專利名稱：具有高電源兼容性和高導(dǎo)電性的金屬化部的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于載流結(jié)構(gòu)的具有高電源穩(wěn)定性(Leistungsfestigkeit)和高導(dǎo)電性的金屬化部以及用于制造該金屬化部的方法。本發(fā)明尤其是涉及用于利用聲波工作的器件的載流結(jié)構(gòu)的金屬化部。
背景技術(shù)：
利用聲波工作的器件的金屬化部——從所述金屬化部例如構(gòu)造了壓電襯底上的例如匯流排、與匯流排連接的電極指或者反射器結(jié)構(gòu)——特別優(yōu)選地設(shè)計為電源穩(wěn)定的。體聲波(BAW=bulkacoustic wave (體聲波))或者表面聲波(SAW=surfaceacoustic wave (表面聲波))在固體內(nèi)或者在固體的表面上傳播；其頻率處于GHz范圍內(nèi)。
將高頻電信號轉(zhuǎn)換成聲波或者相反地將聲波轉(zhuǎn)換成高頻電信號的載流(電極)結(jié)構(gòu)因此必須一方面經(jīng)受電流并且另一方面經(jīng)受由聲波造成的機(jī)械變形，而不受到損壞。從美國專利文獻(xiàn)US 7，605，524 B2中已知利用表面聲波(SAW)工作的器件的電極結(jié)構(gòu)。在一種構(gòu)型中，電極結(jié)構(gòu)布置在單晶的鉭酸鋰或者鈮酸鋰上。電極結(jié)構(gòu)包括由鈦構(gòu)成的第一層。沉積在該第一層上的第二層包括鋁。第二層包括兩個〈I I 1>結(jié)構(gòu)域。用于制造電極層的方法涉及包括鋁的層的外延生長。包括鋁的高紋理化的層具有良好的、即高的電導(dǎo)率值和高的電源穩(wěn)定性。如果沉積在襯底上的層的原子的取向朝向襯底的原子的取向，則該層的生長稱為
外延的。外延生長時的一般性問題在于提供合適的表面。因為襯底的表面-作為襯底與
層之間的界面——的性質(zhì)決定性地影響沉積層的原子的順序。因此，通常通過退火或者通過蝕刻來對襯底進(jìn)行預(yù)處理。在預(yù)處理與實(shí)際的沉積過程之間，襯底的表面不允許再被污染物沾污。如果取決于特別“干凈的”襯底表面，則在襯底上沉積電極結(jié)構(gòu)時使用Lift-off(剝離)技術(shù)是成問題的。因為在必要時經(jīng)預(yù)處理的襯底表面上在第一步驟中施加了漆層(耐受層)。在其他方法步驟中，該漆層于是部分地受到曝光并且所曝光的區(qū)域在進(jìn)一步的工藝步驟中被去除。在之前受到曝光的位置處，襯底表面現(xiàn)在再次暴露出來。但是，該襯底表面曾經(jīng)同時既與漆層又與去除受到曝光的漆層的溶劑接觸。也就是，該襯底表面受到了沾污。借助于剝離技術(shù)的電極層的外延生長到目前為止看起來幾乎不可能。另一方法——即所謂的刻蝕方法——所基于的是，將電極材料大面積地施加到必要時經(jīng)預(yù)處理的襯底表面上并且通過刻蝕掉電極材料的不期望的覆蓋區(qū)域來獲得電極結(jié)構(gòu)多余的電極材料被除掉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，說明一種用于載流結(jié)構(gòu)的金屬化部，該金屬化部是電源穩(wěn)定的，該金屬化部具有高的導(dǎo)電性并且既與刻蝕方法又與剝離方法兼容。
該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求I的金屬化部和通過所要求保護(hù)的用于制造的方法來解決。本發(fā)明說明ー種用于載流結(jié)構(gòu)的金屬化部，所述載流結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用在電器件中，其中所述金屬化部布置在襯底上。金屬化部包括基座和布置在基座上的上覆層。所述基座包括下層，該下層布置在襯底表面上面或者直接布置在襯底表面上。該下層作為主要成分包括鈦或者鈦化合物?；送獍ㄉ蠈樱撋蠈硬贾迷谙聦由厦婊蛘咧苯硬贾迷谙聦由喜⑶易鳛橹饕煞职ㄣ~。上覆層直接布置在上層上并且作為主要成分包括鋁。本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與一般想法相反，高紋理化的載流結(jié)構(gòu)可以在襯底上生長并且在此借助于剝離方法被結(jié)構(gòu)化。這樣生長的、結(jié)構(gòu)化的、高紋理化的電極結(jié)構(gòu)具有非常高的導(dǎo)電性和高的機(jī)械的電源穩(wěn)定性。