EP1254484A2 - Piezoelektrisches substratmaterial mit erhöhter bruchfestigkeit und herstellungsverfahren - Google Patents

Piezoelektrisches substratmaterial mit erhöhter bruchfestigkeit und herstellungsverfahren

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Publication number
EP1254484A2
EP1254484A2 EP01919125A EP01919125A EP1254484A2 EP 1254484 A2 EP1254484 A2 EP 1254484A2 EP 01919125 A EP01919125 A EP 01919125A EP 01919125 A EP01919125 A EP 01919125A EP 1254484 A2 EP1254484 A2 EP 1254484A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
absorber layer
substrate
wafer
substrate according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01919125A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Pahl
Günter TRAUSCH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of EP1254484A2 publication Critical patent/EP1254484A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
    • H10N30/883—Additional insulation means preventing electrical, physical or chemical damage, e.g. protective coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02614—Treatment of substrates, e.g. curved, spherical, cylindrical substrates ensuring closed round-about circuits for the acoustical waves
    • H03H9/02622—Treatment of substrates, e.g. curved, spherical, cylindrical substrates ensuring closed round-about circuits for the acoustical waves of the surface, including back surface

Definitions

  • Some piezoelectric materials are also pyroelectric and show the pyroelectric effect. These materials react to changes in temperature by building up an electrical voltage. This is particularly disadvantageous for component structures that are applied directly to pyroelectric substrates, for example in the case of surface wave components. So great voltages or field strengths can build up between the more or less fine electrically conductive structures of these components that electrical flashovers occur between the fine metal structures. The latter and thus the component itself can be damaged or even destroyed if no suitable protective measures are taken.
  • the properties of the piezoelectric and pyroelectric substrate material and thus also the component properties can change irreversibly, so that even the component becomes unusable. If the pyro voltages occur during the operation of the component, the electrical fields or the flashover between the electrically conductive structures can trigger pulses which can lead to incorrect signal processing in the surrounding electrical circuit
  • Undesired pyro voltages which can be attributed to strong temperature changes, occur in particular in the manufacture or processing of components on a pyroelectric substrate.
  • By arrival offer the appropriate quantity and polarity of movable charge carriers in the ambient atmosphere of the pyroelectric substrate, the usually stationary charges on the. Substrates are largely compensated. However, this is a technically complex process, which is also not suitable for all manufacturing processes.
  • a pyroelectric surface covered with electrically insulating or passivating layers can no longer be sufficiently discharged with the aid of ionization electrodes.
  • the ionization electrodes are sensitive to various thin-film processes and would also be damaged, for example, by organic outgassing occurring in furnace processes.
  • EP-A-0 785 620 it is known to protect components on piezo and pyroelectric substrates against damage caused by pyro-discharges by means of conductive layers applied over the entire surface above or below the component structures on the substrate.
  • the disadvantage here is that the additional material layer can change the component properties in an impermissible manner and, for example, change the electro-acoustic coupling or the propagation speed of a surface wave or even cause its damping.
  • acoustic waves can be reflected from the rear and interfere with the signal processing of the component. It is known to mechanically roughen the back to prevent this. This leads to further problems due to particle contamination on the wafer surface, which can also impair the structuring or even damage component structures. When a wafer surface is roughened, the risk of breakage for the wafer is also increased, which can lead to increased rejects in the manufacture of the wafers.
  • the object of the present invention is therefore to provide a substrate for piezoelectric components which reduces the risk of breakage during processing and which can be better structured by means of photo technology.
  • a sub-task for piezo and pyroelectrical components is to derive pyro voltages in the substrate easily and safely.
  • This object is achieved according to the invention by a component according to claim 1.
  • a method for producing the component and advantageous refinements of the invention can be found in further claims.
  • a layer on the back of a piezoelectric component substrate which has at least two properties: a) sealing of cracks and thus reducing the risk of breakage for the substrate and b) prevention of optical reflections on the back of the wafer by using an optically absorbing Material as an absorber layer.
  • the layer can have another property: c) Creation of sufficient electrical conductivity to discharge pyroelectric charges
  • __ layer is high-resistance and has a surface conductivity of 10 to 10 ohms per square.
  • An improvement of the structuring method compared to an untreated wafer is achieved if the optical absorption of the absorber layer is sufficient for a reflection of a maximum of five percent of the incident light to occur or remain when exposed from the front of the wafer.
  • the invention can also be used to achieve reflection values which, for a light of the commonly used wavelength of 320 to 450 nm, result in a residual reflection of at most 1 to 2%.
  • An optical structure can be ⁇ réelles vide be significantly improved with a substrate according to the invention.
  • a further advantage of such an absorber layer is that the particle contamination is reduced, particularly in the case of a rear surface roughened for acoustic reasons, since the sealing absorber layer is also particle-binding. Particles loosened by the mechanical roughening are fixed with the layer and thus prevented from contamination of the front of the wafer, where structural element structures could be impaired.
  • the breaking strength of the wafer is increased by up to 50% against a wafer without a back coating. This is based on the sealing of microscopic cracks.
  • An optionally high-resistance absorber layer can be applied in the form of a polymer or lacquer layer.
  • Particularly suitable for high-resistance layers are, for example, polymers with metrical electrical conduction, for example polyanilm, polyaromatics, heteroaromatics or other highly unsaturated compounds.
  • an electrically insulating polymer or an insulating varnish for a high-resistance absorber layer and to produce a desired or required electrical conductivity by means of electrically conductive particles which are not embedded in the layer.
  • Graphite carbon black is particularly suitable as conductive particle, but other conductive materials are also possible. These have the advantage that they also have optical absorption
  • Inorganic layers or hybrid materials that combine organic and inorganic networks can also be suitable as absorber layers and / or high-resistance layers. Such layers can be produced in particular using the sol-gel process. Organic layers can be printed, spread or spun on. Hybrid materials are particularly easy to apply and extremely hard.
  • Electrically insulating materials which contain a corresponding proportion of optically absorbing and / or electrically conductive particles are particularly suitable.
  • the electrical conductivity and the mechanical, optical and electrical properties of the layer can be set in a simple manner via the material, the size and the proportion of the conductive particles.
  • the electrical conductivity can be produced via embedded conductive particles.
  • the back coating according to the invention is preferably applied as a wafer at an early processing stage of the substrate, and particularly advantageously already immediately after the wafer production. In this way it is possible to take advantage of the back coating according to the invention for a maximum number of processing steps and to avoid most errors or damage.
  • the back coating according to the invention is only removed again at a late processing stage or can even remain on the back of the wafer or on the back of the component subsequently produced. This may involve other requesters.
  • temperature resistance may be required, for example up to 350 ° C., as can occur when aluminum is vapor-deposited to produce electrically conductive component structures.
  • the layer is preferably also composed in such a way that at these high temperatures, even in a vacuum, no outgassing can occur which could disrupt the vacuum or impair processing processes.
  • the layer is preferably also resistant to the solvents used, for example for photoresists or lift-off processes. For certain
  • Components may also require resistance to caustic wet media, for example when structuring aluminum by means of etching.
  • FIG. 1 shows a substrate according to the invention with a back coating.
  • Figure 2 shows a schematic cross section through a layer with electrically conductive and / or optically absorbing fillers.
  • FIGS. 3 to 6 use schematic cross sections to show different process stages in the further processing of a wafer according to the invention.
  • FIG. 7 shows measurement results from reflection experiments.
  • FIG. 1 A wafer made of a piezoelectric material 1, for example quartz, lithium niobate or lithium tantalate is provided according to the invention with a possibly high-resistance absorber layer 2 with high optical absorption.
  • a possibly high-resistance absorber layer 2 with high optical absorption.
  • polymer films are preferred, in particular polymer films with embedded conductive and / or optically absorbing fillers, for example in the form of small enough particles.
  • Particularly preferred as a possibly high-resistance layer is a matrix 3 made of a high-temperature-resistant polymer, for example polyimide or polybenzoxazole, which are filled with conductive graphite or carbon black particles 4.
  • a layer thickness of approx. 10 to 50 ⁇ m and a conductivity between 10 and 10 ohms per square are set for the layer.
  • the fillers graphite and carbon black have the advantage that they produce electrical conductivity and ensure a high optical absorption for the layer.
  • FIG. 2 shows a section and a schematic representation of such a layer made conductive and optically absorbent by means of electrically conductive particles. This includes the matrix 3 and the conductive contained therein
  • Particles 4 The number of particles is chosen so that an intimate mutual contact of the particles and thus a sufficiently high conductivity is guaranteed.
  • a wafer 1 according to the invention with an applied backside coating 2 can now use further processing steps for the production of components from pyroelectric as well.
