JP2006526919A - 電気音響構成素子および製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は電気音響構成素子に関する。ここでこの電気音響構成素子は、２つの基板の間に配置された層システムを含む。この層システムは、ガイド音響体積波を励振させる電気音響構造体を有する。ここでこの電気音響構造体上には中空空間は設けられていない。この層システムは圧電層と少なくとも１つの金属層と平坦化層を含む。この平坦化層は、自身のすぐ上に配置された基板に向かって平坦な境界面を有している。この種の構成素子はコスト的に有利に、２つのウェハをダイレクトウェハボンディングすることによって製造される。電気音響構成素子構造体は電気的に、垂直な電気的接続部によって、構成素子の外部コンタクトと接続されている。

Description

本発明は、電気音響構成素子、殊に高周波回路用の帯域フィルタに関する。

この種の構成素子は、少なくとも１つの圧電層と、この層と接続されており、異なる電位差にある、電気音響波を励振させる少なくとも２つの電極を含む。これらの電極は圧電層の相互に対向する面上に配置され、音響体積波を励振させるために用いられる。この体積波の伝播方向は垂直軸と一致する。このような効果は例えば薄膜共振器において使用される。

それぞれ電極指を有する、異なるポテンシャルにある２つの電極間で音響表面波が励振される。ここで第１の電極および第２の電極の電極指は相互にかみ合っており、１つの電気音響変換器を構成する。音響表面波はラテラル面において伝播し、電極指に達すると電極内で再び電圧を誘起する。

音響表面波で動作する、例えば共振器、ＤＭＳ（ＤＭＳ＝Double Mode Surface Acoustic Wave：ダブルモードＳＡＷ）フィルタ，広域ファンフィルタおよび別の構成素子が既知である。

電気音響変換器上に通常は中空空間が設けられる。これによって表面波が伝播する。薄膜共振器の、（音響体積波の励起に関して）アクティブな領域は、支持体基板上に中空空間を介して配置される。支持体基板と薄膜共振器の間に音響鏡を配置して、体積波のエネルギーが基板内に排出するのを阻止することもできる。各ケースにおいて、中空空間の実現ないし遮蔽または音響鏡の構成にかかるコストは大きい。

Ｆｕｋａｓａｗａ等著の文献「Piezoelectric Boundary and Surface Waves Propagating on Glass Film/ZnO Film/Glass Substrate Structures（IEICE Transaction, Vol. E74, No. 8, 1991, SS. 2184-2187）において、次のような電気音響境界層波ないし体積波が研究されている。すなわち、２つのガラス層間に配置されているＺｎＯ層の体積中で、（薄膜共振器における体積波とは異なって）ラテラル方向に伝播可能な電気音響境界層波ないし体積波が研究されている。圧電層の境界面に対して平行な体積波の伝播は次のことによって可能になる。すなわち、中央層における波の伝播速度が外側に位置するガラス層におけるそれよりも遅いことによって可能になる。３つの媒体のこのような特性ないし配置は基本的に、従来の導波体の基本構造に相当する。この配置は次のような利点を有している。すなわち、音響波の伝播のために中空空間が必要ないという利点を有している。しかしこの文献では、体積波がどのように励振されるのかも、このような音響波で動作し、殊に高周波信号を処理するために使用される構成素子がどのように構成されるのかも記載されていない。ラテラルな体積波はむしろ記載された層システム内で、ラテラル面において任意の方向で伝播する。なぜなら波の励起および（例えば電極の配置による）目的に合ったガイドの方法は示されていないからである。

文献ＵＳ６０４６６５６号から、境界層波（境界波）で動作する構成素子が公知である。この構成素子は、第１の基板として用いられる圧電層、この圧電層の上に配置された電極構造体、その上に載置された平坦化層（Planarisierungsschicht）およびこの平坦化層上に配置された第２の基板を含む。ここでこの第２の基板は、残りの構成部分とダイレクトウェハボンディング方法を用いて、１００〜１０００℃の間の温度で接続される。圧電層は第１の基板としてないしは支持体基板として設けられるので、この構成素子は、ラテラルモード音響体積波の形成およびガイドには適していない。

ラテラルモード音響体積波は別の文献からも公知であり、主に、抑圧されるべき妨害モードと見なされている。体積波のラテラルモードが、密接に隣り合って配置されている２つの薄膜共振器を音響的に結合させるために用いられる用途も知られている。しかしここでは、特定方向における体積波のラテラルモードのガイドは、このために設けられた装置によってサポートされない。

本発明の課題は、圧電性薄層において音響体積波で動作し、音響体積波の伝播時に電気的にアクティブな領域上の中空空間または音響鏡を必要としない電気音響構成素子およびこのような構成素子の製造方法を提供することである。

前述の課題は、本発明に相応して、請求項１に記載された特徴部分の構成を有する電気音響構成素子ならびに、請求項２９に記載された特徴部分の構成を有する方法によって解決される。本発明の有利な構成は、他の請求項に記載されている。

本発明は、第１の基板を含む電気音響構成素子を提示する。この基板の上には（電気音響）層システムが配置されている。

この層システムは圧電層を含む。この圧電層上には、第１の金属層が配置されている。この第１の金属層内には、（有利には相互に並列に、周期的なパターンで配置されている）電極構造体およびコンタクト面が構成されている。ここでこのコンタクト面は外部から、別の構成素子とのその電気的接続に関してアクセス可能である。コンタクトがアクセス可能であることは、例えば貫通接触接続部（有利な実施形態）またはコンタクト面と接続された外部導体を介して保証される。第１の金属層上には、誘電性の平坦化層と、この平坦化層上の第２の基板が配置されている。この平坦化層は、第２の基板に向かって平坦な表面を有しており、電極構造体を覆い、電極構造体によって覆われている領域外で圧電層を密に遮蔽する。

第１の金属層の電極構造体は、音響波（以降ではＧＢＡＷと称する；ＧＢＡＷ＝guided Bulk Acoustic Wave：ガイドバルク弾性波またはガイド音響体積波）をラテラル面においてガイドする機能ユニット（例えば電気音響変換器の機能ユニット）を構成する。それぞれ通して、このような機能ユニットの下方に配置されている圧電層の領域は、それぞれアクティブ領域を構成する。この領域内では波長λのガイド音響体積波が励振可能ないしは伝播可能である。本発明の構成素子内には有利には、電気的に相互に接続された複数の機能ユニットおよび相応する多くのアクティブ領域が設けられている。ここでアクティブ領域は、音響的に相互に結合されるまたは音響的に相互に分離される。

層システム内にも層システムと各基板との間の境界面にも中空空間は設けられない。圧電層内でのガイド体積波の伝播速度は、第１および第２の基板内でのガイド体積波の伝播速度よりも遅く選択されている。従って第１および第２の基板およびこれらの基板の間に配置された圧電層は導波体を構成する。ここで圧電層は核領域を構成し、２つの基板は導波体の套領域を構成する。

圧電層は有利にはＺｎＯ，ＡｌＮ，ＬｉＮｉＯ_３またはＬｉＴａＯ_３から成る。

圧電層は有利には０．１λ〜λの間の厚さを有している。層の厚さが０．１λより格段に薄い場合には、不利にはＧＢＡＷの分散が大きく、電気音響結合が僅かになってしまう。層の厚さが値λを格段に上回る場合、場合によっては音響波の別のモードが励起されてしまう恐れがある。これはアクティブ領域からエネルギーを取り去り、従って構成素子の挿入損失を高めてしまう。

層システムは次のような層によって形成される。これらの層にはＧＢＡＷのエネルギーの大部分が集約される（ここでエネルギー分布の最大部は、圧電層内に垂直方向に位置する）。各基板の厚さは、ＧＢＡＷの進入深度に相応して次のように選択される。すなわちＧＢＡＷが外部へ向かって十分に弱まるように選択され、これによって基板厚さのさらなる増大または外部から別の層を付加することがＧＢＡＷの特性に影響を与えない。第１の基板および第２の基板の厚さは有利にはそれぞれ２λ〜５λの間で選択される。

層システムの全体厚さは有利にはλ〜２λの間の値である。

本発明に相応する電気音響構成素子は次のような利点を有している。すなわち、公知の構成素子に比べて小さい寸法を有しており、低コストのＤＷＢ（Direct Wafer Bonding；ダイレクトウェハボンディング）方法で製造可能であるという利点を有している。なぜなら、中空空間または音響鏡の構成を省くことができるからである。僅かな厚さの層のみが必要とされるということによって、この種の層を積層するために必要な時間は相応に短くなる。

ＧＢＡＷによって呼び起こされた、各基板内の材料の変位置は、基板体積内で基板の厚さが比較的厚く選択されていることによって外部に向かって次第に弱まるので、従来の意味でのハウジングを省くことができる。

