DE102022107732A1 - Method for producing a layered structure, a layered structure and an acoustic wave component - Google Patents
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Abstract
Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren zum Herstellen einer Schichtstruktur, eine Schichtstruktur und ein Akustische-Wellen-Bauelement. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens zum Herstellen einer Schichtstruktur, weist das Verfahren das Bilden einer ersten Fluor-freien Barriereschicht, und das Bilden einer Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht auf der ersten Barriereschicht auf, wobei die erste Barriereschicht eingerichtet ist, das Ausdiffundieren von Fluor aus der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht zu reduzieren.Various exemplary embodiments relate to a method for producing a layer structure, a layer structure and an acoustic wave component. According to various embodiments of the method for producing a layer structure, the method includes forming a first fluorine-free barrier layer, and forming a fluorine-doped silicon oxide layer on the first barrier layer, the first barrier layer being adapted to diffuse out fluorine from the fluorine -doped silicon oxide layer.
Description
Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren zum Herstellen einer Schichtstruktur, eine Schichtstruktur und ein Akustische-Wellen-Bauelement.Various exemplary embodiments relate to a method for producing a layer structure, a layer structure and an acoustic wave component.
Bauteile aus Siliziumoxid können zur Temperaturkompensation in Bauelementen genutzt werden. Solche Bauelemente können beispielsweise Filterelemente wie Akustische-Wellen-Filterelemente, z.B. Akustische-Oberflächenwellen-Filter (SAW-Filter, engl. Surface Acoustic Wave Filter) oder Akustische-Substratwellen-Filter (BAW-Filter, engl. Bulk Acoustic Wave Filter), sein. Eine Temperaturänderung eines Akustische-Wellen-Filterelements kann beispielsweise zu einer Veränderung der Filtereigenschaften wie ein Verschieben der gefilterten Frequenzen führen. Siliziumoxid kann dazu verwandt werden, dass eine thermische Ausdehnung eines Filterelements bzw. dessen Bauteile reduziert wird und so die Frequenzeigenschaften des Filterelements bei Temperaturschwankungen stabiler sind. Bei Fluor-dotiertem Siliziumoxid sind die Temperaturkompensationseigenschaften im Vergleich zu reinem Siliziumoxid noch weiter ausgeprägt. Jedoch kann Fluor aus Fluor-dotiertem Siliziumoxid ausdiffundieren, was einerseits die Temperaturkompensation beeinflusst und andererseits beispielsweise elektrische Kontakte eines Filterelements korrodieren kann. Ferner sollte ein Bauteil aus Fluor-dotiertem Siliziumoxid, beispielsweise eine Schicht, mit möglichst geringem Aufwand hergestellt werden können.Components made of silicon oxide can be used for temperature compensation in components. Such components can be, for example, filter elements such as acoustic wave filter elements, e.g. surface acoustic wave filters (SAW filters, Surface Acoustic Wave Filters) or substrate acoustic wave filters (BAW filters, Bulk Acoustic Wave Filters). . For example, a change in temperature of an acoustic wave filter element can lead to a change in the filter properties such as a shift in the filtered frequencies. Silicon oxide can be used to reduce thermal expansion of a filter element or its components and so the frequency properties of the filter element are more stable in the event of temperature fluctuations. With fluorine-doped silicon oxide, the temperature compensation properties are even more pronounced compared to pure silicon oxide. However, fluorine can diffuse out of fluorine-doped silicon oxide, which on the one hand affects the temperature compensation and on the other hand can corrode, for example, electrical contacts of a filter element. Furthermore, a component made of fluorine-doped silicon oxide, for example a layer, should be able to be produced with as little effort as possible.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist ein Verfahren zum Herstellen einer Schichtstruktur das Bilden einer ersten Fluor-freien Barriereschicht sowie das Bilden einer Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht auf der ersten Barriereschicht auf, wobei die erste Barriereschicht eingerichtet ist, das Ausdiffundieren von Fluor aus der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht zu reduzieren.According to various exemplary embodiments, a method for producing a layer structure includes forming a first fluorine-free barrier layer and forming a fluorine-doped silicon oxide layer on the first barrier layer, wherein the first barrier layer is designed to diffuse out fluorine from the fluorine-doped silicon oxide layer to reduce.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner das Bilden einer zweiten Fluor-freien Barriereschicht auf der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht aufweisen, wobei die zweite Barriereschicht eingerichtet ist, das Ausdiffundieren von Fluor aus der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht zu reduzieren.According to various embodiments, the method may further comprise forming a second fluorine-free barrier layer on the fluorine-doped silicon oxide layer, wherein the second barrier layer is configured to reduce the out-diffusion of fluorine from the fluorine-doped silicon oxide layer.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner das Bilden einer oder mehrerer zusätzlicher Fluordotierter Siliziumoxidschichten und/oder einer oder mehrerer zusätzlicher Barriereschichten auf der Schichtstruktur aufweisen, wobei Fluor-dotierte Siliziumoxidschichten und Barriereschichten abwechselnd aufeinander gebildet werden.According to various embodiments, the method may further comprise forming one or more additional fluorine-doped silicon oxide layers and/or one or more additional barrier layers on the layer structure, wherein fluorine-doped silicon oxide layers and barrier layers are formed alternately on top of one another.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen können die erste Barriereschicht, die zweite Barriereschicht und/oder eine oder mehrere zusätzliche Barriereschichten ein oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus bestehen: Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumoxinitrid, Kohlenstoff, diamantartiger Kohlenstoff (DLC), und/oder Siliziumkarbid. Die Materialien können als reine Materialien oder Verbindungen oder als dotierte Materialien oder dotierte Verbindungen vorliegen.According to various embodiments, the first barrier layer, the second barrier layer, and/or one or more additional barrier layers may include or consist of one or more of the following materials: silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, silicon oxynitride, carbon, diamond-like carbon (DLC), and/or silicon carbide . The materials may be present as pure materials or compounds or as doped materials or doped compounds.
Die erste Barriereschicht, die zweite Barriereschicht und/oder eine oder mehrere zusätzliche Barriereschichten können mehrere einzelne Schichtlagen aufweisen. Ferner können die erste Barriereschicht, die zweite Barriereschicht und/oder eine oder mehrere zusätzliche Barriereschichten als Gradientenschichten ausgebildet sein.The first barrier layer, the second barrier layer and/or one or more additional barrier layers can have several individual layer layers. Furthermore, the first barrier layer, the second barrier layer and/or one or more additional barrier layers can be designed as gradient layers.