  • Substrate are used without the risk of damage from pyroelectrically generated charges or optical reflection on the back or an increased risk of breakage.
  • a common method for producing metallic component structures on the front of the wafer is the lift-off method.
  • a lift-off method For example, a lift-off
  • Layer 5 applied over the entire surface on the front of the wafer 1.
  • the lift-off layer is then structured, for example by photostructuring, which can be carried out by masking exposure.
  • FIG. 3 such an optical exposure is shown schematically by arrows 7 or structuring shown.
  • the exposure is usually in the visible range or in the near UN, for which the piezoelectric wafer is largely transparent.
  • the back coating 2 according to the invention the risk of reflections on the back of the wafer 1 by absorption of the light is largely eliminated.
  • FIG. 4 shows a schematic cross section of a wafer with an already structured lift-off layer.
  • the structures 6 remaining from the originally full-area layer 5 after the structuring represent a negative for the later desired electrically conductive component structure, in particular for a metallic component structure.
  • a metallic layer for example aluminum
  • the back coating used according to the invention is stable against temperatures up to approximately 400 ° C., so that it survives the evaporation of the aluminum layer 9 without damage. The vacuum required for this also does not lead to outgassing from layer 2 on the back of the substrate.
  • the lift-off structures 6 together with the overlying areas of the metallic layer 9 are lifted off, the metallic component structures 8 remaining on the surface of the wafer, as shown for example in FIG. 6.
  • FIG. 7 shows, using measurement diagrams, the reflectivity reduced with the back coating 2 according to the invention for wavelengths on the back of the wafer that are usually used for structuring. The reflectivity is plotted against the wavelength in the diagram.
  • Curve A shows the reflectivity of an untreated quartz wafer caused by the back.
  • the diagram shows reflectivity values between 10 and 7% for the wafer used.
  • the measurement curve B shows the reflectivity of a wafer according to the invention with a high-resistance and optically absorbing back coating.
  • the low reflectivity remains low over the entire measured wavelength range. This ensures that in all optical processes during the production of a component from the piezo and pyroelectric substrate coated according to the invention there is practically no fear of being impaired by optical reflections on the back of the wafer. This increases the process reliability, improves the structure resolution of the optical processes and leads to a lower scrap and thus to a cost saving in the manufacture of piezoelectric components.
  • a further unfilled layer can be provided in particular over a filled high-resistance layer, which can serve as a protective layer, in particular in order to avoid abrasion of filler particles 4 from the possibly high-resistance absorber layer 2.
  • Reactive resins for example, are suitable for such protective layers, which allow easy processing by spin coating in the liquid state and which can be brought to the desired strength in a separate hardening step.

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Abstract

Zur Erhöhung der Bruchfestigkeit sowie zur varhinderung von optischen Reflexionen während der Strukturierung zur Herstellung von Bauelementen auf piezoelektrischen Substraten wird vorgeschlagen, eine Absorberschicht (2) auf der Rückseite des Substrats (1) vorzusehen, die eine hohe optische Absorption aufweist, partikelbindend und anrissversiegelnd ist. Vorteilhafterweise ist die Absorberschicht (2) auch elektrisch Laitfähig zur Ableitung pyroelektrischer Ladungen.

Description

Beschreibung
Piezoelektrisches Substratmaterial mit erhöhter Bruchfestigkeit und Herstellverfahren
Einige piezoelektrische Materialien sind auch pyroelektπsch und zeigen den pyroelektrischen Effekt. Dabei reagieren diese Materialien auf Temperaturanderung mit dem Aufbau einer elektrischen Spannung. Dies ist insbesondere für Bauelementstruk- turen nachteilig, die direkt auf pyroelektrischen Substraten aufgebracht sind, beispielsweise bei Oberflachenwellen- Bauelementen. Zwischen den mehr oder weniger feinen elektrisch leitenden Strukturen dieser Bauelemente können sich dabei so große Spannungen bzw. Feldstarken aufbauen, daß es zu elektrischen Überschlagen zwischen den feinen Metallstrukturen kommt. Letztere und damit das Bauelement selbst können dabei beschädigt oder gar zerstört werden, wenn keine geeigneten Schutzmaßnahmen ergriffen werden.
