbauelemente die nen kristalline piezoelektrische Materialien, insbesondere y- rotierte Schnitte in Lithiumtantalat und Lithiumniobat. Zur Herstellung einer strukturierten Elektrodenschicht direkt auf dem Substrat 1 wird zunächst eine Abhebeschicht 2 aufgebracht und strukturiert, die ein Negativbild der zu erzeugenden Elektrodenschicht darstellt. Insbesondere weist die Abhebeschicht den elektrisch leitenden Strukturen entsprechende Strukturgräben auf, in denen später die Metallisierung er zeugt wird. Fig. 1: As a substrate 1 for surface acoustic wave components, the crystalline piezoelectric materials, in particular y-rotated cuts in lithium tantalate and lithium niobate. In order to produce a structured electrode layer directly on the substrate 1 , a lift-off layer 2 is first applied and structured, which represents a negative image of the electrode layer to be produced. In particular, the lift-off layer has the structural trenches corresponding to the electrically conductive structures, in which he will later produce the metallization.

Auf diese Abhebeschicht wird nun ganzflächig eine Elektroden schicht 4 abgeschieden, die sowohl jeweils den Boden der Strukturgräben 3 innerhalb der Abdeckschicht 2 bedeckt, als auch die Abdeckschicht 2 aufliegt. Die Elektrodenschicht 4 ist eine amorphe Aluminium/Kupfer/Yttrium-Legierung, die durch Co-Verdampfen mittels dreier Elektronenstrahlquellen in einer Hochvakuumkammer (P < 10^-11 Pa) abgeschieden wird. Um eine Elektrodenschicht mit der Zusammensetzung 88 Atom-% Alumini um, 8% Yttrium und 4% Kupfer zu erhalten, wird beispiels weise ein Aufdampfverhältnis 33 : 1 : 6 für Aluminium, Kupfer und Yttrium eingestellt. Es wird mit einer Geschwindigkeit von zirka 0,4 nm/s aufgedampft. Nach zirka 17 Minuten ist so eine Schichtdicke von 400 nm erreicht. Fig. 2 zeigt die An ordnung im schematischen Querschnitt nach dem Aufdampfen der Elektrodenschicht 4.An electrode layer 4 is then deposited over the entire surface of this lift-off layer, which both covers the bottom of the structural trenches 3 within the cover layer 2 and the cover layer 2 rests. The electrode layer 4 is an amorphous aluminum / copper / yttrium alloy which is deposited by co-evaporation using three electron beam sources in a high vacuum chamber (P <10 ^-11 Pa). In order to obtain an electrode layer with the composition 88 atomic% aluminum, 8% yttrium and 4% copper, an evaporation ratio of 33: 1: 6 for aluminum, copper and yttrium is set, for example. It is evaporated at a speed of approximately 0.4 nm / s. A layer thickness of 400 nm is reached after about 17 minutes. Fig. 2 shows the order in schematic cross section after the vapor deposition of the electrode layer 4th

Anschließend wird die Abhebeschicht 2 samt darüberliegender Bereiche der Elektrodenschicht 4 mittels eines an sich be kannten Abhebeverfahrens abgehoben, wobei den Strukturgräben 3 entsprechende Metallisierungsstrukturen 5 auf dem Substrat 1 verbleiben. Fig. 3 zeigt die Anordnung in diesem Stadium.Then the lift-off layer 2 together with the areas of the electrode layer 4 lying above it are lifted off by means of a lift-off method known per se, the structural trenches 3 corresponding metallization structures 5 remaining on the substrate 1 . Fig. 3 shows the arrangement at this stage.

Fig. 4 zeigt in schematischer Draufsicht die an sich bekann te Struktur eines Oberflächenwellenresonators, wie er mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als Beispiel für ein erfindungs gemäßes Bauelement hergestellt wird. Der Resonator 6 besteht aus einem Interdigitalwandler 8, der beiderseits von Reflek toren 7 benachbart ist. Aufgrund der schematischen Darstel lung sind nur wenige der in Wirklichkeit zahlreicheren Elek trodenfinger sowohl am Interdigitalwandler 8 als auch an den Reflektoren 7 dargestellt. Ein solcher Oberflächenwellenreso nator, der auch mittels rechts in der Figur dargestellten symbolischen Schreibweise beschrieben werden kann, kann als Impedanzelement zusammen mit anderen Oberflächenwellenbauele menten zur Erzeugen von Oberflächenwellenfiltern dienen, die beispielsweise im Mobilfunkbereich als Sende- oder Empfangs filter Verwendung finden. Fig. 4 shows a schematic plan view of the known structure of a surface acoustic wave resonator, as is produced using the method according to the invention as an example of a component according to the invention. The resonator 6 consists of an interdigital transducer 8 , which is adjacent on both sides by reflectors 7 . Due to the schematic presen- tation only a few of the actually more elec trode fingers are shown both on the interdigital transducer 8 and on the reflectors 7 . Such surface wave resonator, which can also be described by means of the symbolic notation shown on the right in the figure, can serve as an impedance element together with other surface wave components for generating surface wave filters that are used, for example, in the mobile radio sector as a transmit or receive filter.