Die Fluor-dotierte Siliziumoxidschicht und optional die erste Barriereschicht und/oder die zweite Barriereschicht können/kann mittels Atomlagenabscheidung gebildet werden.The fluorine-doped silicon oxide layer and optionally the first barrier layer and/or the second barrier layer can be formed by atomic layer deposition.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Fluor-dotierte Siliziumoxidschicht und optional die erste Barriereschicht und/oder die zweite Barriereschicht mittels reaktivem Magnetron-Sputterns gebildet werden.According to various embodiments, the fluorine-doped silicon oxide layer and optionally the first barrier layer and/or the second barrier layer may be formed using reactive magnetron sputtering.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Fluor-dotierte Siliziumoxidschicht und die erste Barriereschicht und/oder die zweite Barriereschicht mittels desselben Magnetrons gebildet werden.According to various embodiments, the fluorine-doped silicon oxide layer and the first barrier layer and/or the second barrier layer may be formed using the same magnetron.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann nach dem Schichtabscheiden die Schichtstruktur getempert werden.According to various exemplary embodiments, the layer structure can be annealed after the layer has been deposited.
Das reaktive Magnetron-Sputtern der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht kann das Sputtern eines Siliziumtargets mit Sauerstoff unter Zuführung eines Fluor-haltigen Gases aufweisen, wobei optional die Schichtstruktur auf einem Träger gebildet wird und der Träger einem elektromagnetischen Hochfrequenzfeld ausgesetzt wird.The reactive magnetron sputtering of the fluorine-doped silicon oxide layer may include sputtering a silicon target with oxygen while supplying a fluorine-containing gas, optionally forming the layer structure on a carrier and exposing the carrier to a high-frequency electromagnetic field.
Das reaktive Magnetron-Sputtern kann mittels eines optischen Detektors überwacht werden und der Zustrom von Sauerstoff, der Zustrom von Fluor-haltigem Gas und/oder eine Betriebsspannung des Magnetrons mittels eines Signals von dem optischen Detektor gesteuert werden.The reactive magnetron sputtering can be monitored by means of an optical detector and the inflow of oxygen, the inflow of fluorine-containing gas and/or an operating voltage of the magnetron can be controlled by means of a signal from the optical detector.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Magnetron mittels einer unipolar gepulsten Gleichspannung oder einer bipolar gepulsten Gleichspannung betrieben werden.According to various exemplary embodiments, the magnetron can be operated using a unipolar pulsed direct voltage or a bipolar pulsed direct voltage.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Schichtstruktur eine erste Fluor-freie Barriereschicht und eine Fluor-dotierte Siliziumoxidschicht auf der ersten Barriereschicht aufweisen, wobei die erste Barriereschicht eingerichtet ist, das Ausdiffundieren von Fluor aus der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht zu reduzieren.According to various exemplary embodiments, a layer structure may have a first fluorine-free barrier layer and a fluorine-doped silicon oxide layer on the first barrier layer, wherein the first barrier layer is designed to reduce the out-diffusion of fluorine from the fluorine-doped silicon oxide layer.
Ferner kann eine zweite Fluor-freie Barriereschicht auf der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht vorgesehen sein, wobei die zweite Barriereschicht eingerichtet ist, das Ausdiffundieren von Fluor aus der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht zu reduzieren.Furthermore, a second fluorine-free barrier layer can be provided on the fluorine-doped silicon oxide layer, the second barrier layer being designed to reduce the out-diffusion of fluorine from the fluorine-doped silicon oxide layer.
Die Schichtstruktur kann ferner eine oder mehrere zusätzliche Fluor-dotierte Siliziumoxidschichten und/oder eine oder mehrere zusätzliche Barriereschichten auf der Schichtstruktur aufweisen, wobei Fluor-dotierte Siliziumoxidschichten und Barriereschichten abwechselnd aufeinander gebildet sind.The layer structure may further have one or more additional fluorine-doped silicon oxide layers and/or one or more additional barrier layers on the layer structure, wherein fluorine-doped silicon oxide layers and barrier layers are formed alternately on top of one another.
Die erste Barriereschicht und/oder die zweite Barriereschicht können/kann ein oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus bestehen: Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumoxinitrid, Kohlenstoff, diamantartiger Kohlenstoff (DLC), und/oder Siliziumkarbid. Die Materialien können als reine Materialien oder Verbindungen oder als dotierte Materialien oder dotierte Verbindungen vorliegen.The first barrier layer and/or the second barrier layer may include or consist of one or more of the following materials: silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, silicon oxynitride, carbon, diamond-like carbon (DLC), and/or silicon carbide. The materials may be present as pure materials or compounds or as doped materials or doped compounds.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen können die erste Barriereschicht und/oder die zweite Barriereschicht mehrere Schichten aufweisen.According to various embodiments, the first barrier layer and/or the second barrier layer may have multiple layers.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Akustische-Wellen-Bauelement mit einer Temperaturkompensationsschicht bereitgestellt. Die Temperaturkompensationsschicht kann eine Schichtstruktur gemäß einem der oben genannten Ausführungsbeispiele aufweisen bzw. eine Schichtstruktur kann gemäß einem der oben genannten Ausführungsbeispiele gebildet werden.According to various exemplary embodiments, an acoustic wave component with a temperature compensation layer is provided. The temperature compensation layer can have a layer structure according to one of the above-mentioned exemplary embodiments or a layer structure can be formed according to one of the above-mentioned exemplary embodiments.
Das Akustische-Wellen-Bauelement kann ein SAW-Filter und/oder ein BAW-Filter sein.The acoustic wave component can be a SAW filter and/or a BAW filter.
Die Schichtstruktur gemäß einem der oben genannten Ausführungsbeispiele kann als Temperaturkompensationsschicht in einem Akustische-Wellen-Filterelement verwendet werden. Das Akustische-Wellen-Bauelement kann ein SAW-Filter und/oder ein BAW-Filter sein.The layer structure according to one of the above-mentioned exemplary embodiments can be used as a temperature compensation layer in an acoustic wave filter element. The acoustic wave component can be a SAW filter and/or a BAW filter.
Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Exemplary embodiments are shown in the figures and are explained in more detail below.
Es zeigen
-
1A bis1D den Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen einer Schichtstruktur; -
2A bis2C verschiedene Konfigurationen von Schichtstrukturen; -
3A und3B jeweils eine Schichtstruktur in einem SAW-Filter; -
4A bis4C verschiedene Beispiele für BAW-Filter; -
5 eine Abscheidevorrichtung für eine Schichtstruktur.