本発明の基になる考えは、圧電層上に配置された電極構造体（共通の電流線（Stromschiene）に接続された電極指）を、有利には周期的なパターンで、または音響波の放射において有利に１つの方向で用いられる配置で配置され、これによって、その下にある圧電層の体積体（アクティブ領域）においてガイド体積波（ＧＢＡＷ）が生じるないしは、有利には電極指に対して垂直に拡がるラテラル方向でガイドされるというものである。ＧＢＡＷは基本的に、音響体積波（ＢＡＷ＝Bulk Acoustic Wave；バルク弾性波）のガイドラテラルモードであり、次の点においてＢＡＷとは異なる。すなわち、これが、電極指によって設定さられたラテラル方向において伝播し、ここで部分的に励振された波成分の構造的な重畳が行われるという点で異なる。ＧＢＡＷは、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave；弾性表面波）と次の点において異なる。すなわち、これは表面波ではなく、圧電層の境界面に沿って伝播する体積波であるという点において異なる。周期的な電極構造体はここで体積波をガイドするために用いられる。

Ｆｕｋａｓａｗａ等著の文献、IEICE Transaction, Vol. E74, No. 8, 1991, 頁2184-2187から次のことが推測可能である。すなわち、相応する構成素子の構成時に、外側に位置するガラス層が、（ガラス層の体積内で励振された波が次第に弱まるのに十分な）最低厚さを有していなければならないということが推測可能である。この最低厚さは１または２ＧＨｚ用に設計されており、少なくとも１０μｍの値である。

ガラス層は圧電層に接しており、この層内で音響波のエネルギーの主な部分（合計で５０％まで）が集約されるので、層システム全体の音響特性は、ガラス層の組成および質に強く影響される。従って（殊に構成素子の質量体加工に関して、かつ後で行われる構成素子のトリミングも以降で記載する理由から困難になるので）２つのガラス層は高い程度で再現可能でなければならない。これは基本的に積層方法における低い積層速度−しかし相応の高い時間消費−によって得られる。

ここではどのように積層体が低コストの方法で製造されるのか記載されていない。この積層体は、例えば１０〜１００μｍの間の領域における厚さを有する、必要とされる質の２つの層と、ハイテクスチャード加工された（hochtexturierte）圧電層を含む。

ダイレクトウェハボンディングを用いた、上述の電気音響構成素子の製造方法は、本発明の第２のアスペクトを構成する。

まずは、第１のウェハが供給される。これは第１の基板（支持体基板）である。この第１の基板上に層システムが載置される。この層システムを構成するために、第１の基板上に相応する順番で圧電層、金属層および誘電層が載置される。ここで上方に向かって有している、誘電層の露出表面は例えば化学機械的研磨によって平坦化される。従って平坦化層が構成される。第２のウェハが供給される。これは第２の基板を含む。第１および第２のウェハはここでダイレクトウェハボンディング方法（有利には「低温」方法、すなわち１００℃を下回る温度で）によって相互に接続される。

誘電層（例えば酸化ケイ素から成る）は有利には低い温度（例えば室温）で積層される。

周期的に配置された電極構造体は、有利には共通の電流線に接続され、櫛の歯状の電極を構成する。１つの電極の電極構造体および別の電極の電極構造体は相互にかみ合っており、これによって、異なるポテンシャルにある電極構造体が交互に配置される。相互にかみ合っている２つの電極は、例えば電気音響変換器を構成する。同じポテンシャルにある、隣り合って配置された複数の電極指は反射体を構成する。

この変換器は波伝播方向において、複数の領域に分割される。ここで隣り合って配置された複数の電極構造体は例えば励振セルまたは反射セルを構成する。

隣り合って配置され、異なるポテンシャル上にある電極指の中央間隔（Mittenabstand）は有利には半波長である。電極指は音響波を励振させる。ここでこの電極指は有利には、１／４波長の幅を有している。反射セル内でこの電極指は、これとは異なる幅ないし中央間隔を有している。

励振セルおよび反射セルは交互に配置可能である。ここでは相応する、それ自体公知のセルの配置によって、有利な方向でのガイド体積波の放射が得られる。

圧電層は、ＮＳＰＵＤＴ（ＮＳＰＵＤＴ＝Natural Signale Phase Uni-Directional Transducer；一方向性変換器)基板の特性を有している。ここで有利な方向におけるガイド体積波の放射は、圧電層の元来の特性によって得られる。

電気音響構成素子での電気音響変換器の効果は、電気音響結合に依存する。この電気音響結合は同じように、励起方向に対する圧電軸の配向に依存する。音響波の励起が圧電軸に沿って行われると、最大の電気音響結合が得られる。圧電層の圧電軸は通常はラテラル面に対して垂直に配向されている。従って、本発明の１つの形態では次のことが提案される。すなわち、第１の基板と圧電層の間に第２の金属層を配置し、この第２の金属層内で、ガイド音響波を垂直方向で励起するための少なくとも１つの電極が構成されることが提案される。第２の金属層の電極は垂直方向において、第１の金属層の電極構造体に対向しており、相応のアクティブ領域の下方に配置され、有利には貫通して構成されている。ＧＢＡＷは、第１の金属層の電極構造体と、第２の金属層の電極の間で垂直に励振され、ラテラル方向に伝播する。

しかし、第２の金属層の電極を構造化することも可能である。この場合には電極構造体（電極指）が構成される。第２の金属層の構造化を省くことも可能であり、これによって第２の金属層の電極は、１つまたは複数のアクティブ領域の下方にも、構成素子の給電部およびコンタクト面の下方にも配置される。しかしこの場合には、第１の金属層のコンタクト面とこれに対向する、第２の金属層の領域との間で音響波の不所望な励振が生じないように注意されるべきである。

音響波の不所望な励振（殊に、比較的大きな面積であり、従って、周辺の導体または半導体構造体との寄生容量結合の影響を受ける、構成素子のコンタクト面および給電部の下方で）は、例えば次のことによって除去される。すなわち相応する領域における圧電層の構造ないしテクスチャード加工を、音響波の電波がそこで阻止されるように変えることによって除去される。例えば圧電層の成長時に基礎部として用いられる層を、相応の領域において粗面化することができる。これによって、圧電層の成長時に、圧電軸の所定の配向を伴う単結晶構造体の構成が阻止される。むしろ、このような領域において圧電性多結晶が構成される。この多結晶の圧電軸は全体的に優先方向を有しておらず、これによって圧電性結合が妨害される。

例えば、第２の金属層を、アクティブ領域（殊にコンタクト面および給電部の下方で）外で次のように構造化することが可能である。すなわちここで生じた構造体がランダムに分割されるおよび／または音響波の波長よりも格段に小さくなるように構造化することが可能である。

外部からアクセス可能なコンタクト面を第２の金属層内にも構成することが可能である。

第１の基板と圧電層の間に、第１の機能的中間層を配置することが可能である。第２の基板と平坦化層の間には、第２の機能的中間層を配置することが可能である。この場合に２つの中間層は層システムの外側に位置する層を構成し、それぞれ次のことのために用いられる。すなわち、各基板と次に位置する層システムの層の熱膨張係数における違いを補償するために用いられる。

第１および／または第２の中間層は、１．９≦ｘ２．１である、ＳｉＯ_ｘから成る。これは有利には１．４３〜１.４９の間の屈折係数を有する（この範囲は、ハイテクスチャード加工された酸化ケイ素層に対して特徴的である）。このようにテクスチャード加工された酸化ケイ素は、構成素子の完治後に僅かな固有圧力を有しており、従って音響波の僅かな減衰並びに（ＢＡＷの伝播速度に関して）有利な柔軟な特性を有している。酸化ケイ素はさらに次のような利点を有している。すなわち、多くの他の材料とは異なって、ネガティブな温度係数（ＴＣＦ）を有しており、ＴＣＦ＞０の材料から成る層（ここでは圧電層）との結合において、結合部（すなわち層システム）の僅かなＴＣＦ（例えば２５ｐｐｍ／Ｋを下回る）を保証するという利点を有している。

各中間層におけるＧＢＡＷの伝播速度が、（第１ないし第２の）基板におけるそれより低いのは有利である。この基板はこの中間層に接している。層システムにおける電気音響結合を高めるために、各中間層におけるＧＢＡＷの伝播速度が、圧電層におけるそれよりも高いのは有利である。

平坦化層は、上述した特性を伴う酸化ケイ素ないしＳｉＯ_ｘからも構成される。

第１および／または第２の基板は、例えばガラス、半導体（例えばＳｉ）または圧電体から選択された材料から成る。

この層システムは、各基板に向かって機能的中間層を有し得る。この機能的中間層は磁気的に調整可能な材料（例えばジャイアントデルタＥ効果を有する材料）から選択される。この層と直接的に接続された基板が圧電性の特性を有している場合、これは、音響ストレスを層素子内に導入するために使用され、このようにして構成素子の周波数が変えられる。

