DE10237507B4

DE10237507B4 - Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtsystems

Info

Publication number: DE10237507B4
Application number: DE10237507A
Authority: DE
Inventors: Philipp Smole; Dr. Hauser Markus
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: SnapTrack Inc
Priority date: 2002-08-16
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2022-08-17
Also published as: DE10237507A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtsystems für ein mit akustischen Wellen arbeitendes Bauelements mit folgenden Verfahrensschritten: a) auf ein Basissubstrat (BS), das zumindest eine Schicht umfaßt, wird eine Wachstumsschicht (WS) aufgebracht, b) auf die Wachstumsschicht wird eine piezoelektrische Schicht (PS) aufgebracht, c) auf die piezoelektrische Schicht wird ein funktioneller Schichtaufbau (SU) aufgebracht, d) das Basissubstrat wird entfernt, e) die Wachstumsschicht (WS) wird entfernt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtsystems für ein mit akustischen Wellen arbeitendes Bauelement, welches aktive mit Oberflächenwellen oder Volumenwellen arbeitende Strukturen, insbesondere Resonatoren oder elektroakustische Wandler (Interdigitalwandler) enthält.
Solche Bauelemente sind insbesondere als Bandpaßfilter in der modernen Filtertechnik wichtig und werden z. B. in den Geräten der mobilen Kommunikation eingesetzt.
Die aktive Struktur des mit akustischen Volumenwellen arbeitenden Bauelements (z. B. ein FBAR, Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonator) weist eine piezoelektrische Schicht auf, die zwischen zwei Metallschichten angeordnet ist. Die Schichten werden auf einem Substrat aufeinanderfolgend abgeschieden und zu Resonatoren strukturiert, welche miteinander elektrisch verbunden sind und zusammen z. B. eine Filterschaltung realisieren können.
Ein mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement enthält eine piezoelektrische Schicht, die auf einer Seite aktive Strukturen und Außenelektroden zur Herstellung einer späteren elektrischen Verbindung mit einem Systemträger aufweist. Die aktiven Strukturen und die Außenelektroden werden auf der piezoelektrischen Schicht aufgebracht, z. B. durch Aufdampfen, Sputtern oder Ionenbeschuß. Die aktiven Strukturen können beispielsweise eine Filterschaltung realisieren.
Die piezoelektrische Schicht stellt meist einen Kristall bzw. Polykristall, z. B. LiTaO₃ dar. Die Qualität des Bauelements hängt letztlich stark von den physikalischen Eigenschaften, unter anderem auch von der Kristallqualität des piezoelektrischen Materials ab, wie z. B. seine Temperaturstabilität, welche insbesondere den Frequenzgang des Bauelements im vorgegebenen Temperaturbereich bestimmt, oder die Wärmeleitung, welche u. a. für die Leistungsverträglichkeit des Bauelements erheblich ist. Manchmal kommt es jedoch vor, daß zur Verfügung stehende piezoelektrische Materialien besonders hohen Anforderungen, welche bestimmte Anwendungen an die Qualität der Bauelemente stellen, nicht genügen.
In diesem Fall ist es beispielsweise möglich, anstelle einer piezoelektrischen Schicht einen Schichtverbund zu verwenden, um gewünschte Eigenschaften oder Funktionalitäten (z. B. Frequenzabstimmung des Resonators) realisieren zu können. Der Schichtverbund kann beispielsweise ein Substrat und eine auf diesem Substrat angeordnete piezoelektrische Schicht enthalten. Bei der Herstellung eines solchen Schichtverbundes ist die Schichtqualität, insbesondere Textur, Orientierung und Oberflächenrauhigkeit des Substrats bzw. der letzten Lage eines mehrlagigen Substrats, welches oder welche normalerweise als Startschicht bei der Abscheidung der piezoelektrischen Schicht dient, für die Beschaffenheit und Qualität der letzteren entscheidend. In der Regel gibt es nur wenige Kombinationsmöglichkeiten, bei vorgegebenem Material der piezoelektrischen Schicht das Substratmaterial auszuwählen, so daß die gewünschte Funktionalität oder die erforderlichen physikalischen Eigenschaften manchmal auch mit keiner der zulässigen Kombinationen von Substrat und piezoelektrischer Schicht realisierbar sind.
