CMUT换能器制造技术

本公开涉及一种CMUT换能器(200)，包括：涂覆有介电层(103)的基板(101)；形成在介电层(103)中的空腔(105)；悬挂在空腔(105)上方的导电或半导体膜(107)；以及介电涂层(104)，其被布置在空腔底部的基板(101)的上表面上或在空腔顶部的膜的下表面上，并且在俯视图中，介电涂层在空腔(105)的大部分表面上延伸，其中介电涂层(104)被构造成与空腔(105)相对。介电涂层(104)被构造成与空腔(105)相对。介电涂层(104)被构造成与空腔(105)相对。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】CMUT换能器


[0001]本公开总体上涉及超声换能器领域，并且更具体地，涉及电容式微机械超声换能器，也称为CMUT换能器。

技术介绍

[0002]通常，CMUT换能器包括悬挂在空腔上方的柔性膜、位于空腔与膜相对的一侧上的被称为下电极的第一电极，以及位于空腔与第一电极相对的一侧上并牢固地附接到柔性膜上的被称为上电极的第二电极。当在换能器的下电极和上电极之间施加适当的激励电压时，柔性膜在下电极和上电极之间施加的静电力的作用下开始振动，并发射超声波。相反，当换能器接收到给定频率范围内的声波时，柔性膜开始振动，这导致在电极间电容变化(当在下电极和上电极之间施加DC偏压时)的作用下，换能器的下电极和上电极之间出现交流电压。
[0003]CMUT换能器通常耦合到电子控制电路，该电子控制电路被配置为在传输阶段期间，在换能器电极之间施加激励电压，以使换能器传输超声波，并且在接收阶段期间，在接收到的超声波的作用下，读取换能器的下电极和上电极之间产生的电压。
[0004]期望拥有克服已知CMUT换能器结构的全部或部分缺点的CMUT换能器结构。