Weiterhin können sich aufgrund der hohen auftretenden Feldstarken auch die Eigenschaften des piezo- und pyroelektrischen Substratmaterials und damit auch die Bauelementeigen- schaften irreversibel andern, dass sogar das Bauelement unbrauchbar wird. Treten die Pyrospannungen wahrend des Betrie- bes des Bauelementes auf, so können die elektrischen Felder oder die Überschlage zwischen den elektrisch leitenden Strukturen Impulse auslosen, die zu fehlerhafter Signalverarbei- tung m der umgebenden elektrischen Schaltung fuhren können
Unerwünschte Pyrospannungen, die auf starke Temperaturande- rungen zur ckzuführen sind, treten insbesondere oei der Herstellung oder Bearbeitung von Bauelementen auf pyroelektri- schem Substrat auf Eine bekannte Moglιchke_t, Schaden durcn pyroelektπsche Aufladung zu verhindern, bestehe im Vorsehen von Ionisationseinrichtungen wahrend der Fercιgu g . Durch An- bieten von beweglichen Ladungsträgern passender Menge und Polarität in der Umgebungsatmosphäre des pyroelektrischen Substrates können die üblicherweise ortsfesten Ladungen auf der. Substraten weitgehend kompensiert werden. Dies ist jedoch e n technisch aufwendiges Verfahren, das außerdem nicht für alle Fertigungsprozesse geeignet ist. Auch kann eine mit elektrisch isolierenden oder passivierenden Schichten abgedeckte pyroelektrische Oberfläche mit Hilfe von Ionisationselektroden nicht mehr ausreichend entladen werden. Außerdem sind die Ionisationselektroden empfindlich gegen verschiedene Dünnschichtverfahren und würden beispielsweise auch durch in Ofenprozessen auftretende organische Ausgasungen geschädigt.
Aus der EP-A-0 785 620 ist es bekannt, Bauelemente auf piezo- und pyroelektrischen Substraten durch ganzflächig über oder unter den Bauelement-Strukturen auf dem Substrat aufgebrachte leitfähige Schichten gegen Schäden durch Pyroentladungen zu schützen. Nachteilig ist dabei, dass die zusätzliche Materialschicht die Bauelement-Eigenschaften unzulässig verändern kann und beispielsweise die elektroakustische Kopplung oder die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Oberflächenwelle verändert oder gar deren Dämpfung bewirkt.
Weiterhin ist es möglich, die metallischen elektrisch leite - den Bauelementstrukturen leitend miteinander zu verbinden, beispielsweise durch das Vorsehen schmaler metallischer Streifen, die zur Ausbildung einer hochohmigen Verbindung, beispielsweise in mäanderförmiger Anordnung, ausgebildet werden. Diese Verbindungen benötigen aber eine erhebliche Sub- stratflache, die der zunehmenden Miniaturisieruπg der Bauelemente entgegensteht. Außerdem sind sie aufgrund ihrer Geometrie anfällig für elektrische Unterbrechungen während des Herstellungsprozesses . Insbesondere bei Oberflächenwellen- Bauelementen, die eine komplizierte Anordnung u d aufwendige Verschaltung mehrerer Wandlerstrukturen auf einem Chip auf- weisen können, kann es mitunter unmöglich sein, alle Wandler auf diese Weise zu schützen, wenn nicht genügend Platz für die zu schützenden Strukturen verfugbar ist, und wenn die verwendeten Technologien keine Überkreuzung von Leiterbahnen ermöglichen. Auch mit zusätzlichen gebondeten Drahtkontaktie- rungen zur hochohmigen Verbindung unterschiedlicher elektrisch leitender Strukturen, die zudem hohe Kosten verursachen, läßt sich das Problem nicht immer lösen.
Weitere Probleme entstehen bei der photolithograpischen
Strukturierung von Bauelementstrukturen auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Wafers . Da das Wafermateπal für die zur Belichtung eingesetzte Wellenlänge transparent ist, können optische Reflexionen von der gegenüberliegenden Wafer- oberfäche die Strukturierung stören und beispielsweise die maximal erreichbare Strukturauflösung verschlechtern.
