WO2014135442A1 - Bauelement mit gestapelten funktionalen strukturen und verfahren zur herstellung - Google Patents

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WO2014135442A1
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WO
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thin
film cover
component
dsa1
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PCT/EP2014/053860
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French (fr)
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Gudrun Henn
Thomas Metzger
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TDK Electronics AG
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Epcos AG
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    • 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
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/05—Holders or supports
    • H03H9/0538—Constructional combinations of supports or holders with electromechanical or other electronic elements
    • H03H9/0547—Constructional combinations of supports or holders with electromechanical or other electronic elements consisting of a vertical arrangement
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors

Definitions

  • the invention relates to devices having the functional struc ⁇ reindeer, for example, operating with acoustic waves structures, and are adapted to be manufactured with small external dimensions. Furthermore, methods for the production of such components are specified.
  • Components in particular those which are used in portable communication ⁇ tion devices, are subject to a continuing trend towards miniaturization. Among them there are components that have mechanically or electromechanically active structures. Shrink the spatial distances between these components
  • ge ⁇ stacked layers of piezoelectric material are stimulus capable in the bulk acoustic waves include. the two layers are acoustically coupled to each other, resulting in characteristic electrical properties re ⁇ sultieren.
  • the article "Wide Bandwidth Thin Film BAW Filters” by KM Lakin et al. discloses RF filters that work with bulk acoustic waves, with two piezoelectric layers directly above each other arranged or connected to each other via a coupling layer.
  • a device comprises a first functional structure and a first thin film cover and a second functional structure.
  • the first thin-film cover covers the first functional structure without touching the first functional structure.
  • the second functional structure is arranged directly on or above the first thin-film cover.
  • covers that comprise a thin layer are well suited to encapsulate the one hand first functional structures, and further identify as a receiving opportunity for further, second functional structures represents ⁇ .
  • the thin-film cover can form a cavity on a carrier so that the first functional structure is arranged in the cavity without touching the thin-film cover.
  • the second functional structure which is arranged above the first thin-film cover and therefore also above the first functional structure, is therefore also separated from the first functional structure by the cavity and mechanically decoupled therefrom.
  • SCF are decoupled from the first functional structure and the second functional structure mechanically and acoustically, so that mutual interference and Störun ⁇ gene is excluded or at least greatly suppresses are.
  • the thin-film cover can hermetically rest a cavity on the carrier substrate and form a hermetic encapsulation for the first functional structure. represent tur. However, it is also possible that the thin-film cover has an opening so that the first functional structure may be in contact with the environment, for example when the first functional structure is a gas, pressure or sound sensor.
  • TFP Thin Film Package
  • first functional structure and the second functional structure are selected from: one
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • the first functional structure and the second functional structure may be of the same type or comprise different structural types.
  • the first functional structure is a SAW structure
  • it contains electrode fingers that can be used to excite acoustic waves.
  • the first radio tional structure between electrode layers arranged piezoelectric material if it is a BAW structure.
  • a GBAW structure in that the electrode structures are embedded under a cover layer, already have a certain mechanical strength and acoustic Un ⁇ dependence can benefit a GBAW structure thereof, to be arranged in a cavity under a thin-film cover.
  • a MEMS structure may include mechanical RF switches with movable electrode structures.
  • SAW structures, BAW structures and GBAW structures are special cases of the generic term MEMS structure.
  • MEMS structures have movable or vibrational elements that are sensitive to vibrations or movements of adjacent structures.
  • the presence of the cavity virtually precludes transmission of motion or vibration.
  • first functional structure and the second functional structure substantially the moving ⁇ chen structure or are of the same type. It is also possible that the first functional structure and the second functional structure either with the same orientation to one another directly above the other or with a lateral
  • the first functional structure and the second functional structure may be, for example, SAW structures and make up parts of an HF filter.
  • the first functional structure may be part of a transmit filter and the second functional structure part of a receive filter.
  • Send and rec ⁇ start working filter frequencies at adjacent but different HF.
  • the RF frequencies determine the mean finger distance of the electrode fingers.
  • the first functional structure and the second functional structure may thus be both SAW structures, but their geometrical details differ in detail.
  • the position of the second functional structure can essentially be obtained by shifting along the three spatial axes from the position of the first functional structure.
  • the second functional structure re ⁇ tively rotated to the first functional structure by 180 ° and / or is subsequently moved parallel to the spatial axes.
  • the first functional structure is disposed in a cavity between a support substrate and the first thin film cover.
  • the support substrate may be piezoelectric and may include, for example, quartz, LiTa0 3 (lithium tantalate) or Li b03 (lithium niobate).
  • the cavity may have a height of a few micrometers, for example a height between 2 ym and 10 ym. From the- The distance between the first functional structure and the thin-film cover as the wall or ceiling of the cavity may also be on the order of a few micrometers, for example between 2 ⁇ m and 10 ⁇ m.
  • ⁇ is arranged on the first thin film covering a planarization layer with a flat surface. It is possible that the thin-film cover by a
  • Thin-film manufacturing method is produced in which the shape of the thin-film cover substantially reflects the shape of the underlying material. Then the thin-film cover would not have a flat top.
  • the second functional structure of the above thin-film ⁇ cover is disposed, but is the second functional structure on a flat top.
  • the planarization layer therebetween may lie directly on the thin layer ⁇ cover and its large surface area so planarized, that at least the second functional structure can be mounted easily on the planarization layer or above the plan ⁇ planarization layer.
  • the planarization layer may have an average thickness of a few micrometers, eg between 10 .mu.m and 50 .mu.m.
  • the planarization layer may comprise a silicon oxide, eg S1O 2 (silicon dioxide), a polymer, a spin on glass, plastic or in general a dielectric material, but also a metal.
  • the planarization layer has a high mechanical strength.
  • the planarization layer may be treated by chemical mechanical polishing (CMP) with a fine grinding wheel at the same time. tiger rinsing by suitable chemicals be planarized so that the roughness in the range of a few nanometers or less is obtained.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the planarization layer can be applied by conventional layer deposition methods, eg CVD (Chemical Vapor Deposition), PVD (Physical Vapor Deposition).
  • the first functional include
  • Structure and the second functional structure each have an acoustically active area, which are acoustically decoupled.
  • the device comprises a through-contacting through the first thin-film cover.
  • the first functional structure and the second functional structural ⁇ structure each comprise an electrically conductive electrode where ⁇ with each at the two electrodes through the via are connected on the other.
  • the first functional structure and the second functional structure are interconnected and formed. together at least parts of a balun or duplexer circuit.
  • the second functional structure may be connected to a second substrate. If the second functional structure is likewise a mechanically sensitive or decoupled structure, then the second functional structure can likewise be covered by a cap, a lid wafer or a further, second thin-film cover.
  • BAW Structure is a BAW structure and the second functional structure is formed as a BAW structure on or above a planarization layer over the first functional structure.
