WO2007036422A1 - Device with stress-compensated membrane - Google Patents

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WO2007036422A1
WO2007036422A1 PCT/EP2006/066145 EP2006066145W WO2007036422A1 WO 2007036422 A1 WO2007036422 A1 WO 2007036422A1 EP 2006066145 W EP2006066145 W EP 2006066145W WO 2007036422 A1 WO2007036422 A1 WO 2007036422A1
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WO
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layer
membrane
nitridic
functional element
metallic layer
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Application number
PCT/EP2006/066145
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Matthias Schreiter
Michael Schier
Dana Pitzer
Oliver Freudenberg
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
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    • B81C2201/0163—Controlling internal stress of deposited layers
    • B81C2201/0167—Controlling internal stress of deposited layers by adding further layers of materials having complementary strains, i.e. compressive or tensile strain

Definitions

  • the invention relates to a device with a functional element and a silicon substrate with membrane, on which the functional element is arranged, as well as a method for producing such a device.
  • layer packages in which the stress components (compressive or tensile stresses) of the individual layers compensate each other.
  • stress components compressive or tensile stresses
  • Typical of such dielectric membranes for example, structures of SiÜ2 as a pressure component and Si3N 4 as a tensile component, which are deposited by CVD method.
  • the SiO 2 layer as the lowermost layer also has the function of a suitable etch stop when the membrane is exposed on the back, by removal of the Si substrate by an etching process.
  • FIG. 1 (a) - (e) A common process flow, as known in the art, is shown in Figures 1 (a) - (e).
  • the deposition of the membrane consisting of individual layers of SiÜ2 10 and SiaN 4 11 on a silicon wafer 12.
  • a layer sequence is deposited on the Si3N 4 layer 11, which provides the basis for the corresponding component (functional element).
  • this layer sequence may consist of a base electrode 13, a functional layer 14 and a top electrode 15, cf.
  • Fig. 1 (b) A common process flow, as known in the art, is shown in Figures 1 (a) - (e).
  • regions of the membrane under the respective functional element are exposed from the rear side of the silicon wafer 12, whereby the desired coupling of the functional element from the carrier material is achieved, cf. Fig. 1 (e).
  • a reactive dry etching process can be used here.
  • a decisive advantage over wet-chemical processes here is the realization of vertical etch flanks, which ensures efficient material utilization.
  • a further disadvantage is that, when the membrane is exposed from the back of the silicon wafer, impairment of the structure due to so-called “notehing" occurs. This is an effect that occurs in dry etching processes, when the oxide stagnation Layer is removed. Due to the insulating properties of this layer, the charge dissipation is hindered, which can lead to partial charges (space charge clouds). The result is a greater horizontal removal, which significantly broadens the original structure.
  • the object of the invention is to provide a device with a functional element, which is arranged on a membrane whose total stress does not change even if one side Abdunnen of the substrate, and to provide a method for producing such a device.
  • An inventive device comprises a functional element which is arranged on a membrane of a silicon substrate.
  • the functional element is a thin film device, e.g. to a sensor or actuator element, such. B. pyrosensor or piezo microphone.
  • the membrane has a nitride and a metallic layer, wherein the metallic layer is arranged on the silicon substrate and the nitridic layer on the metallic layer.
  • the metallic layer consists of aluminum.
  • the metallic etch stop suppresses the unwanted Notching effect, since a discharge of charge carriers is made possible.
  • a layer thickness of the metallic layer has proven to be particularly advantageous. rich from 10 to 100 nm, which ensures the inventive effect without significantly affecting the overall thickness of the membrane and at the same time prevents the Notching effect particularly effective.
  • a nitridic layer is provided on the metallic layer whose general structure can be given as Si x N y Oz with x, y> 0 and z ⁇ 0, but which preferably consists of SiaN 4 .
  • the layer thickness of the nitridic layer is preferably in the range between 0.1 and 5 .mu.m, which ensures the inventive effects and at the same time the desired properties of the membrane, such as thermal and / or acoustic insulation, particularly reliable.
