微聲學器件和用于制造的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微聲學器件、例如具有電聲有效區(qū)域的器件，其中功能區(qū)域通過罩來覆蓋，以及一種用于制造這樣的器件的方法。
【背景技術】
[0002]微聲學器件包括功能區(qū)域，在該功能區(qū)域中聲波可以傳播。這樣的器件例如可以包含具有電極結構和壓電材料的電聲轉換器并且利用SAW(SAW= Surface Acoustic Wave=表面聲波)、BAff (BAff = Bulk Acoustic Wave =體聲波)或 GBAW (GBAff = Guided BulkAcoustic Wave=導向體聲波)來工作。這樣的器件可以是HF濾波器并且例如在移動通信設備中使用。
[0003]利用聲波工作的HF濾波器的特征性的數(shù)量級基本上通過聲波在濃縮材料中的傳播速度和頻率給出。在IGHz的頻率和1000m/S的傳播速度的情況下得出I μπι的特征性的數(shù)量級。因此，例如SAW器件的相鄰的電極指或BAW共振器的壓電層厚通過I ym的數(shù)量級上的結構大小來確定。
[0004]微聲學器件的原理上的問題是，功能區(qū)域對外部影響反應靈敏。因此需要功能區(qū)域上的覆蓋物。然而，傳統(tǒng)的覆蓋物提高制造成本的價格和/或阻礙持續(xù)不斷小型化的趨勢。
[0005]微聲學器件的另外的問題是，如果對信號質量提出高的要求，那么為了給聲學信號提供最優(yōu)的介質需要昂貴的技術措施。因此針對SAW器件的措施例如在于，針對聲學軌跡的不同區(qū)域最佳地調節(jié)波導特性。聲波例如在壓電材料中或在壓電材料的表面上的傳播在此取決于多個參數(shù)、諸如介質的密度、質量分布、介質的彈性模量或功能區(qū)域、即波在其中傳播的區(qū)域的幾何形狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此本發(fā)明的任務是說明一種具有覆蓋物的微聲學器件，其中覆蓋物不顯著地放大器件的規(guī)模，并且其中器件盡管小的結構尺寸但具有良好的聲學特性。此外，應該說明一種用于制造這樣的器件的方法。
[0007]該任務通過獨立權利要求來解決。從屬權利要求說明有利的設計方案。
[0008]器件包括聲學功能區(qū)域以及包圍聲學功能區(qū)域的內(nèi)部邊緣區(qū)域。器件此外包括包圍內(nèi)部邊緣區(qū)域的外部邊緣區(qū)域以及覆蓋物，該覆蓋物覆蓋聲學功能區(qū)域并且具有薄層和支撐面。內(nèi)部邊緣區(qū)域與聲學功能區(qū)域聲學耦合。支撐面至少平放在內(nèi)部邊緣區(qū)域的一部分上。
[0009]微聲學器件可以是電聲器件、例如具有用于在壓電襯底中在電磁HF和聲學信號之間進行轉換的電極結構的BAW器件、SAW器件或GBAW器件。微聲學器件的聲學功能區(qū)域是這樣的區(qū)域，該區(qū)域被設置用于聲波的傳播。通常，器件的聲學功能區(qū)域不能絕對自由懸浮地布置在器件中。因此器件的聲學功能區(qū)域與器件的其余部分連接。這樣的連接一般是橋，通過該橋，聲波能夠從聲學功能區(qū)域輻射到器件的其余部分中。在當前的器件中，內(nèi)部邊緣區(qū)域至少是其余器件和聲學功能區(qū)域之間的連接的一部分并且因此與聲學功能區(qū)域聲學耦合。外部邊緣區(qū)域在此大體上與聲學功能區(qū)域聲學去耦合，使得外部邊緣區(qū)域的存在不對聲波在聲學功能區(qū)域中的發(fā)展產(chǎn)生很大的影響。覆蓋聲學功能區(qū)域并且包括至少一個薄層的覆蓋物是TFP覆蓋的覆蓋物(TFP = Thin Film Package =薄膜封裝)。TFP覆蓋也可以用于覆蓋其他小型化的器件。
[0010]可以的是，覆蓋物以空腔密封地包圍聲學功能區(qū)域。但是也可以的是，覆蓋物保護聲學功能區(qū)域以免較大的物件，但是此外允許聲學功能區(qū)域與周圍大氣的接觸。
[0011]通過覆蓋物的支撐面至少直接平放在內(nèi)部邊緣區(qū)域的一部分上的方式，覆蓋物或至少覆蓋物的下部區(qū)域聲學地耦合到聲學功能區(qū)域上。
[0012]微聲學器件因此相對于傳統(tǒng)的微聲學器件具有以下優(yōu)點:
覆蓋物的支撐面相對于傳統(tǒng)的器件從外部邊緣區(qū)域至少部分地被拉伸到內(nèi)部邊緣區(qū)域中，使得空腔被縮小，在該空腔中聲學功能區(qū)域被布置在覆蓋物之下。由此，原則上獲得縮小的器件。
[0013]此外，覆蓋物的不直接與聲學功能區(qū)域連接的面被縮小。覆蓋物相對于如例如在器件的熱壓模時可能出現(xiàn)的外部的力的機械抵抗力因此被改進。
[0014]通過將支撐面至少部分地拖近到內(nèi)部邊緣區(qū)域中也降低外部的場地需求。此外，空腔被縮小，這使去除覆蓋物下的犧牲層變得容易。
