[實用新型]超聲波換能器和超聲波指紋傳感器

有效

• 申請號: 201720396599.4
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN207254707U
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 季鋒;聞永祥;劉琛;周浩
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;G06K9/00
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司11449
• 代理人: 蔡純,張靖琳

1.一種超聲波換能器，用于根據驅動信號產生超聲波以及根據回波產生檢測信號，其特征在于，包括：

掩模層，所述掩模層覆蓋和圍繞空腔，并且包括從表面延伸至所述空腔的開口；以及

位于所述掩模層上的壓電疊層。

2.根據權利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，還包括：位于所述掩模層下方的第一絕緣層。

3.根據權利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，還包括：位于所述掩模層上的密封層，所述密封層封閉所述開口。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的超聲波換能器，還包括位于所述掩模層上的第二絕緣層。

5.根據權利要求4所述的超聲波換能器，其特征在于，所述第二絕緣層封閉所述開口。

6.根據權利要求4所述的超聲波換能器，其特征在于，所述壓電疊層包括：

位于所述第二絕緣層上的壓電層；以及

分別接觸所述壓電層的下表面和上表面的第一電極和第二電極。

7.根據權利要求6所述的超聲波換能器，其特征在于，還包括：

位于所述第二絕緣層和所述壓電層之間的種子層。

8.根據權利要求7所述的超聲波換能器，其特征在于，所述壓電層和所述種子層分別由選自氮化鋁、偏聚氟乙烯、偏聚氟乙烯-三氟乙烯、鋯鈦酸鉛壓電陶瓷、鈮酸鋰壓電陶瓷中的任意一種組成。

9.根據權利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，所述開口的橫向尺寸為0.1微米至0.8微米。

10.根據權利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，所述掩模層由耐蝕材料組成。

11.根據權利要求10所述的超聲波換能器，其特征在于，所述耐蝕材料包括選自氧化硅、氮化硅、碳化硅、金、銅中的任意一種。

12.根據權利要求6所述的超聲波換能器，其特征在于，還包括：

與所述第一電極連接且提供外部連接的第一接觸；以及

與所述第二電極連接且提供外部連接的第二接觸。

13.根據權利要求12所述的超聲波換能器，其特征在于，所述第一接觸從所述壓電層的上表面穿過所述壓電層到達所述第一電極。

14.根據權利要求12所述的超聲波換能器，其特征在于，所述第一電極與所述第一接觸由相同的導電層圖案化形成且彼此連接。

15.根據權利要求12所述的超聲波換能器，其特征在于，所述第二電極與所述第二接觸由相同的導電層圖案化形成且彼此連接。

16.一種超聲波指紋傳感器，其特征在于，包括：

CMOS電路；以及

根據權利要求1至15中任一項所述的至少一個超聲波換能器，

其中，所述CMOS電路與所述超聲波換能器連接，用于驅動所述至少一個超聲波換能器和處理所述至少一個超聲波換能器產生的檢測信號。

17.根據權利要求16所述的超聲波指紋傳感器，其特征在于，所述CMOS電路包括襯底和在襯底上形成的至少一個晶體管。

18.根據權利要求17所述的超聲波指紋傳感器，其特征在于，所述CMOS電路還包括位于所述至少一個晶體管上的多個布線層和多個層間介質層，所述多個布線層由所述多個層間介質層分隔成多個不同的層面。

19.根據權利要求18所述的超聲波指紋傳感器，其特征在于，所述壓電疊層包括壓電層以及分別接觸所述壓電層的下表面和上表面的第一電極和第二電極，所述第一電極和所述第二電極經由所述至少一個布線層連接至所述至少一個晶體管。

20.根據權利要求19所述的超聲波指紋傳感器，其特征在于，所述至少一個超聲波換能器還包括：

分別與所述第一電極和所述第二電極連接的第一接觸和第二接觸；

從所述壓電層上表面到達所述至少一個布線層的第一通孔和第二通孔；以及

位于所述第一通孔和所述第二通孔的側壁上的第三絕緣層，

其中，所述第一接觸和所述第二接觸分別經由所述第一通孔和所述第二通孔延伸至所述至少一個布線層。