  • a particularly preferred embodiment of this nitridic layer is a stress-compensated PE-CVD nitride layer, consisting of a plurality of individual layers only a few nanometers thick and mutually stress-compensating. Due to the targeted structure of the Si 3 N 4 layer in very thin stress-compensating layers, a partial removal of the membrane from the structuring process of the functional elements does not significantly affect the stress behavior of the membrane. In this way, the membrane stress can be controlled technologically better, and unwanted bulges of the exposed membrane are reliably prevented.
  • the construction according to the invention with a functional element, preferably designed as a functional element, on a self-supporting membrane of a silicon substrate using the layer sequence of metallic etch stop and nitridic cover layer is advantageous, in particular in the field of actuation.
  • the thin-film functional element may comprise a piezoelectric membrane for applications, for example as a microphone.
  • BAW Bend Acoustic Wave
  • the invention also encompasses a method for producing a device, comprising the steps of depositing a metallic layer on a silicon substrate, depositing a nitridic layer on the metallic layer, constructing a functional element on the metallic layer and exposing a membrane by removal of material from the underside of the silicon substrate.
  • PE-CVD plasma enhanced chemical wafer deposition
  • capacitive parallel plate reactor
  • inductive arrangement which decomposes the working gas into precipitating layer components and volatile components.
  • the removal of material to expose the membrane from the underside of the silicon substrate can be carried out by ayeratzpro- process, wherein the metallic layer acts as an etch stop.
  • Fig. 1 (a) to (e) shows the process steps of a process for producing a functional element disposed on a membrane of a silicon substrate, as known from the prior art.
  • Fig. 2 (a) to (e) shows an embodiment of a method according to the invention for producing a device according to the invention.
  • a method of manufacturing a piezoacoustic resonator element will be described below.
  • the same reference numerals as in Fig. 1 denote corresponding parts.
  • step 20 an aluminum layer 21 having a layer thickness of 100 nm is deposited on a silicon substrate 22.
  • a Si 3 N 4 layer 23 consisting of a plurality of stress-compensated individual layers is deposited on the Al layer 21 by means of PE-CVD method, FIG. 2 a.
  • step 22 as shown in Fig. 2b, a Pt base electrode 13, an AlN functional layer 14 and a Pt top electrode 15 are deposited on the Si 3 N 4 layer 23.
  • a thin-film functional element 18 is created in step 23 from the layers 13, 14, 15 by microstructuring, FIG. 2c.
  • the present exemplary embodiment is a piezoacoustic resonator element (FBAR, Film Buick Acoustic Wave Resonator) 18.
  • FBAR Film Buick Acoustic Wave Resonator
  • a hardmask 16 is applied and patterned in step 24 on the rear side of the silicon substrate 12, cf. FIG. 2d.
  • step 25 as shown in FIG. 2e, the membrane 29, consisting of the aluminum layer 21 and the SiaN 4 , is etched dry by etching the Si wafer 12 from the rear side.

Abstract

The invention relates to a device with a functional element (18) and an Si substrate (22) with a membrane (29), on which the functional element (18) is arranged. The membrane (29) comprises a nitridic layer (23) and a metallic layer (21), the metallic layer (21) being arranged on the Si substrate (22) and the nitridic layer (23) being arranged on the metallic layer (21).

Description

Vorrichtung mit Funktionselement Device with functional element
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Funktionselement und einem Siliziumsubstrat mit Membran, auf der das Funktionselement angeordnet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung.The invention relates to a device with a functional element and a silicon substrate with membrane, on which the functional element is arranged, as well as a method for producing such a device.
Der zunehmende Bedarf an integrierten Chiplosungen im Bereich Sensorik und Aktorik hat in den letzten Jahren zu verstärkten Bestrebungen gefuhrt, die entsprechenden Funktionselemente zur thermischen bzw. akustischen Entkopplung von dem Siliziumsubstrat auf dünnen, stresskompensierten Membranen aufzubringen .The increasing demand for integrated chip solutions in the field of sensors and actuators has led in recent years to increased efforts to apply the corresponding functional elements for thermal or acoustic decoupling of the silicon substrate on thin, stress-compensated membranes.