Die Bereitstellung von mit akustischen Wellen arbeitenden Bauelementen auf piezoelektrischen Schichten, die auf beliebigen Substraten, unter anderem auch auf Mehrlagensubstraten aufgebracht sind, ist deshalb ein wichtiges Problem der modernen Filtertechnik.
Aus der US 5 652 436 A ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine piezoelektrische Schicht auf einer Diamantschicht aufgewachsen wird. Anschließend werden auf der Oberfläche der piezoelektrischen Schicht Bauelementstrukturen erzeugt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches die Herstellung eines Schichtsystems mit einer hochqualitativen piezoelektrischen Anregungsschicht auf verschiedenen Substraten ermöglicht.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines mit akustischen Wellen arbeitenden Bauelements nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Verfahrensvarianten sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung schlägt vor, zuerst auf ein Basissubstrat, das zumindest eine Schicht umfaßt, eine Wachstumsschicht aufzubringen (Verfahrensschritt a)). Im weiteren Verfahrensschritt (Verfahrensschritt b)) wird auf die Wachstumsschicht eine piezoelektrische Schicht aufgebracht. Auf die piezoelektrische Schicht wird ferner ein funktioneller Schichtaufbau aufgebracht (Verfahrensschritt c)). Anschließend wird das Basissubstrat entfernt (Verfahrensschritt d)). In einem weiteren Schritt wird die Wachstumsschicht entfernt (Verfahrensschritt e)).
Erfindungsgemäß wird also ein Opferschichtverfahren vorgeschlagen, bei dem der Schichtaufbau in umgekehrter Reihenfolge erfolgt, indem ein mit dem funktionellen Schichtaufbau nicht identisches (in einem späteren Verfahrensschritt zu entfernendes) Wachstumssubstrat als Startschicht bei Schichtherstellung zum Einsatz kommt, das als Unterlage für die piezoelektrische Schicht dient und deshalb physikalische Eigenschaften der piezoelektrischen Schicht wie z. B. Orientierung der Kristalle bestimmt.
Der funktionelle Schichtaufbau wird auf die piezoelektrische Schicht aufgetragen, weswegen seine Beschaffenheit für die Eigenschaften und Qualität der piezoelektrischen Schicht im erfindungsgemäßen Verfahren keine Rolle spielt, so daß das Material des funktionellen Schichtaufbaus frei ausgewählt werden kann.
In der bevorzugten Verfahrensvariante kann nach dem Abscheiden der piezoelektrischen Schicht und vor der Entfernung des Basissubstrats der aus dem Basissubstrat, der piezoelektrischen Schicht und dem funktionellen Schichtaufbau bestehende Schichtverbund auf der Seite des funktionellen Schichtaufbaus mit einem Trägersubstrat verbunden werden. Das Trägersubstrat verleiht dem endgültigen Schichtaufbau mechanische Stabilität.
Die piezoelektrische Schicht dient zur Anregung akustischer Wellen, insbesondere akustischer Oberflächenwellen oder Volumenwellen.
Es ist auch möglich, die Elektroden elektroakustischer Bauelement-Strukturen auf der Oberfläche der vom Basissubstrat getrennten Wachstumsschicht, welche aus einem dielektrischen oder piezoelektrischen Material besteht und im Verbund mit der piezoelektrischen Schicht zur Anregung akustischer Wellen geeignet ist, anzuordnen.
Das Basissubstrat dient als mechanische Unterlage zum Abscheiden der Wachstumsschicht, welche die Beschaffenheit und die Qualität der im darauf folgenden Verfahrensschritt abzuscheidenden (monokristallinen oder polykristallinen) piezoelektrischen Schicht, wie z. B. die Orientierung der c-Achse der Piezokristalle, bestimmt. Dabei wird das Material der Wachstumsschicht, insbesondere hinsichtlich seiner Textur, der Orientierung der Kristalle und der Rauhigkeit der Oberfläche so ausgewählt, daß die gewünschten Eigenschaften der piezoelektrischen Schicht erzielt werden.