  • the quality of BAW structures depends strongly on the crystallographic quality of the piezoelectric layers. Depositing a piezoelectric layer in a conventional BAW component is well be ⁇ herrschbar. However, the preservation of a good crystallographic quality of a second piezoelectric layer of a second BAW resonator arranged thereon has proven to be problematic. It has now been found that, using a thin film cover over the first functional structure, a surface can be obtained whose texture is well suited for the deposition of a second piezoelectric layer together with its electrode structures.
  • the device further comprises a circuit element disposed between the first functional
  • the circuit element is connected at least to the first or the second functional structure.
  • RF filters and / or duplexers generally require impedance matching elements, such as inductive or capacitive elements or strip lines, which can be arranged as metallized structures in intermediate layers between dielectric layers without noticeably increasing the component dimensions.
  • the circuit element is a capacitive or an inductive element.
  • the device may comprise further circuit elements in the same or in further intermediate layers between the functional structures, below the first functional structure or above the second functional structure.
  • planarization layer erge ⁇ it is also possible to arrange two planarization layers between the functional structures. This allows a simple manner of manufacturing a corresponding component. Two components of the device are separated Herge ⁇ represents and then joined so that a Planari ⁇ s ists slaughter connectedness a functional structure and a second planarizing layer of the second component over the and a common are the planarization layer erge ⁇ ben.
  • a method of manufacturing a device comprises the steps of
  • An alternative method of manufacturing a device comprises the steps of:
  • a first sacrificial layer is applied to the first functional structure to produce the thin-film cover. Subsequently ⁇ hd thin-layer covering on the first sacrificial layer is deposited. Thereafter, the first sacrificial layer is removed below the thin-film cover, so that a cavity comprising the thin-film cover is obtained.
  • the sacrificial layer can be removed by previously structured holes in the thin-film cover or in another way.
  • FIG. 1 shows a component with a first functional structure and a second functional structure
  • Fig. 2 A device in which the second functional
  • Fig. 3 An embodiment of a device in which the second functional structure is covered by a second thin layer ⁇ cover,
  • Fig. 4 An embodiment of a device, wherein the
  • FIG. 5 wherein the device is obtained by joining two planarization layers
  • FIG. 6 An embodiment in which a second Susub ⁇ strat is disposed on a planarization layer
  • Fig. 7 An embodiment with a cover over a
  • Fig. 11 A MEMS structure
  • Fig. 12 An embodiment arranged with mirrored
  • Fig. 13 An embodiment with through-hole and
  • FIG. 16 an intermediate stage of a production method
  • FIG. 18 another intermediate stage
  • FIG. 19 another intermediate stage
  • FIG. 20 another intermediate stage
  • FIG. 19 another intermediate stage
  • FIG. 20 another intermediate stage
  • FIG. 21 the end result of a production method
  • FIG. 22 a first intermediate result of an alternative production method
  • FIG. 24 another intermediate stage
  • FIG. 25 another intermediate stage
  • Fig. 26 Another intermediate stage
  • Fig. 27 The final result of the manufacturing process.
  • FIG. 1 shows a component B with a first functional structure FS1 on a first carrier substrate TS1.
  • the first functional structure FS1 is covered by a first thin-film cover DSA1, so that the first functional structure FS1 is located in a cavity and does not touch the first thin-film cover DSA1.
  • a second functional structure FS2 is arranged on the first thin-film cover DSA1.
  • the two functional structures FS1, FS2 are mechanically and acoustically decoupled.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a component B in which a further cover A is provided in order to protect the second functional structure FS2 from harmful external influences, for example from soiling or destruction.
  • the cover A may be a lid wafer made of a dielectric substrate material or serve as a metal or polymer cap ⁇ to protect the second functional structure or the (first) thin-film cover.
  • Figure 3 shows an embodiment in which the second functional structure FS2 is also covered by a thin film Cover B ⁇ ckung, namely by a second thin-film cover DSA2 and encapsulated so that the second func ⁇ dimensional structure FS2 is also in a cavity ,
  • Figure 4 shows an embodiment in which the first function onal ⁇ structure FSL on a first support substrate TS2 ⁇ is arranged attached.
  • the second functional structure FS2 is connected to a second carrier substrate TS2. Both functional
  • Structures are immediately covered by a thin film cover DSA1 and DSA2, respectively. Both thin-film covers are arranged on top of one another such that the functional structures FS1, FS2 are arranged between the carrier substrates TS1, TS2.
  • Figure 5 shows an embodiment in which - similar to the embodiment of Figure 4 - cover the first functional structure and the second functional structure by a respective thin ⁇ layer cover DSA1, DSA2 and between the ERS th and the second carrier substrate TS1, TS2 are arranged.
  • Each of the thin film covers DSA1, DSA2 is thereby disposed between a planarization layer PS1 or PS2 and the ent ⁇ speaking support substrate TS1 or TS2.
  • the plan Artechnischs harshen both have a smooth top over which touch the two components of the device.
  • the two planarization layers can be bonded or glued together. This creates a stable connection and a correspondingly stable component.
  • FIG. 6 shows an embodiment in which the first thin-film cover DSA1 is covered by a first planarization layer PS1.
  • a second carrier substrate disposed on TS2 ⁇ second minor functional structure FS2 and second thin-film cover DSA2 with it.
  • Figure 7 shows an embodiment in which - in contrast to the embodiment of Figure 6 - a second thin-film Cover B ⁇ ckung DSA2 is still covered by a further cover A and optionally amplified.
  • Figure 8 shows a SAW structure with electrode fingers EFI arranged side by side and each with one of two
  • FIG. 9 shows a BAW structure in which a piezoelectric material PM is arranged between two electrode layers ELL. Below the acoustically active region of the BAW structure, an acoustic mirror AM with a plurality of layers of different acoustic impedance is arranged. The layer stack is arranged on a carrier substrate TS.
  • FIG. 10 shows a GBAW structure, in which the electrode fingers EFI-shown here in cross-section-are mounted on a carrier substrate TS are arranged and covered by a dielectric layer DS.
  • Figure 11 shows a MEMS structure having two electrodes ELI, EL2, wherein at least the second electrode EL2 suspended mechanically flexible in certain Ma ⁇ SEN, and is movable.
  • FIGS. 8 to 11 can be considered as a first functional structure or as a second functional structure. Other functional structures are just ⁇ if possible.
  • FIG. 12 shows an embodiment in which BAW structures are arranged mirror-symmetrically one above the other.
  • the mirror plane in this case runs horizontally between reinforcing layers VS which mechanically strengthen the thin-film covers DSA.
  • the component can be obtained by joining in each case two components of the component with their planarization layers PS1,2 "head to head.”
  • the reinforcement layers VS form together with the corresponding ones
  • Thin-film cover provides a cover of the acoustically sensitive areas, which is mechanically stable enough to withstand the process of assembly, which can be done under high pressure and temperature, easily.
  • the reinforcing layer VS may comprise a silicon oxide, eg S1O 2 (silicon dioxide). S1O 2 can have a certain Po ⁇ rostician. However, is preferably a dense Ver ⁇ reinforcing layer with low porosity in order to improve the stability of the cover over the corresponding functional layer and to increase the tightness.