Bei den bestehenden Losungen wird dabei in der Regel auf Schichtpakete zurückgegriffen, bei denen sich die Spannungsanteile (Druck- bzw. Zugspannungen) der Einzelschichten gegenseitig kompensieren. Typische für derartige dielektrische Membranen sind beispielsweise Aufbauten aus SiÜ2 als Druckkomponente und Si3N4 als Zugkomponente, die mittels CVD- Verfahren abgeschieden werden. Die Siθ2-Schicht hat dabei als unterste Schicht auch die Funktion eines geeigneten Atzstopps beim rückseitigen Freilegen der Membran, durch Abtrag des Si- Substrats durch einen Atzprozess.In the case of the existing solutions, use is generally made of layer packages in which the stress components (compressive or tensile stresses) of the individual layers compensate each other. Typical of such dielectric membranes, for example, structures of SiÜ2 as a pressure component and Si3N 4 as a tensile component, which are deposited by CVD method. The SiO 2 layer as the lowermost layer also has the function of a suitable etch stop when the membrane is exposed on the back, by removal of the Si substrate by an etching process.
Ein üblicher Prozessablauf, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird in Fig. 1 (a) - (e) gezeigt. Zunächst erfolgt die Abscheidung der Membran, die aus Einzellagen aus SiÜ2 10 und SiaN4 11 auf einem Siliziumwafer 12. Anschließend wird auf der Si3N4-Schicht 11 eine Schichtfolge abgeschieden, die die Basis für das entsprechende Bauelement (Funktionselement) liefert. Beispielsweise kann diese Schichtfolge aus einer Grundelektrode 13, einer Funktionsschicht 14 und einer Topelektrode 15 bestehen, vgl. Fig. 1 (b) .A common process flow, as known in the art, is shown in Figures 1 (a) - (e). First, the deposition of the membrane, consisting of individual layers of SiÜ2 10 and SiaN 4 11 on a silicon wafer 12. Subsequently, a layer sequence is deposited on the Si3N 4 layer 11, which provides the basis for the corresponding component (functional element). For example, this layer sequence may consist of a base electrode 13, a functional layer 14 and a top electrode 15, cf. Fig. 1 (b).
Wie in Fiσ. 1 (c) σezeiσt. werden im nachfolσenden Schritt diese Schichten 13, 14, 15 zum Aufbau des entsprechenden Funktionselements mittels fotolithografischer Verfahren strukturiert. Anschließend erfolgt die Deposition und Strukturierung der Hardmask auf der Ruckseite des Si-Wafers, vgl. Fig. 1 (d) .As in Fiσ. 1 (c) σezeiσt. will be in the following step these layers 13, 14, 15 structured to construct the corresponding functional element by means of photolithographic processes. Subsequently, the deposition and structuring of the hardmask takes place on the back side of the Si wafer, cf. Fig. 1 (d).
Abschließend werden Bereiche der Membran unter dem jeweiligen Funktionselement von der Ruckseite des Siliziumwafers 12 freigelegt, wodurch die gewünschte Kopplung des Funktionsele- ments vom Tragermaterial erreicht wird, vlg. Fig. 1 (e) . Beispielsweise kann hier ein reaktiver Trockenatzprozess verwendet werden. Ein entscheidender Vorteil gegenüber nasschemischen Verfahren ist hier die Realisierung senkrechter Atzflanken, was eine effiziente Materialausnutzung sicherstellt.Finally, regions of the membrane under the respective functional element are exposed from the rear side of the silicon wafer 12, whereby the desired coupling of the functional element from the carrier material is achieved, cf. Fig. 1 (e). For example, a reactive dry etching process can be used here. A decisive advantage over wet-chemical processes here is the realization of vertical etch flanks, which ensures efficient material utilization.
Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren treten jedoch mehrere Probleme auf, die eine reproduzierbare Herstellung von Funktionselementen auf einer stressfreien Membran wesentlich erschweren.In the known from the prior art method, however, several problems that significantly complicate a reproducible production of functional elements on a stress-free membrane.
Aufgrund der geringen Selektivität der angewendeten Atzverfahren bei der vorderseitigen Strukturierung der Funktionselemente kommt es zu einem partiellen und möglicherweise inhomogenem Abtrag der oberen Schicht der Membran. Dabei wird das Kompensationsgleichgewicht, das aus den verschiedenenDue to the low selectivity of the etching techniques used in the frontal structuring of the functional elements, there is a partial and possibly inhomogeneous removal of the upper layer of the membrane. Here is the compensation balance, which consists of the various
Einzelschichten gebildet wird, empfindlich gestört, was sich insbesondere bei dünnen Membranen negativ bemerkbar macht. Die Folge sind Aufwölbungen der freigelegten Membran, wenn diese unter Druckstress gelangt. Insbesondere Anwendungen im Bereich der Aktorik, wie zum Beispiel Piezomikrofone, erfordern jedoch eine reproduzierbare Realisierung möglichst stressfreier Membranen.Single layers is formed, sensitive disturbed, which is particularly noticeable in thin membranes negative. The result is bulges of the exposed membrane when it comes under pressure stress. In particular, applications in the field of actuators, such as piezo microphones, however, require a reproducible realization of stress-free as possible membranes.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei der Freilegung der Membran von der Ruckseite des Siliziumwafers eine Beeinträchtigung des Aufbaus durch so genanntes "Notehing" auftritt. Hierbei handelt es sich um einen Effekt, der bei Trockenatzverfahren auftritt, wenn bis zur oxidischen Atzstopp- Schicht abgetragen wird. Aufgrund der isolierenden Eigenschaften dieser Schicht wird die Ladungsableitung behindert, was zu partiellen Aufladungen (Raumladungswolken) fuhren kann. Die Folge ist ein stärkerer horizontaler Abtrag, wo- durch die ursprungliche Struktur deutlich verbreitert wird.A further disadvantage is that, when the membrane is exposed from the back of the silicon wafer, impairment of the structure due to so-called "notehing" occurs. This is an effect that occurs in dry etching processes, when the oxide stagnation Layer is removed. Due to the insulating properties of this layer, the charge dissipation is hindered, which can lead to partial charges (space charge clouds). The result is a greater horizontal removal, which significantly broadens the original structure.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit einem Funktionselement, das auf einer Membran angeordnet ist, deren Gesamtstress sich auch bei einseitigem Abdunnen des Substrats nicht verändert, und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung anzugeben.The object of the invention is to provide a device with a functional element, which is arranged on a membrane whose total stress does not change even if one side Abdunnen of the substrate, and to provide a method for producing such a device.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. ein Verfahren zur Herstellung ei- ner solchen Vorrichtung nach Anspruch 8 gelost.This object is achieved by a device having the features of patent claim 1 and a method for producing such a device according to claim 8.
Bevorzugte Ausfuhrungsformen und weiterfuhrende, besondere Merkmale der Erfindung werden in den Unteranspruchen angegeben .Preferred embodiments and further, special features of the invention are set forth in the dependent claims.
Eine erfindungsgemaße Vorrichtung umfasst ein Funktionselement, das auf einer Membran eines Siliziumsubstrats angeordnet ist.An inventive device comprises a functional element which is arranged on a membrane of a silicon substrate.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Funktionselement um ein Dunnschicht-Bauelement, z.B. um ein Sensor- oder Aktorelement, wie z. B. Pyrosensor oder Piezomikrofon .Preferably, the functional element is a thin film device, e.g. to a sensor or actuator element, such. B. pyrosensor or piezo microphone.
Erfindungsgemaß weist die Membran eine nitridische und eine metallische Schicht auf, wobei die metallische Schicht auf dem Siliziumsubstrat und die nitridische Schicht auf der metallischen Schicht angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung besteht die metallische Schicht aus Aluminium.According to the invention, the membrane has a nitride and a metallic layer, wherein the metallic layer is arranged on the silicon substrate and the nitridic layer on the metallic layer. In a preferred embodiment, the metallic layer consists of aluminum.
Durch den metallischen Atzstopp wird der unerwünschte Not- ching-Effekt unterdruckt, da eine Ableitung von Ladungsträgern ermöglicht wird. Als besonders vorteilhaft hat sich in der Praxis eine Schichtdicke der metallischen Schicht im Be- reich von 10 bis 100 nm erwiesen, die die erfindungsgemaße Wirkung sicherstellt ohne die Gesamtdicke der Membran wesentlich zu beeinflussen und gleichzeitig den Notching-Effekt besonders wirksam verhindert.The metallic etch stop suppresses the unwanted Notching effect, since a discharge of charge carriers is made possible. In practice, a layer thickness of the metallic layer has proven to be particularly advantageous. rich from 10 to 100 nm, which ensures the inventive effect without significantly affecting the overall thickness of the membrane and at the same time prevents the Notching effect particularly effective.