Das Basissubstrat enthält vorzugsweise eine mechanisch stabilisierende Grundschicht und eine Opferschicht, welche aus einem Material mit bekannten ggf. selektiven Ätzeigenschaften besteht. Es ist auch möglich, daß das Basissubstrat aus einer Schicht besteht, welche beide der genannten Funktionen übernehmen kann.
Die Entfernung der Komponenten des Basissubstrats, insbesondere Entfernung der Opferschicht, kann beispielsweise mittels Ätzverfahren durchgeführt werden. Dabei kann die Wachstumsschicht oder die piezoelektrische Schicht als Ätzstopp für die Opferschicht benutzt werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Basissubstrat von der Wachstumsschicht bzw. die Grundschicht von der Opferschicht und die Wachstumsschicht von der piezoelektrischen Schicht mittels Atomic Layer Cleaving voneinander zu trennen.
Es ist im Prinzip möglich, daß das Basissubstrat und die Wachstumsschicht zusammen in nur einer Schicht realisiert werden.
Der auf der piezoelektrischen Schicht angeordnete funktionelle Schichtaufbau kann eine oder mehrere verschiedenartige Schichten umfassen und beispielsweise zur Frequenzabstimmung eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellenden Interdigitalwandlers oder Resonators oder zum Erzielen gewünschter Wärmeleitung oder Temperaturstabilität des aus der piezoelektrischen Schicht und dem funktionellen Schichtaufbau bestehenden Verbundes dienen.
Es ist möglich, daß der funktionelle Schichtaufbau nicht direkt auf der piezoelektrischen Schicht abgeschieden, sondern z. B. als Wafer zumindest teilweise vorgefertigt bereitgestellt wird. In diesem Fall ist es möglich, die piezoelektrische Schicht sowie den funktionellen Schichtaufbau nach dem Verfahrensschritt b) mit bekannten Verbindungstechniken, z. B. Direct Wafer Bonding, Klebe- oder Fügeverfahren, Epitaxial Lift-off, anodischer oder eutektischer Verbindung, mechanisch zu verbinden. Die genannten Verbindungstechniken können auch zum Verbinden des aus Basissubstrat, Wachstumsschicht, piezoelektrischer Schicht und funktionellem Schichtaufbau bestehenden Schichtverbundes mit dem Trägersubstrat, das vorzugsweise als Wafer ausgebildet ist, eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht (durch die Verbindung eines Opferschichtverfahrens mit modernen Fügetechnologien) die Herstellung der piezoelektrischen Schicht vor der Herstellung des an sie angrenzenden funktionellen Schichtaufbaus und ist insofern unabhängig von der Beschaffenheit des Letzteren. Dadurch kann die piezoelektrische Schicht in einer gleich hohen Qualität aber in Kombination mit funktionellen Schichtaufbauten aus beliebigen Materialien hergestellt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von schematischen und daher nicht maßstabsgetreuen Figuren näher erläutert.
