Ein solches Erzeugnis geht hervor aus der EP 0 542 469 Al.

Dieses Erzeugnis ist ausgestaltet als Flüssigkeitssensor. Die Schutzschicht dieses Erzeugnisses bedeckt die Wandlerstruk- tur, nicht aber andere Teile der aktiven Oberfläche, besteht aus Silikongummi und muß photolithographisch strukturiert werden. Das Erzeugnis ist dazu bestimmt, ein in einer Lösung gelöstes Agens nachzuweisen, indem dieses Agens sich an ein auf einer Haftschicht über der aktiven Oberfläche gebundenes Reagens bindet und somit einen zusätzlichen Ballast an der aktiven Oberfläche bildet. Dieser zusätzliche Ballast verän- dert relevante Eigenschaften der aktiven Oberfläche, insbe- sondere die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer sich darauf ausbreitenden Oberflächenwelle. Das Agens wird nachgewiesen, indem eine entsprechende Veränderung der Ausbreitungsge- schwindigkeit nachgewiesen wird. Aus dem zitierten Dokument sind auch viele Hinweise in Bezug auf den vorliegend relevan- ten technologischen Hintergrund enthalten ; auf diese Hinweise wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen.

Auch aus der DE 44 18 926 Cl geht ein Erzeugnis wie vorste- hend beschrieben hervor. Die Schutzschicht dieses Erzeugnis- ses besteht aus aufgeschleudertem und thermisch polymerisier- tem Polyimid. Zur Kontaktierung der Wandleranordnung des Er- zeugnisses wird nichts ausgeführt. Die Verwendung von Polyi-

mid als Schutzschicht ist allerdings unter Umständen proble- matisch, denn Polyimid ist sehr hydrophil und neigt dement- sprechend zur Aufnahme von Wasser. Dementsprechend käme die- ses Erzeugnis für eine Anwendung als Sensor nur in Frage, wenn das nachzuweisende Gas Wasserdampf wäre.

Ein als Sensor ausgestaltetes Erzeugnis umfassend ein piezo- elektrisches Substrat, auf welchem zum Zweck der Meßwerte- mittlung Oberflächenwellen angeregt werden, ist sehr einge- hend beschrieben in der DE 42 17 049 Al. Aus diesem Dokument gehen insbesondere Hinweise hervor, welches Material für das Substrat in Frage kommt, wie die Wandlerstruktur ausgestaltet sein kann und wie das Erzeugnis zum Zwecke der Erhöhung der Meßgenauigkeit und zum Zwecke des Ausschlusses einer uner- wünschen Beeinträchtigung weitergebildet werden kann. Auch bevorzugte Kombinationen mit mehreren solchen Erzeugnissen sind in diesem Dokument beschrieben.

Die Wandleranordnung eines vorstehend beschriebenen Erzeug- nisses herkömmlicher Art wird insbesondere aus Aluminium, d. h. reinem Aluminium oder einer geeigneten Legierung mit A- luminium als Grundbestandteil, hergestellt. Im Hinblick auf die Erzeugung und Ausbreitung von Oberflächenwellen hat Alu- minium vorteilhafte Eigenschaften, jedoch ist Aluminium an- fällig für Korrosion und muß dementsprechend vor entsprechen- den störenden Einflüssen der Umgebung geschützt werden. Dies wird in der Regel bewerkstelligt, indem das Erzeugnis in ein hermetisch dichtes Gehäuse eingebaut wird. Soll das Erzeugnis jedoch als Chemosensor verwendet werden, so kommt der Einbau in ein hermetisch dichtes Gehäuse schlechterdings nicht in Frage. Es muß in Kauf genommen werden, daß Material aus der Umgebung des Erzeugnisses mehr oder weniger direkt an dieses bzw. eine auf diesem angebrachte chemosensitive Schicht ge- langt. Dementsprechend kann gemäß herkömmlicher Praxis eine Beeinträchtigung des Erzeugnisses durch Korrosion oder dergl. nicht zuverlässig ausgeschlossen werden. In diesem Zusammen- hang ist auch die Kontaktierung des herkömmlichen Erzeugnis-

ses problematisch, denn die Schutzschicht muß durchbrochen werden, um einen elektrischen Anschluß bis zur Wandleranord- nung führen zu können.