Bei Oberflächenwellen Bauelementen können akustische Wellen von der Rückseite reflektiert werden und die Signalverarbei- tung des Bauelement stören. Dabei ist es bekannt, die Rückseite mechanisch aufzurauhen, um dies zu verhindern. Dies führt zu weiteren Problemen durch Partikelkontammation auf der Waferoberflache , die ebenfalls die Strukturierung beeinträchtigen oder gar Bauelementstrukturen beschädigen können. Bei der Aufrauhung einer Waferoberflache wird außerdem die Bruchgefahr für den Wafer erhöht, zu erhöhtem Ausschuss bei der Herstellung der Wafer fuhren kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für piezo- elektrische Bauelemente ein Substrat anzugeben, welches die Bruchgefahr wahrend der Verarbeitung reduziert und welches sich durch Phototechnik besser strukturieren laß . Eine Unteraufgabe für piezo- und pyroelektπsche Bauelemente besteht darin, im Substrat Pyrospannungen einfach und unscnadlich ab- zuleiten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bauelement nach Anspruch 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung des Bauelementes sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, auf der Rückseite eines piezoelektrischen Bauelementsubstrats eine Schicht aufzubringen, die zumindest zwei Eigenschaften aufweist: a) Versiegelung von Anrissen und damit Reduzierung der Bruchgefahr für das Substrat und b) Verhinderung von optischen Reflexionen an der Wafer- Rückseite durch Verwendung eines optisch absorbierenden Materials als Absorberschicht.
Speziell für pyroelektπsche Materialien kann die Schicht als weitere Eigenschaft aufweisen: c) Schaffung einer ausreichend elektrischen Leitfähigkeit zur Ableitung von pyroelektrischen Ladungen
Pyroelektrische Ladungen werden zuverlässig und ohne Schädigung von Bauelementstrukturen abgeleitet, wenn die Absorber-
__ schicht hochohmig ist und eine Flachenleitf higkeit von 10 bis 10 Ohm per Square aufweist.
Eine Verbesserung des Strukturierungsverfahrens gegenüber einem unbehandelten Wafer wird erzielt, wenn die optische Absorption der Absorberschicht ausreichend ist, dass bei einer Belichtung von der Vorderseite des Wafers her eine Reflexion von maximal fünf Prozent des eingestrahlten Lichts auftritt bzw. verbleibt. Mit der Erfindung können auch Reflexionswerte erreicht werden, die für ein Licht der üblicherweise verwendeten Wellenlange von 320 bis 450 nra eine Restreflexion von maximal 1 bis 2 % ergeben. Damit kann ein optisches Struktu- πerungsverfahren mit einem erfindungsgemäßen Substrat erheblich verbessert werden.
Als weiterer Vorteil wird mit einer solchen Absorberschicht erreicht, daß insbesondere bei einer aus akustischen Gründen aufgerauhten Rückseite die Partikelkontammation verringert ist, da die versiegelnde Absorberschicht auch partikelbindend ist. Durch die mechanische Aufrauhung gelockerte Partikel werden mit der Schicht fixiert und damit an einer Kontamma- tion der Wafervorderseite gehindert, wo Baueleirentstrukturen beeinträchtigt werden konnten.
Als weiterer vorteilhafter Effekt des erfmdungsgemaßen Substrats wird beobachtet, daß mit der Absorberschicht die Bruchfestigkeit des Wafers um bis zu 50% gegen einen Wafer ohne Rückseitenbeschichtung erhöht ist . Das beruht auf der Versiegelung von mikroskopischen Anrissen.
Eine gegebenenfalls hochohmige Absorberschicht kann m Form einer Polymer- oder Lackschicht aufgebracht werden. Geeignet speziell für hochohmige Schichten sind beispielsweise Polymere mit mtrinsischer elektrischer Leitung, beispielsweise Po- lyanilm, Polyaromaten, Heteroaromaten oder andere hochunge- sattigte Verbindungen.
Möglich ist es jedoch auch, für eine hochohmige Absorber- schicht ein elektrisch isolierendes Polymer oder einen isolierenden Lack zu verwenden und eine gewünschte bzw. geforderte elektrische Leitfähigkeit durch m die Scnicht einge- bettete elektrisch leitende Partikel zu herzustellen. Als leitfahige Partikel sind insbesondere Graphit --^d Ruß geeignet, edoch sind noch andere leitfahige Materialien möglich Diese haben den Vorteil, daß sie gleichzeitig ^ohe optische Absorption aufweisen Weiter geeignet als Absorberschicht und/oder hochohmige Schicht können anorganische Schichten oder hybride Materialien sein, die organische und anorganische Netzwerke vereinen. Solche Schichten können insbesondere im Sol -Gel -Verfahren hergestellt werden. Organische Schichten können aufgedruckt, aufgestrichen oder aufgeschleudert werden. Hybride Materialien sind insbesondere einfach aufzubringen und weisen eine hohe Härte auf .
