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Die vorliegende Anmeldung betrifft RF-Anwendungen und insbesondere Techniken zum Kühlen von RF-Schaltungsbauteilen.
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Drahtlose Kommunikation der fünften Generation (5G; engl.: „fifth generation wireless“) bezieht sich auf einen vorgeschlagenen Telekommunikationsstandard, der dazu bestimmt ist, den gegenwärtigen Telekommunikationsstandard vierter Generation (4G) zu ersetzen. 5G zielt darauf ab, eine verbesserte Netzwerkfähigkeit einschließlich schnellerer Download-Geschwindigkeiten, größerer Bandbreite, spektrale Effizienz, geringere Latenz etc., zu bieten. Der 5G-Standard wird eine hohe Frequenz/ein Frequenzspektrum mit kurzer Wellenlänge, z. B. im Bereich von 20 GHz - 60 GHz, der Wellenlängen im Bereich von 5 mm - 15 mm entspricht, verwenden. Bei 5G-Systemen sind eine kleine Die-Fläche und eine große Bandbreite wichtige Auslegungserfordernisse.
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RF-Sender-/Empfängerschaltungen, die für RF-Kommunikationssysteme wie beispielsweise 5G-Systeme ausgelegt sind, enthalten typischerweise elektrische Bauteile, um, unter Anderem, eine Impedanzanpassung bereitzustellen und/oder eine Filterung von Harmonischen höherer Ordnung zu bieten. Beispiele dieser passiven elektronischen Bauteile enthalten Kondensatoren, Induktivitäten, Transformatoren, Balune, etc. Bei höheren Frequenzen, z. B. Frequenzen im 5G-Bereich, werden parasitäre Effekte zunehmend vorherrschend und problematisch. Aus diesem Grund gewinnen integrierte Lösungen für passive elektrische Bauteile gesteigerten Gefallen, da diese parasitären Effekte durch das Eliminieren von Bonddrahtverbindungen dramatisch verringert werden können. Zum Beispiel können integrierte Halbleiterschaltungen reaktive Bauteile, die in einer oder mehr der Back-End-Of-The-Line-Metallisierungsschichten des Bauelements ausgebildet sein können, enthalten. Gemäß einer anderen Technik kann eine PCB-basierte Halbleiterbauelementpackung passive elektrische Bauteile, die in die PCB-Schichten integriert sind, enthalten. Beispiele für diese Packungen sind in der
US 9 629 246 B2 beschrieben.
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Wenn sich der Leistungsverbrauch und/oder die Grundfläche der Schaltung verringern, spielt Wärme bei der Funktion der Schaltung eine kritische Rolle. Die elektrischen Parameter von passiven elektrischen Bauteilen wie beispielsweise der Q-Faktor können durch einen Hochtemperaturbetrieb nachteilig beeinflusst werden. Daher suchen Konstrukteure nach Lösungen, um passive elektrische Bauteile mit einer Grundfläche, die bei höherer Frequenz/höherer Leistung ohne Überhitzung arbeiten können, bereitzustellen.
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Die
US 2003 / 0 151 131 A1 beschreibt eine Anordnung mit einem Halbleitersubstrat und zwei Leitern, die in einer Dielektrikumsschicht oberhalb des Halbleitersubstrats ausgebildet sind. Einer dieser Leiter ist elektrisch mit einem Transistor gekoppelt, der in dem Halbleitersubstrat integriert ist. Ein weiterer dieser Leiter ist thermisch, jedoch nicht elektrisch an das Halbleitersubstrat gekoppelt.
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Die
US 6 429 504 B1 beschreibt eine Induktivität mit zwei Windungen, von denen eine als Leiterbahn in einem Substrat realisiert ist und eine andere durch eine Metallisierungsschicht oberhalb des Substrats realisiert ist. Die beiden Windungen sind durch eine leitende Durchkontaktierung miteinander verbunden.
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Die
JP 2001 - 156 556 A beschreibt einen HF-Verstärker mit einem Transistor und Induktivitäten. Die Induktivitäten können durch elektrisch leitende Vias oder durch eine Kombination von Vias und Metallisierungen realisiert werden, wobei die Induktivitäten in einem isolierenden Substrat angeordnet sind und sich von einer Source-Metallisierung eines Transistors bis an eine Metallisierung unterhalb des Substrats erstrecken. Weitere Vias sind nur an die Source-Metallisierung, nicht aber an die Metallisierung unterhalb des Substrats angeschlossen. Dieses Nicht-Anschließen einzelner Vias ermöglicht ein Trimmen der Induktivitäten. Grundsätzlich werden zunächst alle Vias an die Metallisierung angeschlossen, während die Verbindung zwischen einzelnen Vias und der Metallisierung durch Laser-Trimmen wieder unterbrochen werden können.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen ein passives elektrisches Bauelement gemäß Anspruch 1, eine Induktivität gemäß Anspruch 9 und eine integrierte Schaltung gemäß Anspruch 16.
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Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander nicht notwendigerweise maßstäblich. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausgestaltungen können, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen, kombiniert werden. In den Zeichnungen werden Ausgestaltungen dargestellt und sie werden in der folgenden Beschreibung ausführlich dargelegt.
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1, die 1A, 1B und1C enthält, zeigt eine Induktivität mit einer thermischen Durchkontaktierung gemäß einer Ausgestaltung. 1A zeigt einen Grundriss der ersten Metallisierungsschicht der Induktivität. 1B zeigt einen Grundriss der zweiten Metallisierungsschicht der Induktivität. 1C zeigt eine Querschnittsansicht der Induktivität entlang der in den 1A und 1B gezeigten Linie I-I'.
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2, die 2A und 2B enthält, zeigt eine Induktivität mit einer thermischen Durchkontaktierung gemäß einer weiteren Ausgestaltung. 2A zeigt einen Grundriss der ersten Metallisierungsschicht der Induktivität. 2B zeigt einen Grundriss der zweiten Metallisierungsschicht der Induktivität.
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3, die 3A und 3B enthält, zeigt einen Kondensator mit einer thermischen Durchkontaktierung gemäß einer Ausgestaltung. 3A zeigt einen Grundriss der zweiten Metallisierungsschicht des Kondensators. 3B zeigt eine Querschnittsansicht des Kondensators entlang der in 3A gezeigten Linie II-II`.