Auf der metallischen Schicht ist erfindungsgemaß eine nitridische Schicht vorgesehen, deren allgemeine Struktur mit SixNyOz mit x, y > 0 und z ≥ 0 angegeben werden kann, die jedoch vorzugsweise aus SiaN4 besteht.According to the invention, a nitridic layer is provided on the metallic layer whose general structure can be given as Si x N y Oz with x, y> 0 and z ≥ 0, but which preferably consists of SiaN 4 .
Die Schichtdicke der nitridischen Schicht liegt bevorzugt im Bereich zwischen 0,1 und 5μm, die die erfindungsgemaßen Wirkungen und gleichzeitig die gewünschten Eigenschaften der Membran, wie thermische und/oder akustische Isolation, beson- ders zuverlässig sicherstellt.The layer thickness of the nitridic layer is preferably in the range between 0.1 and 5 .mu.m, which ensures the inventive effects and at the same time the desired properties of the membrane, such as thermal and / or acoustic insulation, particularly reliable.
Bei einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform dieser nitridischen Schicht handelt es sich um eine in sich stresskompensierte PE-CVD-Nitridschicht, bestehend aus einer Mehrzahl nur einiger Nanometer dicker und sich gegenseitig stresskompensierender Einzellagen. Aufgrund des gezielten Aufbaus der Si3N4-Schicht in sehr dünnen stresskompensierenden Lagen wird durch einen teilweisen Abtrag der Membran der Strukturie- rungsverfahren der Funktionselemente das Stressverhalten der Membran nicht wesentlich beeinflusst. Auf diese Weise lasst sich der Membranstress technologisch besser kontrollieren, und unerwünschte Aufwölbungen der freigelegten Membran werden zuverlässig verhindert.A particularly preferred embodiment of this nitridic layer is a stress-compensated PE-CVD nitride layer, consisting of a plurality of individual layers only a few nanometers thick and mutually stress-compensating. Due to the targeted structure of the Si 3 N 4 layer in very thin stress-compensating layers, a partial removal of the membrane from the structuring process of the functional elements does not significantly affect the stress behavior of the membrane. In this way, the membrane stress can be controlled technologically better, and unwanted bulges of the exposed membrane are reliably prevented.
Der erfindungsgemaße Aufbau mit einem vorzugsweise als Funktionselement ausgestalteten Funktionselement auf einer freitragenden Membran eines Siliziumsubstrats unter Verwendung der Schichtfolge aus metallischen Atzstopp und nitridischer Deckschicht ist insbesondere im Bereich der Aktorik vorteil- haft. Beispielsweise kann das Dunnschicht-Funktionselement eine piezoelektrische Membran für Applikationen z.B. als Mikrofon umfassen. Ein weiterer Anwendungsbereich liegt im Bereich der Erstellung so genannter BAW (BuIk Acoustic Wave) - Resonatoren auf der Basis piezoakustischer Volumenresonatoren .The construction according to the invention with a functional element, preferably designed as a functional element, on a self-supporting membrane of a silicon substrate using the layer sequence of metallic etch stop and nitridic cover layer is advantageous, in particular in the field of actuation. For example, the thin-film functional element may comprise a piezoelectric membrane for applications, for example as a microphone. Another area of application is the creation of so-called BAW (Buick Acoustic Wave) - Resonators based on piezoacoustic volume resonators.
Die Erfindung umfasst außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, umfassende die Schritte: Abscheiden einer metallischen Schicht auf einem Siliziumsubstrat, Abscheiden einer nitridischen Schicht auf der metallischen Schicht, Aufbau eines Funktionselements auf der metallischen Schicht und Freilegen einer Membran durch Materialabtrag von der Unter- seite des Siliziumsubstrats.The invention also encompasses a method for producing a device, comprising the steps of depositing a metallic layer on a silicon substrate, depositing a nitridic layer on the metallic layer, constructing a functional element on the metallic layer and exposing a membrane by removal of material from the underside of the silicon substrate.