-
1A until1D the sequence of a process for producing a layer structure; -
2A until2C various configurations of layered structures; -
3A and3B each a layer structure in a SAW filter; -
4A until4C various examples of BAW filters; -
5 a deposition device for a layer structure.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which are shown, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "back", etc. is used with reference to the orientation of the figure(s) being described. Because components of embodiments may be positioned in a number of different orientations, directional terminology is for illustrative purposes and is not in any way limiting. It is to be understood that other embodiments may be used and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It is to be understood that the features of the various exemplary embodiments described herein may be combined with one another unless specifically stated otherwise. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.In the context of this description, the terms “connected”, “connected” and “coupled” are used to describe both a direct and an indirect connection, a direct or indirect connection and a direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are given identical reference numerals where appropriate.
Allgemein eigenen sich die in den Beispielen und den Figuren beschriebenen Schichtstrukturen zur Integration in Bauteile/Geräte, bei denen eine Temperaturkompensation eine Rolle spielt. Beispiele sind Sensoren, Filter, Aktoren, aber auch Halterungen, Gehäuse bzw. Teile von Gehäusen und auch Strukturen zwischen zwei Bauteilen/Geräten, z.B. eine Zwischenschicht zwischen einem Chip und einer Kühlkörperstruktur. In dem Folgenden wird beispielsweise ein Akustische-Wellen-Filter (AW-Filter) als nicht exklusives Beispiel verwandt. Ein AW-Filter kann beispielsweise ein Akustische-Oberflächenwellen-Filter (SAW-Filter, engl. Surface Acoustic Wave Filter) oder ein Akustische-Substratwellen-Filter (BAW-Filter, engl. Bulk Acoustic Wave Filter) sein.In general, the layer structures described in the examples and the figures are suitable for integration into components/devices in which temperature compensation plays a role. Examples are sensors, filters, actuators, but also holders, housings or parts of housings and also structures between two components/devices, for example an intermediate layer between a chip and a heat sink structure. The following will be at For example, an acoustic wave filter (AW filter) is used as a non-exclusive example. An AW filter can be, for example, a surface acoustic wave filter (SAW filter, English surface acoustic wave filter) or an acoustic substrate wave filter (BAW filter, English bulk acoustic wave filter).
Im Folgenden wird der Ausdruck einer Barriereschicht synonym für eine Fluor-freie Barriereschicht verwandt.In the following, the term “barrier layer” is used as a synonym for a fluorine-free barrier layer.
Das Verfahren 100 kann, in 101, das Bilden einer ersten Fluor-freien Barriereschicht aufweisen. Das Verfahren kann, in 103, das Bilden einer Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht auf der ersten Barriereschicht aufweisen. Ferner kann das Verfahren, in 105, optional das Bilden einer zweiten Fluor-freien Barriereschicht auf der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht aufweisen.The method 100 may include, in 101, forming a first fluorine-free barrier layer. The method may include, in 103, forming a fluorine-doped silicon oxide layer on the first barrier layer. Further, in 105, the method may optionally include forming a second fluorine-free barrier layer on the fluorine-doped silicon oxide layer.
Es kann aber in verschiedenen Ausführungsformen auch nur eine Fluor-freien Barriereschicht vorgesehen sein und eine Fluor-dotierte Siliziumoxidschicht kann auf der Fluor-freien Barriereschicht gebildet werden. Die Fluor-freien Barriereschicht ist eingerichtet, das Ausdiffundieren von Fluor aus der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht (die ihrerseits mit einer anderen Schicht gekoppelt sein kann, beispielsweise einem Substrat oder einer anderen Schicht oder Schichtenstruktur) zu reduzieren.However, in various embodiments, only one fluorine-free barrier layer can be provided and a fluorine-doped silicon oxide layer can be formed on the fluorine-free barrier layer. The fluorine-free barrier layer is designed to reduce the out-diffusion of fluorine from the fluorine-doped silicon oxide layer (which in turn may be coupled to another layer, for example a substrate or another layer or layer structure).
In den
In
Die erste Barriereschicht 110 und/oder die zweite Barriereschicht 130 können beispielsweise als Material Siliziumoxid, Siliziumnitrid und/oder Aluminiumoxid, Siliziumoxinitrid, Kohlenstoff, diamantartiger Kohlenstoff (DLC), und/oder Siliziumkarbid aufweisen oder daraus bestehen. Die Materialien können als reine Materialien oder Verbindungen oder als dotierte Materialien oder dotierte Verbindungen vorliegen. In verschiedenen Beispielen kann das Material gemäß verschiedenen stöchiometrischen Verhältnissen gebildet werden bzw. vorliegen. Beispielsweise kann das Material entsprechend als SiO2, Si3N4 und/oder Al2O3 vorliegen. Es können auch andere stöchiometrische Verhältnisse des Materials vorliegen. Ferner können die erste Barriereschicht 110 und/oder die zweite Barriereschicht 130 beispielsweise massiv oder porös ausgebildet sein/werden. Beispielsweise kann eine poröse Barriereschicht auch als low-k Dielektrikum dienen, d.h. eine Barriereschicht kann über das Reduzieren der Ausdiffusion von Fluor hinaus weitere Funktionen, beispielsweise in einem Bauteil, erfüllen. Es kann vorgesehen sein, eine gewünschte Porosität einer Schicht mit einem Magnetron einzustellen.The
Zum Erreichen einer gewünschten Barrierewirkung der ersten Barriereschicht 110 und/oder der zweiten Barriereschicht 130 kann die jeweilige Schicht zumindest als eine geschlossene Monolage des Schichtmaterials aufgewachsen sein oder werden.In order to achieve a desired barrier effect of the