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4, die 4A und 4B enthält, zeigt eine radiale Stichleitung mit einer thermischen Durchkontaktierung gemäß einer Ausgestaltung. 4A zeigt einen Grundriss der zweiten Metallisierungsschicht der radialen Stichleitung. 4B zeigt eine Querschnittsansicht der radialen Stichleitung entlang der in 4A gezeigten Linie III-III'.
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Hierin beschriebene Ausgestaltungen enthalten ein passives elektrisches Bauteil mit einer thermisch leitenden Durchkontaktierung, die einen thermisch leitenden Pfad zwischen einem Metallisierungsteil des passiven elektrischen Bauteils und einem thermisch leitenden Substrat bildet. Die thermisch leitende Durchkontaktierung bildet keinerlei elektrische Verbindung zu oder von dem passiven elektrischen Bauteil und wird allein dazu verwendet, Wärme von dem passiven elektrischen Bauteil weg abzuziehen. Gemäß hierin beschriebener, vorteilhafter Ausgestaltungen kontaktiert die thermisch leitende Durchkontaktierung ein Gebiet des passiven Bauteils, das gegen Überhitzung während des Betriebs äußerst anfällig ist. Zum Beispiel kann die thermisch leitende Durchkontaktierung metallisierte Teile des passiven elektrischen Bauteils, die durch eine thermisch isolierende Schicht von einem thermisch leitenden Substrat getrennt sind und die von irgendwelchen thermischen Dissipationspfaden weit entfernt sind, kontaktieren. Durch das Integrieren der thermisch leitenden Durchkontaktierung in das Bauelement kann das Bauelement bei geringeren Temperaturen arbeiten und sich somit während eines Hochfrequenz-/-strombetriebs besser verhalten. Außerdem hat die thermisch leitende Durchkontaktierung über sämtliche Betriebsbereiche hinweg einen minimalen parasitären Einfluss auf das Verhalten des Bauelements.
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Bezugnehmend auf 1 ist eine Induktivität 100 gemäß einer Ausgestaltung abgebildet. 1A zeigt einen Grundriss der ersten Metallisierungsschicht 102 der Induktivität 100. 1B zeigt einen Grundriss der zweiten Metallisierungsschicht 104 der Induktivität 100. 1C zeigt eine Querschnittsansicht der Induktivität 100 entlang einer in den 1A und 1B gezeigten Linie I-I`.
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Die Induktivität 100 ist in einem Bauelement mit einem Substrat 106, einer auf einer Oberfläche des Substrats 106 ausgebildeten ersten Metallisierungsschicht 102, einer auf der ersten Metallisierungsschicht 102 ausgebildeten ersten Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108 und einer auf der ersten Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108 ausgebildeten zweiten Metallisierungsschicht 104 integriert. Zusätzlich sind erste und zweite Dielektrikumsschichten 110, 112 auf demselben vertikalen Niveau wie die erste bzw. zweite Metallisierungsschicht 102, 104 vorhanden. Sämtliche der oben beschriebenen Gebiete des Bauelements können, wie in den Figuren gezeigt, aneinander angrenzen. Alternativ können eine oder mehr Schichten (nicht gezeigt) zwischen einigen oder sämtlichen dieser Gebiete des Bauelements angeordnet sein.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist die Induktivität 100 in eine halbleiterbasierte, integrierte Schaltung integriert. In diesem Fall beinhalten beispielhafte Materialien für das Substrat 106 (elektrische) Halbleiter, z. B. Halbleitermaterialien der Gruppe IV wie beispielsweise Silizium (Si), Verbindungshalbleitermaterialien der Gruppe IV wie beispielsweise Siliziumcarbid (SiC), und Halbleitermaterialien der Gruppe III wie beispielsweise III-V-Halbleitermaterialien wie beispielsweise GaN, GaAs, InGaN, Al-GaN, etc.; beispielhafte Materialien für die erste Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108 und das erste und zweite dielektrische Gebiet 110, 112 beinhalten halbleiterbasierte Isolatoren wie beispielsweise Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumnitrid (SiN), Siliziumoxynitride (SiOxNx); und beispielhafte Materialien für die erste und zweite Metallisierungsschicht 102, 104 beinhalten elektrisch leitende Metalle wie beispielsweise Kupfer, Aluminium und Legierungen hiervon.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Induktivität 100 in eine gedruckte Leiterplatte mit einem Metallkühlkörper, die das Substrat 106 bildet, integriert. In diesem Fall beinhalten beispielhafte Materialien für das Substrat 106 elektrisch isolierende Materialien wie beispielsweise Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumnitrid (SiN), Siliziumoxynitride (SiOxNx) sowie thermisch leitende und elektrisch isolierende Materialien, z. B. Diamant. Beispielshafte Materialien für die erste Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108 und das erste und zweite dielektrische Gebiet beinhalten isolierende, vorimprägnierte Kompositfasermateralien wie beispielsweise Polytetrafluorethylen, FR-1, FR-2, FR-3, FR-4, FR-5, FR-6, G-10, CEM-1, CEM-2, CEM-3, CEM-4, CEM-5, etc., sowie thermisch leitende und elektrisch isolierende Materialien, z. B. Diamant, und beispielhafte Materialien für die erste und zweite Metallisierungsschicht 102, 104 beinhalten elektrisch leitende Metalle wie beispielsweise Kupfer, Aluminium und Legierungen hiervon.
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Die Induktivität 100 enthält eine erste Spule 114, die in der ersten Metallisierungsschicht 102 ausgebildet ist. Bei den gezeigten Ausgestaltungen weist die erste Spule 114 die Form einer Rechteckspirale auf. Das heißt, die erste Spule 114 enthält zwei Sets von rechteckigen, länglichen Metallisierungsabschnitten, die jeweils parallel zueinander sind, wobei einer der länglichen Metallisierungsabschnitte länger als die anderen drei ist. Diese rechteckigen länglichen Metallisierungsabschnitte beinhalten einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten länglichen Abschnitt 116, 118, 120 und 122. Der erste und zweite längliche Abschnitt 116, 118 sind parallel und voneinander beabstandet, und der dritte und vierte längliche Abschnitt 120, 122 sind parallel und voneinander beabstandet. Der dritte längliche Abschnitt 120 bildet eine durchgehende Verbindung zwischen dem ersten und zweiten länglichen Abschnitt 116, 118. Das heißt, der dritte längliche Abschnitt 120 kontaktiert sowohl den ersten als auch den zweiten länglichen Abschnitt 116, 118 direkt und bildet einen leitenden Pfad zwischen den beiden. Der vierte längliche Abschnitt 122 ist mit dem zweiten länglichen Abschnitt 118 verbunden und von dem ersten länglichen Abschnitt 116 abgesetzt. Das heißt, der vierte längliche Abschnitt 122 kontaktiert den zweiten länglichen Abschnitt 118, nicht aber den ersten länglichen Abschnitt 116 direkt. Somit verläuft der einzige leitende Pfad von dem vierten länglichen Abschnitt 122 zu dem ersten länglichen Abschnitt 116 durch den zweiten und dritten länglichen Abschnitt 118, 120.