技术实现思路

[0005]为了实现这一点，实施例提供了一种CMUT换能器，包括：
[0006]‑
涂覆有介电层的基板；
[0007]‑
形成在介电层中的空腔；
[0008]‑
悬挂在空腔上方的导电或半导体膜；以及
[0009]‑
介电涂层，其被布置在空腔底部的基板的上表面上或空腔顶部的膜的下表面上，并且在俯视图中，介电涂层在空腔的大部分表面上延伸，
[0010]其中介电涂层被构造成与空腔相对。
[0011]根据实施例，介电涂层包括具有与空腔的外围部分相对的第一厚度的第一部分，以及具有与空腔的中心部分相对的大于第一厚度的第二厚度的第二部分。
[0012]根据实施例，介电涂层还包括在第一部分和第二部分之间的至少一个第三部分，该第三部分具有在该第一厚度和第二厚度之间的中间厚度。
[0013]根据实施例，介电涂层包括具有与空腔的外围部分相对的第一厚度的第一部分，以及具有与空腔的中心部分相对的小于第一厚度的第二厚度的第二部分。
[0014]根据实施例，介电涂层还包括在第一部分和第二部分之间的至少一个第三部分，该第三部分具有在该第一厚度和第二厚度之间的中间厚度。
[0015]根据实施例，介电涂层包括第一部分、第二部分和第三部分，该第一部分具有与空腔的外围部分相对的第一厚度，并且该第二部分具有与空腔的中心部分相对的大于第一厚度的第二厚度，以及该第三部分在该第一部分和第二部分之间具有大于第二厚度的第三厚
度。
[0016]根据实施例，介电涂层相对于空腔的外围区域被中断。
[0017]根据实施例，基板由硅制成。
[0018]根据实施例，介电层由氧化硅制成。
[0019]根据实施例，膜由硅制成。
[0020]根据实施例，介电涂层由氧化硅制成。
[0021]实施例提供了一种制造CMUT换能器的方法，包括以下连续步骤：
[0022]a)在基板的上表面上形成介电层；
[0023]b)在介电层的上表面侧上形成空腔；并且
[0024]c)将膜转移到空腔上方的介电层的上表面上。
[0025]根据实施例，步骤b)包括在不同深度和使用不同蚀刻掩模的多个连续蚀刻步骤，以形成介电涂层的不同厚度水平。
附图说明
[0026]将在下面参考附图以说明而非限制的方式给出的具体实施例的描述中详细描述上述特征和优点以及其它特征和优点，其中：
[0027]图1是示意性地示出CMUT换能器的示例的横截面图；
[0028]图2A和图2B分别是示意性地示出CMUT换能器的实施例的简化横截面图和简化俯视图；
[0029]图3是示意性地示出CMUT换能器的另一实施例的横截面图；
[0030]图4A和图4B分别是示意性地示出CMUT换能器的另一实施例的横截面图和俯视图；以及
[0031]图5是示意性地示出CMUT换能器的另一实施例的横截面图。
具体实施方式
[0032]在各个附图中，已经由相似的附图标记标明相似的特征。特别地，在各种实施例中共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记并且可以设置相同的结构、尺寸和材料特性。
[0033]为了清楚起见，仅详细说明和描述了对理解本文描述的实施例有用的步骤和元件。特别地，尚未详细说明所述换能器的各种可能的应用，所述实施例与超声换能器的通常应用兼容，特别是在超声成像设备中。此外，尚未详细说明用于控制所述换能器的电路，所述实施例与所有或大多数已知的CMUT换能器控制电路兼容。
[0034]除非另有说明，否则当提及两个元件被连接在一起时，这表示直接连接，除了导体之外没有任何中间元件，并且当提及两个元件耦合在一起时，这表示这两个元件可以被连接或者它们可以经由一个或多个其它元件耦合。
[0035]在以下公开中，除非另有说明，否则当引用绝对位置限定词时，诸如术语“前”、“后”、“顶”、“底”、“左”、“右”等，或相对位置限定词，诸如术语“上方”、“下方”、“更高”、“更低”等，或方向限定词，诸如“水平”、“垂直”等，参考图中所示的方向。
[0036]除非另有说明，否则表述“大约”、“大概”、“基本上”和“大致”表示在10％以内，并
且优选地在5％以内。
[0037]图1是示意性地示出CMUT换能器100的示例的横截面图。
[0038]换能器100包括掺杂半导体层101，例如，其由硅制成，其限定换能器的下电极E1。
[0039]半导体层101在其上表面侧上涂覆有由介电材料例如氧化硅制成的刚性支撑层103。在所示示例中，层103通过其下表面与半导体层101的上表面接触。
[0040]换能器100还包括形成在层103中的空腔105。空腔105从层103的上表面朝向其下表面垂直延伸。在所示示例中，空腔105是非贯穿的，即它不会出现在层103的下表面侧上。换句话说，由层103的厚度的下部分形成的介电涂层104在空腔105底部的电极101的上表面上延伸。
[0041]换能器100还包括悬挂在空腔105上方的柔性膜107。在该示例中，膜107由半导体材料(例如硅)制成。膜107在空腔105上方延伸并且在空腔105的外围通过其下表面附接到介电层103的上表面。作为示例，膜107的下表面直接与空腔105的外围处的介电层103的上表面接触。
[0042]换能器100还包括在膜107上方的导电层109，例如金属层。例如，导电层109基本上在膜107的整个上表面上延伸。在所示示例中，导电层109通过其下表面与膜107的上表面接触。导电层109和半导体膜107限定了换能器的上电极E2。
[0043]换能器100可以被耦合到电子控制电路CTRL(未详细说明)，该电子控制电路CTRL被连接到换能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种CMUT换能器(200；400；500)，包括：
‑
涂覆有介电层(103)的基板(101)；
‑
形成在所述介电层(103)中的空腔(105)；
‑
悬挂在所述空腔(105)上方的导电或半导体膜(107)；以及
‑
介电涂层(104)，所述介电涂层(104)被布置在所述空腔底部的所述基板(101)的上表面上或所述空腔顶部的所述膜的下表面上，并且在俯视图中，所述介电涂层(104)在所述空腔(105)的大部分表面上延伸，其中，所述介电涂层(104)被构造成与所述空腔(105)相对。2.根据权利要求1所述的换能器(200)，其中，所述介电涂层(104)包括具有与所述空腔(105)的外围部分相对的第一厚度(t1)的第一部分(204a)，以及具有与所述空腔(105)的中心部分相对的大于所述第一厚度(t1)的第二厚度(t2)的第二部分(204b)。3.根据权利要求2所述的换能器，其中，所述介电涂层(104)还包括在所述第一部分和第二部分之间的至少一个第三部分，所述至少一个第三部分具有在所述第一厚度和第二厚度之间的中间厚度。4.根据权利要求1所述的换能器(400)，其中，所述介电涂层(104)包括具有与所述空腔(105)的外围部分相对的第一厚度(t3)的第一部分(404a)，以及具有与所述空腔(105)的中心部分相对的小于所述第一厚度(t3)的第二厚度(t2)的第二部分(404b)。5.根据权利要求4所述的换能器，其中，所述介电涂层(104)还包括在所述第一部分和第二部分之间的至少一个第三部分，所述至少一个第三部分具有在所述第一厚度和第二厚度之间的中间厚度。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：多米尼克，
申请(专利权)人：维蒙股份公司，
类型：发明
国别省市：