Fig. 5 zeigt eine Möglichkeit, mehrere solche Resonatoren zu einem sogenannten Ladder-Type-Filter zusammen zu schließen, welche zusammen mit Anpassungselementen einen vollwertigen Oberflächenwellenfilter ergeben. Dazu sind Oberflächenwellen resonatoren 6 seriell und parallel miteinander so verschal tet, so daß sich mehrere Reaktanzgrundglieder ergeben. Ein Grundglied besteht dabei aus einem Serienresonator R_S und ei nem parallel dazu geschalteten Parallelresonator R_P. Durch Hintereinanderschaltung mehrerer solcher Serienresonatoren R_S mit jeweils parallel dazu geschalteten Parallelresonatoren R_P wird eine leiterartige Struktur erhalten. Fig. 5 zeigt eine Struktur mit zwei Serienresonatoren R_S1 und R_S2 und zwei dazu parallel geschalteten Parallelresonatoren R_P1 und R_P2. Inner halb eines Grundglieds sind die Resonanzfrequenzen gegenein ander so verschoben, daß die Resonanzfrequenz des Parallelre sonators R_P im Bereich der Antiresonanzfrequenz des dazugehö rigen Serienresonators R_S zu liegen kommt. Die Resonanzfre quenzen der Serienresonatoren können dabei gleich oder auch verschieden sein. Mit steigender Anzahl von Reaktanzgrund gliedern in einer Ladder-Type-Struktur wird die Selektion im Sperrbereich verbessert, da die einzelnen Grundglieder unab hängig voneinander auf die Unterdrückung entsprechender Fre quenzen im Sperrbereich hin optimiert werden können. Fig. 5 shows a possibility of a plurality of such resonators to a so-called ladder-type filter to close together, which together with matching elements a full surface acoustic wave filter. For this purpose, surface wave resonators 6 are connected in series and in parallel with one another so that there are several basic elements of reactance. A basic element consists of a series resonator R _S and a parallel resonator R _P connected in parallel thereto. By connecting several such series resonators R _{S in series} , each with parallel resonators R _P connected in parallel, a ladder-like structure is obtained. Fig. 5 shows a structure with two series resonators R _S 1 and R _S 2 and two parallel resonators R _P 1 and R _P 2 connected in parallel. Within a basic element, the resonance frequencies are shifted against each other so that the resonance frequency of the parallel resonator R _P comes to lie in the range of the anti-resonance frequency of the associated series resonator R _S. The resonance frequencies of the series resonators can be the same or different. With an increasing number of reactance elements in a ladder type structure, the selection in the restricted area is improved, since the individual basic elements can be optimized independently of one another to suppress corresponding frequencies in the blocked area.

Die eben beschriebene Ladder-Type-Struktur kann vollständig mit dem beanspruchten Verfahren erzeugt werden, wobei sämtliche Metallisierungsstrukturen in den Interdigitalwand lern, den Reflektoren und den dazugehörigen Leiterbahnen zur Verschaltung der Strukturen auf dem Chip aus metallischem Glas beziehungsweise aus amorpher Legierung hergestellt wer den können. Es wird ein hochselektives Oberflächenwellenfil ter erhalten, welches gegenüber bekannten Oberflächenwellenfiltern eine verbesserte Leistungsverträglichkeit und eine erheblich verlängerte Lebensdauer aufweist.The ladder type structure just described can be complete are generated with the claimed method, wherein all metallization structures in the interdigital wall learn, the reflectors and the associated conductor tracks Interconnection of the structures on the chip made of metallic Glass or made of amorphous alloy who that can. It becomes a highly selective surface wave film ter obtained, which compared to known surface acoustic wave filters an improved performance tolerance and a has a significantly longer lifespan.