Die erste Barriereschicht 110 und/oder die zweite Barriereschicht 130 können jeweils auch mehrere Unterschichten, beispielsweise eine Unterschichtstruktur, aufweisen. Beispielsweise kann die erste Barriereschicht 110 und/oder die zweite Barriereschicht 130 jeweils 1 bis 5 Schichten aufweisen. Die Unterschichten können jeweils beispielsweise Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid und/oder Mischungen wie Siliziumoxinitrid aufweisen oder daraus bestehen. Ferner können die erste Barriereschicht 110 und/oder die zweite Barriereschicht 130 Siliziumoxinitrid, Kohlenstoff, diamantartigen Kohlenstoff (DLC), und/oder Siliziumkarbid aufweisen oder daraus bestehen. Die Materialien können als reine Materialien oder Verbindungen oder als dotierte Materialien oder dotierte Verbindungen vorliegen. Beispielsweise können eine oder mehrere Unterschichten hauptsächlich als Barriere gegenüber dem Ausdiffundieren von Fluor dienen, während andere Unterschichten die Funktion einer haftvermittelnden Schicht bzw. einer Unterstützung für eine Haftvermittlung übernehmen. Auch kann beispielsweise ein Stapel von gemischten Unterschichten, beispielsweise abwechselnde Unterschichten von verschiedenem Material, sowohl das Ausdiffundieren von Fluor reduzieren als auch beispielsweise eine optische Funktion, beispielsweise als Bragg-Spiegel, übernehmen.The
Beispielsweise können verschiedene Unterschichten je nach Material geeigneter sein, um diese auf einem Träger zu bilden oder auf ihnen Schichten wie die Fluor-dotierte Siliziumoxidschicht 120 zu bilden. Beispielsweise kann eine Unterschichtstruktur dafür ausgelegt sein, dass Kristallgitterkoeffizienten zu angrenzenden Schichten/Trägern oder sonstige Haftungsparameter, beispielsweise bei amorphen Materialien, angepasst sind/werden, so dass beispielsweise das (spätere) Ablösung von Schichten vermieden werden kann. Die erste Barriereschicht 110 und/oder die zweite Barriereschicht 130 können als homogene oder inhomogene Gradientenschichten eingerichtet sein.For example, depending on the material, different sublayers may be more suitable to form on a support or to form layers thereon, such as the fluorine-doped
Die erste Barriereschicht 110 und/oder die zweite Barriereschicht 130 bzw. jeweils eine oder mehrere, beispielsweise alle, Unterschichten der ersten Barriereschicht 110 und/oder der zweiten Barriereschicht 130 können jeweils beispielsweise mittels Atomlagenabscheidung (ALD), Gasphasenabscheidung (CVD - beispielsweise PECVD), Ionenstrahlzerstäubungsdeposition (IBSD), Hochleistungsimpulsmagnetronsputtern (HiPIMS) und/oder mittels reaktiven Magnetron-Sputterns gebildet werden. Unterschichten einer Barriereschicht können jeweils mit verschiedenen Verfahren gebildet werden.The
Beispielsweise kann eine Barriereschicht und deren eine oder mehrere Unterschichten mittels eines Abscheideverfahrens gebildet werden. So können beispielsweise bei einem (reaktiven) Magnetron-Sputtern die Gaszuflüsse derart zeitlich gesteuert werden, dass in einer Abscheideanlage und mit einem Magnetron-Target, beispielsweise Silizium aufweisend, verschiedene aufeinanderliegende Unterschichten realisiert werden können. Bei dem Bilden der ersten und/oder der zweiten Barriereschicht 110 und 130 bzw. zumindest einer Unterschicht der jeweiligen Barriereschicht mittels Magnetron-Sputterns kann die Fluor-dotierte Siliziumoxidschicht 120 mittels desselben Magnetrons und beispielsweise mit demselben Magnetron-Target gebildet werden.For example, a barrier layer and its one or more sublayers can be formed using a deposition process. For example, in (reactive) magnetron sputtering, the gas inflows can be time-controlled in such a way that different sublayers lying one on top of the other can be realized in a deposition system and with a magnetron target, for example comprising silicon. When forming the first and/or second barrier layers 110 and 130 or at least a sublayer of the respective barrier layer using magnetron sputtering, the fluorine-doped
Nach dem Magnetron-Sputtern von einer, einigen oder allen Schichten bzw. Unterschichten der Schichtstruktur kann die Schichtstruktur getempert werden. Es kann auch mehrmals getempert werden, beispielsweise für verschiedene Schichten bzw. Unterschichten. Mittels Temperns kann beispielsweise die Haftung einer oder mehrerer Schichten oder Unterschichten der Schichtstruktur aneinander oder an einem Träger verbessert werden. Das Tempern kann auch dafür ausgelegt sein, die Kristallstruktur (bzw. amorphe Struktur), Zusammensetzung, Dichte und/oder die Porosität einer oder mehrerer Schichten oder Unterschichten der Schichtstruktur zu beeinflussen. Das Tempern kann auch dazu dienen, dass das Fluor in der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht 120 in die und/oder zwischen die Kristallstruktur (oder amorphe Struktur) eingebaut wird und/oder die Konzentration von Fluor in der Siliziumoxidschicht 120 homogenisiert wird.After the magnetron sputtering of one, some or all layers or sublayers of the layer structure, the layer structure can be annealed. It can also be tempered several times, for example for different layers or sublayers. By means of annealing, for example, the adhesion of one or more layers or sublayers of the layer structure to one another or to a support can be improved. The annealing can also be designed to influence the crystal structure (or amorphous structure), composition, density and/or the porosity of one or more layers or sub-layers of the layered structure. The annealing can also serve to incorporate the fluorine in the fluorine-doped
Die Fluor-dotierte Siliziumoxidschicht 120 kann gemäß verschiedenen Beispielen in verschiedenen stöchiometrischen Verhältnissen vorliegen. Die Fluor-dotierte Siliziumoxidschicht 120 kann beispielsweise eine Dicke von 10 nm bis 100 µm oder größer aufweisen. In verschiedenen Beispielen kann die Fluor-dotierte Siliziumoxidschicht 120 eine Dicke von 0,5 µm bis 10 µm, beispielsweise 1 pm bis 5 µm, beispielsweise 1 µm bis 2 µm aufweisen. Die Dicke der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht 120 kann, je nach gewünschter Temperaturkompensation und/oder aufgrund von anderen Funktionalitäten der Schicht, beispielsweise elektrische oder thermische Isolierung, Schichtstabilität, Abstand zu anderen Bauteilen, eingestellt werden.The fluorine-doped
Die Fluorkonzentration in der ersten Barriereschicht und/oder der zweiten Barriereschicht kann in einem Bereich von ungefähr 1 Gew.% bis 5 Gew.% liegen, oder auch in einem Bereich von ungefähr 10 Gew.% bis 12 Gew.% liegen (gemessen mit EDX, beispielsweise für Bipolares Sputtern) oder in einem Bereich von ungefähr 18 Gew.% bis 22 Gew.% (beispielsweise 20 Gew.%) liegen (gemessen mit EDX, beispielsweise für Unipolares Sputtern).The fluorine concentration in the first barrier layer and/or the second barrier layer can be in a range of approximately 1% by weight to 5% by weight, or also in a range of approximately 10% by weight to 12% by weight (measured with EDX , for example for bipolar sputtering) or in a range of approximately 18% by weight to 22% by weight (for example 20% by weight) (measured with EDX, for example for unipolar sputtering).
