電容式微加工超聲換能器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 示范性實(shí)施方式涉及一種電容式微加工超聲換能器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微加工超聲換能器（MUT)用于將電信號轉(zhuǎn)換成超聲波信號或?qū)⒊暡ㄐ盘栟D(zhuǎn)換 成電信號。MUT可W被分為壓電式微加工超聲換能器（PUMT)、電容式微加工超聲換能器 (CMUT)和磁式微加工超聲換能器（MMUT)。
[0003] 常規(guī)CMUT通過使用形成在低阻晶片中的通孔（t虹OU曲via)而提供電到上電極。 在形成通孔的工藝中，通孔孔（throu曲via hole)的角落沒有被光致抗蝕劑完全地涂覆， 因而，通孔會接觸低阻晶片并被短路。此外，填充通孔的光致抗蝕劑會由于熱膨脹而脹大。 此外，需要用于形成通孔的掩模工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 示范性實(shí)施方式提供用于經(jīng)由低阻晶片供應(yīng)電流到上電極的超聲換能器，而在低 阻晶片中不形成通孔。
[0005] 示范性實(shí)施方式還提供一種制造電容式微加工超聲換能器的方法。
[0006] 根據(jù)示范性實(shí)施方式的方面，提供一種電容式微加工超聲換能器，包括；器件基 板，包括第一溝槽和第二溝槽，第一溝槽限制對應(yīng)于多個元件的多個第一部分，第二溝槽限 制與多個第一部分分離的第二部分；支撐單元，提供在器件基板上用于限制對應(yīng)于多個元 件的每個的多個空腔；膜，提供在支撐單元上W覆蓋多個空腔；上電極，提供在膜上并經(jīng)由 穿過膜和支撐單元的通孔電連接到第二溝槽中的第二部分；W及貫穿娃通路（TSV)基板， 提供在器件基板的下表面上，TSV基板包括連接到多個第一部分的多個第一通路金屬和連 接到第二部分的第二通路金屬。
[0007] 第一溝槽可W是柵格形狀的。
[0008] 器件基板可W包括低阻娃基板。
[0009] 器件基板可W具有從約10ym至約50ym的厚度。
[0010] 第一溝槽和第二溝槽可W具有相同的第一寬度。
[0011] 第一寬度可W是從約lym至約lOym。
[0012] 第一溝槽和第二溝槽可W用絕緣材料填充。
[0013] 電容式微加工超聲換能器還可W包括提供在多個第一部分和多個第一通路金屬 之間的第一接合金屬W及提供在第二部分和第二通路金屬之間的第二接合金屬。
[0014] 電容式微加工超聲換能器還可W包括提供在器件基板和支撐單元之間的絕緣層， 通孔貫穿絕緣層使得第二部分接觸上電極。
[0015] 電容式微加工超聲換能器還可W包括提供在膜和支撐單元之間的絕緣層，通孔貫 穿絕緣層使得第二部分接觸上電極。
[0016] 根據(jù)示范性實(shí)施方式的另一個方面，提供一種制造電容式微加工超聲換能器的方 法，該方法包括：在器件基板的上表面上或在絕緣體上娃（SOI)基板的第一娃層上形成支 撐單元，支撐單元包括用于限制多個空腔的絕緣層；將SOI基板接合在器件基板的上表面 上W在SOI基板和器件基板之間形成多個空腔；形成第一溝槽和第二溝槽到器件基板的與 器件基板的上表面相反的下表面中，該第一溝槽用于使對應(yīng)于多個元件的多個第一部分絕 緣，該第二溝槽限制與多個第一部分分離的第二部分；在器件基板的下表面上接合貫穿娃 通路（TSV)基板，該TSV基板包括配置為連接到多個第一部分的多個第一通路金屬和配置 為連接到器件基板中的第二部分的第二通路金屬；除去SOI基板的埋藏氧化物層和在掩埋 的氧化物層上的第二娃層W在支撐單元上留下第一娃層；形成貫穿第一娃層和支撐單元的 通孔W暴露第二部分；W及在第一娃層上形成上電極使得上電極通過通孔接觸第二部分。
[0017] 將SOI基板接合在器件基板的上表面上可W包括使用娃直接結(jié)合（SDB)方法接合 器件基板和SOI基板。
[0018] 形成第一溝槽和第二溝槽可W包括減薄器件基板至從約10ym至約50ym的厚 度。
[0019] 形成第一溝槽和第二溝槽可W包括形成第一溝槽和第二溝槽W具有相同的第一 寬度。