誘電層（これは後に平坦化層を構成する）および中間層は例えばＣＶＤ方法またはＰＶＤ方法を用いて製造される（ＣＶＤ＝化学的蒸着方法，ＰＶＤ＝物理的蒸着方法）。

第１および／または第２の金属層は実質的にＡｌ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ，Ｃｒまたはこれらの成分を含有している合金から成る。金属層がそれぞれ複数の層から成ることも可能である。この場合に少なくとも１つの層は上述の材料から成る。金属層はそれぞれ、パッシブ化層として構成された機能的中間層（例えば酸化層または酸化金属層）に接している。パッシブ化層は大きな面積で構成されている、または各金属層の構造体のみを少なくとも部分的に含む。

基本的に、層システムの上述した層はそれぞれ、上述した材料から成る多層構造体を有し得る。

本発明の発展形態では、電気音響構成素子を次のように構成することが提案される。すなわち、層システムの少なくとも１つの層の特性（殊にテクスチャード加工）が、第１または第２の基板を貫通して変化可能であるように構成することが提案される。層システムの層は例えば、レーザビームに対して第１または第２の基板の材料が適切に選択されている場合、外部からアクセス可能である（相応の基板が例えば光学領域において透過性である場合）。レーザビームは例えば基板を通過して、酸化または（層がプラスチックから成る場合）内部にある層の架橋をトリガする。ここで殊にＧＢＡＷを案内するために、該当する材料の相対的な柔軟パラメータが変えられる。

本発明の変換器内で伝播するＧＢＡＷの波長は一方では、ＳＡＷの場合のように、電極指の周期性によって定められ、他方ではＢＡＷの場合のように、圧電層の厚さによって定められる。

音響的なアクティブ領域上に中空空間を有する従来の電気音響構成素子の場合、加工許容公差、ひいては構成素子の周波数ずれはトリミング（調整）によって修正される。ここでは例えばトリミング層として設けられた層の厚さが相応に変えられる。しかしこの種のトリミングは構成素子内で、中空空間なしに（本発明の構成素子の製造時には例えば２つのウェハの接続後に）不可能である。なぜなら、ＧＢＡＷの伝播に関連する基板間の層領域が「隠され（vergraben）」、外部からの介入が除去されるからである。これは本発明から出発して、上述した理由から得ようと努められる。

波長のオーダにある圧電層の厚さが相対的に薄いことによって、この層の厚さの相対的な加工許容公差は比較的大きくなる。他方では、圧電層の厚さが特に薄い場合、また層の厚さの変化が少ない場合、大きな散乱（ＧＢＷＡの伝播速度の周波数依存性）、従って、相応する大きさの、加工によって生じる、構成素子の周波数精度が期待される。

上述した加工許容公差を補償するために、本発明の１つの実施形態では次のことが提案される。すなわち、層システムの特定の領域（トリミング領域）を露出させ、殊に全てのコンポーネント（第１の基板、層システム、第２の基板）の接続後に構成素子のトリミングを可能にすることが提案される。例えば反射体と変換器（第１の変換器）の間に、電気的にトリミング構造体と接続された変換器（第２の変換器）を配置することができる。前述した構造（変換器−別の変換器−反射体）と距離が空けられているトリミング構造体は、有利には変換器として構成され、容量ないし第２の変換器に対して負荷をあらわす。これは、自身に接続されている変換器を介して容量的に第１の変換器と結合されている。トリミング構造体の容量ないし負荷インピーダンスは、自身の、相互にかみ合っている電極指の数の相応した大きさを有する。

トリミング構造体の変換器の負荷インピーダンスを変えることによって（例えばトリミング構造体の電極指の数をレーザによって分離させることによって）、構成全体の反射特性、ひいてはＧＢＡＷの周波数が影響される。

構成素子のトリミングは、ウェハ面上で（すなわちベースプレートのソーイングないし構成素子の個別化前）行われ、誘電層の平坦化後または大きな面積のベースプレートへの２つのウェハの接続後に行われ得る。

トリミング構造体は、トリミング後に有利にはハーメチックにシーリングされる。これによって周囲への影響ないしはトリミング構造体のさらなる変化が防止される。これは少なくともトリミング領域上に（または外部コンタクトとして設けられた領域を除いて構成素子の全体的な露出表面上に）シーリング層が載置されることによって実現される。

基本的には、トリミングによって、構成素子の電気的特性だけではなく、（電気）音響的特性も、内部に位置する層の修正によって変えられる。このような修正は有利には、ＧＢＡＷのエネルギーの大部分が集約される層、すなわち層システムの層内で行われる。

構成素子の外部コンタクトは、有利には、第１および／または第２の基板の露出表面上に構成される。外部コンタクトはコンタクト面と、例えば第１および／または第２の基板をそれぞれ貫通する貫通接触接続部を介して導電性接続される。

貫通接触接続部は、有利には相応する基板内のメタライゼーション（金属化）された開口部である。このような開口部は有利には、第１のウェハと第２のウェハを接続した後に構成され、これに続いてメタライゼーションされる。

構成素子の上面または下面に外部コンタクトを設けること（これは中空空間を有する電気音響構成素子の場合には困難であり、このような構成素子が相当に高いことからそれほど有意義ではない）は次のような利点を有している。すなわち、複数の構成素子のモジュール構造が相互に重なっても可能であるという利点を有している。

第１の基板内に構成された貫通接触接続部の少なくとも１つは、相応のコンタクト面を介して、第２の基板内に構成された貫通接触接続部の少なくとも１つと接続される。

本発明の発展形態では次のことが提案される。すなわち、各基板内の少なくとも２つの貫通接触接続部が横断面において基板面に対して垂直にＶ字状に構成され、ここで相応するコンタクト面が分断されるということが提案される。Ｖ字状の貫通接触接続部は有利にはそれぞれ別の基板の境界面の上でないし下で終了し、ＧＢＡＷの伝播を妨げる。これは構成素子の異なる２つの機能領域（例えばデュプレクサの送信フィルタおよび受信フィルタ）を分離するために使用される。

基本的には、任意の電気的に相互に接続されている、少なくとも部分的に第１の金属層内に構成された、構成素子の機能スイッチ回路は、貫通するＶ字状貫通接触接続部によってラテラル面において相互に音響的におよび／または電気的に遮蔽される。ここでこの機能スイッチ回路はそれぞれ機能ゾーン内に構成されている。ここでＶ字状貫通接触接続部は電気的に、大面積金属層、およびアースと接続されており、層システムの領域において上述した機能ゾーンを相互に分断する。しかし２つの基板を完全には分断しない。

本発明の１つの発展形態では、第２の基板の上面または第１の基板の下面は、大面積の金属層によって金属化される。この金属層はＶ字状の貫通接触接続部を通じて、このために設けられたコンタクト面（ないしはアース）と電気的に接続されている。

例えば大面積の金属層は、第２の基板の上面に配置される。この場合には、外部コンタクトは第１の基板内に構成され、大面積の金属層と電気的に接続されたＶ字状貫通接触接続部は第２の基板内に構成される。

択一的に大面積金属層が第１の金属層の下面に配置されてもよい。この場合には外部コンタクトは第２の基板内に構成され、大面積金属層と電気的に接続されたＶ字状貫通接触接続部は第１の基板内に構成される。

Ｖ字状貫通接触接続部は、層構成全体をＶ字状にソーイングし、引き続き、ここで構成された部分をメタライゼーションすることによって製造される。

Ｖ字状貫通接触接続部は、結合部内に構成された構成素子の個別化およびその遮蔽化のためにも用いられる。ここでこの結合部は第１のウェハと第２のウェハを結合することによって生じる。構成素子は例えばＶ字状貫通接触接続部に沿ってソーイングすることによって個別化される。

この場合には、Ｖ字状貫通接触接続部は、ソーイングラインに沿って有利には貫通して構成される。これによってこの中に構成された金属化部は構成素子のハーメチックなシーリングを保証する。

本発明の有利な実施形態では、基板の少なくとも１つは半導体層（殊にＳｉ層）を含む。その体積内に集積された構成素子構造体が構成される。この構造体は貫通接触接続部または別の垂直な電気的接続部を介して電気的に構成素子のコンタクト面および／または外部接触接続部と接続されている。

以下で本発明を実施例および実施例に属する図面に基づいてより詳細に説明する。図面は、概略的かつ縮尺通りではない図に基づいて本発明の種々異なる実施例を示している。同じ部分または同じ作用をする部分には同じ参照番号が付与されている。