Die Fluor-dotierte Siliziumoxidschicht 120 kann mittels reaktiven Magnetron-Sputterns gebildet werden. Beispielsweise kann dies das Sputtern eines Siliziumtargets mit einem Sauerstoff-haltigen Gas unter Zuführung eines Fluor-haltigen Gases aufweisen. Sauerstoff kann in einer Menge, beispielsweise in eine Reaktorkammer, eingelassen werden, so dass sich eine gewünschte/benötigte Targetspannung am Siliziumtarget einstellt. Es können beispielswiese reiner Sauerstoff oder auch Sauerstoff-haltige Gase wie beispielsweise N2O verwandt werden. Zusätzlich kann ein Fluor-haltiges Gas (als Precursor) eingelassen werden, beispielsweise F2 (rein oder verdünnt), NF3, CF4, SF6, CHF3, welches Fluor für die Dotierung liefert. Ein Träger, beispielsweise eine Halterung auf der die Fluor-dotierte Siliziumoxidschicht 120 aufgebracht wird, kann mit einem elektromagnetischen Hochfrequenzfeld (beispielsweise mit einer Frequenz von 13,56 MHz) beaufschlagt werden, um das Bilden der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht 120 zu unterstützen. Beispielsweise können Ionen des Plasmas des Magnetrons mittels eines Feldes auf einen Träger beschleunigt werden. Beispielsweise kann dadurch die Prozesszeit verkürzt, die Kristallstruktur/amorphe Struktur der gebildeten Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht 120, Schichttopologie und Strukturüberdeckung und die Fluorkonzentration in der Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht 120 beeinflusst werden.The fluorine-doped
Das reaktive Magnetron-Sputtern kann beispielsweise mittels eines optischen Detektors überwacht werden. Damit kann der der Zustrom von Sauerstoff bzw. eines Sauerstoff-Precursors, der Zustrom von Fluor-haltigem Gas und/oder eine Betriebsspannung des Magnetrons mittels eines Signals von dem optischen Detektor gesteuert werden. Ein Signal kann hier allgemein als Informationsübertragung/Kommunikation verstanden werden.Reactive magnetron sputtering can be monitored, for example, using an optical detector. This means that the inflow of oxygen or an oxygen precursor, the inflow of fluorine-containing gas and/or an operating voltage of the magnetron can be controlled by means of a signal from the optical detector. A signal can generally be understood here as information transmission/communication.
Ein optischer Detektor kann beispielsweise ein Spektrometer sein, wobei der optische Detektor nicht bzw. nicht nur für den sichtbaren Wellenlängenbereich ausgelegt sein kann, sondern beispielsweise auch für einen ultravioletten und/oder einen infraroten Spektralbereich. Beispielsweise kann der Fluss (Menge/Rate) des Fluor-haltigen Gas anhand einer oder mehrerer für Fluor typischen Spektrallinien im Plasma des Magnetrons überwacht werden. Je nach Intensität (absolut oder relativ) der gemessenen Spektrallinie/Spektrallinien/ spektralen Banden kann die Menge an Fluor, die dann zur Dotierung zur Verfügung stehen kann, festgestellt und gesteuert werden.An optical detector can be, for example, a spectrometer, whereby the optical detector cannot be designed or not only for the visible wavelength range, but also, for example, for an ultraviolet and/or an infrared spectral range. For example, the flow (amount/rate) of the fluorine-containing gas can be monitored using one or more spectral lines typical of fluorine in the magnetron's plasma. Depending on the intensity (absolute or relative) of the measured spectral line/lines/spectral bands, the amount of fluorine that can then be available for doping can be determined and controlled.
Beispielsweise kann das Magnetron mittels einer unipolaren oder einer bipolaren gepulsten Gleichspannung betrieben werden. Eine bipolare gepulste Gleichspannung zeigte in Vorversuchen eine bessere Fluorstabilität.For example, the magnetron can be operated using a unipolar or a bipolar pulsed direct voltage. A bipolar pulsed direct voltage showed better fluorine stability in preliminary tests.
Die Fluorstabilität kann mittels Fourier-transformierter Infrarotspektroskopie (FTIR) auf die Formierung von ω4-Bindungen untersucht werden. Der Begriff „ω4-Bindungen“ betrifft anschaulich Si-O Bindungen, deren Streckschwingung bei typisch 1075 cm-1 (oder auch 1065 cm-1)im IR-Spektrum liegen. Dieser dort messbare Peak wird als ω4-Peak des SiO2-Spektrums bezeichnet. Die Verschiebung dieses Peaks korreliert in etwa mit dem Gehalt an gebundenem Fluor. Diese Art der Bindung kann mit dem Brechungsindex des Fluor-dotierten Siliziumoxids in der Siliziumoxidschicht 120 korreliert werden. In Abhängigkeit der Prozessparameter kann die Formierung der ω4-Bindung beeinflusst werden. Typische Positionen dieser Bindung reichen von 1050 cm-1 bis 1100 cm-1 anhand derer die Konzentration des Fluors in dem Siliziumoxid zumindest näherungsweise bestimmt werden kann. Fluorine stability can be examined using Fourier-transformed infrared spectroscopy (FTIR) for the formation of ω 4 bonds. The term “ω 4 bonds” clearly refers to Si-O bonds whose stretching vibration is typically 1075 cm -1 (or also 1065 cm -1 ) in the IR spectrum. This peak that can be measured there is referred to as the ω 4 peak of the SiO 2 spectrum. The shift of this peak roughly correlates with the content of bound fluorine. This type of bonding can be correlated with the refractive index of the fluorine-doped silicon oxide in the
Eine Untersuchung der Fluorstabilität kann Parameter für das Regeln/Steuern eines Abscheidevorgangs liefern.A study of fluorine stability can provide parameters for regulating/controlling a deposition process.
Der Brechungsindex von Siliziumoxid sinkt dabei in etwa von 1.48 (reines Siliziumoxid) auf 1.41 (Fluor-dotiertes Siliziumdioxid). Ein oder mehrere optische Sensoren können auch während eines Abscheidevorgangs den Brechungsindex einer oder mehrerer Schichten/Unterschichten einer Schichtstruktur überwachen und beispielsweise Daten an eine Steuerung einer Abscheideanlage liefern.The refractive index of silicon oxide drops from approximately 1.48 (pure silicon oxide) to 1.41 (fluorine-doped silicon dioxide). One or more optical sensors can also monitor the refractive index of one or more layers/sublayers of a layer structure during a deposition process and, for example, supply data to a control system for a deposition system.
