[發明專利]一種電容式超聲傳感器及其制作方法

在審

• 申請號: 201510062395.2
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104655261A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 王小青;孫英男;寧瑾;俞育德
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06;B81C1/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種電容式超聲傳感器，其特征在于，包括：

低阻硅襯底(13)；

在低阻硅襯底(13)上形成的氧化硅層(12)；

于氧化硅層(12)中形成的二維空腔陣列結構；

在二維空腔陣列結構之上形成的振膜(11)；以及

在振膜(11)上沉積金屬鋁形成的上電極(10)，該上電極(10)為圖形陣列，并且上電極(10)圖形陣列中的圖形與二維空腔陣列結構的圖形一一對應分布，彼此連接在一起。

2.根據權利要求1所述的電容式超聲傳感器，其特征在于，所述氧化硅層(12)是在低阻硅襯底(13)上通過熱氧化生長形成的。

3.根據權利要求1所述的電容式超聲傳感器，其特征在于，所述二維空腔陣列結構，是通過對氧化硅層(12)進行光刻、腐蝕或刻蝕工藝，于氧化硅層(12)中形成的。

4.根據權利要求1所述的電容式超聲傳感器，其特征在于，所述二維空腔陣列結構中的空腔為圓形或其他形狀，所述上電極(10)圖形陣列中的圖形為圓形或其他形狀。

5.根據權利要求1所述的電容式超聲傳感器，其特征在于，所述低阻硅襯底(13)作為下電極。

6.根據權利要求1所述的電容式超聲傳感器，其特征在于，所述振膜(11)的形成過程如下：

將帶有二維空腔陣列結構的硅襯底與SOI外延片進行濕法和干法表面活化處理，采用低溫直接鍵合技術，將SOI外延片倒裝鍵合于二維空腔陣列結構之上，形成一個整體結構；鍵合完成后，將SOI外延片的底硅和埋氧層腐蝕掉，只留下頂層硅作為振膜(11)。

7.一種制作電容式超聲傳感器的方法，其特征在于，包括：

步驟1：選擇低阻硅襯底(13)，在低阻硅襯底(13)上形成氧化硅層(12)：

步驟2：于氧化硅層(12)中形成二維空腔陣列結構；

步驟3：在二維空腔陣列結構之上形成振膜(11)；

步驟4：在振膜(11)上沉積金屬鋁形成上電極(10)，該上電極(10)為圖形陣列，并且上電極(10)圖形陣列中的圖形與二維空腔陣列結構的圖形一一對應分布，彼此連接在一起。

8.根據權利要求7所述的制作電容式超聲傳感器的方法，其特征在于，所述步驟2包括：

在氧化硅層(12)上涂抹一層光刻膠，準備好光刻版，經過曝光、顯影、后烘之后，通過濕法腐蝕或干法刻蝕，于氧化硅層(12)中形成圓形或其他形狀的空腔陣列結構，得到二維空腔陣列結構，最后將襯底上殘留的光刻膠去除。

9.根據權利要求7所述的制作電容式超聲傳感器的方法，其特征在于，所述步驟3包括：

準備SOI外延片，清洗干凈，做濕法和干法表面活化處理，做好鍵合準備；

對帶有二維空腔陣列結構的硅襯底做濕法和干法表面活化處理，然后將SOI外延片采用倒裝鍵合的方式低溫直接鍵合于二維空腔陣列結構之上，形成一個整體結構；

用TMAH腐蝕液(四甲基氫氧化銨)腐蝕掉SOI外延片的底硅，接著用BOE溶液腐蝕掉SOI片的埋氧層，最后只留下SOI的頂硅在二維空腔陣列結構之上，作為電容式超聲傳感器的振膜。

10.根據權利要求7所述的制作電容式超聲傳感器的方法，其特征在于，步驟4中所述在振膜(11)上沉積金屬鋁形成上電極(10)，是在振膜(11)上涂抹一層光刻膠，使用掩膜版，經曝光、顯影、后烘之后，沉積200nm金屬Al，采用剝離工藝在振膜上形成彼此交聯的上電極圖形，之后去除殘留的光刻膠，形成圖形化上電極(10)。