一种超声波传感器阵列、设备以及制作方法技术

本发明专利技术公开一种超声波传感器阵列、设备以及制作方法，其中一实施例的超声波传感器阵列包括：衬底；阵列排布的第一电极，在第一方向上阵列排布且沿第二方向延伸的第一连接线，所述第一连接线连接在第二方向上相邻的第一电极；设置在所述第一电极远离所述衬底一侧且阵列排布的第二电极，在第二方向上阵列排布且沿第一方向延伸的第二连接线，所述第二连接线连接在第一方向上相邻的第二电极，以及设置在所述第一电极和所述第二电极的之间的振动单元；所述第一电极和所述第二电极在所述衬底上的投影形成重叠，所述振动单元位于所述第一电极和所述第二电极的重叠投影对应的位置处，所述第一连接线和所述第二连接线在所述衬底上的投影不重叠。影不重叠。影不重叠。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波传感器阵列、设备以及制作方法


[0001]本专利技术涉及超声波传感领域。更具体地，涉及一种超声波传感器阵列、设备以及制作方法。

技术介绍

[0002]相关技术中，电容式超声波传感器件结构除了在上下电极的振动区域形成电容，在非振动区域同样具有较大的耦合电容，导致相关技术的超声波传感器件结构的性能受到影响。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种超声波传感器阵列、设备以及制作方法，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0005]本专利技术第一方面提供一种超声波传感器阵列，所述传感器阵列包括：
[0006]衬底；
[0007]设置在衬底上的阵列排布的第一电极，
[0008]设置在衬底上的在第一方向上阵列排布且沿第二方向延伸的第一连接线，所述第一连接线连接在第二方向上相邻的第一电极；
[0009]设置在所述第一电极远离所述衬底一侧且阵列排布的第二电极，
[0010]在第二方向上阵列排布且沿第一方向延伸的第二连接线，所述第二连接线连接在第一方向上相邻的第二电极，以及
[0011]设置在所述第一电极和所述第二电极的之间的振动单元；
[0012]所述第一电极和所述第二电极在所述衬底上的投影形成重叠，所述振动单元位于所述第一电极和所述第二电极的重叠投影对应的位置处，所述第一连接线和所述第二连接线在所述衬底上的投影不重叠。
[0013]进一步的，所述振动单元包括：
[0014]与所述第一电极绝缘设置的振动腔，
[0015]位于所述相邻的振动腔之间的第一填充层，所述第一填充层和所述振动腔的远离所述衬底一侧的表面位于同一水平面。
[0016]进一步的，所述振动单元还包括：
[0017]设置在所述振动腔远离所述衬底一侧表面的振动膜，所述第二电极位于所述振动膜远离所述衬底一侧的表面；
[0018]覆盖所述第二电极以及位于所述相邻的振动膜之间的第二填充层，所述第二填充层为绝缘材料，
[0019]所述第二填充层远离所述衬底一侧的表面高于所述第二电极远离所述衬底一侧的表面。
[0020]进一步的，所述第二连接线位于所述第二填充层远离所述衬底一侧的表面，
[0021]所述第二填充层开设有过孔，
[0022]所述第二连接线通过所述过孔连接在所述第一方向上相邻的所述第二电极。
[0023]进一步的，所述第二电极在所述衬底的投影落在所述振动膜在所述衬底的投影中，并露出所述振动膜的部分表面，
[0024]所述第二填充层覆盖所述露出的所述振动膜的部分表面。
[0025]进一步的，所述振动腔包括：
[0026]第一腔体，所述第一腔体在所述衬底的投影的面积等于所述第一电极和所述第二电极的重叠投影的面积；
[0027]与所述第一腔体连接的第二腔体，所述第二腔体在所述衬底投影沿第三方向延伸，所述第三方向与所述第一方向或所述第二方向形成夹角。
[0028]进一步的，所述第一腔体在所述衬底的投影的面积等于所述第一电极在所述衬底的投影的面积，且等于所述第二电极在所述衬底的投影的面积。
[0029]进一步的，所述振动膜在所述衬底的投影在第一方向上的投影长度大于所述振动腔在所述衬底的投影在第一方向上的投影长度，
[0030]和/或
[0031]所述振动膜在所述衬底的投影在第二方向上的投影长度大于所述振动腔在所述衬底的投影在第二方向上的投影长度。
[0032]本专利技术第二方面提出一种应用本专利技术第一方面的超声波传感器阵列的设备，所述设备为超声波指纹识别设备、医疗成像设备、超声波测距设备。
[0033]本专利技术第三方面提出一种本专利技术第一方面的的超声波传感器阵列的制作方法，所述方法包括：
[0034]在衬底上形成阵列排布的第一电极，