Auch die Fluor-dotierte Siliziumoxidschicht 120 kann, beispielsweise zusammen mit einer oder mehreren Barriereschichten und Unterschichten von Barriereschichten getempert werden. Beispielsweise kann das Tempern den Einbau von Fluor in das Siliziumoxid unterstützen. Voruntersuchungen zeigen bisher eine Abhängigkeit der ω4-Bindung vor und nach einem Heizen. Das Tempern kann auch in der Magnetron-Abscheideanlage selbst erfolgen.The fluorine-doped
Die erste Barriereschicht 110 und die zweite Barriereschicht 130 bzw. allgemein Barriereschichten in verschiedenen Schichtstrukturen können derart angeordnet sein, dass diese eine oder mehrere Fluor-dotierte Siliziumoxidschichten 120 gegenüber einem Träger, Metallleitungen und/oder anderen Schichten oder Bauteilen abschirmen bzw. diese vor ausdiffundierendem Fluor schützen. Beispielsweise kann so verhindert oder verzögert werden, dass die Konzentration von Fluor in einer oder mehreren Fluor-dotierten Siliziumoxidschicht 120 abnimmt und somit die Temperaturkompensationseigenschaft abnimmt. Außerdem können so andere Bauteile, wie beispielsweise Metallleitungen oder elektrische Kontakte, vor Korrosion durch ausdiffundiertes Fluor geschützt werden.The
Die folgenden
Eine Schichtstruktur bzw. das Bilden derselben kann eine oder mehrere Fluor-dotierte Siliziumoxidschichten 203 und 213 und/oder eine oder mehrere Barriereschichten 201 und 211 aufweisen. Die mehreren Fluor-dotierten Siliziumoxidschichten 203 und 213 und mehreren Barriereschichten 201 und 211 können abwechselnd aufeinander gebildet werden. Wie in
In den
Allgemein kann die Anzahl von Fluor-dotierten Siliziumoxidschichten und Barriereschicht erhöht werden, beispielsweise wie in
Zur Veranschaulichung wird der Einsatz einer Schichtstruktur in einem SAW-Filter 300 in
Die Schichtstruktur 305 kann beispielsweise gemäß einem Verfahren nach
Der SAW-Filter 300 weist einen Träger 301 und auf dem Träger angeordnete elektrische Metallleitungen 303 auf. Über den elektrischen Metallleitungen 303 ist die Schichtstruktur 305 angeordnet und über der Schichtstruktur 305 eine optionale Abdeckungsschicht 307.The
Der Träger 301 kann beispielsweise ein piezoelektrisch aktiver Träger, beispielsweise ein piezoelektrischer Einkristall sein. Der Träger kann beispielsweise Lithiumniobat und/oder Quarz aufweisen oder daraus bestehen.The
Die Metallleitungen 303 können beispielsweise als kammförmig ineinandergreifende Elektroden ausgebildet sein. An die Metallleitungen 303 kann beispielsweise eine Wechselspannung, beispielsweise eine Hochfrequenz-Spannung, angelegt werden. Aufgrund des Piezoeffekts und des an den Metallleitungen 303 entstehende elektrische Feld wird der Träger 301 nahe der Oberfläche des Trägers 301 verzerrt. Diese Verzerrung führt zu akustischen Wellen an der Oberfläche des Trägers 301. Je nach Material und der Struktur der Metallleitungen 303 können die akustischen Wellen mit einer entsprechenden Amplitude übertragen werden, so dass ein Filterelement realisiert werden kann. Die Metallleitungen 303 können beispielsweise fotolithographisch auf der Oberfläche des Trägers 301 aufgebracht werden.The
Die Schichtstruktur 305 kann beispielsweise konform, bzw. der Oberfläche in etwa folgend, auf der Oberfläche des Trägers 301 und den Metallleitungen 303 gebildet werden oder angeordnet sein. Beispielsweise kann die Schichtstruktur 305 in körperlichem Kontakt mit der Oberfläche des Trägers 301 und den Metallleitungen 303 gebildet werden/angeordnet sein.The
In anderen Beispielen können eine oder mehrere Zwischenschichten, beispielsweise eine Schutzschicht und/oder eine haftungsvermittelnde Schicht zwischen der Schichtstruktur 305 und der Oberfläche des Trägers 301 und den Metallleitungen 303 gebildet werden/angeordnet sein. Beispielsweise kann eine oder mehrere Zwischenschichten derart gebildet werden/angeordnet sein, dass Zwischenräume zwischen Metallleitungen 303 aufgefüllt werden, so dass die Schichtstruktur 305 im Wesentlichen eben, beispielsweise mit einer Oberfläche parallel zu der Oberfläche des Trägers 301, verläuft. Die Oberfläche des Trägers 301 ist in verschiedenen Beispielen nicht eben und/oder auf der Oberfläche des Trägers 301 können in verschiedenen Beispielen auch weitere Metallleitungen und andere Objekte aufgebracht sein. Die Schichtstruktur 305 kann entsprechend ebenso konform aufgebracht sein oder, beispielsweise mittels einer Zwischenschicht, eben sein.In other examples, one or more intermediate layers, for example a protective layer and/or an adhesion-promoting layer, may be between the
Die genaue Form der Schichtstruktur 305 bzw. Konformität mit unter der Schichtstruktur liegenden Oberflächen oder in anderen Beispielen eine Schichtdickenvariation einer oder mehrerer Schichten und/oder Unterschichten der Schichtstruktur 305 kann je nach gewünschtem Bauteil realisiert werden, beispielsweise auf die akustischen Eigenschaften eines SAW- oder BAW-Filters angepasst werden.The exact shape of the
Die Schichtstruktur 305 kann eine Oberfläche des Trägers 301 vollständig bedecken oder nur Strukturen wie die Metallleitungen 303 vollständig bedecken und Teile des Trägers 301 frei lassen. Auch können die Metallleitungen 303 in verschiedenen Beispielen nur teilweise von der Schichtstruktur 305 bedeckt sein. Die geometrische Form der Schichtstruktur 305 kann an die gewünschte Funktionalität des SAW-Filters 300 angepasst werden.The
In verschiedenen Beispielen kann die Schichtstruktur 305 direkt auf dem Träger 301 und auf die Metallleitungen 303 bzw. auf eine Zwischenschicht aufgebracht werden, beispielweise direkt dort abgeschieden werden. In anderen Beispielen kann die Schichtstruktur 305 auf einem Hilfsträger gebildet, beispielsweise abgeschieden, werden und die Schichtstruktur 305 von dem Hilfsträger 305 auf den Träger 301 und auf die Metallleitungen 303 bzw. auf eine Zwischenschicht übertragen werden.In various examples, the
Die Abdeckungsschicht 307 ist optional und kann dem Schutz des SAW-Filter bzw. der Schichtstruktur 305 dienen. Die Abdeckungsschicht 307 kann beispielsweise mit ähnlichen Verfahren, beispielsweise mit denselben Gerätschaften zur Erzeugung (zumindest von Teilen) der Schichtstruktur 305 gebildet werden. Zuzüglich oder anstatt der Abdeckungsschicht 307 kann der SAW-Filter 300 mittels einer Verkapselung verkapselt werden.The
Der SAW-Filter 320 hat einen ähnlichen Aufbau wie der SAW-Filter 300 mit dem Unterschied, dass die Schichtstruktur 325 unter einem Träger 321 angeordnet ist. Aussagen in Bezug auf den SAW-Filter 300 bzw. dessen Erzeugung sind hier entsprechend ebenso gültig, beispielsweise kann der Träger 321 ebenso ein piezoelektrisch-aktives Material aufweisen.The
Der SAW-Filter 300 weist ebenso wie der SAW-Filter 300 einen Träger 321 und auf dem Träger 321 Metallleitungen 323 auf. Der Träger 321 ist auf einer Schichtstruktur 325 aufgebracht. Optional ist die Schichtstruktur 325 auf einem zweiten Träger 327 aufgebracht.The
Die Schichtstruktur 325 kann, ähnlich wie bei dem SAW-Filter 300, in körperlichen Kontakt mit dem Träger 321 und/oder dem zweiten Träger 327 stehen. In verschiedenen Beispielen kann zwischen der Schichtstruktur 325 und zwischen dem Träger 321 und/oder zwischen dem zweiten Träger 327 eine Zwischenschicht, beispielsweise eine Schutzschicht und/oder eine haftvermittelnde Schicht, aufgebracht sein/gebildet werden.The
Optional kann der SAW-Filter 320 mit einer Abdeckschicht und/oder einer Verkapselung geschützt werden. Optionally, the
Im Allgemeinen ist die Funktionsweise eines BAW-Filters mit der Funktionsweise eines SAW-Filters vergleichbar mit dem Unterschied, dass anstatt Oberflächen-Wellen zu nutzen (auch) akustische Wellen im Material genutzt werden. So können Aussagen in Bezug auf einen SAW-Filter ebenso für den BAW-Filter 400 gelten, beispielsweise kann der Träger auch hier ein piezoelektrisch-aktives Material aufweisen.In general, the way a BAW filter works is comparable to the way a SAW filter works, with the difference that instead of using surface waves, acoustic waves in the material are (also) used. Statements regarding a SAW filter can also apply to the
Der BAW-Filter weist einen Träger 401 und Metallleitungen 403 auf, die auf verschiedenen Seiten des Trägers 401 aufgebracht sein können. Beispielsweise, wie in der Figur dargestellt, auf sich gegenüberliegenden Seiten des Trägers 401. Die Metallleitungen 401 auf verschiedenen Seiten des Trägers 401 sind zwecks Übersichtlichkeit mit demselben Bezugszeichen gekennzeichnet, können sich aber voneinander unterscheiden.The BAW filter has a
In verschiedenen Beispielen kann die Schichtstruktur gemäß den oben beschriebenen Beispielen, beispielsweise im Rahmen der Figuren
Wie bereits im Rahmen von
Auch in diesen Beispielen kann eine Schichtstruktur mittels Zwischenschichten eingebettet sein. D.h. eine oder mehrere Schichtstrukturen an den möglichen Positionen 431 kann im Sinne der Figur oberhalb und/oder unterhalb auf einer Zwischenschicht angeordnet sein.In these examples too, a layer structure can be embedded using intermediate layers. This means that one or more layer structures at the
Außerdem können, falls mehrere Schichtstrukturen gebildet werden/angeordnet sind, sich die Schichtstrukturen, beispielsweise wie im Rahmen von den
In
Der Hilfsträger 461 und/oder der weitere Hilfsträger 463 können beispielsweise als Resonator dienen und können beispielsweise Schall-reflektierende Schichten aufweisen.The
Die Schichtstruktur kann beispielsweise gemäß
Die Abscheidevorrichtung 500 ist in diesem Beispiel als eine PVD-Anlage (Physical Vapour Deposition), insbesondere als eine Magnetron-Abscheidevorrichtung eingerichtet. Die Abscheidevorrichtung 500 kann eingerichtet sein, eine Schichtstruktur gemäß den vorher genannten Beispielen, wie beispielsweise im Rahmen der
Die Abscheidevorrichtung 500 kann eine Kammer 501 aufweisen. Die Kammer 501 kann, beispielsweise gesteuert mittels einer Steuerung 515, mittels einer Temperier-Vorrichtung 503 gekühlt und/oder geheizt werden. Mit der Temperier-Vorrichtung 503 können auch einzelne Teile in der Kammer 501, beispielsweise einen Träger/Halterung 509 gekühlt und/oder geheizt werden. Nach dem Abscheiden einer Schichtstruktur, Schicht einer Schichtstruktur und/oder Unterschicht einer Schicht einer Schichtstruktur kann beispielsweise mittels der Temperier-Vorrichtung 503 die Schichtstruktur in der Abscheidungsvorrichtung 500 getempert werden.The
In der Kammer 501 kann ein Magnetron 505 angeordnet sein. Das Magnetron 505 kann mittels einer Energiezufuhr 513 betrieben werden. Die Energiezufuhr 513 und/oder das Magnetron 505 direkt kann mit einer Steuerung 515 gesteuert werden. Das Magnetron 505 kann im Betrieb Material 507 auf einen Träger 508 abscheiden. Beispielsweise kann das Magnetron mittels der Energiezufuhr 513 mit einer unipolaren oder einer bipolaren gepulsten Gleichspannung betrieben werden. Je nach Spannung und Spannungsmodulation kann das Abscheiden einer Schichtstruktur gesteuert werden und beispielsweise können Parameter wie Porosität, Dichte, Dicke und Dotierstoffkonzentration der Schichtstruktur, bzw. der einzelnen Schichten der Schichtstruktur, sowie Abscheidedauer und allgemein Toleranzen bei einer Abscheidung gesteuert und eingestellt werden. Das Magnetron 505 kann insbesondere dafür eingesetzt werden, zwei oder mehr, beispielsweise alle, Schichten einer Schichtstruktur abzuscheiden. D.h. mehrere Anlagen zur Abscheidung einer Schichtstruktur können unnötig sein oder die Anzahl der benötigten Anlagen kann reduziert werden.A
Wie in der Figur gezeigt, kann das Magnetron oberhalb/kopfüber des Trägers 508 angeordnet sein. Jedoch können auch andere Positionen/Relativpositionen in einer Abscheidevorrichtung 500 vorgesehen sein.As shown in the figure, the magnetron can be arranged above/upside down on the
