-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen
einer Polymer-Struktur auf einer Substratoberfläche.
-
In
zunehmendem Maße
werden in Halbleiterbauelementen Schaltungsstrukturen in einem Hohlraum
angeordnet. Der Hohlraum dient dazu, einen Freiraum über einer
in einem Substrat gebildeten Schaltungsstruktur zu schaffen. Dieser
Freiraum ist für
eine korrekte Funktionalität
der in dem Substrat implementierten Schaltungsstruktur erforderlich.
Diese Schaltungselemente können
beispielsweise Mikroelektromechanische-Systeme, piezoelektrische Resonatoren,
wie beispielsweise BAW-Filter bzw. Bulk-Acoustic-Wave-Filter bzw.
Volumen-Wellen-Resonatoren
aufweisen.
-
Ein
derartiger Hohlraum kann beispielsweise in einer Polymer-Struktur gebildet
sein. Um einen derartigen Hohlraum zu erzeugen, werden oft große Strukturen
mit einem hohen Aspektverhältnis,
also einem großen
Verhältnis
einer Höhe
bzw. Dicke der Polymer-Struktur zu einer Länge bzw. Breite der Polymer-Struktur
auf einem Substrat benötigt.
Unter dem Aspektverhältnis
versteht man dabei das Verhältnis
der Höhe
zu der Länge
oder Breite der quaderförmigen
Polymer-Struktur. Als Polymere werden hier beispielsweise ein SU-8
Photolack oder Photoepoxy eingesetzt. Dabei kommt es auf vielen
Untergründen
bzw. Oberflächen
des Substrats zu Haftungsproblemen. Diese Haftungsprobleme resultieren
aus dem Stress, der bei dem Aushärten
bzw. Ausheizen der Polymer-Struktur durch die damit einhergehende
Schrumpfung der Polymer-Struktur entsteht. Das Aushärten der
Polymer-Struktur wird dabei vorzugsweise nach dem Strukturieren
der Polymer-Struktur durchgeführt.
Aufgrund der Haftungsprobleme kommt es dabei zu einem Abschälen (Peelen)
der Polymer-Schicht bzw. der Polymer-Struktur, wobei das Abschälen der
Polymer-Strukturen häufig an
den Kanten und vor allem an den Ecken der Polymer-Struktur erfolgt.
-
Dies
kann dazu führen,
dass sich die Polymer-Strukturen mit zunehmender Lebensdauer einer derartigen
Anordnung, wie beispielsweise einem Halbleiterbauelement mit einer
Schaltungsstruktur in einem Hohlraum, von der Oberfläche des
Substrats lösen.
Eine mögliche
Folge ist dabei, dass das so implementierte elektrische Bauelement
keine korrekte elektrische Funktionalität mehr zeigt und damit zerstört wird.
Somit ziehen die Haftungsprobleme der Polymer-Struktur auf dem Substrat
mögliche
Zuverlässigkeitsprobleme
der so implementierten elektrischen Bauelemente nach sich.
-
Die
oben dargelegten Haftungsprobleme können bereits bei der Fertigung
dazu führen,
dass sich die Polymer-Strukturen von der Substratoberfläche lösen, wodurch
die Fertigungsausbeute in einer Massenfertigung, in der Polymer-Strukturen
auf einer Substratoberfläche
aufgebracht werden, sich verringert. Dies geht einher mit einer
Erhöhung
der Fertigungskosten der Produkte, die eine auf der Substratoberfläche aufgebrachte
Polymer-Struktur einsetzen.
-
Eine
Möglichkeit,
die Haftung zwischen der Polymerstruktur und der Substratoberfläche zu erhöhen, ist
der Einsatz von so genannten Haftvermittlern. Diese basieren häufig auf
Silanen bzw. Organosilanen, die zur Stoffgruppe der Organosiliziumverbindungen
gehören,
die aus Siliziumatomen, einer hydrolisierbaren Gruppe und einer
organofunktionellen Gruppe bestehen. Organosilane werden dabei allgemein
als Haftvermittler zwischen einer anorganischen Oberfläche, wie
beispielsweise hier der Oberfläche
des Substrats und einem Polymer bzw. Kunststoff eingesetzt. Diese
Haftvermittler, wie beispielsweise Aminosilan, reagieren dabei mit
Hydroxylgruppen (-OH) an der Substratoberfläche und bilden so mit dem dem
Sauerstoffmolekül
abgewandten Ende ein Koppelmolekül
zu der Poly mer-Struktur bzw. einem Polymermolekül in der Polymer-Struktur.