1 zeigt den schematischen Querschnitt des piezoelektrischen Schichtsystems im erfindungsgemäßen Verfahren vor dem Entfernen oder Strukturieren der Komponenten der Basisschicht
2 zeigt den schematischen Querschnitt des piezoelektrischen Schichtsystems nach Verfahrensschritt d)
3 zeigt den schematischen Querschnitt eines piezoelektrischen Schichtsystems entsprechend einer nicht erfindungsgemäßen Variante mit strukturierter Wachstumsschicht
4 zeigt den schematischen Querschnitt des piezoelektrischen Schichtsystems mit der Integration der Grundschicht als Ätzstopp
Die 1 zeigt ein piezoelektrisches Schichtsystem unmittelbar vor dem Verfahrensschritt d). Eine Grundschicht GS dient als mechanische Unterlage für den gesamten Schichtaufbau. Eine Opferschicht OS wird auf die Grundschicht GS aufgebracht. Der Verbund der Grundschicht und der Opferschicht bildet ein Basissubstrat BS. Im nächsten Verfahrensschritt wird eine Wachstumsschicht WS auf die Opferschicht OS abgeschieden. Anschließend wird die piezoelektrische Schicht PS auf die Wachstumsschicht aufgetragen. Danach wird ein funktioneller Schichtaufbau SU auf die piezoelektrische Schicht PS aufgebracht. Der auf diese Weise entstandene Schichtverbund (aus funktionellem Schichtaufbau, piezoelektrischer Schicht, Wachstumsschicht und Basissubstrat) wird ferner mit einem Trägersubstrat TS mechanisch verbunden, beispielsweise durch anodische oder eutektische Verbindung, eine Klebetechnik (z. B. mit Hilfe einer Klebefolie, Epoxidharze, Silikonharze, Polyimide oder des Cyanacrylates) oder ein Lotverfahren. Beim Lotverfahren können beispielsweise Weichlote (z. B. 40% Pb + 60% Sn), Hartlote (z. B. 97% Au + 3% Si), Aktivlote (z. B. 70% Ag, 27% Cu + 3% Ti) oder Glaslote (z. B. 75 bis 82% PbO, 7 bis 14% ZnO + 6 bis 12% B₂O₃) verwendet werden. Für eine eutektische Verbindung sind z. B. Si/Al oder Si/Au geeignet. Bei einer anodischen Verbindung können insbesondere Silizium und Borosilikatglas (Pyrex, Tempax) eingesetzt werden. Aber auch andere Verbindungstechniken sind möglich. Eine Verbindungsschicht zwischen dem Trägersubstrat und dem genannten Schichtverbund ist in 1 mit dem Bezugszeichen VS bezeichnet.
Die Grundschicht GS stellt vorzugsweise einen Wafer aus Si, SiO₂, amorphem SiO₂, LiNBO₃, La₃Ga₅SiO₁₄, LiTaO₃ oder Pb(Zr_XTi_1-X)O₃ (PZT) dar. Die Dicke der Grundschicht beträgt vorzugsweise 50 bis 750 μm. Die Opferschicht kann aus Metall, einer metallischen Verbindung oder Legierung oder aus einem dielektrischen Material mit bekannten Ätzeigenschaften bestehen, z. B. aus Al, Au, Al₂O₃, SiO₂, Borosilikatglas, porösem Si, poly-Si (polykristallinem Si), Polyimid, EK-Si(n⁺) (einkristallinem hochdotiertem Si, n- oder p-dotiert), vorzugsweise mit einer Dicke von 50 nm bis 550 μm.
Die Wachstumsschicht WS kann aus Metall, einer metallischen Verbindung oder Legierung, einem dielektrischen Material oder einem piezoelektrischen Material bestehen, vorzugsweise aus Au, Al, Al₂O₃, TiN oder AlN. Die Dicke der Wachstumsschicht beträgt vorzugsweise zwischen 50 und 1000 nm.
Die piezoelektrische Schicht PS kann beispielsweise aus PZT, AlN, ZnO, LiNbO₃, La₃Ga₅SiO₁₄, LiTaO₃, KNbO₃, KNaNbO₃ oder Quarz bestehen oder eine beliebige Schichtfolge aus piezoelektrischen Materialien, insbesondere den genannten Materialien, sein.
Der funktionelle Schichtaufbau SU kann eine oder mehrere Schichten aus verschiedenen Materialien aufweisen. Das Substrat kann beispielsweise zumindest eine dielektrische (z. B. aus SiO₂, Si, Diamant oder TiN) oder metallische (z. B. aus Au, Al, W oder Ti) Schicht enthalten. Der funktionelle Schichtaufbau kann auch zumindest eine funktionale Schicht, z. B. aus einem piezoelektrischen Material (Quarz, PZT, AlN, ZnO, LiNbO₃, La₃Ga₅SiO₁₄, LiTaO₃, KNbO₃, KNaNbO₃,) oder aus einem GDE-Material (Giant Delta E Material) umfassen. Die GDE-Materialien sind Stoffe, die eine außergewöhnlich hohe Änderung des Elastizitätsmoduls unter der Einwirkung eines Magnetfelds aufweisen und insbesondere zur Frequenzabstimmung eines Filters auf der Basis der SAW- und BAW-Komponenten (SAW = Surface Acoustic Wave, BAW = Bulk Acoustic Wave) geeignet sind. Auch beliebige Schichtfolgen aus den genannten Materialien sind möglich. Die Gesamtdicke des funktionellen Schichtaufbaus beträgt vorzugsweise zwischen 1 und 50 μm.
