用于超声成像装置的具有电容消除的像素接收器制造方法及图纸

公开了一种装置，诸如用于超声成像装置的像素传感器。该装置包括耦合到压电层的第一金属化层，其中第一电压响应于超声波反射离开待成像物品(例如，用户的指纹)并且传播穿过压电层而在第一金属化层处形成，并且其中第一金属化层位于衬底上方；位于第一金属化层与衬底之间的第二金属化层；以及被配置为向第二金属化层施加第二电压以减小第一金属化层与衬底之间的寄生电容的器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于超声成像装置的具有电容消除的像素接收器相关申请的交叉引用本申请要求于2015年9月1日在美国专利商标局提交的非临时申请No.14/842,826的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本公开的各方面总体上涉及超声成像装置，并且更具体地涉及用于在超声成像装置中使用的具有电容消除的像素接收器。
技术介绍
超声成像装置可以用于获取诸如指纹等某些物品的电子或数字图像。超声成像装置通常包括具有发射压电层(例如，诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)层)的超声波发射器、接收压电层(例如，PVDF层)和包括二维像素传感器阵列的像素接收器。通常，超声波发射器位于像素接收器下方，并且像素接收器位于接收压电层下方。诸如用户的指纹等待成像物品位于接收压电层上方。在操作中，超声波发射器的发射压电层被激发，以生成向上穿过像素接收器和接收压电层的超声波(例如，10MHz超声波)，直到该超声波遇到待成像物品，诸如用户的指纹。超声波反射离开指纹并且朝向像素接收器向下传播。接收压电层将反射波转换成像素接收器的像素传感器的相应输入处的电压。在像素传感器的输入处生成的电压取决于对应的波是遇到用户指纹的谷部还是脊部。像素传感器处理相应的高频电压以生成DC输出像素电压。模数转换器被提供用于对DC输出像素电压进行数字化。数字化的信号然后可以由图像处理器处理以执行各种操作，诸如指纹识别、指纹数据库存储等。过去，像素接收器已经使用薄膜晶体管(TFT)技术来实现。然而，与使用诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)技术等其他技术实现的电路相比，使用TFT技术实现的电路通常具有更低的电压转换效率和更多的噪声。专利
技术实现思路
下文给出了一个或多个实施例的简化概述，以便提供对这样的实施例的基本理解。
技术实现思路
部分并非所有预期实施例的广泛综述，并且即无意标识所有实施例的关键或基本元素，也无意界定任何或所有实施例的范围。其唯一目的是以简化的形式给出一个或多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。本公开的一方面涉及一种装置，该装置包括耦合到压电层的第一金属化层，其中第一电压响应于超声波反射离开待成像物品并且传播穿过压电层而在第一金属化层处形成，并且其中第一金属化层位于衬底上方；位于第一金属化层与衬底之间的第二金属化层；以及被配置为向第二金属化层施加第二电压以减小第一金属化层与衬底之间的寄生电容的器件。本公开的另一方面涉及一种方法，该方法包括：响应于超声波反射离开待成像物品并且传播穿过压电层，在第一金属化层处生成第一电压，其中第一金属化层位于衬底上方；以及向第二金属化层施加第二电压以减小第一金属化层与衬底之间的寄生电容，其中第二金属化层位于第一金属化层与衬底之间。本公开的另一方面涉及一种装置，该装置包括用于响应于超声波反射离开待成像物品并且传播穿过压电层而在第一金属化层处生成第一电压的部件，其中第一金属化层位于衬底上方；以及用于向第二金属化层施加第二电压以减小第一金属化层与衬底之间的寄生电容的部件，其中第二金属化层位于第一金属化层与衬底之间。为了实现上述和相关目的，一个或多个实施例包括在下文中充分描述并且在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了一个或多个实施例的某些说明性方面。然而，这些方面指示可以采用各种实施例的原理的各种方式中的一些方式，并且描述实施例意在包括所有这样的方面及其等同物。附图说明图1示出了根据本公开的一个方面的示例性超声成像装置的侧视横截面图。图2示出了根据本公开的另一方面的示例性超声成像装置的示例性CMOS接收器的俯视图。图3示出了根据本公开的另一方面的示例性超声成像装置的示例性CMOS接收器的示意图。图4A示出了根据本公开的另一方面的示例性超声成像装置的示例性像素传感器的示意图。图4B示出了根据本公开的另一方面的与图4A的像素传感器的示例性操作相关联的时序图。图4C示出了根据本公开的另一方面的与图4A的像素传感器的另一示例性操作相关联的时序图。图4D示出了根据本公开的另一方面的与图4A的像素传感器的又一示例性操作相关联的时序图。图4E示出了根据本公开的另一方面的与图4A的像素传感器的再一示例性操作相关联的时序图。图4F示出了根据本公开的另一方面的图4A的像素传感器的一部分的侧视横截面图。图4G示出了根据本公开的另一方面的图4A的像素传感器的俯视图。图5A示出了根据本公开的另一方面的示例性超声成像装置的另一示例性像素传感器的示意图。图5B示出了根据本公开的另一方面的图5A的示例性像素传感器的一部分的侧视横截面图。图5C示出了根据本公开的另一方面的图5A的示例性像素传感器的俯视图。图6A示出了根据本公开的另一方面的示例性超声成像装置的另一示例性像素传感器的示意图。图6B示出了根据本公开的另一方面的图6A的示例性像素传感器的一部分的侧视横截面图。图6C示出了根据本公开的另一方面的与图6A的像素传感器的示例性操作相关联的时序图。图6D示出了根据本公开的另一方面的与图6A的像素传感器的另一示例性操作相关联的时序图。图6E示出了根据本公开的另一方面的与图6A的像素传感器的又一示例性操作相关联的时序图。图6F示出了根据本公开的另一方面的与图6A的像素传感器的再一示例性操作相关联的时序图。图7示出了根据本公开的另一方面的减小像素传感器的寄生电容的示例性方法的流程图。具体实施方式以下结合附图阐述的详细描述意在作为对各种配置的描述，而无意表示可以实践本文中描述的概念的唯一配置。具体实施方式部分包括具体细节以用于提供对各种概念的透彻理解的目的。然而，对于本领域技术人员清楚的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些情况下，为了避免混淆这样的概念，以框图形式示出了众所周知的结构和部件。图1示出了根据本公开的一方面的示例性超声成像装置100的侧视横截面图。超声成像装置100包括超声波发射器110，超声波发射器110被配置为生成超声波(例如，10MHz超声波)。如本文中进一步讨论的，超声波发射器110被配置为生成超声波，以使得该超声波向上传播穿过各个层。更具体地，超声波发射器110可以包括发射压电层112、耦合到发射压电层112的一对电极114和116、以及激励源118。压电层112可以包括聚偏二氟乙烯(PVDF)层或其他类型的压电层。激励源118被配置为生成用于发射压电层112的激发电压，使得该层以期望的频率(例如，10MHz)发射超声波。超声成像装置100还包括位于超声波发射器110上方的像素接收器120。间隔件(未示出)、诸如玻璃间隔件等可以夹在超声波发射器110与像素接收器120之间。如本文中进一步讨论的，像素接收器120包括二维像素传感器阵列，该二维像素传感器阵列被配置为接收和处理与诸如用户的指纹等待成像物品相关联的各个电压。像素接收器120包括多个输入金属化焊盘122，这些多个输入金属化焊盘122被布置成二维阵列以用于接收与待成像物品相关联的输入像素电压。超声成像装置100还包括设置在像素接收器120上和/或定位在像素接收器120上方的接收压电层130。接收压电层130将被反射离开待成像物品(例如，用户的指纹)的超声波转换成像素接收器120的像素传感器的输入像素电压。类似地，接收压电层130可以包括聚偏二氟乙烯(PVD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：耦合到压电层的第一金属化层，其中第一电压响应于超声波反射离开待成像物品并且传播穿过所述压电层而在所述第一金属化层处形成，并且其中所述第一金属化层位于衬底上方；位于所述第一金属化层与所述衬底之间的第二金属化层；以及被配置为向所述第二金属化层施加第二电压以减小所述第一金属化层与所述衬底之间的寄生电容的器件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.01 US 14/842,8261.一种装置，包括：耦合到压电层的第一金属化层，其中第一电压响应于超声波反射离开待成像物品并且传播穿过所述压电层而在所述第一金属化层处形成，并且其中所述第一金属化层位于衬底上方；位于所述第一金属化层与所述衬底之间的第二金属化层；以及被配置为向所述第二金属化层施加第二电压以减小所述第一金属化层与所述衬底之间的寄生电容的器件。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述器件被实现在包括所述衬底以及所述第一金属化层和所述第二金属化层的CMOSIC上，并且其中所述第一金属化层和所述第二金属化层分别包括所述CMOSIC的顶部金属化层和次顶金属化层。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述器件包括缓冲放大器，所述缓冲放大器包括耦合到所述第一金属化层的输入和耦合到所述第二金属化层的输出。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述器件包括源极跟随放大器，所述源极跟随放大器包括场效应晶体管(FET)，所述FET具有耦合到所述第一金属化层的栅极和耦合到所述第二金属化层的源极。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述FET的所述栅极通过形成在所述第二金属化层中的金属化焊盘而耦合到所述第一金属化层，其中所述金属化焊盘与所述第二金属化层的另一部分电隔离。6.根据权利要求4所述的装置，其中所述FET的所述源极通过金属化通孔而耦合到所述第二金属化层。7.根据权利要求4所述的装置，其中所述FET的所述源极通过形成在第三金属化层中的金属化焊盘而耦合到所述第二金属化层，其中所述第三金属化层位于所述第二金属化层与所述衬底之间。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二电压基本上与所述第一电压相同。9.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一金属化层具有比所述第二金属化层的第二面积小的第一面积。10.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二金属化层被配置为使得从所述第一金属化层到所述衬底的所有竖直线性路径与所述第二金属化层相交。11.一种方法，包括：响应于超声波反射离开待成像物品并且传播穿过压电层，在第一金属化层处生成第一电压，其中所述第一金属化层位于衬底上方；以及向第二金属化层施加第二电压以减小所述第一金属化层与所述衬底之间的寄生电容，其中所述第二金属化层位于所述第一金属化层与所述衬底之间。12.根据权利要求11所述的方法，其中CMOSIC包括所述衬底以及所述第一金属化层和所述第二金属化层，并且其中所述第一金属化层和所述第二金属化层分别包括所述CMOSIC的顶部金属化层和次顶金属化层。13.根据权利要求11所述的方法，其中向所述第二金属化层施加所述第二电压包括使用缓冲放大器来放大所述第一电压以生成所述第二电压。14.根据权利要求11所述的方法，其中向所述第二金属化层施加所述第二电压包括使用源极跟随放大器来放大所述第一电压，所述源极跟随放大器包括场效应晶体管(FET)，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·KA·玛西，S·瓦德瓦，夏伶俐，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US