-
Nachteilig
an dem Einsatz des Haftvermittlers ist dabei, dass die Erhöhung der
Haftung von einem Vorhandensein eines Sauerstoffs an der Oberfläche des
Polymers abhängt.
Hierdurch wird das Fertigungsverfahren für Substrate mit Polymer-Strukturen
auf der Oberfläche
aufwendiger. Bei Polymer-Strukturen bzw. Materialien, bei denen
nur wenig oder kein Sauerstoff an der Oberfläche vorhanden ist, führt dieses
Verfahren darüber
hinaus nicht zu einer ausreichenden Erhöhung der Haftung der Polymer-Struktur.
-
Ein
weiterer Nachteil des Einsatzes von Haftvermittlern, um die Haftung
einer Polymer-Struktur auf einer Substratoberfläche zu erhöhen, ist, dass die Haftvermittler
eine hohe Stabilität
aufweisen. Zugleich sind Haftvermittler auf Substratoberflächen bei einer
Reihe von elektrischen Bauelementen, wie z. B. Bulk-Acoustic-Wave-Filtern
störend.
Bei Bulk-Acoustic-Wave-Filtern
können
die auf der Substratoberfläche
vorhandenen Haftvermittler z. B. zu einer unerwünschten Verschiebung des Frequenzgangs
führen,
wodurch ein selektives Entfernen des Haftvermittlers erforderlich
wird.
-
Das
Entfernen des Haftvermittlers kann dabei in vielen Fällen nur
mit starken Ätzmitteln
oder Lösemitteln
erfolgen, wie beispielsweise stark oxidierenden Säuremischungen
oder Laugen. Hierbei kann das Entfernen des Haftvermittlers dann
u. U. ein Ätzen
bzw, einen Materialabtrag an einer sensiblen Stelle bzw. sensitiven
Stelle der Substratoberfläche nach
sich ziehen, wobei eine in dem Substrat implementierte Schaltungsstruktur
beispielsweise in ihrer Funktionalität beeinträchtigt werden kann.
-
So
kann ein Materialabtrag auf aktiven sensiblen Oberflächen des
Substrats, wie beispielsweise auf einer Oberfläche eines Bulk-Acoustic-Wave-Filters,
zu einer Beeinflussung des elekt rischen Verhaltens der Bulk-Acoustic-Wave-Filter
führen,
und damit z. B. den Frequenzgang der Bulk-Acoustic-Wave-Filter verändern. Dies
kann dazu führen,
dass sich sogar die Resonanzfrequenz der in dem Substrat implementierten
Bulk-Acoustic-Wave-Filter
verändert, wobei
die Resonanzfrequenz unter Umständen
sogar nicht mehr in dem spezifizierten Bereich liegen kann. Die
Bulk-Acoustic-Wave-Filter, deren Resonanzfrequenz außerhalb
des spezifizierten Bereichs liegt, sind für einen Einsatz in einem elektrischen
Gerät ungeeignet
und werden deshalb häufig
nach einem Testen der Bulk-Acoustic-Wave-Filter
verworfen. Dies führt
dazu, dass die Fertigungsausbeute reduziert ist, was gleichzeitig
eine Erhöhung
der Herstellungskosten nach sich zieht.
-
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erzeugen
einer Polymer-Struktur auf einer Substratoberfläche zu schaffen, das kostengünstiger
ist und ein zuverlässigeres Haften
der Polymer-Struktur auf der Substratoberfläche ermöglicht.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
-
Die
vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Erzeugen einer Polymer-Struktur
auf einer Strukturierungsregion einer Substratoberfläche, mit einem
Aufbringen einer Haft-Schicht, die ein erstes Polymer-Material aufweist,
auf der Substratoberfläche,
einem Strukturieren der Haft-Schicht, sodass in einem ersten Bereich
das erste Polymer-Material der Haft-Schicht entfernt wird, und in einem
zweiten Bereich, der die Strukturierungsregion umfasst, das erste
Polymer-Material der Haft-Schicht verbleibt, einem Aufbringen einer
Polymer-Schicht
eines zweiten Polymer-Materials auf die Substratoberfläche und
die Haft-Schicht und einem Strukturieren der Polymer-Schicht, sodass
sich die Polymer-Struktur in dem zweiten Bereich bildet.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine
Haft-Schicht, die ein erstes Polymer-Material aufweist, auf einer
Substratoberfläche
aufgebracht und so strukturiert werden kann, so dass sie in einem
Bereich der die Strukturierungsregion umfasst, auf der Substratoberfläche verbleibt. Eine
anschließend
auf der Haft-Schicht und der Substratoberfläche aufgebrachte Polymer-Schicht,
die ein zweites Polymer-Material aufweist, kann dabei so strukturiert
werden, dass sie in dem Bereich, der die Strukturierungsregion umfasst,
ebenfalls verbleibt. Eine so erzeugte Polymer-Struktur, die die verbleibende Haft-Schicht
und die verbleibende Polymer-Schicht umfasst, haftet dann besser
auf der Substratoberfläche.