Obwohl die Erfindung nur anhand eines Oberflächenwellenbau elements beschrieben wurde, ist sie jedoch prinzipiell auch für andere elektrische Bauelemente geeignet, insbesondere für integrierte Halbleiterschaltungen oder für Leistungshalblei terbauelemente. Die hohe Leistungsfestigkeit, die so erzielt wird, macht es möglich, langlebige und betriebssi chere Bauelemente zu schaffen. Die hohe Migrationsfestigkeit der Elektrodenstrukturen ist insbesondere bei Halbleiterbauelementen insofern von Vorteil, als bereits ge ringe Verunreinigungen störender Komponenten zu erheblich verändertem Bauelementverhalten führen können, insbesondere wenn die genannten Komponenten als Dotierstoffe wirksam sind. Die Haltbarkeit eines Halbleiterbauelements bemißt sich daher nicht nur nach der Lebensdauer der Metallisierungen, sondern auch nach der Funktionsfähigkeit der elektrisch aktiven Zonen im Halbleitermaterial, die letztendlich auch von der Stabili tät der Dotierungen und damit von der Sicherheit gegenüber Migrationseffekten aus Metallisierungsstrukturen abhängig ist.Although the invention is based on surface wave construction only elements has been described, it is in principle also suitable for other electrical components, especially for integrated semiconductor circuits or for power semiconductors terbauelemente. The high level of performance that is achieved makes it possible to be durable and operational to create safer components. The high migration resistance of the electrode structures is particularly at Semiconductor components are advantageous in so far as ge rings contaminating interfering components too much changed component behavior can lead, in particular if the components mentioned are effective as dopants. The durability of a semiconductor component is therefore measured not only according to the life of the metallizations, but also according to the functionality of the electrically active zones in the semiconductor material, which ultimately also from the Stabili of the endowments and thus of security Migration effects from metallization structures dependent is.

Zur Strukturierung von Halbleiterbauelementen beziehungsweise zur Strukturierung von Elektrodenstrukturen bei Halbleiter bauelementen aus amorphen Legierungen kön nen andere als die beschriebene Abhebetechnik eingesetzt wer den, insbesondere Photostrukturierungstechniken mit Photore sist- und gegebenenfalls weiteren Resistschichten. Die Erfin dung ist auch nicht auf die angegebene Zusammensetzung des metallischen Glases beschränkt. Es sind vielmehr eine Reihe weiterer Zusammensetzungen möglich, wobei insbesondere dieje nigen bevorzugt sind, die sich bereits bei Raumtemperatur im amorphen Zustand erzeugen lassen. Eine weitere mögliche Zu sammensetzung besteht beispielsweise aus 88 Atom-% Aluminium, 10 Atom-% Nickel und 2 Atom-% Yttrium. Die Möglichkeit der Abscheidung in amorpher Form ist bezüglich der Zusammensetzung innerhalb enger Fenster möglich. Bevorzugt sind elek trisch leitende Strukturen aus dreikomponentigen Legierungen. Diese haben den Vorteil, daß sie sich einfacher im amorphen Zustand abscheiden lassen.For structuring semiconductor components respectively for structuring electrode structures in semiconductors Components made of amorphous alloys can NEN other than the lifting technology described who used the, especially photostructuring techniques with photore resist and optionally further resist layers. The Erfin dung is also not on the specified composition of the metallic glass limited. Rather, they are a series further compositions possible, in particular those are preferred, which are already in the room temperature Have an amorphous state created. Another possible to composition consists, for example, of 88 atomic percent aluminum, 10 atomic% nickel and 2 atomic% yttrium. The possibility of Deposition in amorphous form is related to the composition possible within narrow windows. Electrics are preferred tric conductive structures made of three-component alloys. These have the advantage that they are easier to be amorphous Let the condition separate.

Claims

1. Electrical component
with a substrate ( 1 ) and electrically conductive structures ( 5 ) arranged on or in the substrate,
characterized by
that the electrically conductive structures ( 5 ) comprise at least two different metallic layers applied one above the other, at least one of which consists of a metallic glass.

2. Component according to claim 1, in the aluminum main component of the metallic Glases is.

3. Component according to claim 1 or 2, where the metallic glass is an aluminum Is yttrium alloy.

4. The component according to one of claims 1-3, wherein the component is a surface acoustic wave component ( 6 ) in which the electrically conductive structures ( 5 ) interdigital transducers ( 8 ), reflectors ( 7 ), bus structures and / or electrical connection metallization Pads are.

5. Component according to one of claims 1-4, in which the lowest one lies directly on the substrate Layer is the layer of metallic glass.

6. A method for producing a component according to claim 1,
in which an electrode layer ( 4 ) is produced on a substrate ( 1 ), at least one partial layer of the electrode layer consisting of a metallic glass,
in which the electrode layer is subsequently structured, with electrically conductive structures being obtained.

7. The method according to claim 6,
where the structuring takes place via a lifting technique,
in which a structured resist mask ( 2 ) is first produced on the substrate ( 1 ),
in which the electrode layer ( 4 ) is applied over the resist mask and
in which the resist layer ( 2 ) is then removed together with regions of the electrode layer ( 4 ) applied above it.

8. The method according to claim 6 or 7, in which the metallic glass is evaporated onto the Substrate is generated at room temperature.

9. The method according to claim 8, in which an alloy is vapor-deposited as metallic glass the alloying components in different evaporators are kept, whereby the evaporator with the main quantitative component of the Alloy centrally over the substrate during vapor deposition is arranged.

10. The method according to any one of claims 6-9, in which an alloy is vapor-deposited as metallic glass with the alloy components in a single common evaporator are presented.