[发明专利]具有乱真声学模式抑制的集成电路及其制造方法

说明书

本系统总体上涉及具有声学模式抑制的集成电路，例如集成换能器电路，更具体而言，涉及在具有乱真模式抑制的集成电路(IC)上一体制造的声换能器，及其制造方法。

超声波换能器用于很多目的，例如成像、探测等。典型地，在用于医疗或其他类型成像的超声波换能器中，这些换能器的声学有源部件可以直接制造在集成电路(IC)上或经由薄互连层连接到IC，以便节省空间并降低成本和复杂性。可以将超声波换能器并入电容性微机械加工的超声波换能器(cMUT)和压电式微机械加工的超声波换能器(pMUT)阵列中，它们是直接制造于硅片上的(例如，参见美国专利No.6430109和No.6493288，在此通过引用将其并入本文)。

直接在IC或硅片上制造换能器的声学有源部件的缺点在于，硅片位于有源元件(例如声学堆)和可能为了衰减不需要的声振动而存在的任何损耗垫层之间。令人遗憾的是，由于硅(Si)衬底是声能的不良衰减器，所以没有适当的衰减，可能在IC中激发出乱真声学模式，并在经IC采集的图像中造成不希望有的人为噪声。

已知有多种方法用于衰减乱真声学模式。例如，Savord等人的题为“Acoustic Imaging Systems Adaptable for Use with Low Drive Voltages”且通过引用并入本文的美国专利No.6685647使用了一种声学去匹配层，该层位于压电换能器(PZT)和垫层之间。声学去匹配层优选呈现出比PZT的声阻抗更大的声阻抗。尽管这种阻抗差异基本防止了声能传播到垫层中，但总是有一些声能仍然能够传播到垫层中，激发出乱真声学模式。

由于诸如硅(Si)的垫层呈现出极低的声衰减特性，所以可以在Si垫层中将从例如初始发射脉冲泄露到Si垫层的声能存储100微秒或更长。在这段时间内，存储的能量可能缓慢泄露回到声学堆中，与所接收的信号(例如回波)发生干涉，导致图像中的人为噪声。这些人为噪声可能表现成为遍及各处的薄雾(generalized haze)，或可能具有清晰的空间特征，例如图像中特定角度的线。参考图1更清楚地例示了这种情况，图1是具有人为噪声110的图像100，人为噪声110可归因于换能器结构之内Si垫层中的乱真声学模式。由于发射脉冲的幅度比接收的回波大得多，所以必须实现高水平的抑制以消除人为噪声。因此，需要一种系统和方法来抑制垫层之内的乱真声学模式。

抑制乱真声学模式是很重要的，因为垫层中存储的声能可能以多种载重板模式中的任何模式，例如兰姆波或表面波的形式，沿横向传播。如果这些模式的声速足够高，且垫层足够小，则在存储时间(例如100微秒或更长)期间可能很多次贯穿垫层。因此，需要一种衰减这种声能的系统和/或方法。

本系统、方法、设备和装置的一个目的是克服常规系统和方法的缺点。因此，本系统提供了一种装置和方法，用于干扰传播或通过其他方式诱发诸如硅(Si)的IC衬底材料的天然极低声衰减的过度损耗。衰减方法可以包括干扰声学模式的传播和/或阻尼掉诸如Si晶片的衬底边缘处的反射。

如这里使用的，术语乱真信号将指衬底中可能存在的不希望有的信号。乱真信号例如可以包括噪声信号、乱真声学模式、声能、声噪声、反射、诸如兰姆波或表面波的各种加载板模式中的任一种、体纵向、体切变、Lamb、Stonely、Love、Rayleigh、水平切变和/或结构支持的任何其他信号或导波模式，尤其是结构自身特有的。

根据一个例示性实施例，一种集成电路(IC)设备包括具有相对的第一和第二主侧面和一个或多个边缘的衬底，所述一个或多个边缘界定所述衬底的外周边。衬底可以是半导体材料。该IC设备还可以包括位于所述衬底的所述第一主侧面上的一个或多个换能器；以及形成于所述衬底的所述第二主侧面和一个或多个边缘中的至少一个中的衰减图案。

通过下文提供的具体实施方式，本装置、系统和方法的其他适用领域将变得显而易见。应当理解，详细说明和具体的例子尽管说明了本系统和方法的示范性实施例，但是其仅旨在实现说明的目的，而非旨在限制本发明的范围。

通过以下描述、所附权利要求和附图可以更好地理解本发明的这些和其他特征、方面，以及设备、系统和方法的优点，在附图中：

图1是具有人为噪声的图像，人为噪声可归因于换能器结构之内IC或硅衬底中的乱真声学模式；

图2是包括根据本系统实施例的衬底的换能器的侧视图；

图3是包括根据本系统另一实施例的衬底的换能器的侧视图；

图4是根据本系统实施例的包括沟槽阵列的衬底的立体部分底视图；

图5是根据本系统实施例的复合衬底的侧视图；