[发明专利]穿晶片通路设备以及其制造方法

说明书

本发明涉及一种穿晶片通路设备（10），包括晶片（12），所述晶片（12）由晶片材料制成并且具有第一晶片表面（12a）和与所述第一晶片表面（12a）相对的第二晶片表面（12b）。所述穿晶片通路设备（10）还包括多个并排的第一沟槽（14），所述第一沟槽（14）被提供有导电材料并且从所述第一晶片表面（12a）延伸到所述晶片（12）中，使得在各所述第一沟槽（14）之间形成所述晶片材料的多个间隔（16）。所述穿晶片通路设备（10）还包括第二沟槽（18），所述第二沟槽（18）被提供有所述导电材料并且从所述第二晶片表面（12b）延伸到所述晶片（12）中，所述第二沟槽（18）被连接到所述第一沟槽（14）。所述穿晶片通路设备（10）还包括导电层（20），所述导电层（20）由所述导电材料制成，并且被形成在所述第一晶片表面（12a）的侧部上，所述导电材料填充所述第一沟槽（14），使得第一导电层（20）具有基本上平面且封闭的表面。

技术领域

本发明涉及穿晶片通路设备以及其制造方法，尤其用于电容式微机械换能器（CMUT）组件。本发明还涉及包括这样的穿晶片通路设备并且包括至少一个CMUT单元的电容式微机械超声换能器（CMUT）组件。

背景技术

任意超声（成像）系统的核心是换能器，其将电能转化为声能并转回电能。传统上，这些换能器由布置在线性（1-D）换能器阵列中的压电晶体制成，并且以高至10MHz的频率工作。然而，向着矩阵（2-D）换能器阵列发展的趋势和向着将超声（成像）功能集成到导管和导丝中的小型化的驱动已导致所谓的电容式微机械超声换能器（CMUT）单元的发展。这些CMUT单元能够被放置或装配在包含驱动器电子器件和信号处理的ASIC（专用IC）的顶部。这将获得显著降低的组件成本和最小的可能形成因素。

优选地，以单独的专用技术装配CMUT单元，其在性能方面被优化并被置于ASIC的顶部。之后需要解决的重要问题是如何将CMUT单元连接到ASIC。一种解决方案是使用穿晶片通路设备。利用合适的穿晶片通路孔技术制造的穿晶片通路设备之后能够用于将CMUT单元连接到晶片的前表面上，以接触晶片的背面。以此方式，CMUT单元能够被“倒装”（例如，通过焊料凸起）至ASIC。

US2008/0203556Al公开一种穿晶片互连以及用于装配其的方法。该方法开始于导电晶片，以通过去除导电晶片的材料来形成图案化沟槽。该图案化沟槽在深度上从晶片的前侧延伸到晶片的背侧，并且具有环形开口，该环形开口大体上将导电晶片分成内部部分和外部部分，其中，导电晶片的内部部分与外部部分绝缘，并且充当穿晶片导体。介电材料被形成或添加到图案化沟槽机械结构中，以支持并电绝缘该穿晶片导体。

然而，该穿晶片互连以及用于装配其的方法要求利用机械强度高且电隔离性电介质填充沟槽，这种电介质需要能够经受装配CMUT单元所要求的高温处理步骤。

需要进一步改进这种穿晶片互连以及用于装配其的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的穿晶片通路设备以及其制造方法，以及改进的电容式微机械超声换能器（CMUT）组件。

根据本发明的第一方面，提出了一种穿晶片通路设备，其包括晶片，所述晶片由晶片材料制成并且具有第一晶片表面和与所述第一晶片表面相对的第二晶片表面。所述穿晶片通路设备还包括多个并排的第一沟槽，所述第一沟槽被提供有导电材料并且从所述第一晶片表面延伸到所述晶片中，使得在各所述第一沟槽之间形成所述晶片材料的多个间隔。所述穿晶片通路设备还包括第二沟槽，所述第二沟槽被提供有所述导电材料并且从所述第二晶片表面延伸到所述晶片中，所述第二沟槽被连接到所述第一沟槽。所述穿晶片通路设备还包括导电层，所述导电层由所述导电材料制成并且被形成在所述第一晶片表面的侧部上，所述导电材料填充所述第一沟槽，使得第一导电层具有基本上平面且封闭的表面。

根据本发明的另外一方面，提出了一种电容式微机械超声换能器（CMUT）组件，其包括根据本发明所述的穿晶片通路设备，并且包括被电连接到所述第一导体层的至少一个CMUT单元。