特別有利的是，這樣的電極結(jié)構(gòu)既可以借助于刻蝕方法也可以借助于剝離方法被結(jié)構(gòu)化。也就是，襯底在剝離方法情況下的可能的沾污不阻礙高紋理化層的構(gòu)造。這種電極結(jié)構(gòu)因此可以通過簡單的方式以高質(zhì)量和利用高的可復(fù)現(xiàn)性來制造。 這樣制造的電極或其上覆層的面外紋理可以是〈I I 1>紋理。這種紋理的特點(diǎn)在于，其〈I I 1>方向一也就是立方面心晶胞的空間對角線一與襯底的平面法線重合。面內(nèi)紋理也根據(jù)由襯底表面預(yù)先給定的紋理來取向。所述基座主要用于為上覆層提供定義的、也就是原子盡可能均勻地構(gòu)造的表面，在該表面上上覆層于是可以盡可能外延地生長。上覆層又被設(shè)置用于主要承載電流。在一個構(gòu)型中，所述基座包括中間層，該中間層布置在下層與上層之間。該中間層包括比鋁稀有的元素，也就是說，具有更高的(標(biāo)準(zhǔn)化到氫上的)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。在一個構(gòu)型中，基座的下層比基座的上層薄。作為下層可以考慮鈦層。鈦層或者包括鈦的層優(yōu)選厚于大約2nm并且薄于大約20nm。如果下層過薄，則存在沒有良好紋理化的效果的風(fēng)險。過厚的下層導(dǎo)致提高的粗糙度并且同樣導(dǎo)致變差的紋理。在一個構(gòu)型中，上層比上覆層薄。上層的任務(wù)可以看作為，將“表面信息”傳遞給上覆層。因此優(yōu)選比較薄的上層。電流基本上由上覆層承載，該上覆層因此也優(yōu)選具有比基座低的電阻。盡管如此，基座的每個單個的層可以具有比上覆層高的傳導(dǎo)性。于是，上覆層由于其厚度而具有較低的電阻。根據(jù)要承載的電流以及在利用聲波工作的器件的情況下根據(jù)所期望的質(zhì)量分布，比較厚的上覆層是優(yōu)選的。有利的例如由Cu構(gòu)成的上覆層厚度在I至30nm之間。在沒有包括Cu的上層的情況下，高紋理化的、包括Al的覆層也不是充分電源穩(wěn)定的。在另ー構(gòu)型中，中間層比下層薄或者比上層薄。因此，用于可以包括昂貴的Ag的中間層的材料成本降低；沉積持續(xù)時間縮短。盡管有比較薄的中間層，也獲得了良好的紋理。中間覆層的、例如由Ag構(gòu)成的中間覆層的對于最優(yōu)紋理來說優(yōu)選的厚度處于0. 5nm至IOnm之間。在另ー構(gòu)型中，下層包括氮原子。尤其是設(shè)置TiN作為下層的材料。在一個構(gòu)型中，中間層包括金、銀、鉬或者鈀。在一個構(gòu)型中，中間層由銀構(gòu)成。這樣的金屬化部因此包括由包括鈦或者鈦化合物作為主要成分的下層、具有主要成分銅的上層以及包括銀的中間層構(gòu)成的基座。在此，中間層布置在下層與上層之間。其上覆層布置在這種基座上的金屬化部具有特別高的電源穩(wěn)定性。在一個實(shí)施方式中，上覆層具有〈I I 1>紋理?！碔 I 1>方向在此是上覆層的晶胞的空間對角線的方向。該方向與襯底的平面法線的方向一致。鋁一般存在于所謂的六角最密堆積(hcp=hexagonal close-packed (六角密集堆積))中。這對應(yīng)于立方面心的空間網(wǎng)格。該〈I I 1>方向在此垂直地穿過鋁原子中的可能最密地堆積的位置。這些位置一垂直于〈I I 1>方向一形成六角形網(wǎng)。因此，根據(jù)本發(fā)明的金屬化部不僅具有面內(nèi)紋理(電極的原子在平行于襯底表面的方向上取向)而且具有面外紋理(電極的原子在垂直于襯底表面的方向上取向)。在一個實(shí)施方式中，金屬化部的上覆層具有雙重或者單重紋理。如在上面已經(jīng)提到的那樣，上覆層的原子以六角形布置的原子位置取向。單重紋理比雙重紋理具有更高的有序度。雙重紋理不同于單重紋理之處在干，與可考慮取向不同的原子位置彼此兩兩實(shí)現(xiàn)。在單重紋理的情況下，相鄰原子位置彼此之間的預(yù)先給定的相對取向由所有位置遵循。
在一個實(shí)施方式中，在金屬化部的下層與襯底之間布置壓電層。在替代實(shí)施方式中，襯底本身是壓電的。這種襯底或者壓電層例如可以包括鉭酸鋰或者鈮酸鋰。在利用聲波工作的器件中，電極結(jié)構(gòu)通過壓電效應(yīng)將高頻電信號轉(zhuǎn)換成聲波并且相反地將聲波轉(zhuǎn)換成高頻電信號。由于開頭提到的雙重負(fù)荷(機(jī)械負(fù)荷和電負(fù)荷)，根據(jù)本發(fā)明的金屬化部以其高的電源穩(wěn)定性在利用聲波工作的器件中是特別合適的并且被設(shè)置用于在利用聲波工作的器件中使用。這種器件可以是利用體聲波工作的器件。然而在替代的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的金屬化部在利用表面聲波工作的器件中使用。尤其是可以在利用表面聲波工作的雙エ器中使用所述金屬化部。根據(jù)本發(fā)明的用于制造這種金屬化部的方法包括步驟 -提供襯底，
-在使用剝離技術(shù)的情況下施加金屬化部。因為已經(jīng)證實(shí)了，當(dāng)借助于剝離技術(shù)將根據(jù)本發(fā)明的金屬化部施加到襯底上吋，該金屬化部也具有高的電源穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)電性，所以在制造具有相應(yīng)金屬化部的器件時現(xiàn)在呈現(xiàn)出更多的自由性。尤其是，用于制造根據(jù)本發(fā)明的金屬化部的方法可以包括步驟 -清潔襯底表面，
-將光刻膠施加到襯底表面上，
-對光刻膠進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，
-將金屬化部施加到襯底和光刻膠的裸露表面上，
-取下光刻膠連同直接施加在該光刻膠上的金屬化部區(qū)域。光刻膠的結(jié)構(gòu)化在此可以是產(chǎn)生所謂的陰模結(jié)構(gòu)(Negativstruktur)。


下面根據(jù)實(shí)施例和所屬示意圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。圖I示出布置在襯底上的結(jié)構(gòu)化的金屬化部的截面，
圖2示出布置在襯底上的結(jié)構(gòu)化的金屬化部的截面，該金屬化部布置在襯底表面上的壓電層上，
圖3a示出借助于剝離技術(shù)布置在襯底上的常見金屬化部的面內(nèi)紋理化的顯微拍攝，
圖3b示出以剝離技術(shù)施加到襯底上的本發(fā)明金屬化部的面內(nèi)紋理化的顯微拍攝。
具體實(shí)施例方式圖I示出具有布置在基座上的上覆層TL的金屬化部M的截面。該基座包括上層UL以及下層BL。由上層UL和下層BL構(gòu)成的基座布置在襯底S的表面上。由上覆層TL和基座UL、BL構(gòu)成的金屬化部例如可以是用于SAW器件的電極指的金屬化部。由此，圖I不出這種電極指的截面。圖2示出金屬化部M的另一實(shí)施的截面。該金屬化部M包括基座上的上覆層TL。該基座由上層UL、下層BL以及由中間層ML作為另外的部件構(gòu)成。在襯底S與金屬化部M 的下層BL之間布置壓電層PL。如果金屬化部M應(yīng)用在利用聲波工作的器件中，則相應(yīng)的由金屬化部構(gòu)成的電極將高頻電信號轉(zhuǎn)換成聲波(BAW或SAW)或者相反地將聲波轉(zhuǎn)換成高頻電信號。表面聲波在襯底的表面上傳播。為了能夠在襯底的表面上感應(yīng)出表面聲波，具有電場分布的襯底必須在不同極性的電極指之間引起交變。如果襯底是壓電的，則高頻交變電場可以直接在襯底中激勵表面聲波。如果襯底不是壓電的，則在襯底與金屬化部M之間在襯底S的表面上需要至少一個壓電層PL。圖3a示出沒有或者在最好情況下幾乎沒有結(jié)構(gòu)化的電極表面的顯微拍攝，該電極表面借助于剝離方法布置在襯底上并且被結(jié)構(gòu)化。與此相反，圖3b示出根據(jù)本發(fā)明的和高紋理化的金屬化部的顯微拍攝，該金屬化部同樣借助于剝離方法在襯底上產(chǎn)生?？梢悦黠@看出紋理化的對應(yīng)于六角形網(wǎng)的三基數(shù)對稱。根據(jù)本發(fā)明的金屬化部不限于所述實(shí)施例之一。例如還包括另外的層或覆層的或者其層或覆層還包括另外的元件的變型同樣是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。附圖標(biāo)記列表
BL :下層
M :金屬化部 ML :中間層 PL :壓電層 S :襯底 TL :上覆層 UL :上層
權(quán)利要求
