超声换能器及其分割方法和分割器件的方法技术

本发明专利技术提供了一种电容式微机械加工的超声换能器(CMUT)及其分割方法。分割CMUT可以包括：在器件晶片的限定多个超声换能器结构的区域中形成第一沟槽，器件晶片包括多个超声换能器结构；通过接合供应电到多个超声换能器的电极垫晶片和器件晶片来形成具有多个超声换能器的超声换能器晶片；以及通过切割在第一沟槽上的多个超声换能器结构和在第一沟槽下面的电极垫晶片，将超声换能器晶片切割成块以形成多个超声换能器。

【技术实现步骤摘要】

按照示例性实施方式的器件和方法涉及电容式微机械加工的超声换能器及其分割(singulate)方法。
技术介绍
微机械加工的超声换能器(MUT)可将电信号转变成超声波信号或反之亦然。MUT可以根据转变的方法而分为压电微机械加工的超声换能器(PMUT)、电容式微机械加工的超声换能器(CMUT)或磁性微机械加工的超声换能器(MMUT)。MUT在与包括驱动电路的专用集成电路(ASIC)结合时形成微机械加工的超声换能器模块。其上形成有多个MUT的微机械加工的超声换能器晶片可以利用机械方法，例如通过利用旋转锯条而被分成多个MUT。当利用机械方法分割MUT时，MUT的边缘会被损坏。具体地，由于在每个MUT的上层中包括腔，所以当MUT的上层被锯开时在上层中会发生振动，从而导致切割区扩大。因此，在切割区周围的电极垫会被损坏，由此降低MUT的分割产量。
技术实现思路
一个或多个示例性实施方式提供了电容式微机械加工的超声换能器(CMUT)的分割方法，其中在切割区域中预先形成沟槽。根据示例性实施方式的方面，提供了一种电容式微机械加工的超声换能器，其包括：器件衬底；在器件衬底上的支撑单元，包括多个腔；在支撑单元上的膜，覆盖多个腔；在膜上的上部电极；以及在器件衬底的下表面上的电极垫衬底，其中第一突起单元在器件衬底的侧面突出，第二突起单元在与第一突起单元相同的侧面从电极垫衬底突出。第一突起单元可以在CMUT的侧面方向上在大约10μm至大约30μm的范围内突出。第一突起单元可以形成在与支撑单元、膜和上电极相应的位置。第二突起单元可以在CMUT的侧面方向上在大约10μm至大约30μm的范围内突出。第一和第二突起单元可以在电容式微机械加工的超声换能器的侧面方向上突出基本相同的长度。根据示例性实施方式的方面，提供了一种电容式微机械加工的超声换能器的分割方法，该方法包括：在器件晶片的区域中形成第一沟槽，器件晶片包括在其上的多个超声换能器结构；通过接合电极垫晶片和器件晶片而形成具有多个超声换能器的超声换能器晶片；以及通过在第一沟槽处切割多个超声换能器结构和在第一沟槽下面的电极垫晶片，将超声换能器晶片切割成块以分割多个超声换能器的每个。形成第一沟槽可以包括使用干蚀刻方法在器件晶片中形成通孔。使用锯条可以执行超声换能器晶片的切割成块，其中第一沟槽的宽度大于锯条的切割宽度。在器件晶片中可以形成限定超声换能器结构的多个元件的第二沟槽，其中形成第一沟槽与形成第二沟槽同时执行。第一沟槽的宽度可以大于第二沟槽的宽度。该方法可以还包括：在电极垫晶片与器件晶片接合之前，在电极垫晶片中与第一沟槽相应地形成第三沟槽。第三沟槽可以具有大于锯条的切割宽度的宽度。第三沟槽可以具有与第一沟槽基本相同的宽度。接合电极垫晶片与器件晶片可以包括将第一沟槽与第三沟槽对准。形成第三沟槽可以包括形成第三沟槽以具有在电极垫晶片的厚度的大约1/2至大约3/4的范围内的深度。根据示例性实施方式的方面，提供了一种分割器件的方法，该方法包括：形成包括多个器件衬底和至少一个上部沟槽的上部结构；形成包括多个电极垫衬底和至少一个下部沟槽的下部结构；接合上部结构与下部结构以形成器件阵列；以及在至少一个上部沟槽和至少一个下部沟槽处将器件阵列切割成块以分割器件阵列中的每个器件。将器件阵列切割成块可以形成在器件衬底的侧面突出的第一突起单元以及在与第一突起单元相同的侧面从电极垫衬底突出的第二突起单元。至少一个下部沟槽的位置可以相应于至少一个上部沟槽的位置。至少一个上部沟槽和至少一个下部沟槽可以使用干蚀刻工艺形成。可以形成用于将器件的元件分开的至少一个元件沟槽。至少一个上部沟槽和至少一个下部沟槽可以围绕器件阵列中的器件的边界。器件可以是电容式微机械加工的超声换能器。附图说明从以下结合附图对示例性实施方式的方面的描述，上述和/或其他方面将变得明显并且更易于理解，在附图中：图1为根据示例性实施方式的电容式微机械加工的超声换能器的结构的示意截面图；图2A至图2E为示出根据示例性实施方式的电容式微机械加工的超声换能器的分割方法的截面图；图3为示出通过利用锯床切割成块而形成的微机械加工的超声换能器芯片的上部形状的照片图像；以及图4为示出通过使用根据示例性实施方式的分割方法而形成的微机械加工的超声换能器的上部形状的照片图像。具体实施方式现在将更充分地描述示例性实施方式，在附图中示出示例性实施方式的示例。在附图中，为了清楚可以夸大层和区域的厚度。应当理解，以下描述的示例性实施方式仅仅是示例，因此可以变型成许多不同的形式。当一层或区域被称为在另一元件“上”或“上方”时，它可以直接在另一层或区域上，或者也可以存在居间层。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件，因此将省略对它们的描述。应当注意，这些图旨在示出在某些示例性实施方式中使用的方法、结构和/或材料的一般特性并对下文所提供的书面描述进行补充。然而，这些附图没有按比例绘制，可能没有精确地反映任意给出的示例性实施方式的精确结构特性或性能特性，并且不应被解释为限定或限制各种示例性实施方式所包括的数值或者性能的范围。例如，为了清晰，可以缩小或夸大分子、层、区域和/或结构元件的相对厚度和位置。在不同的附图中使用的相似或相同的附图标记旨在表明相似或相同的元件或特征的存在。图1为通过利用根据示例性实施方式的分割方法而被切割成块的电容式微机械加工的超声换能器(CMUT)100的结构的示意截面图。参考图1，CMUT100可包括多个元件E1至E3，元件E1至E3的每个可包括至少一个腔122。在此，元件E1至E3可以通过沟槽T而彼此分开，沟槽T是用于防止元件E1至E3之间的串音和电信号连接的元件分隔线。CMUT100可包括器件衬底110、在器件衬底110上的超声换能器结构、和提供在器件衬底110下面的电极垫衬底150。超声换能器结构可包括提供在器件衬底110上的支撑单元120、膜130和上电极140。器件衬底110可起下电极的作用。器件衬底110可以由例如具有高掺杂的杂质的低电阻硅衬底等形成。上部绝缘层112可以形成在器件衬底110的上表面上。上部绝缘层112可包括例如硅氧化物，但是不限于此。可以被用作元件分隔线的沟槽T形成在器件衬底110中。沟槽T可具有限定元件E1至E3的边界的矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式微机械加工的超声换能器，包括：器件衬底；在所述器件衬底上的支撑单元，包括多个腔；在所述支撑单元上的膜，覆盖所述多个腔；在所述膜上的上部电极；以及在所述器件衬底的下表面上的电极垫衬底，其中第一突起单元从所述器件衬底的侧面突出，第二突起单元在与所述第一突起单元相同的侧面从所述电极垫衬底突出。