-
Die
verblebende Haft-Schicht, die vorzugsweise sehr dünn ist im
Verhältnis
zu der auf ihr aufgebrachten Polymer-Schicht, kann hierbei nach
dem Strukturieren der Haftschicht ausgehärtet werden. Dadurch kann die
Haftung der auf der Haftschicht anschließend aufgebrachten Polymer-Schicht
noch erhöht
werden.
-
Durch
die Erhöhung
der Haftung der Polymer-Struktur auf der Substratoberfläche lassen
sich Produkte, die eine Polymer-Struktur
auf einer Substratoberfläche
aufweisen, wie beispielsweise Bulk-Acoustic-Wave-Resonatoren, die
in einem Hohlraum der Polymer-Struktur angeordnet sind, mit einer
höheren
Ausbeute herstellen. Denn die Wahrscheinlichkeit, dass sich die
Polymer-Struktur an den Ecken oder Kanten abschält, ist durch die verbesserte
Haftung der Polymer-Struktur auf der Substratoberfläche gegenüber einem
herkömmlichen
Verfahren zum Erzeugen einer Polymer-Struktur auf einer Substratoberfläche reduziert.
Somit müssen
in einer industriellen Massenfertigung weniger Produkte mit einer
auf einer Substratoberfläche
aufgebrachten Polymer-Struktur verworfen werden. Die höhere Ausbeute
führt dazu,
dass diese Produkte kostengünstiger
hergestellt werden können.
-
Zugleich
führt die
Verbesserung der Haftung der Polymer-Struktur auf der Substratoberfläche dazu,
dass die Produkte, bei denen eine Polymer-Struktur auf einer Substratoberfläche aufgebracht
ist, eine höhere
Zuverlässigkeit
zeigen. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Polymer-Struktur während der
Lebensdauer des Produkts von der Substratoberfläche löst, ist durch die verbesserte
Haftung zwischen der Polymer-Struktur
auf der Substratoberfläche
reduziert.
-
Darüber hinaus
lassen sich durch die Verbesserung der Haftung zwischen der Polymer-Struktur
und der Substratoberfläche
Polymer-Strukturen mit einem höheren
Aspektverhältnis
herstellen. Dies führt
zu einer Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten von Polymer-Strukturen
auf Substratoberflächen.
Wie bereits oben erläutert,
ist eine schlechte Haftung zwischen der Polymerstruktur und der
Substratoberfläche
vor allem bei einem hohen Aspektverhältnis der Polymer-Struktur
kritisch. Eine schlechte Haftung der Polymer-Struktur auf der Substratoberfläche ist
in einer Reihe von Anwendungen ein limitierender Faktor für die Höhe des Aspektverhältnisses
einer Polymer-Struktur.
-
Darüber hinaus
ist durch die Verbesserung der Haftung der Polymer-Struktur auf
der Substratoberfläche
ein Einsatz der Haftvermittler, wie beispielsweise Silan, nicht
erforderlich. Diese Haftvermittler sind wie bereits im Vorhergehenden
erläutert schwer
entfernbar, wobei es beispielsweise bei der Entfernung von den Haftvermittlern
sogar zu einer Zerstörung
der in dem Substrat implementierten Schaltungsstruktur kommen kann.
Somit erhöht
sich die Ausbeute der elektrischen Bauelemente, die eine Polymer-Struktur
aufweisen, die mit einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auf einer Substratoberfläche erzeugt
worden ist.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
-
1 einen
Ablauf eines Verfahrens zum Erzeugen einer Polymer-Struktur auf
einer Substratoberfläche;
-
2a-e
schematische Ansichten eines Substrats, auf dem nach dem in 1 erläuterten Verfahren
eine Polymer-Struktur erzeugt wird;
-
2f eine
Draufsicht auf den in 2e gezeigten Aufbau; und
-
3 eine
Gegenüberstellung
einer Polymer-Struktur auf einer Substratoberfläche, die nach einem herkömmlichen
Verfahren erzeugt worden ist gegenüber einer Polymer-Struktur,
die nach einem Verfahren gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erzeugt worden ist.
-
Im
Folgenden wird anhand der 1 und der 2a-e
ein Ablauf eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutert.