Besonders geeignet sind elektrisch isolierende Materialien, die einen entsprechenden Anteil optisch absorbierender und/oder elektrisch leitfähiger Partikel enthalten. Über das Material, die Größe und den Anteil der leitfähigen Partikel lassen sich in einfacher Weise die elektrische Leitfähigkeit sowie die mechanischen, optischen und elektrischen Eigenschaften der Schicht einstellen. Weiterhin ist es auch möglich, rein anorganische Schichten als Absorberschichten zu verwenden, beispielsweise Silikate. Auch hier kann die elektrische Leitf higkeit über eingelagerte leitfähige Partikel hergestellt werden.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Rückseitenbeschichtung in einem frühen Bearbeitungsstadium des Substrats als Wafer aufgebracht, und besonders vorteilhaft bereits unmittelbar nach der Waferherstellung. Auf diese Weise ist es möglich, die Vorteile der erfindungsgemäßen Rückseitenbeschichtung für eine maximale Anzahl von Bearbeitungsschritten auszunutzen und die meisten Fehler oder Beschädigungen vermeiden.
Aus den gleichen Gründen wird die erfindungsgemäße Rückseitenbeschichtung erst in einem späten Bearbeitungsstadium wieder entfernt oder kann sogar auf der Waferrückseite bzw. auf der Rückseite des in der Folge hergestellten Bauelements verbleiben. Dabei können sich weitere Anforderunger. an die Ξi- genschaften der ggf. hochohmigen Absorberschicht mit hoher optischer Absorption ergeben. Insbesondere kann eine Temperaturbeständigkeit gefordert sein, beispielsweise bis zu 350°C, wie sie beim Aufdampfen von Aluminium zur Herstellung elektrisch leitender Bauelementstrukturen auftreten kann. Vor- zugsweise ist die Schicht auch so zusammengesetzt, daß bei diesen hohen Temperaturen auch im Vakuum keine Ausgasungen auftreten können, die das Vakuum stören oder Bearbeitungspro- zesse beeinträchtigen könnten. Vorzugsweise ist die Schicht auch gegen die verwendeten Lösungsmittel, beispielsweise für Photolacke oder lift-off-Verfahren beständig. Für bestimmte
Bauelemente kann auch eine Beständigkeit gegen ätzende Naßmedien erforderlich sein, beispielsweise bei der Strukturierung von Aluminium mittels Atzen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen und der dazugehörigen sieben Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Substrat mit Rückseitenbeschichtung . Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Schicht mit elektrisch leitenden und/oder optisch absorbierenden Füllstoffen.
Figuren 3 bis 6 zeigen anhand schematischer Querschnitte verschiedene Verfahrensstufen bei der Weiterverar- beitung eines erfindungsgemäßen Wafers.
Figur 7 zeigt Messergebnisse von Reflexionsversuchen.
Figur 1: Ein Wafer aus einem piezoelektrischen Material 1, beispielsweise Quarz, Lithiumniobat oder Lithiumtantalat wird erfindungsgemäß mit einer ggf. hochohmigen Absorberschicht 2 mit hoher optischer Absorption versehen. Aufgrund ihrer gut einstellbaren Schichtdicken und der fein wählbaren elektrischen Leitfähigkeit sind Polymerfilme bevorzugt, insbesondere Polymerfllme mit eingebetteten leitfahigen und/oder optisch absorbierenden Füllstoffen, beispielsweise m Form von aus- reichend kleinen Partikeln. Besonders bevorzugt als ggf. hochohmige Schicht ist eine Matrix 3 aus einem hochtemperaturbeständigen Polymer, beispielsweise Polyimid oder Polyben- zoxazol , die mit leitfähigen Graphit- oder Rußpartikeln 4 ge- füllt sind. Für die Schicht wird eine Schichtdicke von ca. 10 bis 50μm und eine Leitfähigkeit zwischen 10 und 10 Ohm per Square eingestellt. Die verwendeten Füllstoffe Graphit und Ruß haben den Vorteil, daß sie elektrische Leitfähigkeit herstellen und eine hohe optische Absorption für die Schicht ge- währleisten.