  • FIG. 13 shows an embodiment in which, in addition to reinforcing layers VS, planarization layers PS and a metallization layer M are arranged between the functional structures FS1, FS2. Further, the device comprises a feedthrough DK, which is connected to the metallization ⁇ layer M. Via connections DK can be used to make sections of an interconnection in the vertical direction. Metallization layers M can be used to structure sections of an interconnection of different functional structures in a horizontal direction.
  • FIG. 14 shows an embodiment in which functional structures of substantially the same construction are arranged directly above one another and are connected to one another via a through-connection DK.
  • FIG. 15 shows an embodiment of a component in which, in addition to a plated-through hole DK for overcoming a horizontal section, a metallization M is arranged between the functional structures.
  • FIG. 16 shows a provided carrier substrate TS, on which a functional structure can be arranged.
  • FIG. 17 shows a functional structure FS1 which is arranged on the carrier substrate TS.
  • FIG. 18 shows an intermediate stage in which the functional structure FS1 is covered by a sacrificial layer OS.
  • Figure 19 shows an intermediate stage in which a first thin layer ⁇ cover DSAL was deposited on the sacrificial layer OS and wherein subsequently holes were patterned in the thin film L-Ab ⁇ cover DSAL.
  • FIG. 20 shows an intermediate stage in which the sacrificial layer OS has been removed through the holes in the thin-film cover / first thin-film cover DSA1.
  • FIG. 21 shows the finished component in which the second functional structure FS2 has been applied to the first thin-film cover DSA1.
  • FIGS 22 to 27 show intermediate stages of an alternative manufacturing process.
  • a first carrier substrate TS1 and a second carrier substrate TS2 are provided, as shown in FIG.
  • FIG. 24 shows an intermediate stage in which a sacrificial layer OS was deposited on the first functional structure FS1.
  • FIG. 25 shows an intermediate stage in which the first thin-film cover DSA1 was deposited above the op ⁇ fer layer and provided with holes.
  • FIG. 26 shows an intermediate stage in which the sacrificial layer under the thin-film cover DS1 has been removed.
  • Figure 27 shows the finished product, while the second carrier substrate ⁇ TS2 with the second functional structure FS2 shown in Figure 23, in "reverse" orientation was applied to the thin film cover DSA1.
  • the device is not limited to any of the described or outlined embodiments. Components with further layers, active or passive circuit elements or covers or combinations also constitute embodiments according to the invention.
  • AM acoustic mirror
  • PS1 first planarization layer
  • PS2 second planarization layer
  • PSU Piezoelectric substrate

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Abstract

Es wird ein zur Miniaturisierung geeignetes Bauelement mit akustisch entkoppelten funktionalen Strukturen angegeben. Das Bauelement umfasst eine erste funktionale Struktur, eine erste Dünnschicht-Abdeckung, die die erste funktionale Struktur abdeckt, und ein zweite funktionale Struktur oberhalb der Dünnschicht-Abdeckung. Die Dünnschicht-Abdeckung berührt die erste funktionale Struktur nicht.

Description

Beschreibung
Bauelement mit gestapelten funktionalen Strukturen und Verfahren zur Herstellung
Die Erfindung betrifft Bauelemente, die funktionale Struktu¬ ren, z.B. mit akustischen Wellen arbeitende Strukturen, aufweisen und geeignet sind, mit kleinen äußeren Abmessungen hergestellt zu werden. Ferner werden Verfahren zur Herstel- lung solcher Bauelemente angegeben.
Bauelemente, insbesondere solche, die in tragbaren Kommunika¬ tionsgeräten Verwendung finden, unterliegen einem anhaltenden Trend zur Miniaturisierung. Darunter gibt es Bauelemente, die mechanisch oder elektromechanisch aktive Strukturen aufweisen. Schrumpfen die räumlichen Abstände zwischen diesen
Strukturen, dann steigt die Gefahr einer gegenseitigen Beeinflussung . Ferner ist oft gewünscht, solche funktionalen Strukturen räumlich oder hermetisch von ihrer Umgebung zu trennen.
Aus dem Artikel „High Performance Stacked Crystal Filters for GPS and Wide Bandwidth Applications" von K.M. Lakin et al . (IEEE 2001 Ultrasonics Symposium Paper 3E-6; October 9, 2001) sind SCF (SCF = Stacked Crystal Filter = Filter mit gestapel¬ ten Substraten) bekannt, die mit BAW (BAW = Bulk Acoustic Wave = akustische Volumenwelle) arbeiten und übereinander ge¬ stapelte Schichten aus einem piezoelektrischen Material, in dem akustische Volumenwellen anregungsfähig sind, umfassen. Die beiden Schichten sind dabei akustisch miteinander gekoppelt, woraus charakteristische elektrische Eigenschaften re¬ sultieren . Aus dem Artikel „Wide Bandwidth Thin Film BAW Filters" von K.M. Lakin et al . (Paper U4D-1 IEEE UFFC August 25, 2004) sind HF-Filter, die mit akustischen Volumenwellen arbeiten, bekannt, wobei zwei piezoelektrische Schichten direkt über- einander angeordnet oder über eine Koppelschicht miteinander verbunden sind.
Aus dem Artikel „Bulk Acoustic Wave Resonators and Filters for Applications Above 2 GHZ" von K.M. Lakin (MTT-S 2002 Pa- per TH1D-6 Expanded) sind ebenfalls HF-Filterstrukturen mit gekoppelten piezoelektrischen Schichten, in denen akustische Volumenwellen ausbreitungsfähig sind, bekannt.
Aus der Patentschrift US 7,522,020 B2 sind mit GBAW (GBAW = Guided Bulk Acoustic Wave = geführte akustische Volumenwel¬ len) arbeitende Filterbauelemente bekannt, bei dem Elektro¬ denstrukturen an einer Unterseite und auf einer Oberseite ei¬ nes Substrats angeordnet sind. Im allgemeinen problematisch an bekannten Bauelementen, die mechanisch oder elektromechanisch aktive Strukturen aufweisen und die geeignet sein sollen, entsprechend dem anhaltenden Trend zur Miniaturisierung mit kleinen Abmessungen gebaut zu werden, ist die mechanische Verkopplung zwischen eben diesen funktionalen Strukturen.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Bauelement mit mehreren funktionalen Strukturen anzugeben, das mit kleineren äußeren Abmessungen aber ohne nachteilhafte Kopplung zwischen den Strukturen hergestellt werden kann. Es ist ferner eine Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung solcher Bauelemente anzugeben . Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Aus¬ führungsformen der Erfindung an. Ein Bauelement umfasst eine erste funktionale Struktur und eine erste Dünnschicht-Abdeckung und eine zweite funktionale Struktur. Die erste Dünnschicht-Abdeckung deckt dabei die erste funktionale Struktur ab, ohne die erste funktionale Struktur zu berühren. Die zweite funktionale Struktur ist direkt auf oder oberhalb der ersten Dünnschicht-Abdeckung angeordnet .
