[发明专利]微加工超声换能器器件的自适应腔体厚度控制

说明书

一种形成超声换能器器件的方法包括：在衬底上形成膜堆并将该膜堆图案化，该膜堆包括金属电极层和形成在金属电极层上的化学机械抛光(CMP)停止层；在该图案化的膜堆上形成绝缘层；将该绝缘层平坦化到该CMP停止层；测量该CMP停止层的剩余厚度；以及在该图案化的膜堆上形成隔膜支撑层，其中，该隔膜支撑层形成的厚度取决于该CMP停止层的测得的剩余厚度，使得该CMP停止层和该隔膜支撑层的组合厚度对应于期望的换能器腔体深度。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求在2019年2月25日提交、代理人案卷号为B1348.70135US00且发明名称为“微加工超声换能器器件的自适应腔体厚度控制[ADAPTIVECAVITY THICKNESS CONTROL FOR MICROMACHINED ULTRASONIC TRANSDUCER DEVICE]”的美国临时专利申请序列号62/810,358的权益，该美国临时专利申请的全部内容通过援引以其全部内容并入本文。

背景技术

本披露总体上涉及微加工超声换能器，更具体地涉及微加工超声换能器腔体的自适应厚度控制以及换能器制造技术。

超声器件可以用于使用频率高于人类可听到的频率的声波执行诊断成像和/或治疗。当超声脉冲被传送到组织中时，声波从组织上反射，其中不同的组织反射不同程度的声音。这些反射的声波然后可以被记录并作为超声图像显示给操作者。声音信号的强度(振幅)和波穿过身体所需的时间提供用于产生超声图像的信息。

一些超声成像器件可以使用微加工超声换能器来制造，包括悬置在衬底上方的柔性隔膜。腔体位于衬底的一部分与膜的一部分之间，使得衬底、腔体以及隔膜的组合形成可变电容器。当隔膜由适当的电信号致动时，隔膜通过振动产生超声信号。响应于接收到超声信号，使隔膜振动并因此产生输出电信号。

发明内容

在一个方面，披露了一种用于微加工超声换能器腔体的自适应腔体厚度控制。一种形成超声换能器器件的方法包括：在衬底上形成膜堆并将该膜堆图案化，该膜堆包括金属电极层和形成在该金属电极层上的化学机械抛光(CMP)停止层；在该图案化的膜堆上形成绝缘层；将该绝缘层平坦化到该CMP停止层；测量该CMP停止层的剩余厚度；在该图案化的膜堆上形成隔膜支撑层，其中，该隔膜支撑层形成的厚度取决于该CMP停止层的测得的剩余厚度，使得该CMP停止层和该隔膜支撑层的组合厚度对应于期望的换能器腔体深度。

在另一方面，一种形成超声换能器器件的方法包括：在第一晶圆上形成膜堆并将该膜堆图案化，该膜堆包括金属电极层和形成在该金属电极层上的化学机械抛光(CMP)停止层；在该图案化的膜堆上形成绝缘层；将该绝缘层平坦化到该CMP停止层；测量该CMP停止层的剩余厚度；在该图案化的膜堆上形成隔膜支撑层，其中，该隔膜支撑层形成的厚度取决于该CMP停止层的测得的剩余厚度，使得该CMP停止层和该隔膜支撑层的组合厚度对应于期望的换能器腔体深度；以及使用来自该第一晶圆的CMP停止层的测得的剩余厚度作为CMP参数以在一个或多个另外的晶圆上形成随后的换能器器件。

在另一方面，一种超声换能器器件包括设置在衬底的第一区域上的图案化的膜堆，该图案化的膜堆包括金属电极层以及形成在该金属电极层上的底部腔体层；设置在该衬底层的第二区域上的平坦化的绝缘层；限定在隔膜支撑层和CMP停止层中的腔体，该CMP停止层包括该图案化的膜堆的顶层，并且该隔膜支撑层形成在该图案化的膜堆和该平坦化的绝缘层上；以及结合到该隔膜支撑层的隔膜，其中，该CMP停止层从对应于该腔体的位置移除并且存在于该隔膜支撑层的部分的下面。

附图说明

将参考以下附图描述本申请的各个方面和实施例。应当明白，这些附图不一定按比例绘制。出现在多个附图中的项在它们有出现的所有附图中用相同的附图标记表示。

图1是示例性微加工超声换能器器件的截面图。

图2是描述根据实施例的用于形成具有自适应腔体厚度控制的微加工超声换能器器件的示例性过程流程的流程图。