[发明专利]超声换能器单元、超声换能器阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种超声换能器单元，其特征在于，包括：相互键合的上基板和下基板，所述上基板由下至上依次包括第一器件层、第一绝缘层和至少一个图案化的上电极；

所述下基板为SOI基板，由下至上依次包括下电极、第二绝缘层、第二衬底、第三绝缘层和孤立的岛形第二器件层；所述岛形第二器件层上表面形成有至少一个凹槽，所述凹槽及所述岛形第二器件层的上表面覆盖有第四绝缘层；所述岛形第二器件层下方的所述第三绝缘层和所述第二衬底中形成有通孔，所述第二绝缘层覆盖所述第二衬底下表面及所述通孔的侧壁，所述下电极覆盖所述通孔。

2.根据权利要求1所述的超声换能器单元，其特征在于，所述第一器件层为SOI基板去除衬底和绝缘层后形成。

3.根据权利要求1或2所述的超声换能器单元，其特征在于，所述凹槽与所述上电极一一对应。

4.根据权利要求3所述的超声换能器单元，其特征在于，所述上电极的面积小于或等于对应的所述凹槽的面积。

5.根据权利要求3所述的超声换能器单元，其特征在于，所述上电极的中心位置与对应的所述凹槽的中心位置一致，所述通孔的中心位置与所述岛形第二器件层的中心位置一致。

6.根据权利要求1或2所述的超声换能器单元，其特征在于，所述下电极在所述第二衬底下表面的所述第二绝缘层上延伸形成倒装工艺连接点。

7.根据权利要求1或2所述的超声换能器单元，其特征在于，所述下基板还包括包围所述岛形第二器件层的隔离槽，所述隔离槽的底部露出所述第三绝缘层，所述隔离槽用于将所述岛形第二器件层与相邻的岛形第二器件层电绝缘。

8.一种超声换能器阵列，其特征在于，包括阵列排布的多个权利要求1～7任一项所述的超声换能器单元，所有的所述超声换能器单元共用所述第一器件层、所述氧化绝缘层、所述第二绝缘层、所述第二衬底和所述第三绝缘层；所有的所述隔离槽连通形成网状；相邻的所述超声换能器单元的所述岛形第二器件层之间通过所述隔离槽电绝缘。

9.根据权利要求8所述的超声换能器阵列，其特征在于，所有的所述超声换能器单元的所述上电极中，位于同一列的所述上电极通过纵向互连线电连接，位于同一行的所述上电极通过横向互连线电连接。

10.一种超声换能器阵列的制备方法，其特征在于，包括：

(1)在第二SOI基板的第二器件层上刻蚀网状的隔离槽，直到露出第三绝缘层，形成多个孤立的岛形第二器件层；

(2)在所述岛形第二器件层上表面淀积氧化绝缘层后，刻蚀至少一个凹槽，直到露出所述岛形第二器件层，再在所述凹槽表面淀积所述氧化绝缘层，所述凹槽表面和所述岛形第二器件层上表面的所述氧化绝缘层构成第四绝缘层；

(3)将第一SOI基板的第一器件层与所述第二SOI基板具有所述凹槽的表面进行键合；

(4)在所述第二SOI基板的第二衬底上形成通孔；

(5)在所述第二衬底的表面和所述通孔内表面淀积第二绝缘层，并继续刻蚀所述通孔底部的所述第二绝缘层和所述第二SOI基板的第三绝缘层，直到露出所述岛形第二器件层；

(6)形成下电极，所述下电极覆盖所述通孔；

(7)依次去除所述第一SOI基板的所述第一器件层上的衬底和绝缘层；

(8)在所述第一器件层上依次形成第一绝缘层和图案化的上电极。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)包括：在所述第二绝缘层表面覆盖导电金属，使所述导电金属填充所述通孔；将所述导电金属的表面打磨平整；图案化所述导电金属，使所述导电金属在所述第二衬底下表面的所述第二绝缘层上延伸形成倒装工艺连接点。