[0015]通過覆蓋物與聲學功能區(qū)域的聲學耦合，可以在聲學功能區(qū)域中獲得最佳的波模式。
[0016]對此的傳統(tǒng)措施是，諸如聲學功能區(qū)域的邊緣上的被稱作“涂蓋層(Overlap)”的質量分布可以被去掉或簡化并且由此更適宜地被制造。
[0017]特別是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，絕對可以設計覆蓋物，使得覆蓋物盡管聲學功能區(qū)域和其周圍環(huán)境之間的復雜的相互作用仍可以被用于改進振蕩模式，聲學功能區(qū)域通常盡可能好地與該周圍環(huán)境隔離。
[0018]利用本措施可以獲得具有特征性大小的厚度的覆蓋物或具有特征性大小的數(shù)量級上的高度的空腔，使得器件的總大小基本上沒有通過改進聲學特性的覆蓋物來擴大。
[0019]在一種實施方式中，器件利用表面聲波或導向體聲波工作。于是，器件包括在壓電材料上的聲學功能區(qū)域中的交錯固定的電極指。附加地或作為對此替代地，可以的是，器件利用體聲波工作并且為此在下部電極面和上部電極面之間的聲學功能區(qū)域中包括壓電材料。
[0020]聲學功能區(qū)域或鄰接于聲學功能區(qū)域的區(qū)域可以包括聲學反射體、例如在表面波的情況下的結構化的條帶或體波情況下的聲學鏡層。
[0021]在一種實施方式中，內(nèi)部邊緣區(qū)域中的質量分布通過附加的質量而局部地被提高以用于抑制不期望的波模式或用于改進波傳導。覆蓋物的支撐面于是可以平放在附加的質量上并且改進其效果。
[0022]在器件的一種實施方式中，框結構的附加質量類似于傳統(tǒng)的“涂蓋層”。
[0023]在一種實施方式中，不僅支撐面而且框結構分別具有內(nèi)部的棱。兩個內(nèi)部的棱相互齊平。
[0024]在一種實施方式中，器件包括反射聲波的結構。
[0025]在一種實施方式中，覆蓋物包圍聲學功能區(qū)域上的空腔?？涨辉诖丝梢耘c器件的周圍環(huán)境密封地分離或例如通過覆蓋物中的孔與周圍環(huán)境連接。
[0026]在一種實施方式中，微聲學器件包括另外的聲學功能區(qū)域和另外的覆蓋物。兩個覆蓋物之一在所屬的聲學功能區(qū)域上包圍空腔。另外的覆蓋物直接被布置在所屬的聲學功能區(qū)域上，沒有以下的空腔被包圍，在該空腔中另外的聲學功能區(qū)域與覆蓋物相間隔地布置。
[0027]如果另外的覆蓋物包圍另外的聲學功能區(qū)域而在聲學功能區(qū)域和覆蓋物之間沒有空腔，那么覆蓋物完全聲學地耦合到該聲學功能區(qū)域上。BAW共振器或SAW共振器可以由此失諧，使得所述BAW共振器或SAW共振器在重要的頻率范圍內(nèi)是聲學無效的。以該方式，通過簡單的方法步驟可以附加于聲學有效的共振器在相同的芯片上構造電容元件。
[0028]兩個功能區(qū)域可以相疊地或并排地被布置。
[0029]覆蓋物可以包括唯一的薄層或多個相疊布置的薄層。覆蓋物在此可以為I μπι和10 μ m之間厚、例如3 μ m厚，并且包括氧化硅、例如Si02、聚合物或由光刻工藝已知的光刻膠。此外，覆蓋物可以包括用于屏蔽或用于改進密封性的薄的金屬層。在覆蓋物上可以布置其他層、例如可以為5 μπι和15 μπι之間厚的聚合物層。該其他層例如可以為8 μπι和ΙΟμ??之間厚。
[0030]涂蓋層或簡化實施的涂蓋層例如可以包括氧化硅、例如S12S氮化硅、例如
Si3N40
[0031]壓電材料例如可以包括氮化鋁(AlN)、氧化鋅(ZnO)或鋯鈦酸鉛(PZT)或這些材料的組合。壓電材料此外可以利用例如鈧(Sc)來摻雜。
[0032]用于制造電聲器件的方法包括以下步驟:
一提供載體襯底，
一成形結構，在該結構中微聲波可以在襯底中、上或之上的聲學功能區(qū)域中傳播， 一在聲學功能區(qū)域上布置犧牲層，
一在犧牲層上沉積薄層，
一去除薄層和聲學功能區(qū)域之間的犧牲層。
[0033]在此施加犧牲層，使得圍繞著聲學功能區(qū)域的內(nèi)部邊緣區(qū)域不通過犧牲層來覆蓋。接著沉積的薄層于是可以直接位于內(nèi)部邊緣區(qū)域的未被覆蓋的部分上。在去除犧牲層之后，薄層構成覆蓋聲學功能區(qū)域的覆蓋物。覆蓋物除了薄層之外還可以包括其他層。
[0034]例如可以通過以下方式去除犧牲層，即薄層包含一個或多個孔，使得蝕刻劑可以去除犧牲層。
[0035]犧牲材料可以包括硅、例如無定形硅、氧化硅、金屬或由光刻工藝已知的犧牲材料。
[0036]用于沉積或結構化層的方法可以包括傳統(tǒng)的措施、如旋轉方法、CVD (化學氣相淀積)、PVD (物理氣相淀積)、濺鍍或蒸鍍。
【附圖說明】
[0037]在下文中借助示意圖詳細解釋器件和實施例。
[0038]其中:
圖1示出微聲學器件MAC的聲學功能區(qū)域FAS與內(nèi)部邊緣區(qū)域IRS的聲學耦合，
圖2示出器件的橫向平面的俯視，其中內(nèi)部邊緣區(qū)域將聲學功能區(qū)域與外部邊緣區(qū)域分離，
圖3示出一種利用表面聲波或利用