図１は、本発明に相応する構成素子の層構成の概略的な断面図である。
図２は、２つの金属層と機能的中間層を有する本発明の発展形態の概略的な断面図である。
図３ａ，３ｂは、それぞれ、図２に示された構成素子の第１および第２の金属層の電極構造体の配置例の概略的な平面図である。
図４は、圧電層のすぐ下に位置する中間層の、部分的に毛羽立たされた、コンタクト面の下に配置された領域を有する層システムの部分的な概略的な断面図である。
図５は、層システムの部分的な概略的な断面図（上方）と概略的な平面図（下方）であり、ここで第２の金属層の、コンタクト面の下に配置された領域は、圧電層に対する境界面の粗面性を高めるために構造化されている。
図６は、第２の基板内に構成された貫通接触接続部およびＶ字状貫通接触接続部を有する、本発明に相応する電気音響構成素子の部分的な概略的な断面図である。
図７は、本発明に相応する、まだ個別化されていない複数の電気音響構成素子を伴うウェハの部分的な概略的な断面図であり、ここで貫通接触接続部およびＶ字状貫通接触接続部はそれぞれ異なる基板内に構成されている。
図８は、構造化された第２の金属層を有する、本発明に相応する別の構成素子の概略的な断面図である。
図９は、連続している、背面メタライゼーション部分と接続されている第２の金属層を有する、本発明に相応する別の構成素子の概略的な断面図である。
図１０は、２つの基板内に設けられた貫通接触接続部ないしは構成素子の上面および下面に設けられた外部接触接続部を有する、本発明に相応する別の構成素子の部分的な概略的な断面図である。
図１１は、磁気的に調整可能な層を有している、本発明に相応する別の構成素子の部分的な概略的な断面図である。
図１２ａは、本発明に相応する構成素子内で使用され、容量的にトリミング構造体と結合されている変換器の概略的な平面図である。
図１２ｂは、図１２ａに示されたトリミング構造体を有する、本発明に相応する構成素子の概略的な断面図である。
図１３は、Ｖ字状の、アース接続されている貫通接触接続部によって相互に遮蔽されている２つの機能領域を有する別の構成素子の概略的な断面図である。

図１には、本発明に相応する構成素子の第１の形態が概略的な断面図で示されている。この構成素子は第１の基板Ｓ１と、第２の基板Ｓ２と、その間に配置された層システムＳＳを有している。この層システムＳＳは、圧電層ＰＳと、この圧電層上に配置されている第１の金属層ＭＳ１と、この第１の金属層上に配置されている、平坦化層を構成する誘電層ＤＳを有している。金属層ＭＳ１内には、コンタクト面ＫＦと電極構造体Ｅ１１およびＥ１２が構成されている。これらの電極構造体はそれぞれ、（図３ｂに示された）第１および第２の電極Ｅ１ないしＥ１' の電極指をあらわしている。

圧電層は有利にはＺｎOまたはＡｌＮから構成されている。

第１および第２の基板は有利にはケイ素から構成されている。基板は例えばガラス，ＳｉO_２，ＺｎＯ，ＬｉＮｂO_３，ＬｉＴａＯ_３から構成されてもよいし、ないしは上述した材料から成る少なくとも１つの層を含んでもよい。

平坦化層ＤＳは、有利には酸化ケイ素から成る。コンタクト面ＫＦは構成素子を接触接続するために用いられる。

層システムおよび２つの基板は、音響的な導波体を構成する。ここではＧＢＡＷが励振可能であり、かつ伝播可能である。

有利には周期的かつ交互に配置された電極構造体Ｅ１１，Ｅ１２は電気音響変換器または反射体を構成する。ガイド音響体積波は、異なるポテンシャルにある電極構造体Ｅ１１とＥ１２の間で励振される。ガイド音響体積波は、圧電層領域内でラテラル面（lateralen Ebene)において伝播する。この領域はアクティブ領域ＡＢと称される。この領域は図１内でハッチングして示されている。

第１および第２の基板の厚さは有利には次のように選択される。すなわち、各基板内でＧＢＡＷによって生じた原子の変位が層システムから外部へ向かって（基板の自由表面へ）十分に弱まるように選択される。構成素子の自由表面へ向かってＧＢＡＷが弱まることの利点は、音響的な導波体の電気音響特性が、環境の変化、殊に別の層（例えば遮蔽層または注形）が載置されることによって影響されないという利点を有している。

構成素子はＤＷＢ方法で、第１のウェハＷ１を第２のウェハＷ２と接続させることによって製造される。ここで第１の基板Ｓ１は、層システムＳＳとともに第１のウェハＷ１を構成し、第２の基板Ｓ２は第２のウェハＷ２を構成する。ここでウェハ毎に、複数の構成素子が設けられる。これらの構成素子は後のステップにおいて相互に個別化される。

従来の積層方法では、構成素子の全ての層が相互に重なり合って積層される。ここで下方に位置する層の質は、続く層の質も定めてしまう。

これに対して、２つのウェハを接続するＤＷＢ方法は次のような利点を有している。すなわち、各ウェハ内で高い程度で再生可能な（単結晶の）層が形成されるという利点を有している。

これまで公知のＤＷＢ方法は、１００℃を越える温度が使用されてきた。ここでは、２つのウェハの境界面で場合によっては格子エラー（格子ミスマッチひずみ）が生じる。これは導波体の音響特性を（殊に構成素子の再現可能性に関して）妨害する恐れがある。本発明によるＤＷＢ方法の１つの形態では、ウェハは１００℃を下回る低い温度（または室温）でも結合される。

ウェハを接続する前に、第１の金属層上に載置された誘電層は平坦化されなければならない。ここでウェハはこの面上で薄くされる。平坦化層の厚さは、この場合には特に正確には調整されず、ウェハの接続後には（例えば構成素子のトリミングのために）もはや変えられない。従って本発明は、択一的なトリミング方法を提案する（図１２ａ，１２ｂを参照）。

図２には、本発明による構成素子の別の形態が示されている。この形態では、層システムは第２の（構造化された）金属層ＭＳ２を含む。この第２の金属層は、圧電層ＰＳと第１の中間層（ＺＳ１）との間に配置されている。第１の中間層ＺＳ１は、第２の金属層ＭＳ２と第１の基板Ｓ１の間に配置されている。

平坦化層ＤＳと第２の基板Ｓ２の間には、第２の機能的中間層ＺＳ２が配置されている。第２の金属層ＭＳ２内には、電極Ｅ２１およびＥ２２が構成されている。これらの電極はそれぞれ第１の金属層ＭＳ１の各電極構造体Ｅ１１ないしはＥ１２に対向して位置しており、これらの電極構造体の下方に（これはともに例えば変換器を構成する）貫通して構成されている。

電極構造体Ｅ１１とＥ２１の間に位置する圧電層ＰＳの領域は、第１のアクティブ領域ＡＢ１（例えば第１の変換器のアクティブ領域）を構成し、ここでガイド音響体積波は伝播可能である。同じように、電極構造体Ｅ１２とこの電極構造体に対向して位置する電極Ｅ２２は、圧電層ＰＳの相応する領域とともに第２のアクティブ領域ＡＢ２（例えば第２の変換器のアクティブ領域）を構成する。

第１および第２の機能的中間層ＺＳ１ないしＺＳ２は有利には、層システムＳＳの外側に位置する層である。中間層ＺＳ１，ＺＳ２は、例えば層システム全体の温度係数を低減させるために用いられる、または他の機能を満たす。中間層ＺＳ１，ＺＳ２はそれぞれ、種々異なる機能的な部分層から成る多層構造体を有する。

第１の金属層の電極と、第２の電極層の電極の間でのＧＢＡＷの電気的な励起、すなわち圧電層の表面に対して垂直な電気的な励起は次のような利点を有している。すなわち、ＧＢＡＷが圧電軸に沿って励起されるという利点を有している。この圧電軸は主に層表面に対して垂直に（normal）配向されている。この場合には、良好な電気音響結合によって、帯域フィルタとして構成されている構成素子のより大きな帯域幅が得られる。

本発明によって、アクティブ領域におけるハイテクスチャード加工された圧電層が実現される。これは、ＧＢＡＷの伝播のために設けられている。アクティブ領域外、殊に相対的に面積が大きく構成されたコンタクト面および給電部の下方では、圧電層の構造ノイズが得られる。構造ノイズは、粗面化された基礎構造部上に層が成長するときに生じる。図４で紹介される実施例では、圧電層に対する成長層として、第１の機能的中間層ＺＳ１が用いられる。中間層ＺＳ１の、コンタクト面ＫＦに対向する領域は粗面化されている。

コンタクト面を露出させるために第１または第２の基板を、例えばエッチングによって構造化することが可能である。さらに次のような方法がある。すなわち、半導体性特性を有する各基板を構造化し、基板の体積内に半導体構造体を構成するという方法がある（３Ｄインテグレーション）。これは貫通接触接続部ＤＫまたは別の垂直な電気的接続部を介して、コンタクト面および電気的なアクティブ構成素子構造体と接続される。