In einem Schritt S11 wird ein Substrat 11 bereitgestellt.
Das in dem Schritt S11 bereitgestellte Substrat 11 ist
in 2a gezeigt. In einem Schritt S13 wird eine Haftschicht 13 auf
dem Substrat 11 aufgebracht, die ein erstes Polymer-Material
aufweist. Ein so erzeugter Mehrschichtenaufbau ist in 2b dargestellt,
die das Substrat 11 mit der auf ihr aufgebrachten Haftschicht 13 zeigt.
-
In
einem Schritt S15 wird die Haftschicht 13 so strukturiert,
sodass auf dem Substrat 11 in einem ersten Bereich die
Haftschicht 13 entfernt wird. In einem zweiten Bereich,
der eine Strukturierungsregion umfasst, wird eine verbleibende Haftschicht 15 stehen
gelassen. Eine so entstandene Anordnung ist in 2c gezeigt.
-
Anschließend wird
in einem Schritt S17 die auf dem Substrat 11 in dem zweiten
Bereich verbleibende Haftschicht 15 ausgehärtet. Hierbei
wird der in 2c gezeigte Mehrschichtenaufbau
beispielsweise in einen Ofen eingebracht, um die verbleibende Haftschicht 15 über einen
vorbestimmten Zeitraum unter erhöhten
Temperaturen auszuhärten.
-
In
einem Schritt S19 wird auf der verbleibenden Haft-Schicht 15 und
einer Oberfläche
des Substrats 11 eine Polymer-Schicht 17, die
ein zweites Polymer-Material aufweist, aufgebracht. Ein so gebildeter
Mehrschichtenaufbau, der aus dem Substrat 11, der verbleibenden
Haft-Schicht 15, und der auf den beiden Schichten aufgebrachten
Polymer-Schicht 17 besteht, ist in 2d gezeigt.
-
In
einem Schritt S21 wird die Polymer-Schicht 17 so strukturiert,
dass nur der in dem zweiten Bereich der Substratoberfläche und
damit auf der verbleibenden Haft-Schicht 15 aufgebrachte Bereich
der Polymer-Schicht 17 verbleibt. In dem ersten Bereich
der Substratoberfläche,
der nicht von der verbleibenden Haft-Schicht 15 bedeckt
ist, wird die Polymer-Schicht 17 beim
Strukturieren S21 entfernt. Ein so entstandener Mehrschichtenaufbau
ist in 2e gezeigt, der das Substrat 11,
die verbleibende Haft-Schicht 15 und die nach dem Strukturieren der
Polymer-Schicht 17 verbleibende Polymer-Schicht 19 zeigt.
-
Eine
so auf der Substratoberfläche
erzeugte Polymer-Struktur 21 besteht aus der verbleibenden Haft-Schicht 15 und
der verbleibenden Polymer-Schicht 19. Die Polymer-Struktur 21 weist
dabei eine Höhe 23 und
eine Breite 25 auf.
-
In 2f ist
eine Draufsicht auf den in 2e dargestellten
Aufbau gezeigt. Hierbei ist zu erkennen, dass die äußeren Abmessungen
bzw. eine Länge
und Breite der verbleibenden Polymer-Schicht 19 vorteilhafterweise
geringer sind als die Abmessungen der verbleibenden Haft-Schicht 15.
-
Durch
das oben beschriebene Verfahren, die Polymer-Struktur 21 auf
der Oberfläche
des Substrats 11 zu erzeugen, indem zuerst die strukturierte verbleibende
Haft-Schicht 13 auf der Substratoberfläche erzeugt wird, und anschließend auf
der verbleibenden Haft-Schicht 15 eine Polymer-Schicht 17 aufgebracht
und strukturiert wird, wird die Haftung der Polymer-Struktur 21 auf
der Substratoberfläche verbessert.
Die verbleibende Haft-Schicht 13 dient dazu, die Haftung
der Polymer-Struktur 21 auf der Substratoberfläche zu verbessern,
wobei die verbleibende Polymer-Schicht 19 vorzugsweise
wiederum gut auf der verbleibenden Haft-Schicht 15 haftet.
-
Die
Haft-Schicht 13 kann dabei beispielsweise einen Photolack
aufweisen, beispielsweise eine dünne
Photolack-Schicht, deren Dicke in einem Bereich von 0,1 bis 10 μm liegt,
die strukturiert wird und danach ausgehärtet wird. Auf der dabei verbleibenden
Haft-Schicht 15 kann anschließend eine Polymer-Schicht 17 aufgebracht
werden, die z. B. ebenfalls einen Photolack aufweist, wobei die
aufgebrachte Polymer-Schicht vorteilhafterweise durch eine größere Dicke
als die Haft-Schicht 13 gekennzeichnet ist. Die Dicke der
Polymer-Schicht 17 bzw. des Dicklacks liegt dabei z. B.
in einem Bereich von 30 μm
bis 100 μm.
Das zweite Polymer-Material der zweiten Polymer-Schicht weist dabei beispielsweise einen Photolack
auf, der vorzugsweise kompatibel zu dem ersten Polymer-Material,
das ebenfalls einen Photolack aufweist, ist.
-
Unter
Kompatibilität
des zweiten Polymer-Materials zu dem ersten Polymer-Material versteht
man in der vorliegenden Anmeldung die Tatsache, dass das zweite
Polymer-Material so chemisch aufgebaut ist, dass es gegenüber dem
ersten Polymer-Material
eine verbesserte Haftung aufweist. Diese verbesserte Haftung kann
dabei beispielsweise auftreten, wenn das erste Polymer-Material
und das zweite Polymer-Material beide denselben Photolack aufweisen.
-
Verwendet
man für
das erste Polymer-Material einen Photolack bzw. Lack, der durch
eine niedrige Viskosität
gekennzeichnet ist, so erhält
man zusätzlich
eine bessere Benetzung der Substratoberfläche. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung
der Haftung der Polymer-Struktur 21, die die verbleibende
Haft-Schicht 15 und die verbleibende Polymer-Schicht 19 aufweist,
auf der Substratoberfläche. Beispielsweise
kann bei dem obigen Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung das erste Polymer-Material einen strukturierbaren Photolack aufweisen.
Der strukturierbare Photolack eignet sich sehr gut als Haftvermittler
für eine
anschließend
aufgebrachte verbleibende Polymer-Schicht 19, die einen
Photolack großer
Dicke bzw. einen Dicklack aufweist.
-
Dies
ist besonders vorteilhaft, wenn die in dem obigen Verfahren gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erzeugte Polymer-Struktur 21,
von einem hohen Aspektverhältnis gekennzeichnet
ist. Unter dem Aspektverhältnis
versteht man das Verhältnis
der Höhe 23 der
Polymer-Struktur 21 zu der Breite 25 der Polymer-Struktur 21.
-
Der
Photolack, aus dem die Haft-Schicht 13 ausgeführt ist,
kann dabei vorzugsweise beliebig strukturierbar sein und die Eigenschaft
aufweisen, dass er sich durch ein organisches Lösemittel, das beim Strukturieren
der Haft-Schicht 13 eingesetzt wird, entwickeln lässt. Somit
werden sensitive Gebiete in dem Substrat 11 beim Strukturieren
der Haft-Schicht 13 während
dem Entwickeln nicht angegriffen, obgleich die Haft-Schicht 13 in
dem ersten Bereich der Substratoberfläche wie beabsichtigt vollständig entfernt
wird.
-
Durch
einen Einsatz eines Sauerstoff-Plasmas lässt sich das Entfernen der
Haft-Schicht 13 außerhalb
des zweiten Bereichs der Substratoberfläche noch weiter verbessern,
da das Sauerstoff-Plasma die Eigenschaft aufweist, dass es organische
Reste, beispielsweise Reste von Polymeren auf der Substratoberfläche entfernen
kann. Die dann verbleibende Haft-Schicht 15 kann in dem
folgenden Schritt des Aushärtens
S17 so unter einer erhöhten
Temperatur ausgeheizt werden, dass durch die Elastizität der dünnen verbleibenden
Haft-Schicht 15 bzw. Photolack-Schicht bzw. Lackschicht
der Stress wie beabsichtigt abgebaut wird. Eine Voraussetzung für ein gutes
Haften der verbleibenden Polymer-Schicht 19 auf der verbleibenden
Haft-Schicht 15 ist, dass das erste Polymer-Material der
Haft-Schicht 13 und das zweite Polymer-Material der Polymer-Schicht 17 in geeigneter
Weise gewählt
werden, und damit kompatibel zueinander sind. Vorteilhaft für die Haftung
der verbleibenden Polymer-Schicht 19 auf der verbleibenden
Haft-Schicht 15 ist
hierfür
z. B., wenn das erste Polymer-Material und das zweite Polymer-Material
jeweils einen SU-8 Photolack aufweisen.
-
Beispielsweise
lassen sich mit dem oben erläuterten
Verfahren gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung Hohlräume
mit einem hohen Aspektverhältnis
unter Anwendung eines SU-8 Photolacks als erstes und zweites Polymer-Material
erzeugen bei einem Wafer-Level-Packaging. In den so erzeugten Hohlräumen können dann
z. B. piezoelektrische Resonatoren, wie beispielsweise Bulk-Acoustic-Wave-Filter,
angeordnet werden.
-
Beim
Erzeugen der Hohlräume
entsteht dabei häufig
ein hoher mechanischer Stress in den den Hohlraum bildenden SU-8-Strukturen. Dies
kann z. B. dazu führen,
dass die Polymer-Struktur 21 auf
der Oberfläche
des Substrats 11 Haftungsprobleme zeigt, was beispielsweise
dann vor allem auftritt, wenn das Substrat 11, das beispielsweise
ein Wafer sein kann, mit einem Nitrid überzogen ist. Hierbei ist es
vorteilhaft, wenn man beispielsweise zur Haftungsverbesserung nach
der üblichen
Vorbehandlung des Substrats 11, hier des mit Nitrid überzogenen
Wafers, zur Haftungsverbesserung eine Haft-Schicht 13,
wie z. B. eine dünne
Schicht eines niedrigen viskosen SU-8 Photolacks, wie beispielsweise
SU-8 5 Photolack aufbringt. Diese Haft-Schicht 13 wird
gemäß dem Footprint
bzw. der Ab messungen der zu erzeugenden Polymer-Struktur 21,
in der anschließend
ein Hohlraum erzeugt werden soll, strukturiert. Die verbleibende
Haft-Schicht 15 wird nach dem Schritt des Strukturierens
S15 der Haft-Schicht 13 anschließend ausgehärtet. Das Aushärten kann dabei
z. B. in einem Ofen, in dem beispielsweise über einen Zeitraum von 10 Minuten
eine Temperatur von 200°C
an dem Substrat mit der verbleibenden Haft-Schicht 13 anliegt, durchgeführt werden.
-
Vorteilhaft
ist dabei, wenn die äußeren Abmessungen
bzw. Länge
und Breite der verbleibenden Haft-Schicht 15, häufig als
Lackmaß bezeichnet,
etwas größer, z.
B. in einem Bereich von 0,1 bis 5 μm größer sind, als die Breite und
die Länge
der verbleibenden Polymer-Schicht 19. Die Abmessungen der verbleibenden
Haft-Schicht 15, die die Polymer-Struktur 21 umfasst,
sind zusätzlich
auch von der Justiergenauigkeit einer beim Strukturieren S15 der
Haft-Schicht 13 eingesetzten Phototechnik bzw. Photomaske
abhängig.
Vorzugsweise weist das zweite Polymer-Material ebenfalls einen SU-8
Photolack auf, wobei das zweite Polymer-Material einen Photolack
mit einer höheren
Viskosität,
beispielsweise einen SU-8 50 Photolack aufweisen kann.
Häufig ist
dabei die Dicke bzw. Höhe
der verbleibenden Polymer-Schicht 19 höher als die Höhe der verbleibenden
Haft-Schicht 15, weshalb die verbleibende Haft-Schicht 15 als
dünner
Lack und die verbleibende Polymer-Schicht 19 als dicker Lack
bezeichnet werden können.
-
Durch
die oben beschriebene Ausführung der
Polymer-Struktur 21, die die dünne verbleibende Haft-Schicht 15 und
die dicke verbleibende Polymer-Schicht 19 aufweist, wird
ein Peelen bzw. Abschälen
der Polymer-Struktur 21, wie es häufig bei dem herkömmlichen
Verfahren auftritt, vermieden. Die Haftung der dicken verbleibenden
Polymer-Schicht 19 auf der Oberfläche des Substrat 11 ist durch
die zwischen der verbleibenden Polymer-Schicht 19 und der
Oberfläche
des Substrats 11 angeordnete verbleibende Haft-Schicht 15 erhöht.
-
Im
Folgenden werden zwei Polymer-Strukturen auf der Oberfläche des
Substrats gegenübergestellt,
von denen eine gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erzeugt worden ist, während die andere nach dem herkömmlichen
Verfahren erzeugt worden ist. Dabei werden in der nachfolgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele gleiche oder
gleich wirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In 3 ist
ein Polymer-Struktur-Ausschnitt 27 auf dem Substrat 11 gezeigt,
der aus einer dünnen Photolack-Schicht 29 und
einem Ausschnitt einer dicken Photolack-Schicht 31 gebildet
ist. Die dünne Photolack-Schicht 29 und
die dicke Photolack-Schicht 31, von der ja nur der Ausschnitt
gezeigt ist, sind dabei nacheinander gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auf dem Substrat 11 aufgebracht
worden. Vorteilhafterweise weist die dünne Photolack-Schicht 29 eine
größere Breite
auf als die dicke Photolack-Schicht 31. Die dünne Photolack-Schicht 29 weist
hier z. B. eine Höhe
von 3μm
auf und ist aus einem SU-8 5 Photolack ausgeführt, während die
dicke Photolack-Schicht 31 beispielsweise eine Höhe von mehr als
100μm aufweist
und aus einem SU-8 50 Photolack ausgeführt ist.
-
Ein
Unterschied 33 der Breiten zwischen der Breite der dünnen Photolack-Schicht 29 und
der Breite der dicken Photolack-Schicht 31 ist
in 3 ebenfalls gezeigt. Das Aufbringen der dicken
Photolack-Schicht 31 auf der dünnen Photolack-Schicht 29 dient
in 3 dazu, die Haftung der Polymer-Struktur auf der
Oberfläche
des Substrats 11 zu erhöhen.
In 3 ist ebenfalls ein Ausschnitt einer Polymer-Struktur 35,
die nach dem herkömmlichen
Verfahren erzeugt worden ist dargestellt. Die Polymer-Struktur 35 weist
dabei eine einzige dicke durchgängige
Photolack-Schicht, z. B. aus einem SU-8 50 Photolack, auf.
-
Bei
einer optischen Inspektion der beiden Polymerstrukturen zeigte sich,
dass die Polymer-Struktur 35, die nach dem herkömmlichen
Verfahren erzeugt worden ist, schlechter haftet und an den Kanten,
und vor allem an den Ecken sich peelt bzw. von der Oberfläche des
Substrats 11 abschält. Dieses
Peelen bzw. Abschälen
konnte bei der Polymer-Struktur, die nach einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung erzeugt worden ist, von der in 3 der
Ausschnitt 27 gezeigt ist, nicht beobachtet werden.
-
In
dem obigen Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung weist das erste Polymer-Material beispielsweise einen
Photolack und bevorzugt einen SU-8 Photolack auf, jedoch sind beliebige
Polymer-Materialien, wie beispielsweise Kunststoffe Alternativen.
In dem obigen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist das zweite Polymer-Material z.
B. einen Photolack, bevorzugt einen SU-8-Photolack auf, jedoch sind
beliebige Polymer-Materialien wie beispielsweise Kunststoffe Alternativen.
-
In
dem obigen Ausführungsbeispiel
weist das zweite Polymer-Material
z. B. eine höhere
Viskosität
als das erste Polymer-Material
auf, und noch bevorzugter eine Viskosität, die um einen Faktor in einem
Bereich von 5 bis 15 höher
als die Viskosität
des ersten Polymer-Materials ist, jedoch sind beliebige Verhältnisse
der Viskositäten
des ersten Polymer-Materials
zu der Viskosität
des zweiten Polymer-Materials Alternativen.
-
In
dem obigen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung liegt die Dicke der Haft-Schicht z. B.
in einem Bereich von weniger als 10 μm und bevorzugt in einem Bereich
von 0,1 μm
bis 10 μm
und noch bevorzugter in einem Bereich von 2 μm bis 3 μm, jedoch sind beliebige Dicken
der Haft-Schicht Alternativen.
-
In
dem obigen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung liegt ein Verhältnis einer Dicke der verbleibenden
Polymer-Schicht 19 zu
einer Dicke der verbleibenden Haft-Schicht 15 z. B. in einem Bereich
von 4 bis 1000 und bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 50. Jedoch
sind beliebige Verhältnisse
der Dicke der verbleibenden Polymer-Schicht 19 zu der Dicke
der verbleibenden Haft-Schicht 15 Alternativen.
-
In
dem obigen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung liegt die Dicke der Polymer-Schicht 17 z.
B. in einem Bereich von 40 μm
bis 100 μm
jedoch sind beliebige Dicken der Polymer-Schicht 17 Alternativen.
In dem obigen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, weist die Polymer-Struktur 21 beispielsweise
eine im Wesentlichen quaderförmige
Form auf, und ein Aspektverhältnis,
das in einem Bereich von 0,04 bis 10 liegt, jedoch sind beliebige
Formen der Polymer-Struktur
Alternativen. Das Aspektverhältnis
ist dabei häufig
richtungsabhängig,
so dass sich beispielsweise in einer Richtung der quaderförmigen Polymer-Struktur
ein Aspektverhältnis
in einem Bereich von 0,4 bis 10 und in einer dazu senkrechten Richtung
ein Aspektverhältnis
in einem Bereich von 0,04 bis 1 ergibt.
-
In
dem Verfahren gemäß dem obigen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren derart durchgeführt, dass
vorzugsweise ein Verhältnis
zwischen einem maximalen Abstand zwischen zwei Punkten eines Umfangs
der Strukturierungsregion und einer maximalen Höhe der Polymer-Struktur (21)
in einem Bereich von 4 bis 1000 liegt, allerdings sind beliebige
Verhältnisse
des maximalen Abstands zu der maximalen Höhe Alternativen.
-
In
dem Verfahren gemäß dem obigen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird der Schritt des Strukturierens (S21)
der Polymer-Schicht (17) derart durchgeführt, dass
vorzugsweise der zweite Bereich größer ist als die Strukturierungsregion,
und ein Abstand einer Umrißkante
des zweiten Be reichs zu einer Umrißkante der Strukturierungsregion
in einem Bereich von 0,1 μm
bis 5 μm
liegt und noch bevorzugter zumindest über eine Hälfte einer Länge der
Umrißkante
des zweiten Bereichs der Abstand der Umrißkante des zweiten Bereichs
zu der Umrißkante
der Strukturierungsregion in einem Bereich von 0,1 μm bis 5 μm liegt.
Jedoch sind beliebige Abstände
der Umrisskante des zweiten Bereichs zu der Umrisskante der Strukturierungsregion
Alternativen. Auch könnten
die Umrisskante des zweiten Bereichs und die Umrisskante der Strukturierungsregion
bündig
zueinander ausgeführt
sein.
-
In
dem obigen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird der Schritt des Aushärtens S17
der verbleibenden Haft-Schicht 15 beispielsweise
bei einer Temperatur in einem Bereich von 150° bis 250° und bevorzugt in einem Bereich
von 190°C bis
210°C durchgeführt, jedoch
sind beliebige Temperaturen beim Aushärten S17 Alternativen. In dem obigen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird das Aushärten S17 der verbleibenden Haft-Schicht 15 über eine
Zeitdauer beispielsweise in einem Bereich von 5 Minuten bis 50 Minuten
und bevorzugt über
eine Zeitdauer in einem Bereich 8 Minuten bis 12 Minuten
durchgeführt,
jedoch sind beliebige Zeitdauern für die Durchführung des
Aushärtens S17
Alternativen.
-
Im
dem obigen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird erläutert, dass mit dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung z. B. ein Hohlraum erzeugt werden kann,
in dem ein piezoelektrischer Resonator, wie beispielsweise ein Bulk-Acoustic-Wave-Filter,
angeordnet werden kann. Jedoch können
in dem Hohlraum, der von der Substratoberfläche und der Polymer-Struktur
gebildet ist, beliebige Bauelemente angeordnet werden. Die Polymer-Struktur
ist hierbei nach einem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung erzeugt worden. In dem obigen Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung kann der zweite Bereich, der die Strukturierungsregion
umfasst, und in dem die verbleibende Haft-Schicht 15 angeordnet
ist, einen beliebigen Bereich einer Oberfläche des Substrats 11 umfassen,
und sogar die gesamte Oberfläche des
Substrats 11 umfassen.
-
In
dem obigen Ausführungsbeispiel
weist in 2f die verbleibende Polymer-Schicht 19 vorzugsweise
größere äußere Abmessungen
als die verbleibende Haft-Schicht 15 auf, jedoch könnten die verbleibende
Polymer-Schicht 19 und die verbleibende Haft-Schicht 15 auch
bündig
zueinander ausgeführt
sein.
-
- S11
- Bereitstellen
eines Substrats
- S13
- Aufbringen
einer Haft-Schicht
- S15
- Strukturieren
der Haft-Schicht
- S17
- Aushärten der
Haft-Schicht
- S19
- Aufbringen
einer Polymer-Schicht
- S21
- Strukturieren
der Polymer-Schicht
- 11
- Substrat
- 13
- Haft-Schicht
- 15
- verbleibende
Haft-Schicht
- 17
- Polymer-Schicht
- 19
- verbleibende
Polymer-Schicht
- 21
- Polymer-Struktur
- 23
- Höhe der Polymer-Struktur
- 25
- Breite
der Polymer-Struktur
- 27
- Polymer-Struktur-Ausschnitt
- 29
- dünne Photolack-Schicht
- 31
- Auszug
der dicken Photolack-Schicht
- 33
- Differenz
der Breite der dünnen
Photolack-Schicht und
-
- der
dicken Photolack-Schicht
- 35
- Ausschnitt
einer Polymer-Struktur nach einem herkömmli
-
- chen
Verfahren