Dementsprechend liegt die Aufgabe der nachfolgend zu be- schreibenden Erfindung darin, ein Erzeugnis anzugeben, wel- ches anders als bisher kontaktiert werden kann und somit ei- nen besseren Schutz vor einer korrosiven Umgebung erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe angegeben wird ein Erzeugnis umfas- send ein piezoelektrisches Substrat, eine auf einer aktiven Oberfläche des Substrats angebrachte Wandlerstruktur mit zu- mindest zwei ersten Kontakten, welche Wandlerstruktur eine eindeutige Beziehung zwischen einer akustischen Oberflächen- welle auf der aktiven Oberfläche und einem elektrischen Sig- nal zwischen den ersten Kontakten vermittelt, sowie eine auf der aktiven Oberfläche angebrachte Schutzschicht, wobei die Schutzschicht die ersten Kontakte überdeckt und wobei auf der Schutzschicht über jedem ersten Kontakt ein mit diesem einen die Wandlerstruktur kontaktierenden Kondensator bildender zweiter Kontakt angebracht ist.

Die Erfindung geht aus von dem Gedanken, daß das Erzeugnis auch ohne direkte elektrisch leitfähige Verbindung kontak- tiert werden kann. Stattdessen wird die Wandlerstruktur des Erzeugnisses kapazitiv kontaktiert, wobei die Schutzschicht als Dielektrikum fungiert. Die kapazitive Kontaktierung ist angesichts dessen, daß ein mit Oberflächenwellen auf einem üblichen Substrat wechselwirkendes elektrisches Signal eine Frequenz von wenigstens einigen hundert MHz haben muß, be- reits dann ausreichend und ohne wesentliche Beeinträchtigung der relevanten Eigenschaften des Erzeugnisses wirksam, wenn die für die Kontaktierung zum Einsatz kommenden Kondensatoren jeweils eine Kapazität von einigen Picofarad oder mehr haben.

Eine solche Vorgabe ist insbesondere unter Verwendung einer mineralischen Schutzschicht ohne weiteres erfüllbar ; bei ei- ner Dicke der Wandlerstruktur entsprechend einem typischen

Wert von etwa 100 nm und einer vergleichbar dicken Schutz- schicht aus Siliziumnitrid erfordert die Realisierung eines Kondensators mit einer Kapazität von etwa 10 pF eine Fläche von 500x500 um-dites entspricht den Abmessungen eines her- kömmlichen Kontakts.

Vorzugsweise bedeckt die Schutzschicht die aktive Oberfläche und die Wandlerstruktur vollständig, womit sich eine völlige Einkapselung gegen einen korrosiven Angriff aus der Umgebung des Erzeugnisses erreichen läßt.

Ebenfalls vorzugsweise besteht die Schutzschicht aus einem Mineral. Diese Schutzschicht kann sowohl das Erzeugnis passi- vieren als auch als Basis für eine eventuell gewünschte che- mosensitive Schicht dienen. Insbesondere bietet die Schutz- schicht gute und homogene Bedingungen für die Anbringung ei- ner chemosensitiven Schicht. Das Mineral kann aus einer gro- ßen Vielfalt von Werkstoffen ausgewählt und insbesondere un- ter Zuhilfenahme der geläufigen CVD-Technik auf das Erzeugnis aufgebracht werden. Bevorzugt kommt ein Mineral zum Einsatz, das eine Schutzschicht bildet, die für Wasser undurchlässig ist ; Beispiel für ein solches Mineral sind amorpher Kohlen- stoff und, als besonders bevorzugtes Beispiel, Siliziumnit- rid. Siliziumnitrid eignet sich hervorragend zur Aufbringung mit einem CVD-Prozeß.

Vorzugsweise weist die Schutzschicht eine mittlere Dicke auf, welche im wesentlichen gleich einer mittleren Dicke der Wand- lerstruktur ist. Dies ist von besonderem Vorteil im Hinblick auf die eventuell gewünschte Anbringung einer chemosensitiven Schicht, denn es ist dadurch sichergestellt, daß eine durch den vorgesehenen Sensoreffekt bedingte materielle Veränderung der chemosensitiven Schicht, insbesondere eine Veränderung ihrer wirksamen Masse aufgrund der Adsorption eines nachzu- weisenden Gases, eine ausgeprägte und leicht nachweisbare Wirkung auf die aktive Oberfläche des Substrats und die dort angeregten Oberflächenwellen hat.