Das Trägersubstrat TS umfaßt zumindest eine dielektrische oder piezoelektrische Schicht, z. B. ausgewählt aus Si, SiO₂, amorphem SiO₂, PZT, LiNbO₃, La₃Ga₅SiO₁₄, LiTaO₃ oder Keramik, und ist vorzugsweise als Wafer mit einer Dicke von 50 bis 750 μm ausgebildet.
Die Wachstumsschicht WS kann mit einem Dünnschichtverfahren aufgetragen werden, beispielsweise mit einem Abscheideverfahren, das ausgewählt ist aus PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition), MOCVD (metalorganic CVD), MBE (molecular beam epitaxy) oder PLD (pulsed laser deposition). Für das Abscheiden der piezoelektrischen Schicht PS oder der einzelnen Schichten des funktionellen Schichtaufbaus SU ist neben den für die Wachstumsschicht genannten Verfahren zusätzlich noch Sintern und Sol-Gel-Verfahren geeignet. Der funktionelle Schichtaufbau SU kann auch als diskreter Schichtaufbau, vorzugsweise als Wafer vorgefertigt und mit der piezoelektrischen Schicht PS mittels herkömmlicher Klebe- oder Fügeverfahren oder Direct Wafer Bonding mechanisch verbunden werden.
Es ist möglich, daß das Basissubstrat BS nur aus einer Schicht besteht, welche gleichzeitig als Grundschicht (mechanische Unterlage) und Opferschicht dient.
In einem darauffolgenden Prozeßschritt wird das Basissubstrat entfernt, z. B. weggeätzt. Mögliche Ätzverfahren zum Entfernen des Basissubstrats sind trocken- und naßchemische Verfahren mit oder ohne Plasmaunterstützung, Plasmaätzen, elektrochemische Verfahren, Ätzstoppverfahren, Atomic Layer Cleaving oder Epitaxial Lift-off. Auch mechanische Verfahren zum Materialabtrag wie beispielsweise herkömmliche Schleiftechniken oder Kombinationen mechanischer Verfahren und Ätzverfahren sind geeignet.
Das Basissubstrat kann an mehreren Stellen angebohrt werden, um bei besonders großen Substratflächen ein Wegätzen der Opferschicht zu ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren könnte beispielsweise eingesetzt werden, um ein mit Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement mit Trägersubstrat aus Silizium, piezoelektrischer Schicht aus ZnO, Elektroden aus Gold und funktionellem Schichtaufbau, welcher eine AlN-Schicht umfaßt, herzustellen. Dabei kann man einen Silizium-Wafer als Grundschicht, SiO₂ als Opferschicht und eine Goldschicht als Wachstumsschicht verwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren könnte auch eingesetzt werden, um ein mit Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement mit Trägersubstrat aus Silizium oder SiO₂, piezoelektrischer Schicht aus ZnO, Elektroden aus Al oder Gold und funktionellem Schichtaufbau, welcher eine GDE-Schicht umfaßt, herzustellen. Die GDE-Schicht kann eine oder mehrere Schichten, beispielsweise ausgewählt aus FeSiCoB, FeTb, FeDy, FeCo oder FeTb, enthalten. Dabei kann man eine Ti-Schicht und eine vorzugsweise darüber angeordnete Au-Schicht als zusammengesetzte Opferschicht sowie eine Si- und/oder SiO₂-Schicht als (ggf. zusammengesetzte) Grundschicht verwenden.
In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel besteht die Grundschicht aus Si, die Opferschicht aus SiO₂, die piezoelektrische Schicht aus LiTaO₃, LiNbO₃ oder Langasit, das Trägersubstrat aus Si. Der funktionelle Schichtaufbau kann eine oder mehrere gleiche oder verschiedene Schichten, ausgewählt aus SiO₂, SiC, SiN, ZnO, Si, SiO₂ oder Diamant enthalten. Der funktionelle Schichtaufbau aus genannten Materialien ist dabei insbesondere für die Verbesserung der Temperaturstabilität der piezoelektrischen Schicht geeignet.