Es wurde herausgefunden, dass Abdeckungen, die eine dünne Schicht umfassen, gut geeignet sind, um einerseits erste funktionale Strukturen abzukapseln und weiterhin als Aufnahmemöglichkeit für weitere, zweite funktionale Strukturen dar¬ zustellen. Die Dünnschicht-Abdeckung kann dabei einen Hohlraum auf einem Träger bilden, so dass die erste funktionale Struktur im Hohlraum angeordnet ist, ohne die Dünnschicht-Ab- deckung zu berühren. Die zweite funktionale Struktur, die oberhalb der ersten Dünnschicht-Abdeckung und damit auch oberhalb der ersten funktionalen Struktur angeordnet ist, ist somit ebenfalls durch den Hohlraum von der ersten funktionalen Struktur getrennt und mechanisch davon entkoppelt. Im Ge- gensatz zu mit akustischen Wellen arbeitenden piezoelektrischen Schichten in SCF sind die erste funktionale Struktur und die zweite funktionale Struktur mechanisch und akustisch entkoppelt, so dass gegenseitige Beeinflussungen und Störun¬ gen ausgeschlossen oder zumindest stark unterdrückt sind.
Die Dünnschicht-Abdeckung kann dabei einen Hohlraum hermetisch abschließend auf dem Trägersubstrat dicht aufliegen und eine hermetische Abkapselung für die erste funktionale Struk- tur darstellen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Dünnschicht-Abdeckung eine Öffnung aufweist, so dass die erste funktionale Struktur in Kontakt mit der Umgebung sein kann, z.B. wenn die erste funktionale Struktur ein Gas-, Druck- oder Schallsensor ist.
Dazu kann die Dünnschicht-Abdeckung mittels einer TFP-Techno- logie (TFP = Thinfilm Package) hergestellt sein und Silizium, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, ein Metall oder ein Polymer umfassen.
Es wird insgesamt ein Bauelement angegeben, in dem Merkmale der eigentlich alternativen BAW-Resonatorformen, nämlich Bridge-Type BAW Resonatoren mit einem Hohl- oder Freiraum ei- nerseits und SMR (Solidly Mounted Resonator) mit monolithi¬ scher Integration funktionaler Strukturen andererseits, vereinigt sein können.
In einer Ausführungsform ist die erste funktionale Struktur und die zweite funktionale Struktur ausgewählt aus: Einer
SAW-Struktur (SAW = Surface Acoustic Wave = akustische Ober¬ flächenwelle) , einer BAW-Struktur (BAW = Bulk Acoustic Wave = akustische Volumenwelle) , einer GBAW-Struktur (GBAW = Guided Bulk Acoustic Wave = geführte akustische Volumenwelle) , und einer MEMS-Struktur (MEMS = Micro Electro Mechanical System) .
Die erste funktionale Struktur und die zweite funktionale Struktur können dabei vom gleichen Typ sein oder unterschiedliche Strukturtypen umfassen.
Ist die erste funktionale Struktur z.B. eine SAW-Struktur, dann enthält sie Elektrodenfinger, mit deren Hilfe akustische Wellen angeregt werden können. Analog umfasst die erste funk- tionale Struktur zwischen Elektrodenlagen angeordnetes piezoelektrisches Material, falls es sich um eine BAW-Struktur handelt. Obwohl eine GBAW-Struktur dadurch, dass Elektrodenstrukturen unter einer Abdeckungsschicht eingebettet sind, schon eine gewisse mechanische Robustheit und akustische Un¬ abhängigkeit aufweisen, kann eine GBAW-Struktur davon profitieren, in einem Hohlraum unter einer Dünnschicht-Abdeckung angeordnet zu sein. Eine MEMS-Struktur kann z.B. mechanische HF-Schalter mit beweglichen Elektrodenstrukturen umfassen. SAW-Strukturen, BAW-Strukturen und GBAW-Strukturen stellen dabei Spezialfälle des Oberbegriffs MEMS-Struktur dar.
Im Allgemeinen weisen MEMS-Strukturen bewegliche oder zur Schwingung fähige Elemente auf, die empfindlich auf Schwin- gungen oder Bewegungen benachbarter Strukturen reagieren.
Durch die Isolation der ersten funktionalen Struktur von der zweiten funktionalen Struktur wird durch das Vorhandensein des Hohlraums ist eine Übertragung von Bewegung oder Schwingungen praktisch ausgeschlossen.
In einer Ausführungsform haben die erste funktionale Struktur und die zweite funktionale Struktur im Wesentlichen den glei¬ chen Aufbau oder sind von der gleichen Art. Es ist auch möglich, dass die erste funktionale Struktur und die zweite funktionale Struktur entweder mit gleicher Orientierung zueinander direkt übereinander oder mit einem lateralen
Versatz übereinander angeordnet sind. Es ist auch möglich, dass die erste funktionale Struktur und die zweite
funktionale Struktur symmetrisch zu einer Spiegelebene, die zwischen den Strukturen liegt, direkt übereinander oder mit lateralem Versatz übereinander angeordnet sind. Die erste funktionale Struktur und die zweite funktionale Struktur können z.B. SAW-Strukturen sein und Teile eines HF- Filters ausmachen. So kann die erste funktionale Struktur ein Teil eines Sendefilters und die zweite funktionale Struktur ein Teil eines Empfangsfilters darstellen. Sende- und Emp¬ fangsfilter arbeiten bei benachbarten aber verschiedenen HF- Frequenzen. Die HF-Frequenzen bestimmen dabei den mittleren Fingerabstand der Elektrodenfinger. Die erste funktionale Struktur und die zweite funktionale Struktur können somit beides SAW-Strukturen sein aber ihre geometrischen Details unterscheiden sich im Detail.
Haben beide funktionale Strukturen die gleiche Orientierung, so kann die Lage der zweiten funktionalen Struktur im Wesent- liehen durch Verschiebung entlang der drei Raumachsen aus der Lage der ersten funktionalen Struktur erhalten werden. Jedoch ist es auch möglich, dass die zweite funktionale Struktur re¬ lativ zur ersten funktionalen Struktur um 180° gedreht und/oder anschließend parallel zu den Raumachsen verschoben ist.
In einer Ausführungsform ist die erste funktionale Struktur in einem Hohlraum zwischen einem Trägersubstrat und der ersten Dünnschicht-Abdeckung angeordnet.
Das Trägersubstrat kann dabei, z.B. im Fall einer BAW-Struk- tur ein Si-Wafer (Si = Silizium) sein. Im Falle einer SAW- Struktur oder einer GBAW-Struktur kann das Trägersubstrat piezoelektrisch sein und z.B. Quarz, LiTa03 (Lithiumtantalat ) oder Li b03 (Lithiumniobat ) umfassen.
Der Hohlraum kann dabei eine Höhe von einigen Mikrometern, z.B. eine Höhe zwischen 2 ym und 10 ym, aufweisen. Der Ab- stand zwischen der ersten funktionalen Struktur und der Dünnschicht-Abdeckung als Wand bzw. Decke des Hohlraums kann ebenfalls in der Größenordnung einiger Mikrometer, z.B. zwischen 2 ym und 10 ym, betragen.