1.用于電器件中的載流結(jié)構(gòu)的金屬化部(M)， -布置在襯底(S)上， -具有基座和布置在該基座上的上覆層(TL)， 其中 -基座包括下層(BL)，該下層布置在襯底表面上面或者布置在襯底表面上并且作為主要成分包括Ti或者鈦化合物， -基座包括上層(UL)，該上層布置在下層(BL)上面或者直接布置在下層(BL)上并且作為主要成分包括Cu， -上覆層(TL)直接布置在上層上并且作為主要成分包括Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的金屬化部，具有基座中的中間層(ML)，該中間層布置在下層(BL)與上層(UL)之間并且包括比Al稀有的元素。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，其中下層(BL)比上層(UL)薄。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，其中上層(UL)比上覆層(TL)薄。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，其中中間層(ML)比下層(BL)薄或者比上層(UL)薄。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，其中下層(BL)具有2nm至20nm之間的厚度，中間層(ML)具有0. 5nm至IOnm之間的厚度，并且上層(UL)具有Inm至30nm之間的厚度。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，其中下層(BL)包括TiN。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，其中中間層(ML)包括Ag、Au、Pt或者Pd。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，其中中間層(ML)由Ag構(gòu)成。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，其中Al是上覆層(TL)的主要成分，并且上覆層(TL)包括Cu、Mg、Al-Cu合金、Al-Mg合金或者Al-Cu-Mg合金。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，其中上覆層(TL)具有〈II 1>紋理。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，其中上覆層(TL)具有雙重或者單重紋理。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，其中在襯底(S)與下層(BL)之間布置有壓電層(PU。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，其中襯底(S)是壓電的。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，其中襯底(S)或者壓電層(PL)包括LiTaO3或者 LiNbO3。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，用于在利用聲波工作的器件中使用。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，用于在利用表面聲波工作的器件中使用。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的金屬化部，用于在利用表面聲波工作的雙エ器中使用。
19.用于制造根據(jù)前述產(chǎn)品權(quán)利要求之一的金屬化部的方法，包括步驟 -提供襯底(S)， -在使用剝離技術(shù)的情況下施加金屬化部。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的用于制造金屬化部的方法，包括步驟 -清潔襯底表面， -將光刻膠施加到襯底表面上， -對光刻膠進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，-將金屬化部施加到襯底(S)和光刻膠的裸露表面上， -取下光刻膠連同直接施加在該光刻膠上的金屬化部區(qū)域。
全文摘要
說明一種尤其是用于利用聲波工作的器件的金屬化部，該金屬化部具有高電源穩(wěn)定性和高導(dǎo)電性。為此，所述金屬化部包括具有下層(BL)和上層(UL)的基座，所述下層包括鈦并且所述上層包括銅。金屬化部的布置在基座上的上覆層(TL)包括鋁。
文檔編號H05K1/02GK102763492SQ201080054640
公開日2012年10月31日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者C.比寧格, H.措特爾, R.尼斯?fàn)? T.耶武拉, U.克瑙爾, W.呂勒 申請人:埃普科斯股份有限公司