【附圖說明】
[0020] 從W下結(jié)合附圖對示范性實(shí)施方式的描述，該些和/或其他的方面將變得明顯并 更易于理解，附圖中：
[0021] 圖1是根據(jù)示范性實(shí)施方式的電容式微加工超聲換能器的結(jié)構(gòu)的底視圖；
[0022] 圖2是沿圖1的線11-11'截取的截面圖；和
[0023] 圖3A至31是根據(jù)示范性實(shí)施方式制造電容式微加工超聲換能器的方法的截面 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 現(xiàn)在，在下文將參照附圖更全面地描述示范性實(shí)施方式，示范性實(shí)施方式的元件 在附圖中示出。然而，示范性實(shí)施方式可許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)被解釋為限于該 里闡述的示范性實(shí)施方式。而是，提供該些示范性實(shí)施方式使得本公開將透徹和完整，并將 本示范性實(shí)施方式的范圍充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰，層和區(qū)域 的厚度被夸大。還將理解，當(dāng)一層被稱為在另一個層或基板"上"時(shí)，它可W直接在另一個 層或基板上，或者還可W存在插入的層。不同的附圖中的相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件， 因此將省略它們的描述。
[00巧]圖1是根據(jù)示范性實(shí)施方式的電容式微加工超聲換能器100的結(jié)構(gòu)的底視圖。圖 2是沿圖1的線11-11'截取的截面圖。
[0026] 圖1是器件基板140的底視圖。參照圖1，電容式微加工超聲換能器100包括多個 元件E。例如，電容式微加工超聲換能器100可W包括布置成16X16矩陣的元件E。在圖 1中，為了方便起見，示出四個元件E。電容式微加工超聲換能器100還可W被稱為電容式 微加工超聲換能器芯片。
[0027] 作為絕緣溝槽的第一溝槽T1形成在元件E周圍W防止元件E之間的串?dāng)_。第一 溝槽T1可W是柵格形狀的。第一接合金屬M(fèi)l分別形成在元件E中。
[0028] 第二溝槽T2形成在元件E的一側(cè)。第二接合金屬M(fèi)2形成為連接到由第二溝槽T2 圍繞的第二部分（圖2的142)。第二溝槽T2可W形成為連接到第一溝槽T1，如圖1所示。
[0029] 參照圖2,電容式微加工超聲換能器100可W包括貫穿娃通路（TSV)基板110和 接合在TSV基板110上的器件基板140。TSV基板110和器件基板140可W通過共晶接合 (eutecticbonding)而彼此結(jié)合。
[0030]TSV基板110由娃基板形成并包括多個通孔112。在電容式微加工超聲換能器100 中，形成用于頂電極的通孔114和對應(yīng)于相應(yīng)的元件E的通孔112。絕緣層111形成在通孔 112和114的表面W及TSV基板110的表面上。通孔112用第一通路金屬116填充。通孔 114用第二通路金屬117填充。
[0031] 在器件基板140中，形成第二溝槽T2W及限制多個元件E的柵格形狀的第一溝槽 T1。器件基板140包括由第一溝槽T1圍繞的第一部分141和由第二溝槽T2圍繞的第二部 分 142。
[0032] 器件基板140可W由具有幾十ym的厚度的導(dǎo)電材料形成。器件基板140的厚度 可W從約10ym至約50ym。器件基板140可W由慘雜高密度雜質(zhì)的低阻娃形成。
[0033] 器件基板140的第一部分141和第二部分142是導(dǎo)電區(qū)域。器件基板140的第一 部分141可W用作下電極。
[0034] 第一溝槽T1和第二溝槽T2可W用絕緣材料145填充。絕緣材料145可W由娃氧 化物形成。
[00巧]器件基板140可W包括在器件基板140的上表面上的絕緣層144W及形成空腔C的支撐單元154和覆蓋支撐單元154中的空腔C的膜153。上電極16