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Die Induktivität 100 enthält weiterhin eine zweite Spule 214, die in der zweiten Metallisierungsschicht 104 ausgebildet ist. Bei den gezeigten Ausgestaltungen weist die Spule 214 die Form einer Rechteckspirale auf. Die zweite Spule 214 enthält erste, zweite, dritte und vierte längliche Abschnitte 216, 218, 220 und 222 der zweiten Metallisierungsschicht 104. Der erste und zweite längliche Abschnitt 216, 218 sind parallel und voneinander beabstandet, und der dritte und vierte längliche Abschnitt 220, 222 sind parallel und voneinander beabstandet. Der dritte längliche Abschnitt 220 bildet eine durchgehende Verbindung zwischen dem ersten und zweiten länglichen Abschnitt 216, 218. Das heißt, der dritte längliche Abschnitt 220 kontaktiert sowohl den ersten als auch den zweiten länglichen Abschnitt 216, 218 direkt und bildet einen leitenden Pfad zwischen den beiden. Der vierte längliche Abschnitt 222 ist mit dem zweiten länglichen Abschnitt 218 verbunden und von dem ersten länglichen Abschnitt 216 abgesetzt. Das heißt, der vierte längliche Abschnitt 222 kontaktiert den zweiten länglichen Abschnitt 218, nicht aber den ersten länglichen Abschnitt 116 direkt. Somit verläuft der einzige leitende Pfad von dem vierten länglichen Abschnitt 222 zu dem ersten länglichen Abschnitt 216 über den zweiten und dritten länglichen Abschnitt 218, 220.
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Die Induktivität 100 enthält weiterhin eine elektrisch leitende Durchkontaktierung 124, die die erste und zweite Spule 114, 214 elektrisch direkt miteinander verbindet. Das heißt, die elektrisch leitende Durchkontaktierung 124 bildet eine dauerhafte, niederohmige (d. h. nicht-gleichrichtende) Verbindung zwischen der ersten und zweiten Spule 114, 214. Eine Querschnittsansicht der elektrisch leitenden Durchkontaktierung 124 ist in 1C gezeigt, und Kontaktstellen 126, 226 der elektrisch leitenden Durchkontaktierung 124 sind in die 1A und 1B einkopiert. Die elektrisch leitende Durchkontaktierung 124 erstreckt sich vertikal durch die erste Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108, und sie kann durch Abscheiden eines Metalls in einer Öffnung in der ersten Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108 erzeugt werden. Beispielhafte Materialien für die elektrisch leitende Durchkontaktierung 124 beinhalten elektrisch leitende Metalle wie beispielsweise Wolfram, Kupfer, Aluminium und Legierungen hiervon, elektrisch leitende Halbleiter wie beispielsweise hochdotiertes Polysilizium. Die elektrisch leitende Durchkontaktierung 124 kann, z. B. in dem Fall, in dem die Induktivität 100 in eine gedruckte Leiterplatte integriert ist, zusätzlich zu diesen leitenden Materialien nicht-leitende Harze enthalten.
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Bei Vorhandensein eines durch die erste und zweite Spule 114, 214 fließenden elektrischen Stroms erzeugt die Induktivität 100 auf eine allgemein bekannte Weise ein elektromagnetisches Feld. Dieses elektromagnetische Feld liefert einen induktiven Effekt, in dem es sich sofortigen Veränderungen des durch die erste und zweite Spule 114, 214 fließenden Stroms widersetzt. Für eine optimale Induktivität sind die erste und zweite Spule 114, 214 so ausgebildet, dass sie einander bis zum maximal möglichen Ausmaß überlappen. Das heißt, der erste, zweite, dritte und vierte längliche Abschnitt 216, 218, 220 und 222 der zweiten Spule 214 sind überwiegend direkt über dem ersten, zweiten, dritten und vierten länglichen Abschnitt 116, 118, 120 und 122 der ersten Spule 114 angeordnet. Außerdem decken sich die Ränder der ersten, zweiten, dritten und vierten länglichen Abschnitte 216, 218, 220 und 222 der zweiten Spule 214 lateral mit den Rändern der ersten, zweiten, dritten und vierten länglichen Abschnitte 116, 118, 120 und 122 der ersten Spule 114, mit Ausnahme der äußeren Ränder 128, 128 der dritten länglichen Abschnitte 120, 220, was unten ausführlicher beschrieben wird.
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Während des Hochstrom- und/oder Hochfrequenzbetriebs der Induktivität 100 wird eine große Menge an Wärme erzeugt. Die Materialeigenschaften des Bauelements, in dem die Induktivität 100 ausgebildet ist, spielen eine signifikante Rolle dafür, wie diese Wärme über die Induktivität 100 verteilt ist. Genauer ausgedrückt bewirkt die thermische Leitfähigkeit der ersten Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108 relativ zu der thermischen Leitfähigkeit des Substrats 106 eine asymmetrische Verteilung von Wärme über die Induktivität 100 hinweg. Durch Verwenden einer beliebigen Kombination der oben genannten Materialtypen besitzt die erste Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108 eine geringere thermische Leitfähigkeit als das Substrat 106. Verwendet man als Beispiel ein Siliziumsubstrat 106 und eine erste Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108 aus Siliziumdioxid, ist die thermische Leitfähigkeit des Substrats 106 etwa zwei Größenordnungen höher als die der ersten Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108 (z. B. zwischen 60 und 160 W/mK für Silizium und zwischen 0,1 und 1,5 W/mK für Siliziumdioxid).
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Weil die erste Spule 114 direkt auf oder in nächster Nähe zu dem Substrat 106 liegt, wird während des Betriebs Wärme durch das Substrat 106 schnell und wirkungsvoll von der ersten Spule 114 entfernt. Im Gegensatz dazu bietet die Zwischenschichtdielektrikumsschicht der zweiten Spule 214 während des Betriebs wenig bis keine Dissipation von Wärme. Etwas von der in der zweiten Spule 214 erzeugten Wärme kann durch die elektrisch leitende Durchkontaktierung 124 dissipiert werden. Die elektrisch leitenden Materialien, die die elektrisch leitende Durchkontaktierung 124 bilden (z. B. Wolfram, Kupfer, etc.) sind typischerweise auch gute thermische Leiter. Somit bietet die elektrisch leitende Durchkontaktierung 124 an einer Seite der zweiten Spule 214 einen Wärmedissipationspfad zwischen der zweiten Spule 214 und der ersten Spule 114 und letztlich dem Substrat 106. Allerdings verringert sich mit ansteigendem Abstand und/oder ansteigender thermischer Isolierung von der ersten elektrischen Durchkontaktierung die Auswirkung der elektrisch leitenden Durchkontaktierung 124, da sich der Wärmedissipationsmechanismus für die zweite Spule 214 verringert. Folglich arbeitet ein äußerer Teil 230 der zweiten Spule 214, der von der elektrisch leitenden Durchkontaktierung 124 maximal beabstandet und maximal thermisch isoliert ist, während des Hochfrequenz- oder Strombetriebs der Induktivität 100 auf der höchsten Temperatur.
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Um den oben beschriebenen Sachverhalt einer asymmetrischen Wärmeverteilung abzuschwächen, enthält die Induktivität 100 weiterhin eine thermisch leitende Durchkontaktierung 130. Die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 ist dazu ausgebildet, die asymmetrische Verteilung von Wärme über die Induktivität 100 hinweg durch Bereitstellen eines zusätzlichen thermisch leitenden Pfads zwischen der zweiten Spule 214 und dem Substrat 106 abzuschwächen. Eine Querschnittsansicht der thermisch leitenden Durchkontaktierung 130 ist in 1C gezeigt, und Kontaktstellen 132, 232 der thermisch leitenden Durchkontaktierung 130 sind in die 1A und 1B einkopiert. Die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 kann sich in Gebieten der zweiten Spule 214, die am meisten für eine Überhitzung anfällig sind, wie beispielsweise dem wie oben beschriebenen äußeren Teil 230 der zweiten Spule 214, befinden.
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Gemäß einer Ausgestaltung kontaktiert die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 die zweite Spule 214 an einer Stelle, die sich bei oder im Wesentlichen nahe bei einem Punkt maximalen Abstands von der elektrisch leitenden Durchkontaktierung 124 befindet. Das heißt, die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 ist von der elektrisch leitenden Durchkontaktierung 124 am weitesten beabstandet, ohne notwendigerweise der thermischen Leitfähigkeit der Materialien, die lateral zwischen den beiden angeordnet sind, Rechnung zu tragen. Zusätzlich zu oder alternativ kann die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 die zweite Spule 214 an einer Stelle, die sich bei oder im Wesentlichen nahe eines Punkts maximaler thermischer Isolierung von der elektrisch leitenden Durchkontaktierung 124 befindet, kontaktieren. Der Punkt maximaler thermischer Isolierung bezieht sich auf eine Stelle auf der zweiten Spule 214 mit dem höchsten thermischen Widerstand zwischen der thermisch leitenden Durchkontaktierung 130 und der elektrisch leitenden Durchkontaktierung 124. In anderen Worten, dem thermischen Widerstand der Materialien wird Rechnung getragen. Bei dem gezeigten Beispiel entspricht der Punkt maximalen Abstands von der elektrisch leitenden Durchkontaktierung 124 der äußeren Randseite 228 des dritten länglichen Abschnitts 120 der ersten Spule 114. Der Punkt maximaler thermischer Isolierung von der ersten Durchkontaktierung befindet sich im Allgemeinen an derselben Stelle, aber tendiert näher zu dem zweiten länglichen Abschnitt 218 der zweiten Spule 214 als dem ersten länglichen Abschnitt 216. Das heißt, die während des Betriebs (bei Abwesenheit der thermisch leitenden Durchkontaktierung 130) heißesten Teile der zweiten Spule 214 befinden sich näher am Schnittpunkt des zweiten und dritten länglichen Abschnitts 218, 220 als am Schnittpunkt des ersten und dritten länglichen Abschnitts 216, 220. Dies ist der Fall aufgrund der Tatsache, dass der erste längliche Abschnitt 216 mit dem vierten länglichen Abschnitt 224, der die leitende Durchkontaktierung 124 kontaktiert, direkt verbunden ist, während der zweite längliche Abschnitt 218 den vierten länglichen Abschnitt 224 nicht direkt kontaktiert.
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Bei der Ausgestaltung von 1 befindet sich die erste thermisch leitende Durchkontaktierung 130 im Wesentlichen nahe der äußeren Randseite 228 des dritten länglichen Abschnitts 220. Außerdem besitzt die erste thermisch leitende Durchkontaktierung 130 eine längliche Form, die sich im Wesentlichen über eine gesamte Länge des dritten länglichen Abschnitts 220 erstreckt. Entsprechend befindet sich die erste thermisch leitende Durchkontaktierung 130 im Wesentlichen nahe sowohl des Punkts maximalen Abstands als auch des Punkts maximaler thermischer Isolierung von der elektrisch leitenden Durchkontaktierung 124. Diese Anordnung bietet einen direkten Pfad für die Dissipation thermischer Energie von dem äußeren Teil 230 der zweiten Spule 214 zu dem Substrat 106. Die Erfinder haben während eines simulierten Betriebs herausgefunden, dass bei einem derartigen Bauelement der äußere Teil 230 der zweiten Spule 214 eine nur um etwa 15° (Grad Celsius) höhere Temperatur als die erste Spule 114 aufweist. Durch Vergleich haben die Erfinder gefunden, dass bei einer ähnlich konfigurierten Induktivität, die nicht irgendeine thermisch leitende Durchkontaktierung, die den äußeren Teil der zweiten Spule kontaktiert, aufweist, der äußere Teil der zweiten Spule während des Normalbetriebs eine näherungsweise 35°-40° (Grad Celsius) höhere Temperatur als die erste Spule aufweist. Somit verringert das Vorhandensein der thermisch leitenden Durchkontaktierung 130 die Temperaturdifferenz um etwa 20°-25° (Grad Celsius).
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Allgemein gesprochen kann die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 aus einem beliebigen thermisch leitenden Material erzeugt werden. Beispielhafte Materialien für die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 beinhalten Metalle wie beispielsweise Kupfer, Wolfram, Aluminium, etc., und elektrische Halbleiter wie beispielsweise monokristallines oder polykristallines Silizium, Graphit, Diamant, etc. Die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 kann aber muss nicht notwendigerweise elektrisch leitend sein. Die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 kann aber muss nicht notwendigerweise aus demselben Material wie die elektrisch leitende Durchkontaktierung 124 gebildet sein.
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Die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 präsentiert sich als Leerlaufabschluss für die Induktivität 100. Das heißt, die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 bietet keinen Leitungspfad für einen in der zweiten Spule 214 fließenden Strom, um zu einem internen oder externen Knoten der Induktivität 100 zu fließen. Auf diese Weise trägt die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 nicht direkt zur elektrischen Funktionalität der Induktivität 100 bei und bietet lediglich eine thermische Dissipation für die zweite Spule 214.
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Gemäß einer Ausgestaltung kontaktiert die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 die zweite Spule 214 und einen dritten Abschnitt 134 der ersten Metallisierungsschicht 102, der von der ersten Spule 114 lateral elektrisch isoliert ist, direkt. Der Ausdruck „lateral elektrisch isoliert“ bezieht sich auf die Tatsache, dass auf dem ersten Niveau der Metallisierung kein direkter Kontakt zwischen der ersten Spule 114 und dem dritten Abschnitt 134 besteht. Stattdessen bieten ein Teil der ersten Dielektrikumsschicht 110 in der lateralen Richtung eine elektrische Isolierung zwischen der ersten Spule 114 und dem dritten Abschnitt 134 der ersten Metallisierungsschicht 102. Folglich bildet die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 unabhängig davon, ob die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet ist, keine elektrische Verbindung zwischen der ersten und zweiten Spule 114, 214.
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Wie aus den 1A und 1B zu ersehen ist, ist der dritte längliche Abschnitt 220 der zweiten Spule 214 breiter als der dritte längliche Abschnitt 120 der ersten Spule 114, so dass die äußere Randseite 228 des dritten länglichen Abschnitts 120 der zweiten Spule 214 gegenüber der äußeren Randseite 128 des dritten länglichen Abschnitts 120 der ersten Spule 114 lateral versetzt ist. Folglich ragt ein nichtüberlappender Teil der zweiten Spule 214 lateral über die erste Spule 114 hinaus. Diese Geometrie bietet einen Freiraum für die thermisch leitende Durchkontaktierung 130, um den dritten Abschnitt 134 der ersten Metallisierungsschicht 102 zu kontaktieren. Im Gegensatz dazu kontaktiert die elektrisch leitende Durchkontaktierung 124 überlappende Teile der ersten und zweiten Spule 114, 214 direkt und sorgt somit für eine elektrische Verbindung zwischen den beiden.
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Bei Ausgestaltungen, bei denen die Induktivität 100 als Teil einer halbleiterbasierten integrierten Schaltung ausgebildet ist, kann der dritte Abschnitt 134 der ersten Metallisierungsschicht 102 auf einem elektrisch potentialfreien Teil des Substrats 106 ausgebildet sein. Das heißt, der dritte Abschnitt 134 der ersten Metallisierungsschicht 102 kann auf einem Teil des Substrats 106, der frei von irgendwelchen aktiven dotierten Gebieten (z. B. Sourcegebieten, Bodygebieten, Draingebieten, Kollektorgebieten, Emitter-Gebieten, etc.) ist, sein und bietet anderweitig keinen elektrischen Knoten zu irgendeinem in dem Substrat 106 ausgebildeten Halbleiterbauelement. Auf diese Weise bildet die thermisch leitende Durchkontaktierung 130 einen Leerlaufabschluss. Im Gegensatz dazu kann die erste Spule 114 elektrisch mit einem Knoten (z. B. Sourcegebieten, Bodygebieten, Draingebieten, Kollektorgebieten, Emittergebieten, etc.) eines aktiven Halbleiterbauelements, das in dem Substrat 106 ausgebildet ist, verbunden sein. Diese elektrische Verbindung kann durch einen direkten Kontakt zwischen der ersten Spule 114 und dem Substrat 106 oder alternativ durch eine weitere elektrische Leitungsführung (nicht gezeigt), die das Back-End der Metallisierungsschichten verwendet, bewirkt werden. Gleichermaßen kann die zweite Spule 214 der Induktivität 100 durch eine weitere elektrische Streckenführung (nicht gezeigt), die ein Back-End der Metallisierungsschichten verwendet, mit einem Knoten (z. B. Sourcegebieten, Bodygebieten, Draingebieten, Kollektorgebieten, Emittergebieten, etc.) eines aktiven Halbleiterbauelements, das in dem Substrat 106 ausgebildet ist, elektrisch verbunden sein. Alternativ können die erste oder zweite Spule 114, 214 unter Verwendung des Back-Ends der Metallisierungsschichten mit von außen zugänglichen Anschlüssen des Bauelements verbunden sein.
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Bezugnehmend auf 2 ist eine Induktivität 200 gemäß einer weiteren Ausgestaltung abgebildet. 2A zeigt einen Grundriss der ersten Metallisierungsschicht 102 und 2B zeigt einen Grundriss der zweiten Metallisierungsschicht 104. Die verschiedenen Merkmale der Induktivität 200 von 2 können, mit Ausnahme der hierin zu beschreibenden Konfiguration der thermisch leitenden Durchkontaktierungen 130 und der Änderungen der Geometrie der ersten und zweiten Metallisierungsschichten 102, 104, im Wesentlichen ähnlich oder identisch zu der unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Induktivität 100 sein. Anders als die Ausgestaltung von 1 enthält die Induktivität 200 gemäß der Ausgestaltung von 2 zwei der thermisch leitenden Durchkontaktierungen 130, nämlich eine erste thermisch leitende Durchkontaktierung 130, die im Wesentlichen nahe einer ersten äußeren Ecke 234 der zweiten Spule 214 angeordnet ist, und eine zweite thermisch leitende Durchkontaktierung 130, die im Wesentlichen nahe einer zweiten äußeren Ecke 236 der zweiten Spule 214 angeordnet ist. Die erste äußere Ecke 234 entspricht einem Schnittpunkt zwischen äußeren Randseiten der ersten und dritten länglichen Abschnitte 216, 220 der zweiten Spule 214. Die zweite äußere Ecke 236 entspricht einem Schnittpunkt zwischen den äußeren Randseiten der zweiten und dritten länglichen Abschnitte 218, 220 der zweiten Spule 214. Kontaktstellen 138, 238 der thermisch leitenden Durchkontaktierungen 130 sind in die 2A und 2B einkopiert.
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Sowohl die erste als auch die zweite thermisch leitende Durchkontaktierung 130 bietet auf die vorangehend beschriebene Weise einen thermisch leitenden Pfad zwischen der zweiten Spule 214 und dem Substrat 106. Außerdem bieten sowohl die erste als auch die zweite thermisch leitende Durchkontaktierung 130 auf die vorangehend beschriebene Weise einen Leerlaufabschluss für die zweite Spule 214. Hierzu sind in der ersten Metallisierungsschicht 102 dritte und vierte Teile 140, 142 der ersten Metallisierungsschicht 102, die beide von der ersten Spule 114 lateral isoliert sind, ausgebildet. Gemäß einer Ausgestaltung können die erste und zweite thermisch leitende Durchkontaktierung 130 die zweite Spule 214 und diese dritten und vierten Teile 140, 142 der ersten Metallisierungsschicht 102 direkt kontaktieren.
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Die unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschriebenen Ausgestaltungen bieten im Hinblick auf das elektrische und thermische Verhalten verschiedene Kompromisse. Bei der Ausgestaltung von 1 führt der nicht-überlappende Teil der zweiten Spule 214, der erforderlich ist, um den Freiraum für die erste thermisch leitende Durchkontaktierung 130 bereitzustellen, zu einer Asymmetrie zwischen der ersten und zweiten Spule 114, 214. Folglich sind die Parameter des elektrischen Verhaltens (z. B. Induktivität und Q-Faktor) der Ausgestaltung von 1 im Vergleich zu einer entsprechend konfigurierten Induktivität 100, bei der der dritte längliche Abschnitte 120 der ersten und zweiten Spule 114, 214 vollständig symmetrisch angeordnet sind, (z. B. um einige Prozentpunkte) leicht verschlechtert. Im Gegensatz dazu weist die Ausgestaltung gemäß 2 eine Bauweise, die die Asymmetrie zwischen der ersten und zweiten Spule 114, 214 minimiert, auf. Das heißt, mit der Ausnahme kleiner Bereiche nahe der ersten und zweiten äußeren Ecken 234, 236 der zweiten Spule 214 sind die dritten länglichen Abschnitte 120, 220 der ersten und zweiten Spule 114, 214 von der Breite her identisch und aneinander ausgerichtet. Folglich sind die Parameter des elektrischen Verhaltens (z. B. Induktivität und Q-Faktor) der Ausgestaltung von 2 im Vergleich zu einer entsprechend konfigurierten Induktivität, bei der die dritten länglichen Abschnitte der ersten und zweiten Spulen vollständig symmetrisch angeordnet sind, quasi identisch (d. h. innerhalb weniger als 1 Prozent Unterschied). Allerdings bietet die Ausgestaltung von 2 im Hinblick auf die thermische Dissipation kein identisches Verhalten, da die zentralen Bereiche des dritten länglichen Abschnitts 220 nicht mit irgendeiner thermisch leitenden Durchkontaktierung 130 in Kontakt stehen. Somit bietet die Ausgestaltung von 2, während die Ausgestaltung von 2 ein wesentlich besseres thermisches Verhalten als eine entsprechende Induktivität 100 ohne irgendwelche thermisch leitenden Durchkontaktierungen 130 bietet (z. B. etwa eine Verringerung der Temperatur zwischen den zwei Bauelementen um 19°-24° (Grad Celsius)), ein geringfügig schlechteres thermisches Verhalten (z. B. eine etwa 1°-2° (Grad Celsius) höhere Temperaturen in dem äußeren Gebiet der zweiten Spule 214) als die Ausgestaltung von 1.
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Bezugnehmend auf 3 ist ein Kondensator 300 gemäß einer Ausgestaltung abgebildet. 3A zeigt einen Grundriss der zweiten Metallisierungsschicht 304 des Kondensators 300. 3B zeigt eine Querschnittsansicht des Kondensators 300 entlang einer in 3A gezeigten Linie II-II`. Der Kondensator ist in einem Bauelement, das das Substrat 106, die erste Metallisierungsschicht 102, die erste Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108 und die zweite Metallisierungsschicht 104 wie hierin beschrieben aufweist, ausgebildet. Das heißt, der Kondensator 300 ist in einem integrierten Halbleiterbauelement oder alternativ in einer gedruckten Leiterplatte ausgebildet.
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Der Kondensator 300 ist als sogenannter Parallelplattenkondensator 300 ausgebildet. Eine erste Platte 302 des Kondensators 300 ist in der ersten Metallisierungsschicht 102 ausgebildet. Eine zweite Platte 304 des Kondensators 300 ist in der zweiten Metallisierungsschicht 104 ausgebildet. Ein äußerer Rand 303 der ersten Platte 302 des Kondensators 300 ist in 3A einkopiert. Die erste und zweite Platte 302, 304 sind durch die erste Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108 elektrisch voneinander isoliert.
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Der Kondensator 300 enthält eine elektrisch leitende Durchkontaktierung 306, die eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten Platte 304 des Kondensators 300 und dem Substrat 106 bildet. Die elektrisch leitende Durchkontaktierung 306 ist in der Querschnittsansicht von 3B gezeigt, und eine Verbindungsstelle 307 der elektrisch leitenden Durchkontaktierung 306 ist bei der Ansicht von 3A auf die zweite Platte 304 einkopiert.
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Gemäß einer Ausgestaltung kontaktiert die elektrisch leitende Durchkontaktierung 306 die zweite Platte 304 des Kondensators 300 und einen ersten Abschnitt 308 der ersten Metallisierungsschicht 102 direkt. Der erste Abschnitt 308 der ersten Metallisierungsschicht 102 ist gegenüber der ersten Platte des Kondensators 300 vollständig elektrisch isoliert. Hierzu isoliert ein Gebiet der ersten Dielektrikumsschicht 110, wie in 3B gezeigt, die erste Platte 302 des Kondensators 300 lateral gegenüber dem ersten Abschnitt 308 der ersten Metallisierungsschicht 102, und die erste Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108 isoliert die erste und zweite Platte 302, 304 des Kondensators 300 vertikal voneinander. Der erste Abschnitt 308 der ersten Metallisierungsschicht 102 kann verwendet werden, um in dem Fall, in dem der Kondensator 300 in einem integrierten Halbleiterbauelement ausgebildet ist, eine elektrische Verbindung mit einem Anschluss auf einem Niveau des Substrats 106, z. B. einer/einem dotierten Source, Body, Kollektor, Emitter, etc., zu bilden.
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Der Kondensator 300 enthält eine thermisch leitende Durchkontaktierung 310, die einen thermisch leitenden Pfad zwischen der zweiten Platte 304 des Kondensators 300 und dem Substrat 106 bildet. Die thermisch leitende Durchkontaktierung 310 ist in der Querschnittsansicht von 3B gezeigt, und eine Verbindungsstelle 311 der elektrisch leitenden Durchkontaktierung 306 ist bei der Ansicht von 3A auf die zweite Platte 304 einkopiert.
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Gemäß einer Ausgestaltung kontaktiert die thermisch leitende Durchkontaktierung 310 die zweite Platte 304 des Kondensators 300 und einen dritten Abschnitt 312 der ersten Metallisierungsschicht 102 direkt. Die thermisch leitende Durchkontaktierung 310 ist durch ein Gebiet der ersten Dielektrikumsschicht 110 gegenüber der ersten Platte 302 des Kondensators 300 lateral elektrisch isoliert.
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Die thermisch leitende Durchkontaktierung 310 grenzt an einen nichtüberlappenden Teil der zweiten Platte 304, der sich lateral über die erste Platte 302 hinaus erstreckt, an. Auf diese Weise ist die thermisch leitende Durchkontaktierung 310 im Wesentlichen nahe eines Punkts maximalem Abstands und/oder eines Punkts maximaler thermischer Isolierung von der elektrisch leitenden Durchkontaktierung 306 angeordnet. Auf eine ähnliche Weise wie vorangehend unter Bezugnahme auf die Ausgestaltung von 1 beschrieben dissipiert die thermisch leitende Durchkontaktierung 310 Wärme von der zweiten Platte 204 des Kondensators 300 thermisch weg, ohne sich wesentlich auf das elektrische Verhalten des Kondensators 300 auszuwirken.
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Bezugnehmen auf 4 ist eine radiale Stichleitung 400 gemäß einer Ausgestaltung abgebildet. 4 zeigt einen Grundriss der zweiten Metallisierungsschicht 104 der radialen Stichleitung 400. 4B zeigt eine Querschnittsansicht der radialen Stichleitung 400 entlang der in 4A gezeigten Linie III-III'. Die radiale Stichleitung 400 ist in einem Bauelement, das das Substrat 106, die erste Metallisierungsschicht 102, die erste Zwischenschichtdielektrikumsschicht 108 und die zweite Metallisierungsschicht 104 wie hierin beschrieben aufweist, ausgebildet. Das heißt, die radiale Stichleitung 400 ist Teil eines integrierten Halbleiterbauelements oder alternativ Teil einer gedruckten Leiterplatte.
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Die radiale Stichleitung enthält einen Haupt-Stichleitungsteil 402, der in der zweiten Metallisierungsschicht 104 ausgebildet ist. Die radiale Stichleitung 400 enthält weiterhin eine elektrisch leitende Durchkontaktierung 404, die eine elektrische Verbindung zwischen dem Haupt-Stichleitungsteil 402 und dem Substrat 106 bildet. Gemäß einer Ausgestaltung kontaktiert die elektrisch leitende Durchkontaktierung 404 den Haupt-Stichleitungsteil 402 und einen ersten Abschnitt 406 der ersten Metallisierungsschicht 102 direkt. Der erste Abschnitt 406 der ersten Metallisierungsschicht 102 kann in dem Fall, in dem die radiale Stichleitung 400 in einem integrierten Hauptleiterbauelement ausgebildet ist, verwendet werden, um eine elektrische Verbindung zu einem Anschluss auf einem Substratniveau, z. B. einem dotierten Sourcegebiet, Bodygebiet, Draingebiet, Kollektorgebiet, Emittergebiet, etc. zu bilden.
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Die radiale Stichleitung 400 enthält weiterhin eine thermisch leitende Durchkontaktierung 408, die einen thermisch leitenden Pfad zwischen dem Haupt-Stichleitungsteil 402 und dem Substrat 106 bildet. Gemäß einer Ausgestaltung kontaktiert die thermisch leitende Durchkontaktierung 408 den Haupt-Stichleitungsteil 402 und einen zweiten Abschnitt 410 der ersten Metallisierungsschicht 102 direkt. Der zweite Abschnitt 410 der ersten Metallisierungsschicht 102 ist von dem ersten Abschnitt 406 der ersten Metallisierungsschicht 102 lateral elektrisch isoliert. Hierzu isoliert ein Bereich der ersten Dielektrikumsschicht, wie in 4B gezeigt, den ersten und zweiten Abschnitt 406, 410 der ersten Metallisierungsschicht 102 voneinander. Der zweite Abschnitt 410 der ersten Metallisierungsschicht 402 kann über einem elektrisch potentialfreien Teil des Substrats 106 angeordnet sein. Auf diese Weise bietet die thermisch leitende Durchkontaktierung 408 auf die vorangehend erörterte Weise einen Leerlaufabschluss für den Haupt-Stichleitungsteil 402.
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Gemäß einer Ausgestaltung grenzt die thermisch leitende Durchkontaktierung 408 an einer Stelle 412, die sich im Wesentlichen nahe eines Punkts maximalem Abstands und/oder eines Punkts maximaler thermischer Isolierung von der Stelle 414, an der die elektrisch leitende Durchkontaktierung 404 an den Haupt-Stichleitungsteil 402 angrenzt, an den Haupt-Stichleitungsteil 402 an. Auf eine ähnliche Weise wie vorangehend unter Bezugnahme auf die Ausgestaltung von 1 beschrieben dissipiert die thermisch leitende Durchkontaktierung 408 Wärme von dem Haupt-Stichleitungsteil 402 weg, ohne sich wesentlich auf das elektrische Verhalten der radialen Stichleitung 400 auszuwirken.
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Die Induktivitäten 100, 200, der Kondensator 300 und die radiale Stichleitung 400, die hierin beschrieben sind, repräsentieren lediglich wenige konkrete Beispiele passiver elektrischer Bauteile mit einer thermisch leitenden Durchkontaktierung, die die Temperatur des Bauelements während des Betriebs verringert. Das Konzept ist nicht auf die Induktivitäten 100, 200, den Kondensator 300 und die radiale Stichleitung 400, die hierin beschrieben sind, beschränkt und es ist auf ein beliebiges einer Vielzahl unterschiedlich konfigurierter Bauelemente übertragbar. Zum Beispiel sind die Metallisierungsschichten, die verwendet werden, um diese Bauelemente zu bilden, nicht notwendigerweise die zwei Metallisierungsschichten des Bauelements auf unterstem Niveau. Die Form der Merkmale dieser Bauelemente (z. B. die Form der ersten und zweiten Spulen 114, 214, der ersten und zweiten Platten 302, 304 oder des Haupt-Stichleitungsteils 402) können von den gezeigten Formen abweichen. Allgemeiner kann die thermisch leitende Durchkontaktierung 408 in einem beliebigen einer breiten Vielfalt von passiven elektrischen Bauelementen, z. B. Widerständen, Transformatoren, Übertragungsleitungen, Snubbern, Sensoren, etc. implementiert werden.
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Der Ausdruck „elektrisch direkt verbunden“, „in direktem elektrischen Kontakt“ und dergleichen beschreibt eine dauerhafte niederohmige Verbindung zwischen elektrisch verbundenen Elementen, zum Beispiel eine Leitungsverbindung (engl.: „wire connection“) zwischen den betreffenden Elementen.
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Der Ausdruck „thermisch leitend“, „thermischer Leiter“ und dergleichen kann sich auf ein beliebiges Material mit einer absoluten thermischen Leitfähigkeit bei oder über 4,5 W/(mK) beziehen, und der Ausdruck „thermisch isolierend“, „thermischer Isolator“ und dergleichen kann sich auf ein beliebiges Material mit einer absoluten thermischen Leitfähigkeit bei oder unter 1,5 W/(mK) beziehen. Alternativ können sich ein „thermischer Isolator“ und ein „thermischer Leiter“ auf einen relativen Unterschied der thermischen Leitfähigkeit um einen Faktor 100 oder mehr zwischen zwei Materialien beziehen.
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Der Ausdruck „im Wesentlichen“ umfasst die exakte Überreinstimmung mit einem Erfordernis ebenso wie kleinere Abweichungen von der exakten Übereinstimmung relativ zu den Gesamtabmessungen des beschriebenen Gegenstands. Zum Beispiel stimmt eine Durchkontaktierung, die „im Wesentlichen eine gesamte Länge des dritten länglichen Abschnitts direkt kontaktiert“ mit diesem Erfordernis überein, wenn die Durchkontaktierung zumindest neunzig Prozent der Länge des dritten länglichen Abschnitts kontaktiert. Allgemeiner umfasst der Ausdruck „im Wesentlichen“ eine beliebige Abweichung, die innerhalb 10% der exakten Übereinstimmung liegt. Außerdem trägt der Ausdruck „im Wesentlichen“ Variationen beim Herstellungsprozess und Begrenzungen, die zu einer Abweichung von der exakten Übereinstimmung führen, Rechnung. Zum Beispiel stimmt eine Durchkontaktierung, die „die zweite Spule an einer Stelle, die sich im Wesentlichen nahe einer äußeren Randseite des dritten länglichen Abschnitts befindet, kontaktiert“ mit dem Erfordernis überein, wenn sich die Durchkontaktierung so nahe wie durch den Herstellungsprozess praktisch erreichbar an der äußeren Randseite des dritten länglichen Abschnitts befindet. Vorausgesetzt, dass sich die Abweichung innerhalb der Prozesstoleranzen befindet, um eine praktische Übereinstimmung zu erzielen, und dass die hierin beschriebenen Bauteile in der Lage sind, entsprechend den Anwendungserfordernissen zu funktionieren, umfasst der Ausdruck „im Wesentlichen“ beliebige dieser Abweichungen.
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Die Ausdrücke „lateral“ oder „laterale Richtung“ und dergleichen sind so zu verstehen, dass sie eine Richtung oder eine Ausdehnung, die im Allgemeinen parallel zu der Haupt- oder oberen Oberfläche eines Substrats verläuft, bedeuten. Im Gegensatz dazu wird der Ausdruck „vertikal“ oder „vertikale Richtung“ so verstanden, dass er eine Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zu diesen Oberflächen oder Seiten und somit zu der lateralen Richtung bedeutet. Deshalb verläuft die vertikale Richtung in der Dickenrichtung des Substrats oder Trägers.
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Räumlich relative Begriffe wie beispielsweise „unter“, „unterhalb“, „über“, „oberhalb“ und dergleichen werden zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet, um die Anordnung eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu erläutern. Es ist beabsichtigt, dass diese Ausdrücke, zusätzlich zu den in den Figuren gezeigten Ausrichtungen des Bauelements, abweichende Ausrichtungen einschließen. Ferner werden Ausdrücke wie „erste“/„erster“/„erstes“, „zweite“/„zweiter"/„zweites" und dergleichen auch verwendet, um verschiedene Elemente, Gebiete, Abschnitte, etc. zu beschreiben, und sie sind ebenso als nicht beschränkend gedacht. Gleiche Ausdrücke beziehen sich überall in der Beschreibung auf gleiche Elemente.
