[實用新型]壓電換能器以及流體噴射裝置

有效

• 申請號: 202020878400.3
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN212182361U
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: D·阿斯薩內利;I·馬蒂尼;L·文奇蓋拉;C·M·拉扎里;P·費拉里尼
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L41/047
• 分類號: H01L41/047;H01L41/09;H01L41/29;B05B17/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

本公開的實施例涉及壓電換能器以及流體噴射裝置。壓電換能器包括半導體本體，該半導體本體具有導電材料的底部電極。壓電元件在底部電極上。底部電極和壓電元件上的第一保護層具有第一開口以及第二開口，壓電元件的一部分通過第一開口暴露，并且底部電極的一部分通過第二開口暴露。在第一保護層上以及在第一和第二開口內的導電層被圖案化以形成：在第一開口處與壓電元件電接觸的頂部電極、與頂部電極電接觸的第一偏置條帶、以及在第二開口處與底部電極電接觸的第二偏置條帶。通過所公開的實施例，可以有利地避免對頂部電極的完整性的破壞，而且可以避免壓電元件經受不期望的熱預算。

技術領域

本公開涉及壓電換能器。

背景技術

已知例如由PZT(Pb、Zr、TiO₃)材料來制造基于壓電的換能器或致動器。壓電換能器隨后可用于各種技術領域(例如，用于噴墨打印、自動對焦系統、揚聲器等)。

通常，壓電換能器包括堆疊，在堆疊中，壓電元件被夾在底部電極和頂部電極之間。頂部電極和底部電極的適當偏置可以根據應用需要來致動PZT元件。

頂部電極通常直接濺射在壓電元件之上，然后兩個層被蝕刻(例如，使用相同的光致抗蝕劑掩模)。替代地，利用專用蝕刻步驟來將底部電極圖案化。整個堆疊然后被鈍化，形成穿過鈍化層的過孔來形成用于偏置的電接觸，并且借助進一步的金屬沉積和蝕刻來形成金屬條帶/焊盤。

因此，在標準工藝流程中，頂部電極經歷可能影響其完整性和可靠性的若干工藝步驟。同時，壓電元件還經歷可能根據偏置電壓而改變其性質和壓電物理響應從而導致壓電元件過早老化的工藝步驟。

圖1A-圖1D以側視截面圖圖示了用于制造堆疊式壓電換能器或致動器的工藝流程。

參考圖1A，提供了晶片1，晶片1包括由諸如硅的半導體材料制成的襯底2。在襯底2的第一表面2a上形成堆疊，堆疊包括壓電元件和用于致動壓電元件的電極。形成堆疊包括：沉積第一導電材料層4；然后，在第一導電材料層4上，沉積壓電材料層6；然后，在壓電材料層6上沉積第二導電材料層8(例如，諸如Ru或Pt的金屬材料)。

然后，在圖1B中，在第二導電材料層8上形成或布置掩模11，以覆蓋第二導電材料層8的區，第二導電材料層8的該區與第二導電材料層的隨后將形成用于致動壓電元件6的頂部電極的部分相對應。蝕刻步驟(例如，干法蝕刻)允許去除第二導電材料層8未被掩模11保護的部分。使用相同的掩模11，但是使用不同的蝕刻化學方法，繼續蝕刻(例如，干法蝕刻)晶片1，以去除壓電材料層6的暴露部分，從而形成壓電元件。在第一導電材料層4處停止蝕刻，并且去除掩模11。

然后可以執行一個或多個蝕刻后清潔步驟。

然后，在圖1C中，形成掩模15(例如，光致抗蝕劑掩模)；掩模15被設計為保護頂部電極8和壓電元件6，并暴露第一導電材料層4中必須被去除的部分。然后執行蝕刻步驟，以去除第一導電材料層4未被掩模15保護的部分。由此形成用于在使用期間致動壓電元件6的底部電極。

然后，從晶片1去除掩模15，并執行在晶片1上沉積鈍化層18的步驟。鈍化層18例如是通過CVD沉積的氧化硅(SiO₂)。

參考圖1D，使用頂部電極6和底部電極4作為停止層，過孔17穿過鈍化層18開放，以暴露頂部電極6和底部電極4的表面區域，頂部電極6和底部電極4因此可以通過相應的導電條帶21、23電接觸，導電條帶例如通過沉積諸如金屬(例如，鈦和金)的導電材料形成。

導電條帶21、23在晶片1上延伸，到達期望形成導電焊盤的區域，導電焊盤被設計為用作電接入點，以在使用期間，將頂部電極8和底部電極4偏置，從而激活壓電元件6。