超声换能器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种超声换能器及其制造方法。该超声换能器，包括：依次层叠设置的衬底(106)、下电极(105)、支撑块(103)、振膜层(102)、上电极(101)；其中，所述衬底(106)的靠近振膜层(102)的一面上设置有凹槽，所述下电极(105)填充于所述凹槽内；所述支撑块(103)将所述振膜层(102)和所述衬底(106)之间的空间分隔成密闭的空腔(104)，且所述空腔(104)与所述下电极(105)的位置相对应。从而实现了下电极的阵列化，使得引线方式更加简单，便于对超声换能器阵元的发射和接收进行独立控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声换能器及其制造方法
本申请涉及超声成像
，尤其涉及一种超声换能器及其制造方法。
技术介绍
随着生物识别技术的发展，越来越多的终端上配备了生物识别芯片。而微机械超声换能器(capacitivemicromachinedurtrosonictransducer，CMUT)是较为常见的生物识别传感器，其通过主动发射高频声波穿过屏幕到达生物体的表面，然后收集超声波在按压区域的回波形成到皮肤特征图像，最后将皮肤特征图像和存储的图像进行对比，完成指纹识别、活体检测等功能。目前的超声换能器件，通常包括依次设置的柔性基底、下电极、刻蚀牺牲层、有机聚合物支撑层、有机聚合物振动薄膜，以及上电极，然后通过对上电极的阵列化控制来实现对超声换能器阵元的独立控制。但是，这种方式需要将上电极与晶圆上的集成电路通过外置的引线连接，当上电极数量较多时，引线的数量也会相应增多；从而增加了外置引线的数量以及布线难度。当外置引线数量较多时，还会对超声换能器阵元的发射和接收控制造成不便。
技术实现思路
本专利技术提供一种超声换能器及其制造方法，实现了下电极的阵列化，从而使得引线方式更加简单，便于对超声换能器阵元的发射和接收进行独立控制。第一方面，本专利技术提供一种超声换能器，包括：依次层叠设置的衬底、下电极、支撑块、振膜层、上电极；其中，所述衬底的靠近振膜层的一面上设置有凹槽，所述下电极填充于所述凹槽内；所述支撑块将所述振膜层和所述衬底之间的空间分隔成密闭的空腔，且所述空腔与所述下电极的位置相对应。可选地，所述上电极为沉积在所述振膜层上的导电层，所述导电层的厚度为0.6微米；所述导电层的材料包括：铝、铜、银中的任一种。可选地，所述振膜层的材料包括：氮化物，或者氧化物；所述振膜层的厚度为：0.5微米。可选地，所述凹槽的数量为2个及以上，每个凹槽中填充有下电极。可选地，所述空腔的数量为2个及以上，每个空腔与至少一个所述下电极的位置对应。可选地，所述下电极的材料包括：铝、铜、银中的任一种。可选地，所述衬底为硅晶圆，所述硅晶圆上设置有控制电路，所述控制电路与所述下电极电连接，所述上电极接地。第二方面，本专利技术实施例提供一种超声换能器的制造方法，用于制作第一方面中任一项所述的超声换能器；所述方法包括：在第一衬底上沉积上电极；在所述上电极上沉积振膜层；在所述振膜层上沉积支撑层，并对所述支撑层进行图形化处理，得到对应的支撑块；在第二衬底的第一表面上开设凹槽；在所述凹槽内填充金属层，所述金属层构成下电极和键合区；将所述第二衬底的第一表面的键合区与所述支撑块键合；去除第一衬底，得到所述超声换能器。可选地，所述上电极为整面电极，所述上电极的材料包括：铝、铜、银中的任一种。可选地，在所述上电极上沉积振膜层，包括：在上电极上沉积预设厚度的氮化硅层，所述氮化硅层构成所述振膜层；沉积方式包括：化学气相沉积、蒸镀、溅射。可选地，在第二衬底的第一表面上开设凹槽，包括：通过光刻和刻蚀工艺在第二衬底的第一表面上开设多个凹槽。可选地，在所述凹槽内填充下电极，包括：通电镀或者溅镀工艺，在所述凹槽内填充金属层，所述金属层构成下电极和键合区，所述金属层的材料包括：铝、铜、银中的任一种。可选地，将所述第二衬底的第一表面的键合区与所述支撑块键合，包括：将所述第二衬底的键合区的金属层与所述支撑块形成共晶键合。第三方面，本专利技术实施例提供一种超声换能器的制造方法，用于制作第一方面中任一项所述的超声换能器；所述方法包括：在集成电路的晶圆的第一表面上开设凹槽；在所述凹槽内填充金属层，所述金属层构成下电极；在所述晶圆的第一表面和金属层上沉积支撑层；在所述支撑层上开设凹槽，并在所述凹槽内填充牺牲层；在支撑层和牺牲层上沉积振膜层；在所述振膜层上沉积上电极；制作贯穿上电极、振膜层，并到达牺牲层的释放孔；通过所述释放孔，采用湿法工艺去除牺牲层，以生成空腔；在所述上电极上沉积介质层，以形成密闭的空腔。可选地，在集成电路的晶圆的第一表面上开设凹槽，包括：通过光刻和刻蚀工艺集成电路的晶圆的第一表面上开设凹槽。可选地，在支撑层和牺牲层上沉积振膜层，包括：在支撑层和牺牲层上沉积预设厚度的氮化硅层，所述氮化硅层构成所述振膜层；沉积方式包括：化学气相沉积、蒸镀、溅射。可选地，所述上电极为整面电极，所述上电极的材料包括：铝、铜、银中的任一种。可选地，制作贯穿上电极、振膜层，并到达牺牲层的释放孔，包括：通过光刻和刻蚀工艺制作贯穿上电极、振膜层，并到达牺牲层的释放孔。第四方面，本专利技术提供一种超声换能器的制造设备，包括：存储器，用于存储程序；处理器，用于执行所述存储器存储的所述程序，当所述程序被执行时，所述处理器用于执行第二方面或者第三方面中任一所述的方法。