Weiterhin vorzugsweise besteht die Wandlerstruktur des Er- zeugnisses aus Aluminium, das heißt reinem Aluminium oder ei- ner Legierung mit Aluminium als Grundbestandteil. Durch die Schutzschicht wird eine Beeinträchtigung des Erzeugnisses aufgrund der Korrosionsanfälligkeit des Aluminiums ausge- schlossen, es bleiben aber die vorteilhaften Eigenschaften im Hinblick auf die möglichst ungestörte Ausbreitung der Ober- flächenwellen erhalten. Es gibt somit keine Notwendigkeit mehr, die Wandlerstruktur zur Vermeidung von Korrosion aus einem Edelmetall wie Gold zu bilden, was hinsichtlich der Ausbreitung der Oberflächenwellen durch unerwünschte Reflexi- on oder dergl. nachteilig wäre. Auch zeigt Aluminium auf je- dem üblicherweise für das Substrat verwendeten Werkstoff eine deutlich bessere Haftung als Gold, was die Verwendung einer speziellen Haftschicht aus Chrom, Titan oder Platin, welche für Gold unerläßlich wäre, überflüssig macht.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Erzeugnisses zeichnet sich dadurch aus, daß eine chemosensitive Schicht über der aktiven Oberfläche auf der Schutzschicht aufgebracht ist. Auf die genaue Zusammensetzung und Wirkungsweise der chemosensitiven Schicht kommt es allenfalls in untergeordne- ter Weise an, da die Schutzschicht eine nachteilige Wechsel- wirkung zwischen der chemosensitiven Schicht und dem Substrat von vornherein ausschließt. Insbesondere ist die chemosensi- tive Schicht derart ausgebildet, daß der Nachweis eines vor- gegebenen Stoffes erfolgt durch Adsorption des Stoffes an die chemosensitive Schicht und Nachweis einer Zunahme der wirksa- men Masse der chemosensitiven Schicht über die Beeinflussung relevanter Eigenschaften des Substrats, insbesondere der Aus- breitungsgeschwindigkeit der Oberflächenwellen.

Vorzugsweise ist jeder zweite Kontakt gebildet in Form einer auf der Schutzschicht angebrachten elektrisch leitfähigen Schicht ; da diese Schicht unter Umständen Umgebungseinflüssen

ausgesetzt ist, ist sie vorzugsweise aus einem Edelmetall, insbesondere Gold, gebildet. Alternativ ist jeder zweite Kon- takt ein auf die Schutzschicht aufgedrückter metallischer Stempel.

Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt jede der Figuren 1 bis 3 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Erzeugnisses, geschnitten in einer zur aktiven Oberfläche senkrechten Ebene.

Einander entsprechende Merkmale tragen in jeder Figur dassel- be Bezugszeichen. Für die nachfolgende Erläuterung wesentli- cher Eigenschaften des erfindungsgemäßen Erzeugnisses wird zunächst Bezug auf alle Figuren gemeinsam genommen.

Das Erzeugnis umfaßt ein piezoelektrisches Substrat 1, insbe- sondere Quarz, Lithiumtantalat, Lithiumtetraborat oder Li- thiumniobat, und auf diesem Substrat 1 ist eine aktive Ober- fläche 2 definiert. Diese aktive Oberfläche 2 ist im allge- meinen eben. Auf der aktiven Oberfläche 2 angebracht ist eine Wandlerstruktur 3, insbesondere umfassend eine Anordnung mit zumindest einem Interdigitalwandler sowie zwei erste Kontakte 4. Die Wandlerstruktur 4 besteht aus Aluminium und wird ins- besondere durch einen photolithographischen Prozeß erzeugt.

Die Wandlerstruktur 3 vermittelt eine eindeutige Beziehung zwischen einer akustischen Oberflächenwelle auf der aktiven Oberfläche 2 und einem elektrischen Signal zwischen den ers- ten Kontakten 4. Die Wandlerstruktur 3 wandelt ein erstes e- lektrisches Signal um in eine Oberflächenwelle, welche sich in einer durch die Wandlerstruktur 3 beeinflußten Weise auf der aktiven Oberfläche 2 ausbreitet, und wandelt diese Ober- flächenwelle wieder um in ein zweites elektrisches Signal. Zu diesem Zweck können zwei Interdigitalwandler vorgesehen sein, einer zur Erzeugung und einer zum Empfang der Oberflächenwel- le, oder ein einziger Interdigitalwandler kombiniert mit ei-

nem Reflektor, welcher die vom Interdigitalwandler ausgesand- te Oberflächenwelle zu diesem zurückreflektiert, wo sie wie- derum in ein elektrisches Signal transformiert wird.

Die aktive Oberfläche 2 und die Wandlerstruktur 3 sind passi- viert durch eine Schutzschicht 5, bestehend aus per CVD- Prozeß aufgebrachtem Siliziumnitrid. Die Schutzschicht 5 weist eine mittlere Dicke auf, welche im wesentlichen gleich einer mittleren Dicke der Wandlerstruktur 3 ist ; sie erlaubt es somit, die Eigenschaften der aktiven Oberfläche 2 zu be- einflussen durch eine auf der Schutzschicht 5 aufgebrachte chemosensitive Schicht 6. Die Beeinflussung geschieht derart, daß eine Belastung der aktiven Oberfläche 2 verändert wird, indem die chemosensitive Schicht 6 ein Gas adsorbiert. Solche chemosensitiven Schichten 6 sind in großer Vielzahl bekannt und einsetzbar zum Nachweis einer großen Vielzahl von ver- schiedenen Gasen und anderen Agensien. Als einfaches Beispiel für ein solches Gas sei erwähnt Wasserdampf, zu dessen Nach- weis die chemosensitive Schicht 6 im Grunde nur hinreichend hydrophil sein muß.

Die Kontakte 4 dienen dazu, das Erzeugnis elektrisch zu kon- taktieren. Dazu sind mehrere Ausführungsformen in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend einzeln erläutert.

In der Ausführung gemäß Figur 1 weist das Erzeugnis zweite Kontakte 7 auf, deren jeder über einem ersten Kontakt 4 auf der Schutzschicht 5 angebracht ist und mit diesem einen die Wandlerstruktur 3 kontaktierenden Kondensator bildet. Jeder zweite Kontakt 7 ist seinerseits über einen Anschluß 8, gemäß Figur 1 ein angelöteter Draht 8, kontaktiert. Für die Funkti- on des Kondensators gebildet aus erstem Kontakt 4 und zweitem Kontakt 7 ist lediglich eine hinreichende Kapazität erforder- lich. Bei einer mittleren Dicke der Schutzschicht 5 von etwa 100 nm und einer Dielektrizitätskonstante des Siliziumnitrids von etwa 2 genügt für jeden Kondensator 4,7 eine Fläche von etwa 500 um2, um eine zum ur, beeintrcchtigten Betrieb hinrei-

chende Kapazität von 10 pF zu bilden. Dies bedeutet, daß die Kontakte 4 und 7 in herkömmlicher Größe ausgeführt werden können. Wie gesagt ist diese Ausführungsform grundsätzlich geeignet in Kombination mit einer Schutzschicht 5 aus belie- bigem Material.

Die Ausführungsform gemäß Figur 2 entspricht im wesentlichen der Ausführung gemäß Figur 1 ; lediglich sind für die An- schlüsse 8 Stifte 8 vorgesehen, deren jeder auf einen zweiten Kontakt 7 aufgepreßt ist.

Auch die Ausführungsform gemäß Figur 3 entspricht funktionell weitgehend der Ausführungsform gemäß Figur 1. Es ist aller- dings jeder zweite Kontakt 9 ein auf die Schutzschicht 5 auf- gepreßter Stempel 9 ; die besondere elektrisch leitfähige Schicht 7 gemäß einer der vorigen Figuren entfällt. Als Anschluß 8 dient jeweils eine Verlängerung 8 des Stempels 9.

Im Rahmen jeder beschriebenen Ausführung sind die aktive O- berfläche 2 und die Wandlerstruktur 3 gleichermaßen ge- schützt ; auch bildet die Schutzschicht 5 eine homogene Ober- fläche für jedwede eventuell erforderliche chemische Vorbe- handlung und zur Verankerung einer eventuell gewünschten che- mosensitiven Schicht 6. In jedem Fall hat das Erzeugnis eine Kontaktierung, die die Passivierung nicht beeinträchtigt.