In einer Ausführungsform ist auf der ersten Dünnschicht-Abdeckung eine Planarisierungsschicht mit ebener Oberfläche ange¬ ordnet . Es ist möglich, dass die Dünnschicht-Abdeckung durch ein
Dünnschicht-Herstellungsverfahren hergestellt wird, bei dem die Form der Dünnschicht-Abdeckung im Wesentlichen die Form des darunterliegenden Materials widerspiegelt. Dann hätte die Dünnschicht-Abdeckung keine ebene Oberseite. Vorteilhafter- weise, da die zweite funktionale Struktur oberhalb der Dünn¬ schicht-Abdeckung angeordnet ist, liegt jedoch die zweite funktionale Struktur auf einer ebenen Oberseite auf. Die Planarisierungsschicht dazwischen kann direkt auf der Dünn¬ schicht-Abdeckung aufliegen und großflächig so planarisiert sein, dass zumindest die zweite funktionale Struktur einfach direkt auf der Planarisierungsschicht oder oberhalb der Plan¬ arisierungsschicht angebracht werden kann.
Die Planarisierungsschicht kann dabei eine durchschnittliche Dicke von einigen Mikrometern, z.B. zwischen 10 ym und 50 ym, aufweisen. Die Planarisierungsschicht kann ein Siliziumoxid, z.B. S1O2 (Siliziumdioxid), ein Polymer, ein Spin-On-Glas , Kunststoff oder allgemein ein dielektrisches Material, aber auch ein Metall umfassen. Vorteilhafterweise weist die Plan- arisierungsschicht eine hohe mechanische Festigkeit auf.
Die Planarisierungsschicht kann durch chemisch mechanisches Polieren (CMP) mit einer feinen Schleifscheibe bei gleichzei- tiger Spülung durch geeignete Chemikalien so planarisiert sein, dass die Rauigkeit im Bereich einiger Nanometer oder darunter erhalten wird. Die Planarisierungsschicht kann mit konventionellen Schichtaufbringungsverfahren, z.B. CVD (Che- mical Vapor Deposition) , PVD (Physical Vapor Deposition) aufgebracht werden.
In einer Ausführungsform umfassen die erste funktionale
Struktur und die zweite funktionale Struktur jeweils einen akustisch aktiven Bereich, die akustisch entkoppelt sind.
Sich in Festkörpern ausbreitende akustische Wellen werden an der Oberfläche zu Vakuum oder zu einem Gas im Wesentlichen vollständig reflektiert, da der Impedanzsprung zwischen der festen Materie und Vakuum oder Gas ausreichend groß ist. Der Hohlraum, der durch die erste Dünnschicht-Abdeckung gebildet wird, sichert eben diesen Impedanzsprung und ermöglicht da¬ durch die akustische Entkopplung. In einer Ausführungsform umfasst das Bauelement eine Durch- kontaktierung durch die erste Dünnschicht-Abdeckung. Die erste funktionale Struktur und die zweite funktionale Struk¬ tur umfassen jeweils eine elektrisch leitende Elektrode, wo¬ bei die beiden Elektroden über die Durchkontaktierung mitein- ander verschaltet sind.
Dadurch ist es möglich, akustisch entkoppelte elektrische Strukturen zu verschalten, um beispielsweise verbesserte HF- Filter, Balun-Schaltungen (Balun = Balanced-Unbalanced-Kon- verter) oder Duplexerschaltungen zu erhalten.
So sind in einer Ausführungsform die erste funktionale Struktur und die zweite funktionale Struktur verschaltet und bil- den zusammen zumindest Teile einer Balun- oder Duplexerschal- tung .
Die zweite funktionale Struktur kann mit einem zweiten Sub- strat verbunden sein. Ist die zweite funktionale Struktur ebenfalls eine mechanisch empfindliche oder zu entkoppelnde Struktur, so kann die zweite funktionale Struktur ebenfalls durch eine Kappe, einen Deckelwafer oder eine weitere, zweite Dünnschicht-Abdeckung abgedeckt sein.
Insbesondere ist es möglich, dass die erste funktionale
Struktur eine BAW-Struktur ist und die zweite funktionale Struktur als BAW-Struktur auf oder oberhalb einer Planarisierungsschicht über der ersten funktionalen Struktur ausgebil- det ist. Die Qualität von BAW-Strukturen hängt dabei stark von der kristallografischen Qualität der piezoelektrischen Schichten ab. Das Abscheiden einer piezoelektrischen Schicht in einem konventionellen BAW-Bauelement ist dabei gut be¬ herrschbar. Als problematisch hat sich allerdings das Erhal- ten einer guten kristallografischen Qualität einer zweiten, darauf angeordneten piezoelektrischen Schicht eines zweiten BAW-Resonators erwiesen. Es wurde nun herausgefunden, dass unter Verwendung einer Dünnschicht-Abdeckung über der ersten funktionalen Struktur eine Oberfläche erhalten werden kann, deren Textur sich für das Abscheiden einer zweiten piezoelektrischen Schicht samt deren Elektrodenstrukturen gut eignet .
Deshalb ist es durch die Anordnung der funktionalen Struktur unter Verwendung einer Dünnschicht-Abdeckung dazwischen erstmals möglich, gestapelte aber akustisch isolierte BAW-Resona- toren zu erhalten und zu verschalten. In einer Ausführungsform umfasst das Bauelement ferner ein Schaltungselement, das zwischen der ersten funktionalen
Struktur und der zweiten funktionalen Struktur angeordnet ist. Das Schaltungselement ist zumindest mit der ersten oder mit der zweiten funktionalen Struktur verschaltet.
Die Anordnung der zweiten funktionalen Struktur oberhalb des Hohlraums, in dem die erste funktionale Struktur angeordnet ist, ermöglicht die weitere Integration von Schaltungselemen- ten in Zwischenschichten zwischen diesen funktionalen Strukturen, da die akustische oder mechanische Entkopplung zwi¬ schen den Strukturen erhalten bleibt. HF-Filter und/oder Duplexer benötigen im Allgemeinen Impedanzanpasselemente, z.B. induktive oder kapazitive Elemente oder Streifenleitun- gen, die als metallisierte Strukturen in Zwischenschichten zwischen dielektrischen Lagen angeordnet sein können, ohne die Bauteilabmessungen spürbar zu vergrößern.
Entsprechend ist das Schaltungselement in einer Ausführungs- form ein kapazitives oder ein induktives Element.
Das Bauelement kann weitere Schaltungselemente in derselben oder in weiteren Zwischenschichten zwischen den funktionalen Strukturen, unter der ersten funktionalen Struktur oder ober- halb der zweiten funktionalen Struktur aufweisen.
Es ist ferner möglich, zwei Planarisierungsschichten zwischen den funktionalen Strukturen anzuordnen. Dies ermöglicht eine einfache Herstellungsweise eines entsprechenden Bauelements. Dabei werden zwei Komponenten des Bauelements getrennt herge¬ stellt und anschließend so verbunden, dass die eine Planari¬ sierungsschicht über der einen funktionalen Struktur und eine zweite Planarisierungsschicht der zweiten Komponente verbun- den werden und eine gemeinsame Planarisierungsschicht erge¬ ben .
Ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements umfasst die Schritte:
- Bereitstellen eines ersten Trägers,
- Erzeugen einer ersten funktionalen Struktur auf dem ersten Träger,
- Erzeugen einer ersten Dünnschicht-Abdeckung über der ersten funktionalen Struktur, wobei die erste Dünnschicht-Abdeckung die erste funktionale Struktur abdeckt, ohne sie zu berühren,
- Erzeugen einer zweiten funktionalen Struktur direkt auf oder oberhalb der ersten Dünnschicht-Abdeckung. Ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines Bauelements umfasst die Schritte:
- Erzeugen einer ersten und einer zweiten Komponente und Zusammenfügen beider Komponenten, wobei
- das Erzeugen der ersten Komponente die Schritte:
- Bereistellen eines ersten Trägers,
- Erzeugen einer ersten funktionalen Struktur auf dem ersten Träger,
- Erzeugen einer ersten Dünnschicht-Abdeckung über der ersten funktionalen Struktur, wobei die erste Dünn- schicht-Abdeckung die erste funktionale Struktur abdeckt, ohne sie zu berühren
umfasst und
- das Erzeugen der zweiten Komponente die Schritte:
- Bereitstellen eines zweiten Trägers,
- Erzeugen einer zweiten funktionalen Struktur auf dem zweiten Träger,
umfasst . In einer Ausgestaltung einer der beiden Alternativen wird zur Herstellung der Dünnschicht-Abdeckung auf der ersten funktionalen Struktur eine erste Opferschicht aufgebracht. Anschlie¬ ßend wird die Dünnschicht-Abdeckung auf der ersten Opferschicht abgeschieden. Danach wird die erste Opferschicht un¬ ter der Dünnschicht-Abdeckung entfernt, so dass ein Hohlraum, den die Dünnschicht-Abdeckung umfasst, erhalten wird.
Die Opferschicht kann dabei durch vorher strukturierte Löcher in der Dünnschicht-Abdeckung oder auf andere Weise entfernt werden .
Nachfolgend werden das Bauelement und Verfahren zur Herstel¬ lung eines Bauelements anhand von schematischen Figuren näher erläutert .
Es zeigen:
Fig. 1: Ein Bauelement mit einer ersten funktionalen Struktur und einer zweiten funktionalen Struktur,
Fig. 2: Ein Bauelement, bei dem die zweite funktionale
Struktur durch eine Abdeckung abgedeckt ist,
Fig. 3: Eine Ausführungsform eines Bauelements, bei dem die zweite funktionale Struktur durch eine zweite Dünn¬ schicht-Abdeckung abgedeckt ist,
Fig. 4: Eine Ausführungsform eines Bauelements, bei dem das
Bauelement aus zwei Komponenten besteht, die „Deckel an Deckel" zusammengefügt sind, Fig. 5: Eine Ausführungsform, bei dem das Bauelement durch Zusammenfügen zweier Planarisierungsschichten erhalten wird, Fig. 6: Eine Ausführungsform, bei dem ein zweites Trägersub¬ strat auf einer Planarisierungsschicht angeordnet ist,
Fig. 7: Eine Ausführungsform mit einer Abdeckung über einer
Dünnschicht-Abdeckung (zweiten),
Fig. 8: Eine SAW-Struktur,
Fig. 9: Eine BAW-Struktur,
Fig. 10: Eine GBAW-Struktur,
Fig. 11: Eine MEMS-Struktur, Fig. 12: Eine Ausführungsform mit gespiegelt angeordneten
BAW-Strukturen,
Fig. 13: Eine Ausführungsform mit Durchkontaktierung und
Metallisierung,
Fig. 14: Eine Ausgestaltung mit Durchkontaktierung,
Fig. 15: Eine weitere Ausgestaltung mit Durchkontaktierung und Metallisierung,
Fig. 16: Eine Zwischenstufe eines Herstellungsverfahrens,
Fig. 17: Eine weitere Zwischenstufe, Fig. 18: Eine weitere Zwischenstufe,
Fig. 19: Eine weitere Zwischenstufe, Fig. 20: Eine weitere Zwischenstufe,
Fig. 21: Das Endergebnis eines Herstellungsverfahrens,
Fig. 22: Ein erstes Zwischenergebnis eines alternativen Her- Stellungsverfahrens,
Fig. 23: Eine weitere Zwischenstufe,
Fig. 24: Eine weitere Zwischenstufe,
Fig. 25: Eine weitere Zwischenstufe,
Fig. 26: Eine weitere Zwischenstufe, Fig. 27: Das Endergebnis des Herstellungsverfahrens.
Figur 1 zeigt ein Bauelement B mit einer ersten funktionalen Struktur FSl auf einem ersten Trägersubstrat TSl. Die erste funktionale Struktur FSl ist durch eine erste Dünnschicht-Ab- deckung DSAl abgedeckt, so dass sich die erste funktionale Struktur FSl in einem Hohlraum befindet und die erste Dünnschicht-Abdeckung DSAl nicht berührt. Auf der ersten Dünnschicht-Abdeckung DSAl ist eine zweite funktionale Struktur FS2 angeordnet. Durch den durch die erste Dünnschicht-Abde- ckung DSAl gebildeten Hohlraum H sind die beiden funktionalen Strukturen FSl, FS2 mechanisch und akustisch entkoppelt. Figur 2 zeigt eine Ausführungsform eines Bauelements B, bei dem eine weitere Abdeckung A vorgesehen ist, um die zweite funktionale Struktur FS2 vor schädlichen äußeren Einflüssen, z.B. vor Verschmutzung oder Zerstörung, zu beschützen. Die Abdeckung A kann dabei ein Deckelwafer aus einem dielektrischem Substratmaterial sein oder als Metall- oder Polymer¬ kappe zum Schutz der zweiten funktionalen Struktur oder der (ersten) Dünnschicht-Abdeckung dienen. Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die zweite funktionale Struktur FS2 ebenfalls durch eine Dünnschicht-Abde¬ ckung, nämlich durch eine zweite Dünnschicht-Abdeckung DSA2 bedeckt und abgekapselt ist, so dass sich die zweite funktio¬ nale Struktur FS2 ebenfalls in einem Hohlraum befindet.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die erste funkti¬ onale Struktur FSl auf einem ersten Trägersubstrat TS2 ange¬ ordnet ist. Die zweite funktionale Struktur FS2 ist mit einem zweiten Trägersubstrat TS2 verbunden. Beide funktionale
Strukturen werden unmittelbar durch eine Dünnschicht-Abdeckung DSA1 bzw. DSA2 bedeckt. Beide Dünnschicht-Abdeckungen sind dabei so aufeinander angeordnet, dass die funktionalen Strukturen FSl, FS2 zwischen den Trägersubstraten TS1, TS2 angeordnet sind.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der - analog zur Ausführungsform der Figur 4 - die erste funktionale Struktur und die zweite funktionale Struktur jeweils durch eine Dünn¬ schicht-Abdeckung DSA1, DSA2 abgedeckt und zwischen dem ers- ten und dem zweiten Trägersubstrat TS1, TS2 angeordnet sind. Jede der Dünnschicht-Abdeckungen DSA1, DSA2 ist dabei zwischen einer Planarisierungsschicht PS1 bzw. PS2 und dem ent¬ sprechenden Trägersubstrat TS1 bzw. TS2 angeordnet. Die Plan- arisierungsschichten weisen beide eine glatte Oberseite auf, über die sich die beiden Komponenten des Bauelements berühren. Die beiden Planarisierungsschichten können dabei aneinander gebondet oder geklebt sein. So entsteht eine stabile Verbindung und ein entsprechend stabiles Bauelement.