図３ａでは、本発明に相応する構成素子内の第１の金属層ＭＳ１の電極構造体Ｅ１１と第２の金属層ＭＳ２の電極構造体Ｅ２１が示されている。電極構造体Ｅ１１は、共通の電極線に接続されており、ともに第１の金属層ＭＳ１の第１の電極Ｅ１を構成する。電極Ｅ１の電極構造体Ｅ１１は、第２の金属層の電極Ｅ２１に対向する。電極構造体Ｅ１１は、周期的なパターンで配置されている。その周期性は例えば全波長λである（この場合には電極指Ｅ１１で励振された各波成分の位相が一致し、これによって波成分が構造的に重畳する）。

電極構造体Ｅ１１および電極Ｅ２１は、その間に配置された圧電層とともに電気音響変換器を構成する。図３ａで紹介された配置において、電極構造体の周期性がλの代わりにλ／２である場合、この配置はＧＢＡＷに対して反射性である。

図３ｂには、本発明の構成素子内の第１の金属層ＭＳ１の電極構造体Ｅ１１，Ｅ１２および第２の金属層ＭＳ２の電極Ｅ２１の別の可能な配置が示されている。

この実施例では、第１の金属層ＭＳ１内に２つの電極Ｅ１およびＥ１' が構成されている。これらの電極の電極構造体ないし指構造体は相互にかみ合っており、有利には周期的なパターンで交互に配置されている。２つの電極構造体Ｅ１１ないしＥ１２の電極指の中央間隔はλ／２である。第１の金属層ＭＳ１の第１の電極Ｅ１は、ここで電極構造体Ｅ１１を有している。第１の金属層ＭＳ１の第２の電極Ｅ１' は電極構造体Ｅ１２を有している。音響体積波は一方では第２の金属層ＭＳ２の電極Ｅ２１と、他方では第１の金属層ＭＳ１の電極構造体Ｅ１１，Ｅ１２の間で励振される。ここでこの領域における最も強い励振が生じる。ここでは、第１の金属層の電極指は直接的に第２の金属層の電極に対向して位置する。

第１の金属層の第１の電極と第２の電極の電極構造体は、電極指に対して垂直な２つの優先方向（図では左へおよび右へ）において局部的に励振された波成分の構造的な相互干渉に対する条件を満たす。すなわち第１の金属層ＭＳ１の電極構造体は、音響体積波の励振されたラテラルモードのエネルギーを主にアクティブ領域内に保持するのに用いられる。

変換器は本発明のこの形態では、インターデジタルに配置された電極Ｅ１およびＥ１' 、その下に位置する圧電層ＰＳおよびＧＢＡＷを励振させるために用いられる、第２の金属層の電極Ｅ２１によって構成される。ここでは、異なる金属層の相互に対向している電極が励振電極として用いられ、第１の金属層の電極はＧＢＡＷをガイドするガイド電極として用いられる。

本発明の変換器または共振器は信号線路内に配置される、または信号線路に対して（例えばアースに対して）並列に配置される。ＧＢＡＷを配向してガイドするために用いられる、第１の金属層ＭＳ１の電極ペア（Ｅ１およびＥ１' ）の電極は、電気的に２つの「ホットな」接続端子と接続される。またこれに対向して位置する、第２の金属層ＭＳ２の励振電極Ｅ２１はアース接続される。例えば電極Ｅ１をアース接続し、電極Ｅ１' およびＥ２１をそれぞれ「ホットな」接続端子に接続することもできる。

図４には、本発明による構成素子の層システムＳＳが示されている。本発明のこの形態では、圧電層ＰＳが第１の機能的中間層ＺＳ１上で成長する。この機能的中間層は圧電層の成長時に基礎部分として用いられる。第１の中間層ＺＳ１の表面領域は粗面化されている。ここでこの表面は、構成素子のコンタクト面ＫＦおよび給電部（例えば電極の電流線）に対向している。第１の中間層ＺＳ１の表面領域が粗面化されていることによって、ハイテクスチャード加工された圧電層の構成は直接的にこの領域の上で阻止される。有利な実施形態では、第１の中間層ＺＳ１の上方境界面の全ての領域が粗面化されている。これは直接的にはアクティブ領域ＡＢの下に配置されていない。ここでは、ハイテクスチャード加工された圧電層ＰＳは主にアクティブ領域ＡＢ内で実現される。従ってガイド音響体積波のエネルギーは主にこの領域内に集約される。

ハイテクスチャード加工された圧電層を、特定の、アクティブ領域として設けられた領域内のみに生成することも可能であり、これは図５に示されている。本発明のこの形態では、第２の金属層ＭＳ２は圧電層ＰＳの成長時に基礎部分として用いられる。第２の金属層ＭＳ２は、コンタクト面ＫＦまたは給電部ＺＬに直接的に対向する領域において次のように構造化される。すなわち、圧電軸の優先方向を有する、整えられた圧電層の成長が、そのように構成された基礎部分の非平坦化によって阻止されるように構造化される。このように粗面化された基礎部分の利点は、粗面構造化（ホトリソグラフィ的な）が、第２の金属層ＭＳ２と同じステップにおいて生成されることである。

図５の下方部分には、下から見た（第１の中間層ＺＳ１を通じた）、第２の金属層ＭＳ２の概略的な図が示されている。第１の金属層ＭＳ１のコンタクト面ＫＦに対しては有利にはランダムに配置された断片金属構造体ＵＳが配置されている（それぞれ相互に電気的には接続されていない小さい金属面）。このような構造体は有利には、波長を格段に下回る寸法を有している。中断された金属構造体ＵＳはさらに、給電部ＺＬおよび電極Ｅ１とＥ１' の電流線の下方に配置されている。

すなわち第２の金属層ＭＳ２の大きな面積で構成された電極Ｅ２１は有利には、変換器の領域内にのみ配置される。ここでは、異なるポテンシャルにある隣り合った電極指Ｅ１１，Ｅ１２が波伝播方向において相互に対向して位置している（すなわちアクティブ領域内に）。ここでは変換器の静電容量は特に少ない。

図６には部分的に、概略的な断面図で、本発明に相応する電気音響構成素子が示されている。この構成素子は、第２の基板Ｓ２内に構成された貫通接触接続部ＤＫおよびＶ字状の貫通接触接続部ＶＤＫを有している。貫通接触接続部ＤＫは第２の基板Ｓ２内に例えばエッチングおよびこれに続く、ここで形成された開口部のメタライゼーションによって形成される。貫通接触接続部ＤＫは、第２の基板Ｓ２の上面上に配置されている構成素子の外部コンタクトＡＫとコンタクト面ＫＦとの間の垂直な電気的接続部である。Ｖ字状貫通接触接続部ＶＤＫは、外部コンタクトＡＫ' と相応するコンタクト面ＫＦ' を導電性接続する。

Ｖ字状貫通接触接続部ＶＤＫを構成する場合には、コンタクト面ＫＦ' はくさび型状の断面部分によって分断される。このくさび型状の断面部分はメタライゼーションされる。ここでコンタクト面ＫＦ' と外部コンタクトＡＫ' の間の電気的な接続が生じる。有利な実施形態では、Ｖ字状貫通接触接続部ＶＤＫは層システムＳＳを完全に分断する。この場合には第１の基板Ｓ１に対する境界面も分断される。このようにして形成されたＶ字状貫通接触接続部ＤＫ（これは第１の基板および層システムを通って部分的に第２の基板内へ進入する）は、（Ｖ字状の貫通接触接続部に沿った）構成素子の個別化の後でも、ソーイングラインに沿った構成素子の側方外エッジのハーメチックな遮断を保証する。

Ｖ字状貫通接触接続部は、コンタクト面と外部コンタクトとの間の通常の垂直な電気的接続部としても、または構成素子の２つの領域の相互の電気音響的分離ないしは電気的な遮蔽のためにも用いられる（図１３参照）。

図７には、大きな面積の結合部が示されている。これはまだ個別化されていない複数の構成素子を含む。構成素子の個別化はソーイングラインに沿って行われる。このソーイングラインはＶ字状貫通接触接続部ＶＤＫに相応する。Ｖ字状貫通接触接続部ＶＤＫはここでは個々の穿孔部としてではなく、溝状に、長手方向に延在して構成されている。この実施例では第２の金属層ＭＳ２は、Ｖ字状貫通接触接続部ＶＤＫと電気的に接続されている。この貫通接触接続部は同じように電気的に大きな面積の金属層ＲＳＭ（背面メタライゼーション部）および例えばアースと接続されている。大きな面積の金属層ＲＳＭは、第１の基板の開放面上に載置される。大面積の金属層ＲＳＭおよびＶ字状貫通接触接続部ＤＫの金属化部は有利には、同じステップで、例えばスパッタリングによって製造される。