Die 2 zeigt das piezoelektrische Schichtsystem nach dem Verfahrensschritt d), also nach der Entfernung des Basissubstrats.
Im Verfahrensschritt e) wird die Wachstumsschicht WS entfernt. In 3 ist für eine nicht erfindungsgemäße Alternative angedeutet, die Wachstumsschicht WS zu strukturieren, beispielsweise mit Hilfe folgender Ätztechniken: trocken- und naßchemische Verfahren mit oder ohne Plasmaunterstützung, Plasmaätzen, elektrochemische Verfahren oder Ätzstoppverfahren. Bei einer Wachstumsschicht aus einem elektrisch leitenden Material können auf diese Weise insbesondere Elektroden elektroakustischer Bauelement-Strukturen auf der Oberfläche der piezoelektrischen Schicht erzeugt werden.
Im beanspruchten Verfahren wird die Wachstumsschicht WS vollständig entfernt und die elektrisch leitenden Strukturen auf die Oberfläche der piezoelektrischen Schicht in einem anderen Prozeßschritt (z. B. durch Abhebetechnik, Aufdampfen, Sputtern oder Ionenbeschuß) aufgebracht. Dies betrifft insbesondere Wachstumsschichten aus isolierenden Materialien.
Bei einem mit akustischen Volumenwellen arbeitenden Resonator (FBAR) erfolgt die Anregung der akustischen Volumenwellen zwischen zwei Elektroden, welche an gegenüberliegenden Seiten der piezoelektrischen Schicht oder der piezoelektrischen Schichtfolge angeordnet sind. Eine erste FBAR-Elektrode kann wie oben beschrieben auf der Oberfläche der piezoelektrischen Schicht ausgebildet werden.
Eine zweite FBAR-Elektrode kann in einer nach dem Verfahrensschritt b) und vor dem Verfahrensschritt c) einzufügenden strukturierten Metallisierungsebene zwischen dem funktionellen Schichtaufbau SU und der piezoelektrischen Schicht PS ausgebildet werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die zweite FBAR-Elektrode in einer strukturierten Metallisierungsebene anzuordnen, die eine Schicht des funktionellen Schichtaufbaus SU bildet.
Es ist weiterhin möglich, daß ein Teil der Schichten des funktionellen Schichtaufbaus SU den akustischen Spiegel eines FBARs bildet.
In manchen Fällen kommt es vor, daß die piezoelektrische Schicht PS und/oder eine oder mehrere Schichten des funktionellen Schichtaufbaus SU gegenüber einem eingesetzten Ätzprozeß empfindlich sind und deshalb mechanisch geschützt werden müssen. Die betroffene Schicht oder die betroffenen Schichten können wie in 4 dargestellt an den Seiten quer zur Schichtanordnung durch eine Schutzschicht SS geschützt werden, wobei die Schutzschicht SS vorzugsweise im gleichen Prozeßschritt wie die Wachstumsschicht abgeschieden wird. Es ist auch möglich, die Schutzschicht nachträglich mit Photolack zu erzeugen.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauelemente können später (eingehäust oder ohne Gehäuse) mit einem Systemträger oder Trägersubstrat eines elektronischen Moduls z. B. mittels Drahtbonden elektrisch verbunden werden.