Der Träger 508 kann, wie oben erläutert, in verschiedenen Beispielen ein Träger, ein Hilfsträger, oder ein (eventuell noch nicht fertig hergestelltes) Bauteil wie beispielsweise ein SAW- und/oder ein BAW-Filter sein. Die Kammer 501 kann eine Schleuse aufweisen, um den Träger 508 ein- bzw. auszuführen. Der Träger 508 kann auf einem Träger/Halterung 509 aufgelegt sein bzw. damit gehaltert werden. Der Träger/Halterung 509 kann, beispielsweise gesteuert mittels der Steuerung 515, mittels Motoren in eine günstige Abscheideposition relativ zu dem Magnetron 505 gebracht werden. In anderen Beispielen kann die Position des Magnetrons 505 oder die Position des Magnetrons 505 und die Position des Trägers 508 verändert.As explained above, the
Der Träger/Halterung 509 kann, beispielsweise gesteuert mittels der Steuerung 515, mittels der Temperier-Vorrichtung 503 gekühlt und/oder geheizt werden. Die Steuerung 515 kann auch eingerichtet sein, den Träger/Halterung 509 mit Energie zu versorgen. Die Energie kann beispielsweise für Sensoren/Messinstrumente, wie beispielsweise ein Schichtdicken-Sensor, oder Halterungsvorrichtungen, beispielsweise Klammern, in/an dem Träger/Halterung 509 verwandt werden. Die Energie kann beispielsweise dazu dienen eine Elektrode 511 zu betreiben. Die Elektrode 511 kann in dem Träger/Halterung 509 angeordnet sein, beispielsweise an der Oberfläche, so dass der Träger 508 auf der Elektrode 511 aufliegt. An die Elektrode 511 kann beispielsweise eine Spannung, beispielsweise eine Hochfrequenzspannung (beispielsweise 13,56 MHz) angelegt werden. Diese Spannung kann die Abscheidung, beispielsweise die oben genannten Parameter, beeinflussen bzw. mittels der Spannung kann die Abscheidung gesteuert und/oder geregelt werden.The carrier/
Die Kammer 501 kann ein oder mehrere Gaszuführungselemente 519 aufweisen. Über ein oder mehrere Gaszuführungselemente 519 kann, beispielsweise gesteuert mittels der Steuerung 515, ein oder mehrere Prozessgase aus einem oder mehreren Gasreservoirs 521, 523 in die Kammer eingelassen werden. Beispielsweise kann Sauerstoff (und/oder ein sauerstoffhaltiges Gas) und ein Fluor-haltiges Gas für die Abscheidung der Schichtstruktur eingelassen werden. Ferner können auch andere Gase, beispielsweise Stickstoff oder ein Edelgas wie Neon oder Argon eingelassen werden. Diese anderen Gase können beispielsweise verwendet werden, um den Abscheidungsprozess zu moderieren, eine Atmosphäre in der Kammer, beispielsweise einen Druck, einzustellen und/oder die Kammer zu spülen. Beispielsweise kann Stickstoff bzw. ein Stickstoff-haltiges Gas für die Abscheidung von Siliziumnitrid verwandt werden. D.h. die Abscheidevorrichtung kann je nach zugeführten Gasen verschiedene Materialien, beispielsweise zeitlich hintereinander, abscheiden. In verschiedenen Beispielen sind zumindest einige von mehreren Gaszuführungselementen 519 mit Leitungen versehen, so dass ein oder mehrere Gase nahe des Magnetrons 505 in die Kammer 501 eingelassen werden können. In verschiedenen Beispielen kann das Magnetron 505 selbst Gasleitungen aufweisen und die Gaszuführungselemente 519 können mit diesen verbunden sein.The
Die Kammer 501 kann mindestens einen optischen Detektor 517 aufweisen oder eine Schnittstelle, beispielsweise eine Sichtscheibe, für mindestens einen optischen Detektor 517 aufweisen. Ein oder mehrere optische Detektoren 517 können eingesetzt werden, um das Abscheiden der Schichtstruktur zu überwachen, beispielsweise die Dicke einzelner Schichten der Schichtstruktur, und/oder um das sich einstellende Plasma am Magnetron 505 zu überwachen. Die ein oder mehreren optischen Detektoren 517 können von der Steuerung 515 gesteuert sein und/oder für die Steuerung 515 Parameter/Signale zum Steuern/Überwachen anderer Teile der Abscheidevorrichtung 500 liefern.The
Beispielsweise kann ein reaktives Magnetron-Sputtern mittels dem optischen Detektor 517 überwacht werden und der Zustrom von Sauerstoff, der Zustrom von Fluor-haltigem Gas und/oder eine Betriebsspannung des Magnetrons mittels eines Signals von dem optischen Detektor 517 gesteuert werden. Beispielsweise sind ein oder mehrere optische Detektoren 517 als Spektrometer verwendbar. Mittels eines Spektrometers kann das sich bei dem Magnetron 505 bildende Plasma überwacht werden. Beispielsweise kann anhand der Intensität von Spektrallinien auf die Konzentration und/oder die Menge von Fluor und Sauerstoff (beispielsweise auch das Verhältnis von Fluor zu Sauerstoff) in dem Plasma geschlossen werden.For example, reactive magnetron sputtering can be monitored using the
Die Pumpenanlage 525 kann eingerichtet sein, beispielsweise gesteuert von der Steuerung 515, die Kammer 501 bis zu einem Prozessdruck zu evakuieren. Ein Prozessdruck kann beispielsweise ein (technisches) Vakuum/Hochvakuum sein. Die Pumpenanlage 525 kann ein oder mehrere Pumpen, beispielsweise ein mehrstufiges Pumpensystem, beispielsweise mit einer oder mehreren Grobvakuumpumpen und einer oder mehrerer Hochvakuumpumpen, z.B. einer Turbomolekularpumpe, aufweisen.The
Die Steuerung 515 kann, beispielsweise realisiert mittels eines oder mehrerer Mikrokontroller und/oder Computer/Prozessoren, als eine oder mehrere Steuerungen implementiert sein. Beispielsweise kann die Steuerung eine Zentralsteuerung sein oder mehrere Steuerungen umfassen. Bei mehreren Steuerungen können diese unabhängig/nicht verbunden oder gekoppelt sein. Beispielsweise kann bei mehreren Steuerungen eine Steuerung das Koordinieren der anderen Steuerungen übernehmen.The
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- 2022-03-31 DE DE102022107732.2A patent/DE102022107732A1/en not_active Ceased
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