この実施例では、第２の金属層ＭＳ２は、非構造化層として構成されている。構成素子の外部コンタクトＡＫは、本発明のこの実施形態では構成素子の１つの面上にのみ設けられている。

図８には、Ｖ字状貫通接触接続部ＶＤＫに沿って個別化された構成素子が示されている。Ｖ字状貫通接触接続部ＶＤＫ１は、コンタクト面ＫＦ１を介して、第２の基板内に構成された貫通接触接続部ＶＤＫと導電性接続され、さら外部コンタクトＡＫ１と導電性接続される。外部コンタクトＡＫ１は、ここでは有利には構成素子のアース端子が設けられている。

第２の金属層ＭＳ２は図５では構造化されている。Ｖ字状貫通接触接続部ＶＤＫ，ＶＤＫ１は電気的に、大面積金属層ＲＳＭ（背面メタライゼーション）と接続されている。ここで大面積の金属層ＲＳＭはこの実施例では、第１の基板Ｓ１の下面に配置されている。

図９は、本発明の電気音響構成素子の実施例を示している。この構成素子は機能的中間層ＺＳ１およびＺＳ２を有している。それぞれ構成素子の外部コンタクトＡＫ，ＡＫ１と電気的に接続されている貫通接触接続部ＤＫ，ＤＫ１は、この実施例では次のように構成されている。すなわちこれらの貫通接触接続部が、第２の基板ＺＳ２および平坦化層ＤＳを貫通し、各コンタクト面ＫＦないしＫＦ１と接触するように構成されている。構成素子の外部コンタクトＡＫ，ＡＫ１は、第２の基板Ｓ２の露出されている表面上に構成されている。第１の基板Ｓ１の露出表面は、大面積金属層ＲＳＭによって覆われている。この金属層はＶ字状貫通接触接続部ＶＤＫ，ＶＤＫ１と電気的に接続されている。

図１０は、部分的に、本発明のさらなる構成素子の概略的な断面を示している。この実施形態では貫通接触接続部ＤＫ，ＤＫ' は、第１の基板Ｓ１内にも第２の基板Ｓ２内にも構成されている。ここでコンタクト面ＫＦ，ＫＦ' を、金属層ＭＳ１またはＭＳ２のうちの一方の中にのみ構成することが可能である。コンタクト面ＫＦ' を第１の金属層ＭＳ１内に構成し、コンタクト面ＫＦを第２の金属層ＭＳ２内に構成することも可能である。

外部コンタクトを、構成素子の対向する２つの表面上に設けることは次のような利点を有している。すなわち、この種の構成素子を、垂直方向にモジュール構成された構成素子の部分モジュールとして容易に集積可能であるという利点を有している。

図１０に概略的に示された本発明の実施形態では、２つの金属層ＭＳ１とＭＳ２が構造化されており、それぞれ電極とコンタクト面を有している。第２の金属層ＭＳ２は例えば図５に相応して構造化されている。

本発明の１つの実施形態では第１の機能的中間層は、（電気的または磁気的に）調整可能な層を含む。この層の厚さは有利には値λ／２を下回らない。この層は有利には、次のような材料から成る。すなわち機械的なひずみ時にジャイアントデルタ−Ｅ効果（すなわち、例えば５％を上回る弾性係数Ｅの大きな変化）を有する材料から成る。調整可能な層は有利には圧電層ＰＳと接しているので、層の弾性特性の変化は、圧電層ＰＳの音響特性ないしは層システムＳＳ内にガイドされた体積波の伝播速度（従って構成素子の周波数位置）にも影響を与える。

磁気ひずみ特性を有する、調整可能な層内の機械的なひずみは外部の磁界によって生じる。

調整可能な層ＧＤＥ内でひずみを生じさせる別の方法は、この層を機械的に圧電制御層と結合させるないしは固定的に接続させることである。これは圧電層ＰＳとは異なって、ＧＢＡＷをガイドするためにではなく、主に機械的なストレスを調整可能層内にもたらすために用いられる。機械的なストレスは、圧電性制御層内で、制御電圧を印加することによって生じる。導電性の調整可能層ＧＤＥは、例えば図１１に概略的に示された構成素子において第１の電極として用いられ、大面積の金属層ＲＳＭは第２の電極として用いられる。これには、圧電性制御層を電気的に駆動制御するために制御電圧Ｕが印加される。

調整可能層ＧＤＥの弾性係数Ｅは、（例えば外部磁界または機械的なひずみの下で）高い程度に可変である。層ＧＤＥは電気的に、一方ではＶ字状貫通接触接続部ＶＤＫと接続され、この貫通接触接続部およびコンタクト面ＫＦおよび貫通接触接続部ＤＫ２を介して構成素子の外部コンタクトＡＫ２と接続されている。大面積の金属層ＲＳＭは、第１の基板Ｓ１の露出表面上に配置されており、電気的にＶ字状貫通接触接続部ＶＤＫ１と接続され、さらにこれに接続されているコンタクト面ＫＦ１ないし貫通接触接続部ＤＫ１を介して外部コンタクトＡＫ１と接続されている。調整可能層ＧＤＥは、主に導電性材料から成るので、第２の金属層ＭＳ２の構成は省略可能である。ここで調整可能層ＧＤＥ自体は、第２の金属層の電極として用いられる。

本発明のこのような実施形態では、基板Ｓ１は有利には圧電材料から成り、圧電性の制御層を構成する。この圧電性制御層を第１の中間層ＺＳ１の構成部分として構成し、この場合に圧電性制御層を調整可能層ＧＤＥと第１の基板Ｓ１の間に配置することも可能である。

外部コンタクトＡＫ１とＡＫ２の間には、構成素子の周波数を調整するために、電気的な制御電圧Ｕが外部から印加される。制御電圧Ｕは、大面積の金属層ＲＳＭと、伝導性の調整可能層ＧＤＥの相互に対向する領域間に電界を生じさせる。電界は、この間に位置する圧電性制御層（これは図１１内では第１の基板Ｓ１と一致する）の体積において材料の伸張および圧縮を生じさせ、調整可能層ＧＤＥの弾性係数の機械的な駆動制御に用いられる。

圧電性制御層の厚さは有利には、調整可能層ＧＤＥの厚さと同じである、または調整可能層ＧＤＥの厚さより厚い（これは調整可能層ＧＤＥ上への機械的なバイアスの最適な伝送のため）。

各機能的な中間層ＺＳ１，ＺＳ２は、複数の機能層を含み得る。これらの機能層は構成素子内でそれぞれ１つまたは複数の機能を満たす。

図１２ａは、上から見た概略的な平面図で電気音響共振器ＲＥをあらわしたものである。これは本発明の構成素子内で使用される。この共振器は、変換器ＷＡ、終端部に位置する反射体ＲＦ１' およびＲＦ２' および音響経路内で、変換器と各終端部に位置する反射体との間に配置された補助構造体ＲＦ１およびＲＦ２を含む。これらは変換器として構成されており、電気的にトリミング構造体ＴＲないしＴＲ２と接続されている。インターデジタル変換器として構成されたトリミング構造体ＴＲ，ＴＲ２はそれぞれトリミング容量として作用する。ここではインターデジタルのフィンガー配置によって高い容量値が得られる。

この図面に示された装置は、圧電層ＰＳ上に載置される。ガイド音響体積波は変換器ＷＡ内で、電極Ｅ１とＥ１' の間で励振される。変換器ＷＡは、第２の変換器ＲＦ１と第３の変換器ＲＦ２の間に配置されている。この様に構成された構成素子構造体は任意に、反射体ＲＦ１' ，ＲＦ２' によって取り囲まれる。第２の変換器ＲＦ１は電気的にトリミング構造体ＴＲ１と接続される。ここでトリミング構造体ＴＲは変換器装置と間隔が空けられている。第３の変換器ＲＦ２は同じようにトリミング構造体ＴＲ２と接続されている。トリミング構造体ＴＲ，ＴＲ２はそれぞれ変換器として構成されており、これと接続されている変換器ＲＦ１ないしＲＦ２に対する大きな容量はそれぞれ負荷を形成する。トリミング構造体の変化（ここではトリミング構造体の電極指の一部が別個にされる）は、トリミング構造体の容量の変化を生じさせる。これによって、共振器ＲＥ内で、ガイド音響体積波に対する反射条件も変わる。

図１２ｂは、概略的な断面図で、本発明の構成素子を示している。これは図１２ａに示されたトリミング構造体ＴＲ２を有している。トリミング構造体ＴＲ２は第２の基板Ｓ２を通して露出されている。これによって、本発明の構成素子をウェハ面上でトリミングすることが可能になる。ここでトリミング構造体ＴＲ２の電極指の一部は、例えば、レーザによって、トリミング構造体の残りの部分から分けられる。トリミングの後で、トリミング構造体ＴＲ２は有利には封印される。

有利な実施形態では、（レーザビームに対する）相応する基板が透明に選択される。従ってトリミング構造体ＴＲ２の露出は基本的に省略可能である。

図１３は、本発明に相応する構成素子の別の実施形態を示している。これは電気的に相互に接続された複数の機能領域Ｚ１，Ｚ２を含む。相互に遮蔽されるべき機能領域は例えばそれぞれ、デユプレックス回路の送信経路ないし受信経路を含む。例えば第１の機能領域Ｚ１内には受信フィルタＲＸＦが配置されており、第２の機能領域Ｚ２内には送信フィルタＴＸＦが配置されている。第１の機能領域Ｚ１は、第２の機能領域から、Ｖ字状貫通接触接続部ＶＤＫによって別個にされているないしは電気音響的に分離されている。Ｖ字状貫通接触接続部ＶＤＫと電気的に接続された大面積の金属化部ＲＳＭは有利には電気的に基準ポテンシャルと接続されている。Ｖ字状貫通接触接続部ＶＤＫをメタライゼーションすることによって、層システムＳＳの機能領域Ｚ１およびＺ２は一方では相応する切断エッジで気密性に封印され、他方では相互に遮蔽される。

本発明の１つの実施形態では、（例えば波伝播方向において）隣り合って配置された２つの変換器はＧＢＡＷによって結合されている。ここでは例えば変換器の１つは、信号を入力結合し、音響波へ変えるための入力側変換器として用いられ、他方の変換器は、音響波を電気信号に変えるための出力側変換器として用いられる。

電極構造体のグループは、ＳＰＵＤＴ（Signale Phase Unidirectional Transducer；一方向性フィルタ)セルを構成する。ここでＧＢＡＷの配向けされた放射は有利には１つの方向で生じる。圧電層ＰＳはＮＳＰＵＤＴ（Natural Signale Phase Unidirectional Transducer)特性を有することも可能である。ここで変換器内の配向されたＧＢＡＷの放射は、圧電層の元来の結晶特性に基づいて行われる。

本発明の基礎になる考えは、例えばそれ自体公知のリアクタンスフィルタ、ダブルモードフィルタ、ＳＰＵＤＴまたはマルチポートレゾネータをベースにしたフィルタ、ファンフィルタ、デュプレクサ、ダイプレクサを実現するために使用される。本発明に相応する構成素子は、通信技術（例えば携帯電話）において使用され、殊にＰＣＳおよびＵＭＴＳ携帯電話規格用に構成されている。

実施例内には、制限された数の、本発明の可能な発展形態しか記載されていないが、本発明はこれに制限されない。例えば変換器および反射器等の電気音響アクティブ構造体を任意の数および形状で製造することができる。これによってフィルタの特性が所望のように変えられる。本発明によるフィルタは、記載された材料、示された穿孔部の数または特定の周波数領域に制限されるものでもない。

本発明に相応する構成素子の層構成の概略的な断面図。 ２つの金属層と機能的中間層を有する本発明の発展形態の概略的な断面図。 図２に示された構成素子の第１および第２の金属層の電極構造体の配置例の概略的な平面図。 図２に示された構成素子の第１および第２の金属層の電極の配置例の概略的な平面図。 圧電層のすぐ下に位置する中間層の、部分的に粗面化された、コンタクト面の下に配置された領域を有する層システムの部分的な概略的な断面図。 層システムの部分的な概略的な断面図（上方）と概略的な平面図（下方）であり、ここで第２の金属層の、コンタクト面の下に配置された領域は、圧電層に対する境界面の粗面性を高めるために構造化されている。 第２の基板内に構成された貫通接触接続部およびＶ字状貫通接触接続部を有する、本発明に相応する電気音響構成素子の部分的な概略的な断面図。 本発明に相応する、まだ個別化されていない複数の電気音響構成素子を伴うウェハの部分的な概略的な断面図であり、ここで貫通接触接続部およびＶ字状貫通接触接続部はそれぞれ異なる基板内に構成されている。 構造化された第２の金属層を有する、本発明に相応する別の構成素子の概略的な断面図。 連続している、背面メタライゼーション部分と接続されている第２の金属層を有する、本発明に相応する別の構成素子の概略的な断面図。 ２つの基板内に設けられた貫通接触接続部ないしは構成素子の上面および下面に設けられた外部接触接続部を有する、本発明に相応する別の構成素子の部分的な概略的な断面図。 磁気的に調整可能な層を有している、本発明に相応する別の構成素子の部分的な概略的な断面図。 本発明に相応する構成素子内で使用され、容量的にトリミング構造体と結合されている変換器の概略的な平面図。 図１２Ａに示されたトリミング構造体を有する、本発明に相応する構成素子の概略的な断面図。 Ｖ字状の、アース接続されている貫通接触接続部によって相互に遮蔽されている２つの機能領域を有する別の構成素子の概略的な断面図。

符号の説明

Ｓ１ 第１の基板、 Ｓ２ 第２の基板、 ＳＳ 層システム、 ＫＦ コンタクト面、 ＡＫ 外部コンタクト、 ＭＳ１ 第１の金属層、 ＭＳ２ 第２の金属層、 Ｅ１１，Ｅ１２ 第１の金属層ＭＳ１の電極構造体、 Ｅ１，Ｅ１' 第１の金属層ＭＳ１の電極、 Ｅ２１，Ｅ２２ 第２の金属層ＭＳ２の電極、 ＰＳ 圧電層、 ＡＢ，ＡＢ１，ＡＢ２ アクティブ領域、 ＤＳ 平坦化層、 ＺＳ１ 第１の中間層、 ＺＳ２ 第２の中間層、 ＵＳ 第２の金属層の断片金属構造体、 ＴＲ，ＴＲ２ トリミング構造体、 ＲＦ１ トリミング構造体ＴＲと接続されている第２の変換器、 トリミング構造体ＴＲ２と接続されている第３の変換器、 ＲＦ１' ，ＲＦ２' （終端部に位置する）反射体、 ＤＫ，ＤＫ１，ＤＫ２ 貫通接触接続部、 ＶＤＫ Ｖ字状貫通接触接続部 ＲＳＭ 大面積金属層、 ＷＡ 変換器、 ＲＥ 変換器装置（共振器）、 ＲＸＦ 受信フィルタ、 ＴＸＦ 送信フィルタ、 ＧＤＥ 磁気的に調整可能な層、 Ｕ 制御電圧、 Ｗ１ 第１のウェハ、 Ｗ２ 第２のウェハ

Claims (33)

1. 電気音響構成素子であって、
   第１の基板（Ｓ１）と、
   当該第１の基板上に配置された層システム（ＳＳ）を有しており、
   当該層システムは圧電層（ＰＳ）を含み、
   当該圧電層（ＰＳ）上に第１の金属層（ＭＳ１）が配置されており、
   当該第１の金属層内には、電極構造体（Ｅ１１，Ｅ１２）とコンタクト面（ＫＦ）が構成されており、
   隣り合って配置されている前記電極構造体（Ｅ１１，Ｅ１２）は機能ユニットを構成し、
   前記第１の金属層（ＭＳ１）上に誘電性の平坦化層（ＤＳ）が配置されており、
   当該誘電性の平坦化層（ＤＳ）上に第２の基板（Ｓ２）が配置されており、
   前記機能ユニットの下に配置されている圧電層（ＰＳ）の領域はアクティブ領域（ＡＢ）を構成し、
   当該アクティブ領域内で、波長λのガイド音響体積波が伝播可能であり、
   層システム内にも、前記層システム（ＳＳ）と各基板（Ｓ１，Ｓ２）との境界面にも中空空間が設けられておらず、
   前記圧電層（ＰＳ）内での前記ガイド体積波の伝播速度は、第１および第２の基板内での伝播速度よりも遅い、
   ことを特徴とする電気音響構成素子。
2. 前記第１の金属層（ＭＳ１）の前記電極構造体（Ｅ１１，Ｅ１２）は、周期的なパターンで配置されている、請求項１記載の構成素子。
3. 前記圧電層（ＰＳ）は０．１λ〜λの間の厚さを有している、請求項１または２記載の構成素子。
4. 前記第１の基板（Ｓ１）と圧電層（ＰＳ）の間に第２の金属層（ＭＳ２）が配置されており、
   当該第２の金属層内には電極（Ｅ２１，Ｅ２２）が構成されており、
   前記第２の金属層（ＭＳ２）の電極（Ｅ２１，Ｅ２２）は、前記アクティブ領域（ＡＢ）の下に配置されており、当該領域において貫通して構成されており、
   ガイド音響体積波は前記電極構造体（Ｅ１１，Ｅ１２）および前記第２の金属層（ＭＳ２）の電極（Ｅ２１，Ｅ２２）を通じて、前記圧電層に対して垂直に励振される、請求項１から３までのいずれか１項記載の構成素子。
5. 前記第１の基板（ＰＳ）と圧電層（ＰＳ）の間に第１の機能的中間層（ＺＳ１）が配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の構成素子。
6. 前記第２の基板（Ｓ２）と平坦化層（ＤＳ）の間に第２の機能的中間層（ＺＳ２）が配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の構成素子。
7. 前記第１および／または第２の中間層（ＺＳ１，ＺＳ２）はＳｉＯ_ｘから成り、ここで１．９≦ｘ≦２．１である、請求項５または６記載の構成素子。
8. 前記ＳｉＯ_ｘ層は、１．４３〜１．４９の屈折係数を有している、請求項７記載の構成素子。
9. 前記平坦化層（ＤＳ）は酸化ケイ素から成る、請求項１から８までのいずれか１項記載の構成素子。
10. 前記圧電層は、ＺｎＯ，ＡｌＮ，ＬｉＮｉＯ_３またはＬｉＴａＯ_３から成る、請求項１から９までのいずれか１項記載の構成素子。
11. 前記第１および／または第２の基板（Ｓ１，Ｓ２）は、ガラス、半導体および圧電体から選択された材料から成る、請求項１から１０までのいずれか１項記載の構成素子。
12. 前記第１および／または第２の基板はＳｉから成る、請求項１１記載の構成素子。
13. 前記第１の金属層（ＭＳ１）の電極構造体（Ｅ１１，Ｅ１２）は少なくとも１つの電気音響変換器または共振器を構成する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の構成素子。
14. 前記圧電層（ＰＳ）の直接的に下に配置された層の上方境界面は、前記アクティブ領域（ＡＢ）の直接的に下にある領域内で粗面化されている、または前記第２の金属層（ＭＳ２）内で金属構造体（ＵＳ）が、前記圧電層（ＰＳ）に対する前記境界面の粗面化を高めるための手段として構成されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の構成素子。
15. 前記圧電層（ＰＳ）の直接的に下に配置された層の上方境界面は、コンタクト面（ＫＦ）直接的に下に位置する領域内、または前記第１の金属層（ＭＳ１）内に構成された給電部が位置する領域内でのみ粗面化される、前記請求項１４記載の構成素子。
16. 前記層システム（ＳＳ）の少なくとも１つの層は外部から、レーザビームに対してアクセス可能であり、これによって変化可能である、請求項１から１５までのいずれか１項記載の構成素子。
17. 前記層システム（ＳＳ）の全体厚さはλ〜２λの間である、請求項１から１６までのいずれか１項記載の構成素子。
18. 前記第２の基板（Ｓ２）および前記第１の基板（Ｓ１）の厚さはそれぞれ２λ〜５λの間である、請求項１から１７までのいずれか１項記載の構成素子。
19. 前記第１の基板（Ｓ１）の下面および／または前記第２の基板（Ｓ２）の上面には外部コンタクト（ＡＫ）が配置されており、
    前記コンタクト面（ＫＦ）は、貫通接触接続部（ＤＫ）を介してそれぞれ、前記第１および／または第２の基板（Ｓ１，Ｓ２）を通して、構成素子の前記外部コンタクト（ＡＫ）と導電性に接続されている、請求項１から１８までのいずれか１項記載の構成素子。
20. １つ以上のトリミング構造体（ＴＲ）が容量的に少なくとも１つの変換器または共振器と結合されており、前記第１および／または第２の金属層（ＭＳ１，ＭＳ２）内のトリミング領域内に構成されており、
    前記トリミング領域は、前記第１および／または第２の基板（Ｓ１，Ｓ２）を通して露出されている、または前記トリミング領域は前記第１および／または第２の基板（Ｓ１，Ｓ２）を通して、レーザビームに対してアクセス可能である、請求項１３から１９までのいずれか１項記載の構成素子。
21. 前記少なくとも２つの貫通接触接続部（ＤＫ）は、各基板内で、横断面において、基板面に対して垂直にＶ字状に構成されており、相応するコンタクト面を分断し、それぞれ別の基板の、各基板に向けられている境界面上で終了し、
    前記Ｖ字状貫通接触接続部は溝状であり、長手方向に延在して構成されている、請求項１９または２０記載の構成素子。
22. 前記第２の基板（Ｓ２）の上面または前記第１の基板（Ｓ１）の下面は、大きな面積の金属層（ＲＳＭ）によって金属化されており、
    当該金属層内には前記Ｖ字状貫通接触接続部（ＤＫ）が配置されており、当該Ｖ字状貫通接触接続部は前記大面積の金属層（ＲＳＭ）をコンタクト面（ＫＦ）と電気的に接続させる、請求項２１記載の構成素子。
23. 前記大面積金属層（ＲＳＭ）は、前記第２の基板（Ｓ２）の上面または前記第１の基板（Ｓ１）の下面に構成されており、
    前記外部コンタクト（ＡＫ）はそれぞれ別の基板（Ｓ１，Ｓ２）内に構成されている、請求項２２記載の構成素子。
24. 前記大面積金属層（ＲＳＭ）はアースと接続されている、請求項２３記載の構成素子。
25. 前記第１の基板（Ｓ１）内に構成された貫通接触接続部（ＤＫ１）の少なくとも１つは、相応のコンタクト面（ＫＦ）を介して、前記第２の基板（Ｓ２）内に構成された貫通接触接続部（ＤＫ２）の少なくとも１つと接続されている、請求項１９から２４までのいずれか１項記載の構成素子。
26. 電気的に相互に接続されている、少なくとも部分的に前記第１の金属層（ＭＳ１）内に構成された少なくとも２つの機能スイッチ回路を含み、
    当該機能スイッチ回路は、それぞれ１つの機能ゾーン（Ｚ１，Ｚ２）内に構成されており、
    前記Ｖ字状貫通接触接続部（ＶＤＫ）の少なくとも１つは電気的に前記大面積金属層（ＲＳＭ）およびアースと接続されており、少なくとも２つの前記機能ゾーン（Ｚ１，Ｚ２）は、ラテラル面において電気的および／または音響的に相互に分離されている、請求項２２から２５までのいずれか１項記載の構成素子。
27. 前記機能ゾーン（Ｚ１）の１つは、送信フィルタ（ＴＸＦ）の少なくとも一部を含み、
    当該機能ゾーン（Ｚ１）とは別個にされた機能ゾーン（Ｚ２）の１つは、受信フィルタ（ＲＸＦ）の少なくとも一部を含む、請求項２６記載の構成素子。
28. 前記基板（Ｓ１，Ｓ２）のうちの少なくとも１つは半導体層を含み、
    当該半導体層の体積内には集積された構成素子構造体が構成されており、
    当該構成素子構造体は貫通接触接続部（ＤＫ）によってまたは別の垂直な電気的接続部を通して、構成素子のコンタクト面（ＫＦ）および／または外部コンタクト（ＡＫ）と電気的に接続されている、請求項１９から２７までのいずれか１項記載の構成素子。
29. 請求項１から２８までのいずれか１項に記載された構成素子の製造方法であって、
    第１の基板（Ｓ１）として第１のウェハを供給し、
    当該第１の基板（Ｓ１）上に層システム（ＳＳ）を載置し、
    当該層システム（ＳＳ）を構成するために、前記第１の基板（Ｓ１）上に相応する順番で、圧電層（ＰＳ），金属層（ＭＳ１）および誘電層を載置し、
    当該誘電層の露出表面を平坦化し、
    第２の基板（Ｓ１）として第２のウェハを供給し、
    前記第１のウェハと第２のウェハをダイレクトウェハボンディング方法によって相互に接続し、結合部を構成する、
    ことを特徴とする、構成素子の製造方法。
30. 前記ダイレクトウェハボンディング方法を、１００℃を下回る温度で実施する、請求項２９記載の方法。
31. 前記第１の基板（Ｓ１）内に複数の構成素子に対する機能領域を構成し、
    当該構成素子の個別化を、Ｖ字状貫通接触接続部に沿って前記結合部をソーイングすることによって行う、請求項２９または３０記載の方法。
32. 前記層システム（ＳＳ）の少なくとも１つの層の構造を、外部から、レーザビームによって変える、請求項２９から３１までのいずれか１項記載の方法。
33. 前記層システム（ＳＳ）の少なくとも１つの層をレーザによって構造化し、当該レーザによって上述した層の材料を架橋するまたは酸化する、請求項３２記載の方法。

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