Erfindungsgemaß kommt dabei bevorzugt ein PE-CVD (Plasma En- hanced Chemical Wafer Deposition) -Verfahren zum Einsatz. Bei diesem aus dem Stand der Technik grundsatzlich bekannten plasma-unterstutzten CVD-Verfahren wird in kapazitiver (Parallelplatten-Reaktor) oder induktiver Anordnung ein Niederdruckplasma erzeugt, welches das Arbeitsgas in niederschlagende Schichtkomponenten und fluchtige Komponenten zerlegt.According to the invention, preference is given to using a PE-CVD (plasma enhanced chemical wafer deposition) method. In this known from the prior art plasma-assisted CVD method, a low-pressure plasma is generated in capacitive (parallel plate reactor) or inductive arrangement, which decomposes the working gas into precipitating layer components and volatile components.
Durch gezielte Steuerung der Anregungsfrequenz kann dabei eine Schichtfolge bestehend aus Einzelschichten hergestellt werden, die in sich spannungskompensiert ist.By targeted control of the excitation frequency, a layer sequence consisting of individual layers can be produced, which is stress-compensated in itself.
Der Materialabtrag zur Freilegung der Membran von der Unter- seite des Siliziumsubstrats kann durch einen Trockenatzpro- zess erfolgen, wobei die metallische Schicht als Atzstopp fungiert .The removal of material to expose the membrane from the underside of the silicon substrate can be carried out by a Trockenatzpro- process, wherein the metallic layer acts as an etch stop.
Ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemaßen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemaßen Vorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben .A preferred exemplary embodiment of a method according to the invention for producing a device according to the invention is described below with reference to the figures.
Fig. 1 (a) bis (e) zeigt die Verfahrensschritte eines Ablaufs zur Herstellung eines Funktionselements, das auf einer Membran eines Siliziumsubstrats angeordnet ist, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Fig. 2 (a) bis (e) zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.Fig. 1 (a) to (e) shows the process steps of a process for producing a functional element disposed on a membrane of a silicon substrate, as known from the prior art. Fig. 2 (a) to (e) shows an embodiment of a method according to the invention for producing a device according to the invention.
Bezugnehmend auf Fig. 2 wird im Folgenden ein Verfahren zur Herstellung eines piezoakustischen Resonatorelements beschrieben. Gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnen entsprechende Teile.Referring to Fig. 2, a method of manufacturing a piezoacoustic resonator element will be described below. The same reference numerals as in Fig. 1 denote corresponding parts.
Zunächst wird in Schritt 20 eine Aluminiumschicht 21 mit einer Schichtdicke von 100 nm auf einem Siliziumsubstrat 22 abgeschieden. In Schritt 21 wird auf der Al- Schicht 21 mittel PE-CVD-Verfahren eine Si3N4-Schicht 23 bestehend aus mehreren in sich stresskompensierter Einzellagen abgeschieden, Fig. 2a. In Schritt 22 werden, wie in Fig. 2b gezeigt, eine Pt-Grundelektrode 13, eine AlN-Funktionsschicht 14 und eine Pt-Topelektrode 15 auf der Si3N4-Schicht 23 abgeschieden.First, in step 20, an aluminum layer 21 having a layer thickness of 100 nm is deposited on a silicon substrate 22. In step 21, a Si 3 N 4 layer 23 consisting of a plurality of stress-compensated individual layers is deposited on the Al layer 21 by means of PE-CVD method, FIG. 2 a. In step 22, as shown in Fig. 2b, a Pt base electrode 13, an AlN functional layer 14 and a Pt top electrode 15 are deposited on the Si 3 N 4 layer 23.
Mittels fotolithografischer Verfahren wird in Schritt 23 aus den Schichten 13, 14, 15 durch Mikrostrukturierung ein Dünnschicht Funktionselement 18 erstellt, Fig. 2c. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein piezo- akustisches Resonatorelement (FBAR, Film BuIk Acoustic Wave- Resonator) 18. Nachfolgend wird in Schritt 24 auf der Rück- seite des Siliziumsubstrats 12 eine Hardmask 16 aufgebracht und strukturiert, vergleiche Fig. 2d.By means of photolithographic processes, a thin-film functional element 18 is created in step 23 from the layers 13, 14, 15 by microstructuring, FIG. 2c. The present exemplary embodiment is a piezoacoustic resonator element (FBAR, Film Buick Acoustic Wave Resonator) 18. Subsequently, a hardmask 16 is applied and patterned in step 24 on the rear side of the silicon substrate 12, cf. FIG. 2d.
Im Schritt 25 wird, wie in Fig. 2e gezeigt, durch Trockenätzung des Si-Wafers 12 von der Rückseite her die Membran 29, bestehend aus der Aluminiumschicht 21 und der SiaN4-In step 25, as shown in FIG. 2e, the membrane 29, consisting of the aluminum layer 21 and the SiaN 4 , is etched dry by etching the Si wafer 12 from the rear side.
Deckschicht 23 mit dem Si-Wafer 22 als Träger im Randzonenbereich, auf dem die freitragende Membran 29 getragen wird. Im Ergebnis resultiert ein FBAR-Resonator in Dünnschichtbauweise, der auf einer stressfreien Membran 29 eines Substrats 22 angeordnet ist. Cover layer 23 with the Si wafer 22 as a carrier in the edge zone region on which the self-supporting membrane 29 is supported. The result is a thin-film FBAR resonator disposed on a stress-free membrane 29 of a substrate 22.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung mit1. Device with
- einem Funktionselement (18) und - einem Si-Substrat (22) mit Membran (29), auf der das Funktionselement (18) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (29) eine nitridische Schicht (23) und eine metallische Schicht (21) umfasst, wobei die metallische Schicht (21) auf dem Si-Substrat (22) und die nitridische Schicht (23) auf der metallischen Schicht (21) angeordnet ist.- A functional element (18) and - a Si substrate (22) with membrane (29) on which the functional element (18) is arranged, characterized in that the membrane (29) a nitridic layer (23) and a metallic layer (21), wherein the metallic layer (21) is disposed on the Si substrate (22) and the nitridic layer (23) is disposed on the metallic layer (21).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht (21) aus Aluminium besteht.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the metallic layer (21) consists of aluminum.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der metallischen Schicht 10 bis 100 nm beträgt.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the layer thickness of the metallic layer is 10 to 100 nm.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nitridische Schicht (23) aus Si3N4 besteht.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nitridic layer (23) consists of Si3N 4 .
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die nitridische Schicht (23) aus einer Mehrzahl von stresskompensierten Einzelschichten besteht.5. Device according to one of the preceding claims, character- ized in that the nitridic layer (23) consists of a plurality of stress-compensated individual layers.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (18) eine piezoelektrische Membran umfasst.6. Device according to one of the preceding claims, character- ized in that the functional element (18) comprises a piezoelectric membrane.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (18) einen piezoakustischen Resonator umfasst.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the functional element (18) comprises a piezoacoustic resonator.
8. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, mit den Schritten - Abscheiden einer metallischen Schicht (21) auf einem Siliziumssubstrat,8. A method for producing a device according to any one of claims 1-7, comprising the steps Depositing a metallic layer (21) on a silicon substrate,
- Abscheiden einer nitridischen Schicht (23) auf der metallischen Schicht, - Aufbau eines Funktionselements (18) auf der metallischen Schicht (21) undDepositing a nitridic layer (23) on the metallic layer, constructing a functional element (18) on the metallic layer (21) and
- Freilegen der Membran (29) durch Materialabtrag von der Unterseite des Siliziumsubstrats (22).- Exposing the membrane (29) by removal of material from the underside of the silicon substrate (22).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die nitridische Schicht (23) durch ein PE-CVD-Verfahren abgeschieden wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the nitridic layer (23) is deposited by a PE-CVD method.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abscheidung der nitridischen Schicht (23) eine Mehrzahl von nitridischen Einzelschichten bei unterschiedlicher Anregungsfrequenz abgeschieden werden, derart, dass eine in sich stresskompensierte nitridische Schicht (23) gebildet wird.10. The method according to claim 8, characterized in that for depositing the nitridic layer (23) a plurality of nitridic monolayers are deposited at different excitation frequency, such that a self-stress-compensated nitridic layer (23) is formed.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialabtrag durch einen Trockenatzpro- zess des Siliziumsubstrats (22) erfolgt, wobei die metallische Schicht (21) als Atzstopp fungiert. 11. The method according to any one of claims 8-10, characterized in that the material removal takes place by a Trockenatzpro- zess of the silicon substrate (22), wherein the metallic layer (21) acts as an etch stop.
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