Weitere Variationsmöglichkeiten ergeben sich insbesondere im Hinblick auf die Auswahl oder Kombination der im Herstellungsverfahren einzusetzenden Materialien oder Verbindungsmethoden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtsystems für ein mit akustischen Wellen arbeitendes Bauelements mit folgenden Verfahrensschritten: a) auf ein Basissubstrat (BS), das zumindest eine Schicht umfaßt, wird eine Wachstumsschicht (WS) aufgebracht, b) auf die Wachstumsschicht wird eine piezoelektrische Schicht (PS) aufgebracht, c) auf die piezoelektrische Schicht wird ein funktioneller Schichtaufbau (SU) aufgebracht, d) das Basissubstrat wird entfernt, e) die Wachstumsschicht (WS) wird entfernt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nach dem Verfahrensschritt c) und vor dem Verfahrensschritt d) der aus dem Basissubstrat (BS), der Wachstumsschicht (WS), der piezoelektrischen Schicht (PS) und dem funktionellen Schichtaufbau (SU) bestehende Schichtverbund auf der Seite des funktionellen Schichtaufbaus (SU) mit einem Trägersubstrat (TS) mechanisch verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Verbindung zwischen dem Trägersubstrat (TS) und dem Schichtverbund (BS, PS, SU) durch anodisches Bonden, eutektisches Bonden, eine Klebetechnik oder ein Lotverfahren erzielt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem im Verfahrensschritt c) als funktioneller Schichtaufbau (SU) zumindest eine Schicht, ausgewählt aus einer dielektrischen, piezoelektrischen, GDE- oder einer Metallschicht oder einer beliebigen Kombination dieser Schichten, auf die piezoelektrische Schicht aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem für den funktionellen Schichtaufbau (SU) zumindest eine Schicht, ausgewählt aus Si, SiO₂, Diamant, Quarz, TiN, PZT, AlN, ZnO, LiNbO₃, La₃Ga₅SiO₁₄, LiTaO₃, KNbO₃, KNaNbO₃, Au, W, Ti, Al, FeSiCoB, FeTb, FeDy, FeCo oder FeTb auf die piezoelektrische Schicht aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der funktionelle Schichtaufbau (SU) in einer Gesamtdicke von 1 bis 50 μm erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem für die piezoelektrische Schicht (PS) eine Schicht aus PZT, AlN, ZnO, LiNbO₃, La₃Ga₅SiO₁₄, LiTaO₃, KNbO₃, KNaNbO₃ oder Quarz aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem vor dem Verfahrensschritt a) ein Basissubstrat (BS) bereitgestellt wird, welches eine Grundschicht (GS) und eine Opferschicht (OS) umfaßt, wobei die Opferschicht (OS) auf die Grundschicht (GS) aufgebracht wird, wobei im Verfahrensschritt a) die Wachstumsschicht (WS) auf die Opferschicht (OS) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem als Grundschicht (GS) eine Schicht aus Si, SiO₂, amorphem SiO₂, LiNBO₃, La₃Ga₅SiO₁₄, LiTaO₃ oder PZT verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Grundschicht in einer Dicke von 50 bis 750 μm hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem zur Herstellung der Opferschicht Metall, eine metallische Verbindung oder Legierung oder ein dielektrisches Material verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem zur Herstellung der Opferschicht Al, Au, Al₂O₃, SiO₂, Phosphorsilikatglas, poröses Si, polykristallines Si, Polyimid oder hochdotiertes einkristallines Si mit n- oder p-Dotierung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem die Opferschicht in einer Dicke von 50 nm bis 550 μm hergestellt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem zur Herstellung der Wachstumsschicht ein Metall, eine metallische Verbindung oder Legierung, ein dielektrisches oder piezoelektrisches Material verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem zur Herstellung der Wachstumsschicht Au, Al, Al₂O₃, TiN oder AlN verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem die Wachstumsschicht mit einer Dicke von 50 bis 1000 nm hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 16, bei dem ein Trägersubstrat verwendet wird, welches zumindest eine dielektrische Schicht enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 17, bei dem ein Trägersubstrat verwendet wird, welches zumindest eine dielektrische oder piezoelektrische Schicht enthält, ausgewählt aus Si, SiO₂, amorphem SiO₂, PZT, LiNbO₃, La₃Ga₅SiO₁₄, LiTaO₃ oder Keramik.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–18, bei dem nach Verfahrensschritt b) eine strukturierte Metallisierungsebene auf die freie Oberfläche der piezoelektrischen Schicht aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei dem vor Verfahrenschritt c) eine strukturierte Metallisierungsebene zwischen der piezoelektrischen Schicht (PS) und dem funktionellen Schichtaufbau (SU) oder zwischen zwei Schichten des funktionellen Schichtaufbaus (SU) bereitgestellt wird.