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der die erste Dünnschicht-Abdeckung DSA1 von einer ersten Planarisierungsschicht PS1 bedeckt ist. Auf der ersten Planarisierungs- schicht PS1 ist ein zweites Trägersubstrat TS2 mit darauf an¬ geordneter zweiter funktionaler Struktur FS2 und zweiter Dünnschicht-Abdeckung DSA2 angeordnet.
Figur 7 zeigt eine Ausführungsform bei der - im Gegensatz zur Ausführungsform der Figur 6 - die zweite Dünnschicht-Abde¬ ckung DSA2 noch durch eine weitere Abdeckung A abgedeckt und gegebenenfalls verstärkt ist.
Figur 8 zeigt eine SAW-Struktur mit Elektrodenfingern EFI die nebeneinander angeordnet und jeweils mit einer von zwei
Stromsammeischienen verschaltet sind. Die Elektrodenfinger sind auf einem piezoelektrischen Substrat PSU angeordnet und bilden eine Interdigitalstruktur IDS. Figur 9 zeigt eine BAW-Struktur, bei der ein piezoelektrisches Material PM zwischen zwei Elektrodenlagen ELL angeordnet sind. Unter dem akustisch aktiven Bereich der BAW-Struktur ist ein akustischer Spiegel AM mit einer Vielzahl an Lagen unterschiedlicher akustischer Impedanz angeordnet. Der Lagenstapel ist dabei auf einem Trägersubstrat TS angeordnet.
Figur 10 zeigt eine GBAW-Struktur, bei der Elektrodenfinger EFI - hier im Querschnitt gezeigt - auf einem Trägersubstrat TS angeordnet und von einer dielektrischen Schicht DS bedeckt sind .
Figur 11 zeigt eine MEMS-Struktur mit zwei Elektroden ELI, EL2, wobei zumindest die zweite Elektrode EL2 in gewissen Ma¬ ßen mechanisch flexibel aufgehängt und beweglich ist.
Die in den Figuren 8 bis 11 gezeigten Strukturen können als erste funktionale Struktur oder als zweite funktionale Struk- tur in Frage kommen. Andere funktionale Strukturen sind eben¬ falls möglich.
Figur 12 zeigt eine Ausführungsform, bei der BAW-Strukturen spiegelsymmetrisch übereinander angeordnet sind. Die Spiegel- ebene verläuft dabei waagrecht zwischen Verstärkungsschichten VS, die die Dünnschichtabdeckungen DSA mechanisch verstärken. Das Bauelement kann erhalten werden, indem jeweils zwei Komponenten des Bauelements mit ihren Planarisierungsschichten PS1,2 „Kopf an Kopf" zusammengefügt werden. Die Verstärkungs- schichten VS bilden dabei zusammen mit der entsprechenden
Dünnschicht-Abdeckung eine Abdeckung der akustisch sensiblen Bereiche, die mechanisch so stabil ist, dass der Prozess des Zusammenfügens, der unter hohem Druck und Temperatur erfolgen kann, problemlos überstanden wird.
Die Verstärkungsschicht VS kann ein Siliziumoxid, z.B. S1O2 (Siliziumdioxid), umfassen. S1O2 kann dabei eine gewisse Po¬ rosität aufweisen. Bevorzugt ist allerdings eine dichte Ver¬ stärkungsschicht mit geringer Porosität, um die Stabilität der Abdeckung über der entsprechenden funktionalen Schicht zu verbessern und die Dichtigkeit zu erhöhen. Figur 13 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwischen den funktionalen Strukturen FS1, FS2 neben Verstärkungsschichten VS auch Planarisierungsschichten PS und eine Metallisierungsschichten M angeordnet sind. Ferner umfasst das Bauelement eine Durchkontaktierung DK, die mit der Metallisierungs¬ schicht M verschaltet ist. Über Durchkontaktierungen DK können Abschnitte einer Verschaltung in vertikaler Richtung erfolgen. Über Metallisierungslagen M können Abschnitte einer Verschaltung unterschiedlicher funktionaler Strukturen in ho- rizontaler Richtung strukturiert sein.
Figur 14 zeigt eine Ausführungsform, bei der funktionale Strukturen im Wesentlichen gleichen Aufbaus direkt übereinander angeordnet sind und über eine Durchkontaktierung DK mit- einander verschaltet sind.
Figur 15 zeigt eine Ausführungsform eines Bauelements, bei dem zusätzlich zu einer Durchkontaktierung DK zur Überwindung eines horizontalen Abschnitts eine Metallisierung M zwischen den funktionalen Strukturen angeordnet ist.
Die Figuren 16 bis 21 skizzieren wichtige Schritte eines Her¬ stellungsverfahrens. So zeigt Figur 16 ein bereitgestelltes Trägersubstrat TS, auf dem eine funktionale Struktur angeord- net werden kann.
Figur 17 zeigt eine funktionale Struktur FS1, die auf dem Trägersubstrat TS angeordnet ist. Figur 18 zeigt eine Zwischenstufe, bei der die funktionale Struktur FS1 durch eine Opferschicht OS bedeckt ist. Figur 19 zeigt eine Zwischenstufe, bei der eine erste Dünn¬ schicht-Abdeckung DSAl auf die Opferschicht OS abgeschieden wurde und wobei anschließend Löcher L in die Dünnschicht-Ab¬ deckung DSAl strukturiert wurden.
Figur 20 zeigt eine Zwischenstufe, bei der die Opferschicht OS durch die Löcher in der Dünnschicht-Abdeckung/ersten Dünnschicht-Abdeckung DSAl entfernt wurde. Figur 21 zeigt das fertige Bauelement, bei dem die zweite funktionale Struktur FS2 auf die erste Dünnschicht-Abdeckung DSAl aufgebracht wurde.
Die Figuren 22 bis 27 zeigen Zwischenstufen eines alternati- ven Herstellungsverfahrens.
Es werden gleichzeitig ein erstes Trägersubstrat TSl und ein zweites Trägersubstrat TS2 bereitgestellt, wie in Figur 22 gezeigt .
Auf jedem der beiden Trägersubstrate wird jeweils eine funk¬ tionale Struktur angeordnet, wie in Figur 23 gezeigt.