第五方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，包括：指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行第二方面或者第三方面中任一所述的方法。本专利技术提供的超声换能器及其制造方法，通过依次层叠设置的衬底、下电极、支撑块、振膜层、上电极；其中，所述衬底的靠近振膜层的一面上设置有凹槽，所述下电极填充于所述凹槽内；所述支撑块将所述振膜层和所述衬底之间的空间分隔成密闭的空腔，且所述空腔与所述下电极的位置相对应。从而实现了下电极的阵列化，使得引线方式更加简单，便于对超声换能器阵元的发射和接收进行独立控制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的应用场景的结构示意图；图2为本专利技术实施例一提供的超声换能器的结构示意图；图3为本专利技术实施例二提供的超声换能器的制作方法的流程示意图；图4为在第一衬底上依次制作上电极和振膜层的结构示意图；图5为在振膜层上制作支撑层的结构示意图；图6为在第二衬底的第一表面上开设凹槽后的结构示意图；图7为在凹槽内填充金属层后的结构示意图；图8为第二衬底的第一表面的键合区与支撑块键合后的结构示意图；图9为制作完成的一超声换能器的结构示意图；图10为本专利技术实施例三提供的超声换能器的制作方法的流程示意图；图11为在集成电路的晶圆的第一表面上开设凹槽的结构示意图；图12为在凹槽内填充金属层后的结构示意图；图13为在支撑层的凹槽内填充牺牲层后的结构示意图；图14为在支撑层和牺牲层上沉积振膜层后的结构示意图；图15为制作释放孔后的结构示意图；图16为制作完成的另一超声换能器的结构示意图；图17为本专利技术实施例四提供的超声换能器的制造设备的结构示意图。通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声换能器，其特征在于，包括：依次层叠设置的衬底(106)、下电极(105)、支撑块(103)、振膜层(102)、上电极(101)；其中，所述衬底(106)的靠近振膜层(102)的一面上设置有凹槽，所述下电极(105)填充于所述凹槽内；所述支撑块(103)将所述振膜层(102)和所述衬底(106)之间的空间分隔成密闭的空腔(104)，且所述空腔(104)与所述下电极(105)的位置相对应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声换能器，其特征在于，包括：依次层叠设置的衬底(106)、下电极(105)、支撑块(103)、振膜层(102)、上电极(101)；其中，所述衬底(106)的靠近振膜层(102)的一面上设置有凹槽，所述下电极(105)填充于所述凹槽内；所述支撑块(103)将所述振膜层(102)和所述衬底(106)之间的空间分隔成密闭的空腔(104)，且所述空腔(104)与所述下电极(105)的位置相对应。2.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述上电极(101)为沉积在所述振膜层(102)上的导电层，所述导电层的材料包括：铝、铜、银中的任一种。3.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述振膜层(102)的材料包括：氮化物，或者氧化物。4.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述凹槽的数量为2个及以上，每个凹槽中填充有下电极(105)。5.根据权利要求4所述的超声换能器，其特征在于，所述空腔(104)的数量为2个及以上，每个空腔与至少一个所述下电极(105)的位置对应。6.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述下电极的材料包括：铝、铜、银中的任一种。7.根据权利要求1-6中任一项所述的超声换能器，其特征在于，所述衬底(106)为硅晶圆，所述硅晶圆上设置有控制电路，所述控制电路与所述下电极(105)电连接，所述上电极(101)接地。8.一种超声换能器的制造方法，其特征在于，用于制作权利要求1-7中任一项所述的超声换能器；所述方法包括：在第一衬底上沉积上电极；在所述上电极上沉积振膜层；在所述振膜层上沉积支撑层，并对所述支撑层进行图形化处理，得到对应的支撑块；在第二衬底的第一表面上开设凹槽；在所述凹槽内填充金属层，所述金属层构成下电极和键合区；将所述第二衬底的第一表面的键合区与所述支撑块键合；去除第一衬底，得到所述超声换能器。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述上电极为整面电极，所述上电极的材料包括：铝、铜、银中的任一种。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述上电极上沉积振...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红超，沈健，李运宁，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44