Figur 2 zeigt ausschnittsweise und m schematischer Darstellung eine solche mittels elektrisch leitfähiger Partikel leitfähig und optisch absorbierend gemachte Schicht. Diese umfaßt die Matrix 3 und die darin enthaltenen leitfähigen
Partikel 4. Die Anzahl der Partikel wird so gewählt, daß ein inniger gegenseitiger Kontakt der Partikel und damit eine ausreichend hohe Leitfähigkeit gewährleistet ist.
Ein erfindungsgemäßer Wafer 1 mit aufgebrachter Rückseitenbeschichtung 2 kann nun weiteren Bearbeitungsschπtten zur Herstellung von Bauelementen aus auch pyroelektrischen. Substrat eingesetzt werden, ohne daß dabei die Gefahr von Beschädigungen durch pyroelektπsch erzeugte Ladungen oder durch optische Reflexion an der Ruckseite oder eine erhöhte Bruchgefahr besteht .
Ein übliches Verfahren zur Herstellung metallischer Bauelementstrukturen auf der Vorderseite des Wafers ist das lift-off-Verfahren. Dazu wird beispielsweise eine lift-off-
Schicht 5 ganzflächig auf der Vorderseite des Wafers 1 aufgebracht. Anschließend wird die lift-off -Schicht strukturiert, beispielsweise durch Photostrukturierung, die über eine maskierte Belichtung erfolgen kann. In Figur 3 ist m schemati- scher Weise durch Pfeile 7 eine solche optische Belichtung bzw. Strukturierung dargestellt. Die Belichtung erfolgt üblicherweise im sichtbaren Bereich oder im nahen UN, für das der piezoelektrische Wafer weitgehend transparent ist. Mit der erfindungsgemäßen Rückseitenbeschichtung 2 wird die Gefahr von Reflexionen an der Rückseite des Wafers 1 durch Absorption des Lichtes weitgehend ausgeschaltet.
Figur 4 zeigt im schematischen Querschnitt einen Wafer mit bereits strukturierter lift-off-Schicht . Die von der ur- sprünglich ganzflächigen Schicht 5 nach der Strukturierung verbleibenden Strukturen 6 stellen ein Negativ für die später gewünschte elektrisch leitende Bauelementstruktur, insbesondere für eine metallische Bauelementstruktur dar. Dazu wird im nächsten Schritt ganzflächig eine metallische Schicht, beispielsweise Aluminium im Vakuum aufgedampft. Die erfindungsgemäß verwendete Rückseitenbeschichtung ist dabei gegen Temperaturen bis ca. 400°C stabil, so daß sie das Aufdampfen der Aluminiumschicht 9 unbeschadet übersteht. Das dafür erforderliche Vakuum führt auch nicht zu Ausgasungen aus der Schicht 2 auf der Rückseite des Substrats.
Im nächsten Schritt werden die lift-off -Strukturen 6 samt den darüberllegenden Bereichen der metallischen Schicht 9 abgehoben, wobei die metallischen Bauelementstrukturen 8 auf der Oberfläche des Wafers verbleiben, wie beispielsweise m Figur 6 dargestellt.
Während sämtlicher Verfahrensschπtte können bei auch pyroelektrischen. Substratmateπal pyroelektrische Spannungen auftreten, die dann mit der erfindungsgemäßen hochohmig eingestellten Rückseitenbeschichtung 2 sicher und ohne Beschädigung von Bauelementstrukturen oder ohne Störung von Bearbeitungsschritten abgeleitet werden können. Figur 7 zeigt anhand von Messdiagrammen die mit der erfindungsgemäßen Rückseitenbeschichtung 2 verminderte Reflektivi- tät für üblicherweise zur Strukturierung verwendete Wellenlängen an der Rückseite des Wafers. Im Diagramm ist die Re- flektivität gegen die Wellenlänge aufgetragen. Kurve A zeigt die durch die Rückseite verursachte Reflektivität eines unbe- handelten Quarzwafers . Aus dem Diagramm ergeben sich für den verwendeten Wafer Reflektivitätswerte zwischen 10 und 7 %. Die Messkurve B dagegen zeigt die Reflektivität eines erfin- dungsgemäßen Wafers mit hochohmiger und optisch absorbierender Rückseitenbschichtung . Neben der äußerst geringen Reflektivität, die für das gewählte Ausführungsbeispiel bei knapp über einem Prozent liegt, ist insbesondere auch von Vorteil, daß die geringe Reflektivität über den gesamten vermessenen Wellenlängenbereich niedrig bleibt. Dies gewährleistet, daß bei allen optischen Prozessen während der Herstellung eines Bauelements aus dem erfindungsgemäß beschichteten piezo- und pyroelektrischen Substrat praktisch keine Beeinträchtigungen durch optische Reflexionen an der Rückseite des Wafers zu be- fürchten sind. Dies erhöht die Verfahrenssicherheit, verbessert die Strukturauflösung der optischen Verfahren und führt zu einem geringeren Ausschuß und damit zu einer Kostenersparnis bei der Fertigung von piezoelektrischen Bauelementen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann insbesondere über einer gefüllten hochohmigen Schicht eine weitere ungefüllte Schicht vorgesehen werden, die als Schutzschicht dienen kann, insbesondere um einen Abrieb von Füll- stoffpartikeln 4 aus der ggf. hochohmigen Absorberschicht 2 zu vermeiden. Für solche Schutzschichten sind beispielsweise Reaktionsharze geeignet, die eine einfache Verarbeitung durch Aufschleudern im flüssigen Zustand erlauben und die in einem separaten Härtungsschritt zur gewünschten Festigkeit gebracht werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Piezoelektrisches Substrat für Bauelemente, einen Wafer (1) aus piezoelektrischem Kristallmaterial um- fassend, bei dem auf der Ruckseite des Wafers ganzflachig eine Absorberschicht (2) mit hoher optischer Absorption aufgebracht ist.
2. Substrat nach Anspruch 1, bei dem die Rückseite des Wafers (1) unter der Absorberschicht mechanisch aufgerauht ist.
3. Substrat nach Anspruch 1 oder 2 , bei dem die Absorberschicht (2) ausgewählt ist aus organi- scher Schicht, anorganischer Schicht oder Schicht aus hybridem organisch/anorganischen Netzwerk.
4. Substrat nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem die Absorberschicht eine hochohmige Schicht (2) ist und einen elektrisch isolierenden Lack (3) als Matrix umfasst, m der elektrisch leitende Partikel (4) eingebettet sind.
5. Substrat nach Anspruch 4, bei dem die Partikel (4) Kohlenstoff m For^ von Ruß- oder Graphitpartikeln umfassen.
6. Substrat nach Anspruch 4, bei dem die Matrix (3) ausgewählt ist aus Epoxidharz, No- volak, Polyimid oder Polybenzoxazol
7. Substrat nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem die hochohmige Absorberschicht (2) eine organische Schicht umfasst die mtrinsisch leitend st
8. Substrat nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem Absorberschicht (2) eine Silikatschicht umfasst.
9. Substrat nach einem der Ansprüche 1-7, bei dem die Absorberschicht (2) eine Dicke von 0,5-50μm aufweist .
10. Substrat nach einem der Ansprüche 1-8 bei dem die Absorberschicht (2) auf eine Flächenleitfähig- IQ keit von 10 -10 Ω/D - ohm per Square - eingestellt ist.
11. Substrat nach einem der Ansprüche 1-10 bei dem über der Absorberschicht (2) eine mechanisch und/oder chemisch stabile Schutzschicht angeordnet ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit piezoelektrischem Substrat, bei dem vor dem ersten Bearbeitungsschritt auf der Rückseite des Wafers (1) ganzflächig eine Absorberschicht (2) mit hoher optischer Absorption aufgebracht wird bei dem danach zumindest eine Metallisierung umfassende BauelementStrukturen (8) auf der Vorderseite des Wafers (1) erzeugt werden, bei dem zur Herstellung der Bauelementstruk~uren (8) eine Phototechnik eingesetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Absorberschicht (2) in einem Dünnschicht Verfahren aufgebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Absorberschicht (2) als Lack m einer Schichtdicke von 2-10 μm aufgeschleudert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem eine hochohmige Schicht als Absorberschicht verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem durch die Absorberschicht Partikel, die an der Rückseite des Substrats anhaften, dauerhaft fixiert werden.
17.Verwendung eines Substrats nach einem der Ansprüche 1-11 zur Herstellung von Oberflächenwellen-Bauelementen.
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DE3314602A1 (de) * 1983-04-22 1984-10-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur fotolithografischen herstellung von strukturen
JPH02174217A (ja) * 1988-12-27 1990-07-05 Clarion Co Ltd 弾性表面波素子作製法
JPH10233641A (ja) * 1997-02-18 1998-09-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 弾性表面波素子の製造方法

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