Figur 24 zeigt eine Zwischenstufe, bei der eine Opferschicht OS auf der ersten funktionalen Struktur FS1 abgeschieden wurde .
Figur 25 zeigt eine Zwischenstufe, bei der oberhalb der Op¬ ferschicht die erste Dünnschicht-Abdeckung DSAl abgeschieden und mit Löchern versehen wurde.
Figur 26 zeigt eine Zwischenstufe, bei der die Opferschicht unter der Dünnschicht-Abdeckung DS1 entfernt wurde. Figur 27 zeigt das fertige Produkt, beim das zweite Träger¬ substrat TS2 mit der zweiten funktionalen Struktur FS2, gezeigt in Figur 23, in „umgekehrter" Orientierung auf die Dünnschicht-Abdeckung DSA1 aufgebracht wurde.
Das Bauelement ist nicht auf eine der beschriebenen oder skizzierten Ausführungsformen beschränkt. Bauelemente mit weiteren Schichten, aktiven oder passiven Schaltungselementen oder Abdeckungen oder Kombinationen stellen ebenso erfindungsgemäße Ausführungsformen dar.
Bezugs zeichenliste
A: weitere Abdeckung
AM: akustischer Spiegel
B: Bauelement
DK: Durchkontaktierung
DS : dielektrische Schicht
DSA: Dünnschicht-Abdeckung
DSA1 : erste Dünnschicht-Abdeckung
DSA2 : zweite Dünnschicht-Abdeckung
EFI : Elektrodenfinger
ELI : MEMS-Elektrode
EL2 : MEMS-Elektrode
ELL: Elektrodenlage
FS1 : erste funktionale Struktur
FS2 : zweite funktionale Struktur
H: Hohlraum
IDS : Interdigitalstruktur
L: Loch in Dünnschicht-Abdeckung
M: Metallisierung
PM: piezoelektrisches Material
PS1 : erste Planarisierungsschicht
PS2 : zweite Planarisierungsschicht
PSU: Piezoelektrisches Substrat
TS : Trägersubstrat
TS1 : erstes Trägersubstrat
TS2 : zweites Trägersubstrat
VS : Verstärkungsschicht

Claims

Patentansprüche
1. Bauelement (B) , umfassend
- eine erste funktionale Struktur (FS1), eine erste
Dünnschicht-Abdeckung (DSA1) und einer zweite funktionale Struktur (FS2), wobei
- die erste Dünnschicht-Abdeckung (DSA1) die erste
funktionale Struktur (FS1) abdeckt, ohne die erste
funktionale Struktur (FS1) zu berühren,
- die zweite funktionale Struktur (FS2) direkt auf oder oberhalb der ersten Dünnschicht-Abdeckung (DSA1) angeordnet ist .
2. Bauelement (B) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die erste funktionale Struktur (FS1) und die zweite funktionale
Struktur (FS2) ausgewählt sind aus: einer SAW-Struktur, einer BAW-Struktur, einer GBAW-Struktur, einer MEMS-Struktur .
3. Bauelement (B) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die erste funktionale Struktur (FS1) und die zweite
funktionale Struktur (FS2) im Wesentlichen den gleichen
Aufbau haben oder von der gleichen Art sind,
- entweder mit gleicher Orientierung zueinander direkt übereinander oder mit lateralem Versatz übereinander
angeordnet sind oder
- symmetrisch bezüglich einer Spiegelebene zwischen den
Strukturen aufgebaut und direkt übereinander oder mit
lateralem Versatz übereinander angeordnet sind.
4. Bauelement (B) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
- die ersten funktionale Struktur (FS1) in einem Hohlraum (H) zwischen einem Trägersubstrat (TS1) und der ersten
Dünnschicht-Abdeckung (DSA1) angeordnet ist.
5. Bauelement (B) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf der ersten Dünnschicht-Abdeckung (DSA1) eine
Planarisierungsschicht (PS1) mit ebener Oberfläche angeordnet ist .
6. Bauelement (B) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
- die erste funktionale Struktur (FS1) und die zweite
funktionale Struktur (FS2) jeweils einen akustisch aktiven Bereich umfasst und
- die akustisch aktiven Bereiche akustisch entkoppelt sind.
7. Bauelement (B) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend
- eine Durchkontaktierung (DK) durch die erste Dünnschicht- Abdeckung (DSA1), wobei
- die erste funktionale Struktur (FS1) und die zweite
funktionale Struktur (FS2) jeweils eine elektrisch leitende Elektrode umfassen, die über die Durchkontaktierung (DK) verschaltet sind.
8. Bauelement (B) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste funktionale Struktur (FS1) und die zweite
funktionale Struktur (FS2) verschaltet sind und zusammen zumindest Teile einer Balun- oder Duplexerschaltung sind.
9. Bauelement (B) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend ein Schaltungselement, das zwischen der ersten funktionalen Struktur (FS1) und der zweiten funktionalen Struktur (FS2) angeordnet und zumindest mit der ersten (FS1) oder zweiten (FS2) funktionalen Struktur verschaltet ist.
10. Bauelement (B) nach dem vorherigen Ansprch, wobei das Schaltungselement ein kapazitives oder induktives Element ist .
11. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (B) ,
umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines ersten Trägers (TS1),
- Erzeugen einer ersten funktionalen Struktur (FS1) auf dem ersten Träger (TS1),
- Erzeugen einer ersten Dünnschicht-Abdeckung (DSA1) über der ersten funktionalen Struktur (FS1), wobei die erste
Dünnschicht-Abdeckung (DSA1) die erste funktionale Struktur (FS1) abdeckt, ohne sie zu berühren,
- Erzeugen einer zweiten funktionalen Struktur (FS2) direkt auf oder oberhalb der ersten Dünnschicht-Abdeckung (DSA1).
12. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (B) ,
umfassend die Schritte:
- Erzeugen einer ersten und einer zweiten Komponente und Zusammenfügen beider Komponenten, wobei
- das Erzeugen der ersten Komponente die Schritte:
- Bereistellen eines ersten Trägers (TS1),
- Erzeugen einer ersten funktionalen Struktur (FS1) auf dem ersten Träger (TS1),
- Erzeugen einer ersten Dünnschicht-Abdeckung (DSA1) über der ersten funktionalen Struktur (FS1), wobei die erste Dünnschicht-Abdeckung (DSA1) die erste funktionale Struktur (FS1) abdeckt, ohne sie zu berühren
umfasst und
- das Erzeugen der zweiten Komponente die Schritte:
- Bereitstellen eines zweiten Trägers (TS2),
- Erzeugen einer zweiten funktionalen Struktur (FS2) auf dem zweiten Träger (TS2), umfasst .
13. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (B) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei
- auf der ersten funktionalen Struktur (FS1) eine erste Opferschicht (OS) aufgebracht wird,
- die erste Dünnschicht-Abdeckung (DSA1) auf der ersten Opferschicht (OS) abgeschieden wird und
- die erste Opferschicht (OS) nach dem Abscheiden der ersten Dünnschicht-Abdeckung (DSA1) entfernt wird.
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