[0035]在所述衬底上形成在第一方向上阵列排布且沿第二方向延伸的第一连接线，所述第一连接线连接在第二方向上相邻的第一电极；在所述第一电极远离所述衬底一侧形成所述振动单元以及在所述振动单元远离所述衬底一侧形成阵列排布的第二电极，所述第一电极和所述第二电极在所述衬底上的投影形成重叠，所述振动单元位于所述第一电极和所述第二电极的重叠投影对应的位置处；
[0036]在所述第一电极远离所述衬底一侧形成第二连接线，所述第二连接线在第二方向上阵列排布且沿第一方向延伸，并连接在第一方向上相邻的第二电极，所述第一连接线和所述第二连接线在所述衬底上的投影不重叠。
[0037]本专利技术的有益效果如下：
[0038]本专利技术实施例提出的传感器阵列，利用第一电极、第二电极和振动单元形成具有电容式超声波接收和发射功能的传感器结构，并利用第一连接线和第二连接线实现多个传感器结构的阵列结构，并且第一连接线和第二连接线在衬底的投影并不重叠，通过该设置，能够降低传感器阵列的非振动区域的耦合电容，提高传感器阵列的器件性能。
附图说明
[0039]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0040]图1和图2示出相关技术的电容式超声波传感器件结构的截面示意图和平面示意图；
[0041]图3示出本专利技术一个实施例的超声波传感器阵列的平面结构示意图；
[0042]图4示出图1所示的传感器件结构的空腔上方的振膜塌陷不良的示意图；
[0043]图5示出了图3所示的传感器阵列的沿AA
′
截面的层结构示意图；
[0044]图6示出了图3所示的传感器阵列的沿BB
′
截面的层结构示意图；
[0045]图7示出了第一电极和第一连接线的在平面状态下的排布示意图；
[0046]图8a和图8b示出不同图案化形状的振动膜和振动腔的设计关系；
[0047]图9示出图3所示的传感器件结构的空腔上方的振膜正常的示意图；
[0048]图10示出了振动腔在平面状态的结构示意图；
[0049]图11示出了振动腔在CC
’
截面处的层结构示意图；
[0050]图12示出本专利技术另一个实施例制作传感器阵列的步骤流程图；
[0051]图13中的图13a～图13g示出制作本专利技术实施例的传感器阵列的一个实施例的工艺流程图；
[0052]图14中的图14a～图14f示出本专利技术实施例的传感器阵列的一个实施例的工艺流程图。
具体实施方式
[0053]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0054]相关技术的超声波传感器的器件结构如图1和图2所示，设置在衬底15上的第一电极11为整面电极，第二电极12为图案化的电极，通过金属走线14
’
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波传感器阵列，其特征在于，所述传感器阵列包括：衬底；设置在衬底上的阵列排布的第一电极，设置在衬底上的在第一方向上阵列排布且沿第二方向延伸的第一连接线，所述第一连接线连接在第二方向上相邻的第一电极；设置在所述第一电极远离所述衬底一侧且阵列排布的第二电极，在第二方向上阵列排布且沿第一方向延伸的第二连接线，所述第二连接线连接在第一方向上相邻的第二电极，以及设置在所述第一电极和所述第二电极的之间的振动单元；所述第一电极和所述第二电极在所述衬底上的投影形成重叠，所述振动单元位于所述第一电极和所述第二电极的重叠投影对应的位置处，所述第一连接线和所述第二连接线在所述衬底上的投影不重叠。2.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述振动单元包括：与所述第一电极绝缘设置的振动腔，位于所述相邻的振动腔之间的第一填充层，所述第一填充层和所述振动腔的远离所述衬底一侧的表面位于同一水平面。3.根据权利要求2所述的传感器阵列，其特征在于，所述振动单元还包括：设置在所述振动腔远离所述衬底一侧表面的振动膜，所述第二电极位于所述振动膜远离所述衬底一侧的表面；覆盖所述第二电极以及位于所述相邻的振动膜之间的第二填充层，所述第二填充层为绝缘材料，所述第二填充层远离所述衬底一侧的表面高于所述第二电极远离所述衬底一侧的表面。4.根据权利要求3所述的传感器阵列，其特征在于，所述第二连接线位于所述第二填充层远离所述衬底一侧的表面，所述第二填充层开设有过孔，所述第二连接线通过所述过孔连接在所述第一方向上相邻的所述第二电极。5.根据权利要求4所述的传感器阵列，其特征在于，所述第二电极在所述衬底的投影落在所述振动膜在所述衬底的投影中，并露出所述振动膜的部分表面，所述第二填充层覆盖所述露出的所述振动膜的部分表面。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔钊，赵仲兰，张锋，刘文渠，吕志军，董立文，孟德天，侯东飞，李禹桥，宋梦亚，李国腾，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：