【技术特征摘要】
2013.08.26 KR 10-2013-01012861.一种电容式微机械加工的超声换能器，包括：
器件衬底；
在所述器件衬底上的支撑单元，包括多个腔；
在所述支撑单元上的膜，覆盖所述多个腔；
在所述膜上的上部电极；以及
在所述器件衬底的下表面上的电极垫衬底，
其中第一突起单元从所述器件衬底的侧面突出，第二突起单元在与所述
第一突起单元相同的侧面从所述电极垫衬底突出。
2.如权利要求1所述的电容式微机械加工的超声换能器，其中所述第
一突起单元在所述电容式微机械加工的超声换能器的侧面方向上在10μm至
30μm的范围内突出。
3.如权利要求1所述的电容式微机械加工的超声换能器，其中所述第
一突起单元形成在与所述支撑单元、所述膜和所述上电极相应的位置。
4.如权利要求1所述的电容式微机械加工的超声换能器，其中所述第
二突起单元在所述电容式微机械加工的超声换能器的侧面方向上在10μm至
30μm的范围内突出。
5.如权利要求1所述的电容式微机械加工的超声换能器，其中所述第
一和第二突起单元在所述电容式微机械加工的超声换能器的所述侧面方向
上突出基本相同的长度。
6.一种电容式微机械加工的超声换能器的分割方法，所述方法包括：
在器件晶片的区域中形成第一沟槽，所述器件晶片包括在其上的多个超
声换能器结构；
通过接合电极垫晶片和所述器件晶片而形成具有多个超声换能器的超
声换能器晶片；以及
通过在所述第一沟槽处切割所述多个超声换能器结构和在所述第一沟
槽下面的所述电极垫晶片，将所述超声换能器晶片切割成块以分割所述多个
超声换能器的每个。
7.如权利要求6所述的方法，其中形成所述第一沟槽包括使用干蚀刻
方法在所述器件晶片中形成通孔。
8.如权利要求6所述的方法，其中使用锯条执行所述超声换能器晶片
的切割成块，其中所述第一沟槽的宽度大于所述锯条的切割宽度。
9.如权利要求6所述的方法，还包括：在所述器件晶片中形成限定与
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑秉吉，洪硕佑，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR