超聲換能器設(shè)備及制造所述超聲換能器設(shè)備的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲換能器設(shè)備，其包括至少一個(gè)cMUT單元(30)，其用于發(fā)射和/或接收超聲波，所述cMUT單元(30)包括單元薄膜(30a)和單元薄膜下方的空腔(30b)。所述設(shè)備還包括基底(10)，其具有第一側(cè)面(10a)和第二側(cè)面(10b)，所述至少一個(gè)cMUT單元(30)被布置在所述基底(10)的所述第一側(cè)面(10a)上。所述基底(10)包括基底基層(12)和在正交于基底側(cè)面(10a、10b)的方向上延伸進(jìn)所述基底(10)的多個(gè)相鄰溝槽(17a)，其中，在相鄰溝槽(17a)之間形成每個(gè)間隔物(12a)。所述基底(10)還包括連接空腔(17b)，其連接所述溝槽(17a)并且在平行于所述基底側(cè)面(10a、10b)的方向上延伸，所述溝槽(17a)和所述連接空腔(17b)一起形成所述基底(10)中的基底空腔(17)。所述基底(10)還包括基底薄膜(23)，其覆蓋所述基底空腔(17)。所述基底空腔(17)位于所述cMUT單元(30)下方的所述基底(10)的區(qū)域中。本發(fā)明還涉及一種制造這樣的超聲換能器設(shè)備的方法。
【專利說(shuō)明】超聲換能器設(shè)備及制造所述超聲換能器設(shè)備的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲換能器設(shè)備，其包括至少一個(gè)cMUT單元和基底，所述至少一個(gè)cMUT單元用于發(fā)射和/或接收超聲波，至少一個(gè)cMUT單元被布置在所述基底上。本發(fā)明還涉及一種制造這樣的超聲換能器設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]任何超聲(成像)系統(tǒng)的核心是將電能轉(zhuǎn)換為聲能以及將聲能轉(zhuǎn)換為電能的換能器。傳統(tǒng)上，這些換能器由被布置在線性(1-D)換能器陣列中的壓電晶體制成，并且在高達(dá)IOMHz的頻率操作。然而，矩陣(2-D)換能器陣列的趨勢(shì)以及使超聲(成像)功能集成到導(dǎo)管和導(dǎo)線中的微型化的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致被稱為電容式微加工超聲換能器(cMUT)單元的發(fā)展。這些cMUT單元能夠被放置或制造在包含驅(qū)動(dòng)器電子設(shè)備和信號(hào)處理的ASIC(專用IC)頂部。這將導(dǎo)致裝配成本的顯著降低以及最小可能的形狀因數(shù)。
[0003]cMUT單元包括單元薄膜下方的空腔。為了接收超聲波，超聲波引起單元薄膜移動(dòng)或振動(dòng)，并且能夠檢測(cè)電極之間的電容變化。從而，超聲波被變換為相應(yīng)的電信號(hào)。相反地，施加在電極上的電信號(hào)引起單元薄膜移動(dòng)或振動(dòng)，并且從而發(fā)射超聲波。
[0004]cMUT設(shè)備的重要問(wèn)題是如何降低或抑制超聲波(或回響能量)對(duì)基底的聲學(xué)耦合。即，問(wèn)題在于如何使不期望的基底相互作用(諸如，反射和橫向串音)或耦合最小化。
[0005]另一個(gè)問(wèn)題是cMUT設(shè)備如何連接至ASIC。存在多種方式可以實(shí)現(xiàn)cMUT設(shè)備與ASIC之間連接，具體地，有三種通用的方式。圖1a-圖1c示出了 cMUT設(shè)備連接到ASIC的三種不同的解決方案。圖1a中所示的第一種解決方案是將單獨(dú)的cMUT設(shè)備放置在ASIC4頂部(基底I和cMUT單元3)，并且使用絲焊5來(lái)連接。該第一解決方案是最靈活和最簡(jiǎn)單的解決方案。然而，該解決方案只對(duì)線性陣列有吸引力。
[0006]對(duì)于2D陣列，每個(gè)cMUT設(shè)備和驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備之間的大量互連使得有必要將每個(gè)cMUT設(shè)備直接放置在驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備的頂部。因此，如圖1b所示，第二種解決方案是作為后處理步驟將cMUT單元3處理在已處理過(guò)的ASIC4頂部。這產(chǎn)生了所謂的“單片電路”設(shè)備(一個(gè)芯片)，其中cMUT單元直接制造在ASIC頂部。這種“單片電路”設(shè)備是最小的、最薄的設(shè)備，并且具有在附加的電寄生效應(yīng)方面的最佳性能。然而，利用該解決方案，為了使不想要的基底相互作用(諸如，反射和橫向串音)最小化，會(huì)需要對(duì)cMUT單元下方的基底進(jìn)行重大的基底修飾。這些修飾在最壞的情況下在CMOS基底上是不可行的，或者最好的情況是非常難于實(shí)施的，因?yàn)槠鋾?huì)需要與制造cMUT設(shè)備和ASIC組合的鑄造中可用的或允許的技術(shù)不相容的處理步驟和/或材料。不得不做出的妥協(xié)導(dǎo)致次優(yōu)的性能。利用單片集成的該第二種解決方案的另一個(gè)挑戰(zhàn)是，ASIC處理和cMUT處理是緊密聯(lián)系的，并且很難改變?yōu)槔缦乱粋€(gè)CMOS處理節(jié)點(diǎn)。
[0007]第三種可替代的解決方案是使用合適的貫穿晶片通孔(through-wafer via hole)技術(shù)，將cMUT單元3電連接在基底I的正面上，以在基底I的背側(cè)接觸，使基底或設(shè)備能夠被“倒裝插入”(例如通過(guò)焊接凸點(diǎn))在ASIC4上(參見圖1c)。這產(chǎn)生了所謂的“混合型”設(shè)備(兩個(gè)芯片)，其包括cMUT設(shè)備和ASIC。
[0008]在一個(gè)范例中，cMUT單元被制造為具有基底或在基底內(nèi)，因此具有與基底相同的技術(shù)。例如，這樣的cMUT設(shè)備在US 2009/0122651 Al中被公開。然而，這樣的設(shè)備和/或其制造方法需要被進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的超聲換能器設(shè)備和/或制造所述超聲換能器設(shè)備的方法，特別是具有改進(jìn)的性能和/或改進(jìn)的制造方式。
[0010]在本發(fā)明的第一方面中，提出一種超聲換能器設(shè)備，其包括至少一個(gè)cMUT單元，其用于發(fā)射和/或接收超聲波，所述cMUT單元包括單元薄膜和單元薄膜下方的空腔。所述設(shè)備還包括基底，其具有第一側(cè)面和第二側(cè)面，至少一個(gè)cMUT單元被布置在基底的第一側(cè)面。基底包括基底基層和多個(gè)相鄰溝槽，其在正交于基底側(cè)面的方向上延伸進(jìn)基底基層內(nèi)，其中，在相鄰溝槽之間形成每個(gè)間隔物?；走€包括連接空腔，其連接溝槽并且在平行于基底側(cè)面的方向上延伸，溝槽和連接空腔一起形成基底內(nèi)的基底空腔?；走€包括基底薄膜，其覆蓋基底空腔。基底空腔位于cMUT單元下方的基底的區(qū)域中。
[0011]在本發(fā)明的另一方面中，提出一種制造超聲換能器設(shè)備的方法，所述方法包括提供基底，其具有第一側(cè)面和第二側(cè)面，并具有基底基層，并且形成多個(gè)相鄰溝槽，其在正交于基底側(cè)面的方向上延伸進(jìn)基底基層內(nèi)，其中，在相鄰溝槽之間形成每個(gè)間隔物。所述方法還包括形成連接空腔，其連接溝槽，并且在平行于基底側(cè)面的方向上延伸，溝槽和連接空腔一起形成在基底中的基底空腔。所述方法還包括將基底薄膜布置為覆蓋基底空腔，以及將至少一個(gè)cMUT單元布置在基底的第一側(cè)面。基底空腔位于cMUT單元下方的基底的區(qū)域內(nèi)。
[0012]本發(fā)明的這些方面的基本思想是在cMUT單元下方的基底中提供“浮動(dòng)的”薄膜或薄膜層?！案?dòng)的”基底薄膜覆蓋或被布置在具有特定形狀的基底空腔上?；卓涨槐恍纬稍诨谆蚧谆鶎?例如，未在基底和ASIC之間)內(nèi)?；卓涨痪哂性谡挥诨讉?cè)面的方向(例如，垂直方向)上延伸的溝槽以及連接溝槽并且在平行于基底側(cè)面(例如，在水平或橫向方向)的方向上延伸的連接空腔。溝槽通常指深度大于寬度的空腔。具體地，連接空腔能夠是“未完全腐蝕”的部分。間隔物(由基底基層的材料制成)被形成在每?jī)蓚€(gè)相鄰溝槽之間。溝槽之間的間隔物能夠延伸進(jìn)基底空腔中(在正交于基底側(cè)面的方向上)。例如，間隔物(僅)在溝槽或基底空腔的邊緣或側(cè)面被懸掛至基底基層。以這種方式，基底變薄，但同時(shí)仍提供足夠的機(jī)械完整性或支承。
[0013]當(dāng)cMUT單元發(fā)射或接收超聲波時(shí)，基底薄膜將不可避免地總是移動(dòng)一點(diǎn)點(diǎn)?；妆∧た梢允潜〉?以減少超聲波的反射效應(yīng))和/或具有高質(zhì)量(以便其只移動(dòng)一點(diǎn)點(diǎn))?；卓涨?及其“浮動(dòng)的”薄膜)位于cMUT單元下方的基底的區(qū)域中。即，基底空腔位于安裝或制造cMUT單元的基底的區(qū)域內(nèi)(或其下方)。以這種方式，超聲波與基底的聲學(xué)耦合被降低，并因而改善設(shè)備的性能。
[0014]在這種解決方案的一個(gè)范例中，cMUT單元以單獨(dú)的專用技術(shù)制造(其性能被優(yōu)化)，然后被安裝到基底上。具體地，在“混合型”設(shè)備(不具有激活設(shè)備)的情況下，提供cMUT單元下方的“浮動(dòng)的”或“獨(dú)立式”薄膜是可能的。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中限定。應(yīng)當(dāng)理解，所要求保護(hù)的方法具有與所要求保護(hù)的設(shè)備以及如從屬權(quán)利要求中所限定的類似的和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，基底空腔位于cMUT單元的單元薄膜下方的基底的至少整個(gè)區(qū)域中。這進(jìn)一步降低了超聲波與基底的聲學(xué)耦合。
[0017]在另一實(shí)施例中，基底空腔具有低于大氣壓力的壓力。這進(jìn)一步降低了超聲波與基底的聲學(xué)耦合。在本實(shí)施例的變形中，基底空腔具有10毫巴(mBar)或更低的壓力。
[0018]在另一實(shí)施例中，基底薄膜包括被布置為越過(guò)基底空腔的非共形(non-conformally)沉積層。具體地，所述層能夠是氧化物層(例如，氧化娃)或氮化層。所述層(例如通過(guò)PECVD)被少量或沒有共形地沉積，以使基底空腔(例如，溝槽或連接空腔)能夠被容易地覆蓋或密封(例如，在已經(jīng)沉積若干微米之后)。氧化物層(例如通過(guò)PECVD沉積)是特別合適的，因?yàn)槠浔环浅Ｉ倭炕驔]有共形地沉積。然而，也能夠由氮化層(例如通過(guò)PECVD沉積)替代。
[0019]在其他實(shí)施例中，基底薄膜包括由高密度材料制成的高密度層。這進(jìn)一步降低超聲波與基底的聲學(xué)稱合。本實(shí)施例也能夠作為獨(dú)立的方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0020]在本實(shí)施例的變型中，高密度層具有足以提供實(shí)質(zhì)上與在超聲波傳輸期間由cMUT單元改良的聲壓力相對(duì)的慣性力的質(zhì)量。對(duì)于特定的高密度材料，所述質(zhì)量能夠例如通過(guò)提供合適的層厚度來(lái)選擇。
[0021]在另一實(shí)施例中，單元薄膜包括由高密度材料制成的高密度層。換言之，高密度層被布置在cMUT單元上，特別是被布置在cMUT單元的外側(cè)。這改善了聲學(xué)特性，特別是改善了聲波與流體或流體狀的物質(zhì)(例如，身體或水)的耦合。
[0022]在變型中，高密度材料為鎢、金或鉬或者包括鎢、金或鉬。從加工的角度來(lái)看，鎢也是特別合適的高密度材料。然而，也能夠使用金和/或鉬。高密度層能夠是基底薄膜的高密度層和/或單元薄膜的高密度層。
[0023]在另一變型中，高密度層包括在正交于基底側(cè)面的方向上延伸進(jìn)高密度層的多個(gè)相鄰溝槽。這減輕高密度層內(nèi)的應(yīng)力和/或降低聲學(xué)耦合，特別是降低橫向聲學(xué)耦合。高密度層能夠是基底薄膜的高密度層和/或單元薄膜的高密度層。形成這些相鄰溝槽的方法能夠特別是與形成基底空腔的溝槽的方法相同。以這種方式，制造可以以容易的方式來(lái)提供，需要較少的不同的技術(shù)。
[0024]在其他實(shí)施例中，連接空腔被形成在基底基層中。以這種方式，基底空腔被形成或位于單個(gè)層，基底基層內(nèi)。
[0025]在備選實(shí)施例中，基底還包括埋層，其被布置在基底基層上，其中，連接空腔被形成在埋層中。以這種方式，基底空腔被形成或位于兩個(gè)單獨(dú)的層內(nèi)。這可以使制造更容易。具體地，在制造期間，埋層可以是部分被去除(例如，通過(guò)蝕刻)，以形成連接空腔。埋層的剩余部分可以存在于連接空腔的側(cè)面上。
[0026]在另一實(shí)施例中，cMUT單元還包括作為單元薄膜的一部分的頂部電極，以及與頂部電極結(jié)合使用的底部電極。這提供了 cMUT單元的基本實(shí)施例。為了接收超聲波，超聲波引起單元薄膜移動(dòng)或振動(dòng)，并且能夠檢測(cè)到頂部電極和底部電極之間的電容變化。從而，超聲波被變換為相應(yīng)的電信號(hào)。相反地，為了發(fā)射超聲波，被施加至頂部電極和底部電極的電信號(hào)引起單元薄膜移動(dòng)或振動(dòng)，并且從而發(fā)射超聲波。
[0027]在另一實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括多個(gè)cMUT單元，所述每個(gè)cMUT單元被安裝至基底，其中，基底空腔位于cMUT單元下方的基底的每個(gè)區(qū)域中。具體地，cMUT單元能夠以陣列被布置。以這種方式，能夠降低cMUT單元陣列與基底的聲學(xué)耦合。
[0028]在另一實(shí)施例中，使用各向異性蝕刻形成多個(gè)相鄰溝槽。這提供了簡(jiǎn)單的制造方式。
[0029]在其他實(shí)施例中，使用各向同性蝕刻形成連接空腔。本實(shí)施例特別是能夠與先前的實(shí)施例結(jié)合使用。在這種情況下，蝕刻能夠在各向異性蝕刻之間改變。
[0030]在本發(fā)明的另一方面中，提出一種用于發(fā)射和/或接收超聲波的cMUT單元，所述cMUT單元包括單元薄膜、單元薄膜下方的空腔、作為單元薄膜一部分的頂部電極，以及與頂部電極結(jié)合使用的底部電極，其中，單元薄膜還包括由高密度材料制成的高密度層。
[0031]本發(fā)明的該方面的基本思想是提供在單元薄膜上或作為單元薄膜一部分的高密度層，以改善cMUT單元的聲學(xué)特性。能夠調(diào)整高密度層，以改善聲學(xué)性能。具體地，聲波與流體或流體狀物質(zhì)(例如，身體或水)的耦合能夠得到改善或調(diào)整。高密度層特別是附加至頂部電極層的層。因此，高密度層不(一定)作為頂部電極，而是特別地在cMUT單元的外側(cè)上的附加層。
[0032]應(yīng)當(dāng)理解，cMUT單元具有與所要求保護(hù)的超聲換能器設(shè)備和在從屬權(quán)利要求中所限定的相似的和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例。
[0033]例如，在一個(gè)實(shí)施例中，高密度材料為鎢、金或鉬或包括鎢、金或鉬。從處理的角度來(lái)看，鎢也是特別合適的高密度材料。但是，也能夠使用金和/或鉬。
[0034]在另一實(shí)施例中，高密度層包括延伸進(jìn)入高密度層的多個(gè)相鄰溝槽。這減輕高密度層內(nèi)的應(yīng)力。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]參考下述實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將是顯而易見的并被闡明。在以下附圖中:
[0036]圖1a -圖1c示出被連接至ASIC的cMUT設(shè)備的三種不同的解決方案；
[0037]圖2示出了根據(jù)第一實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備的橫截面示意圖；
[0038]圖2a是范例性cMUT單元的橫截面示意圖；
[0039]圖2b示出了根據(jù)實(shí)施例的cMUT單元的橫截面示意圖；
[0040]圖2c示出根據(jù)另一實(shí)施例的cMUT單元的橫截面示意圖；
[0041]圖3a-圖3e示出了圖2的第一實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備在不同制造階段的橫截面示意圖；
[0042]圖4示出了根據(jù)第二實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備的橫截面示意圖；
[0043]圖5示出了根據(jù)第三實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備的橫截面示意圖；
[0044]圖6a_圖6j中的每個(gè)示出了根據(jù)圖4的第二實(shí)施例或圖5的第三實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備在不同制造階段的橫截面；
[0045]圖7a-圖7d中的每個(gè)示出了根據(jù)第四實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備在不同制造階段的橫截面；
[0046]圖8a_圖Sc中的每個(gè)示出了根據(jù)第五實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備在不同制造階段的橫截面；以及[0047]圖9示出了根據(jù)實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備的基底的一部分的橫截面和俯視圖。【具體實(shí)施方式】
[0048]圖2示出了根據(jù)第一實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備(或組件)100的橫截面示意圖。超聲換能器設(shè)備100包括CMUT單元30，其用于發(fā)射和/或接收超聲波。因此，設(shè)備100為cMUT設(shè)備。cMUT單元30包括(柔性或可移動(dòng)的)單元薄膜和單元薄膜下方的空腔。
[0049]圖2a示出了范例性cMUT單元的橫截面示意圖。cMUT單元30包括單元薄膜30a和單元薄膜30a下方的空腔30b (特別是單獨(dú)的空腔)。cMUT單元30還包括作為單元薄膜30a的一部分的頂部電極30c，以及與頂部電極30c結(jié)合使用的底部電極30d。為了接收超聲波，超聲波引起單元薄膜30a移動(dòng)或振動(dòng)，并且能夠檢測(cè)到頂部電極30c和底部電極30d之間的電容變化。從而，超聲波被變換為相應(yīng)的電信號(hào)。相反地，為了發(fā)射超聲波，被施加至頂部電極30c和底部電極30d的電信號(hào)引起單元薄膜30a移動(dòng)或振動(dòng)，并且從而發(fā)射超聲波。
[0050]在圖2a的實(shí)施例中，單元薄膜30a包括單元薄膜基底基層30e。頂部電極30c被附接或布置在單元薄膜基底基層30e上。然而，應(yīng)當(dāng)理解，頂部電極30c也能夠被集成到單元薄膜基底基層30e內(nèi)(例如，圖2b或圖2c中所示)。cMUT單元30還包括單元薄膜支撐物30f，單元薄膜30a被布置在其上?？涨?0b被形成在單元薄膜支撐物30f中或內(nèi)。單元薄膜支撐物30f被布置在底部電極30d上。
[0051]應(yīng)當(dāng)理解，圖2a中的cMUT單元僅是范例性的、基礎(chǔ)的cMUT單元。根據(jù)本發(fā)明的超聲換能器設(shè)備100的CMUT單元30能夠包括任何合適類型的cMUT單元。
[0052]圖2b示出了根據(jù)實(shí)施例的cMUT單元30的橫截面示意圖。用于發(fā)射和/或接收超聲波的cMUT單元30包括單元薄膜30a、單元薄膜30a下方的空腔30b、作為單元薄膜30a的一部分的頂部電極30c，以及與頂部電極30c結(jié)合使用的底部電極30d。對(duì)圖2a的說(shuō)明也適用于本實(shí)施例。此外，單元薄膜30a包括由高密度材料制成的高密度層32。高密度層32被布置在cMUT單元30的外側(cè)，特別是被布置在對(duì)應(yīng)于發(fā)射超聲波(由箭頭表示)的總體方向的方向上的外側(cè)。該高密度層32改善聲學(xué)特性，特別改善聲波與流體或流體狀物質(zhì)(例如，身體或水)的耦合。優(yōu)選地，高密度材料為鎢或包括鎢。然而，應(yīng)當(dāng)理解，能夠使用任何其他合適的高密度材料，例如鉬或金。
[0053]圖2c示出了根據(jù)另一實(shí)施例的cMUT單元30的橫截面示意圖。圖2c的實(shí)施例是基于圖2b的實(shí)施例。此外，高密度層32包括延伸進(jìn)入高密度層32的多個(gè)相鄰溝槽32a。溝槽32a在對(duì)應(yīng)于或者相反于發(fā)射超聲波的總體方向(或正交于下層基底側(cè)面的方向)上延伸。換言之，高密度層32形成圖案。這些溝槽32a消除高密度層32中的應(yīng)力。
[0054]現(xiàn)在返回圖2，超聲換能器設(shè)備100還包括基底10，其具有第一側(cè)面IOa或表面(此處為頂部側(cè)面或表面)和第二側(cè)面IOb或表面(此處為底部側(cè)面或表面)。cMUT單元30被布置或制造在第一基底側(cè)面IOa上。第一(頂部)側(cè)面IOa (或第一表面)面向cMUT單元30，并且第二(底部)側(cè)面IOb (或第二表面)背對(duì)cMUT單元30。如在圖2中能夠看到的，基底10包括基底基層12。如果基底基層12由導(dǎo)電材料(例如硅)制成，基底層12可以包括在每個(gè)側(cè)面上的非導(dǎo)電層15a、15b (例如，由氧化物或氧化基底基層材料制成)，如圖2所示?；?0還包括多個(gè)相鄰溝槽17a，其在正交于基底側(cè)面10a、10b的方向(在圖2中是垂直的)上延伸進(jìn)入基底基層12。以這種方式，間隔物12a(由基底基層材料制成)每個(gè)被形成在相鄰溝槽17a之間。間隔物12a在溝槽17a的邊緣或側(cè)面(在圖2的橫截面中不可見)保持懸掛至基底基層12?；?0還包括連接空腔17b，其連接溝槽17a，并且在平行于基底側(cè)面10a、10b的方向(圖2中的水平或橫向)上延伸。溝槽17a和連接空腔17b —起形成基底10中的基底空腔17。間隔物12a在正交于基底側(cè)面10a、10b的方向上延伸進(jìn)入基底空腔17?；?0還包括覆蓋基底空腔17的基底薄膜23。以這種方式，在cMUT單元30下方的基底10 (或基底基層12)中提供“浮動(dòng)的”薄膜。薄膜23可以包括單個(gè)薄膜層。備選地，薄膜23可以包括多個(gè)薄膜層。在圖2的實(shí)施例中，兩個(gè)薄膜層23a、23b被圖示出為范例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，薄膜23能夠包括任何合適數(shù)量的薄膜層。
[0055]基底空腔17位于cMUT單元30下方的基底10 (或基底基層12)的區(qū)域A3tl內(nèi)。換言之，該區(qū)域是在cMUT單元30a垂直下方的基底10的區(qū)域。具體地，基底空腔17位于cMUT單元的單元薄膜30a下方的基底的至少整個(gè)區(qū)域A3tl中。如從圖2的實(shí)施例中能夠看到的，基底空腔位于基底10的區(qū)域A17中，其甚至延伸超出(或大于)cMUT單元30的單元薄膜30a所位于其上的基底的區(qū)域A3Q。
[0056]在圖2的實(shí)施例中，連接空腔17b被形成在或位于基底基層12中。因此，基底空腔17基本上位于基底基層12內(nèi)。因此，在本實(shí)施例中，基底空腔17被形成在或位于單個(gè)層內(nèi)。在圖2的實(shí)施例中，基底空腔17被完全封閉或密封?；卓涨?7能夠例如具有低于大氣壓力的壓力，例如，10毫巴或以下和/或3毫巴及以上(具體地在3毫巴和10毫巴之間)?；妆∧?3能夠例如包括薄膜層(例如，氧化物層)23a，其被布置為越過(guò)基底空腔17(或溝槽17a)，如圖2所示。通過(guò)提供非共形沉積層，諸如氧化物層，基底空腔17(或溝槽17)能夠被容易地覆蓋或密封。然而，應(yīng)當(dāng)理解，能夠使用對(duì)于這種薄膜層的任何其他合適的材料(例如，氮化物)。
[0057]圖3a-圖3e每個(gè)示出了圖2的第一實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備在不同制造階段的橫截面示意圖。制造超聲換能器設(shè)備的方法包括首先提供具有第一側(cè)面和第二側(cè)面并具有基底基層12(參見圖3a)的基底的步驟。隨后，多個(gè)相鄰溝槽17a被形成，其在正交于基底側(cè)面的方向(參見圖3b)上延伸進(jìn)入基底基層12。以這種方式，在相鄰溝槽17a之間形成每個(gè)間隔物12a。例如，能夠使用各向異性蝕刻(例如各向異性RIE蝕刻)形成多個(gè)相鄰溝槽17a。在本實(shí)施例中，從第一基底側(cè)面IOa形成或蝕刻溝槽17a。
[0058]所述方法還包括形成連接空腔17b，其連接溝槽17a并且在平行于基底側(cè)面的方向上延伸(參見圖3c)。在本實(shí)施例中，還在已形成溝槽17a的基底基層12中形成連接空腔17b。溝槽17a和連接空腔17b—起形成基底空腔17，間隔物12a在其中延伸。基底空腔17基本上位于基底基層12中。例如，能夠使用各向同性蝕刻(例如，各向同性RIE蝕刻)形成連接空腔17b。具體地，蝕刻能夠從各向異性蝕刻(例如RIE)向各向同性蝕刻(例如通過(guò)省略蝕刻處理中的鈍化周期)改變。以這種方式，溝槽17a是“未蝕刻的”，使得間隔物12a懸掛于基底空腔17的邊緣。因此，連接空腔17b是“未蝕刻的”部分。
[0059]所述方法還包括將基底薄膜23布置為覆蓋基底空腔17。在本實(shí)施例中，(薄膜23的)第一非共形沉積層23a (諸如，氧化物層)被布置為越過(guò)或在基底空腔17或溝槽17a上(參見圖3d)。以這種方式，溝槽17a被封閉，以便能夠獲得允許進(jìn)一步平面處理的平面表面。任選地，能夠應(yīng)用(薄膜23的)一個(gè)或多個(gè)附加層23b。附加層23b能夠是例如將參考圖4更詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明的高密度層。
[0060]作為范例，圖9示出了根據(jù)實(shí)施例的(特別是圖2和圖3的實(shí)施例的)超聲換能器設(shè)備100的基底10的一部分的橫截面(左圖)和俯視圖(右圖)。在橫截面(圖9中的左圖)中，示出了在頂部具有非共形沉積層23a(諸如，氧化物層)的基底基層12(或?qū)?5a)。在基底基層12 (或?qū)?5a)中形成溝槽17a。如在橫截面(圖9中的左圖)中能夠看到的，溝槽17a包括在其頂部的錐形部分，其延伸進(jìn)入非共形沉積層23a(例如，氧化物層)內(nèi)。在該錐形部分上方，非共形沉積層23a(例如，氧化物層)密封溝槽17a或基底空腔。
[0061]在方法的后續(xù)和最后的步驟中，cMUT單元30被布置在或制造在第一基底側(cè)面IOa上(參見圖3e)?；卓涨?7位于cMUT單元30下方的基底10的區(qū)域A3tl中。換言之，cMUT單元30被布置在或制造在基底空腔17位于的(或在基底空腔17的上方垂直地)區(qū)域A3tl中的第一基底側(cè)面IOa上。
[0062]圖4示出了根據(jù)第二實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備100的橫截面示意圖。由于圖4的第二實(shí)施例基于圖2的第一實(shí)施例，與前述附圖相同的說(shuō)明也適用于圖4的該第二實(shí)施例。在圖4的第二實(shí)施例中，薄膜23還包括由高密度材料制成的高密度層25。在本實(shí)施例中，高密度層25被布置在非共形沉積層23a(例如，氧化物層)上。優(yōu)選地，高密度材料為鎢或包含鎢。然而，應(yīng)當(dāng)理解，能夠使用任何其他合適的高密度材料，例如鉬或金。高密度層25或薄膜23具有充分的或足夠大的質(zhì)量(例如通過(guò)提供合適的厚度)，以提供在超聲波傳輸期間基本上與由cMUT單元30產(chǎn)生的聲壓力相對(duì)的慣性力。此外，高密度層25或薄膜23的厚度是充分的或足夠小的，以便不引起不想要的超聲波的反射。任選地，高密度層25包括多個(gè)相鄰溝槽25a，其在正交于基底側(cè)面10a、10b的方向上延伸進(jìn)入高密度層25。這減輕在高密度層25中的應(yīng)力，并且降低(橫向)聲學(xué)耦合。溝槽25a被布置在cMUT單元30正下方的基底10的區(qū)域A3tl外側(cè)(或與其不交叉)的區(qū)域A25中。然而，應(yīng)當(dāng)理解，溝槽25a也能夠被布置在任何其他區(qū)域，例如cMUT單元30下方的區(qū)域A3(i。任選地，如圖4所示，附加層27 (例如由氧化物制成的)能夠被布置在高密度層25上，特別是覆蓋溝槽25a。應(yīng)當(dāng)理解，圖4的cMUT單元30能夠是任何合適類型的cMUT單元，特別是如上所述的圖2a、圖2b或圖2c中的cMUT單元。
[0063]圖5示出了根據(jù)第三實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備的橫截面示意圖。由于圖5的第三個(gè)實(shí)施例基于圖4的第二實(shí)施例，與前述圖2至圖4相同的說(shuō)明也適用于圖5的該第三實(shí)施例。與先前的實(shí)施例相比，設(shè)備100包括多個(gè)cMUT單元30，每個(gè)cMUT單元30被安裝至基底10。以這種方式，cMUT單元30可以被布置為陣列?；卓涨?7位于cMUT單元30下方的基底的每個(gè)區(qū)域A3tl中。為了簡(jiǎn)化的目的，圖5僅示出兩個(gè)cMUT單元30。然而，應(yīng)當(dāng)理解，能夠使用任何合適數(shù)量的cMUT單元。此外，在圖5中，cMUT單元30是如上所述的圖2c的實(shí)施例中的cMUT單元。因此，有圖案的高密度層32被布置在cMUT單元30上。這改善了聲學(xué)特性。然而，應(yīng)當(dāng)理解，能夠使用任何其他類型的合適的cMUT單元。
[0064]在圖5中示出“混合型”設(shè)備(兩個(gè)芯片)，其包括超聲換能器設(shè)備100和ASIC40?；?0或超聲換能器設(shè)備(cMUT設(shè)備)100被“倒裝插入”在ASIC40上。在圖5中，以焊接凸點(diǎn)39形式的電連接用于將超聲換能器設(shè)備100布置在ASIC40上。基底10還包括貫穿晶片通孔50，以提供從第一基底側(cè)面IOa至第二基底側(cè)面IOb的電連接。以這種方式，第一基底側(cè)面IOa上的cMUT單元30能夠被電連接至第二基底側(cè)面10b。具體地，貫穿晶片通孔50包括導(dǎo)電層22，其提供通過(guò)基底10的電連接。
[0065]圖6a_圖6j每個(gè)示出了根據(jù)圖4的第二實(shí)施例或圖5的第三個(gè)實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備在不同制造階段的橫截面。首先，參考圖6a，抗蝕劑21被施加在第一晶片側(cè)面IOa上，然后，(例如，使用深RIE蝕刻)從第一基底側(cè)面IOa到基底基層12中形成或蝕刻多個(gè)相鄰溝槽17a。在相鄰溝槽17a之間形成每個(gè)間隔物12a。僅作為范例，溝槽17a每個(gè)能夠具有約1.5至2 μ m的寬度，和/或間隔物12a每個(gè)能夠具有1.5至2 μ m的寬度，但并不限于此。然后，參考圖6b，在基底10或基底基層12中形成或蝕刻連接空腔17b。連接空腔17b為“未蝕刻的”部分或形成“未蝕刻的”部分，其連接溝槽17a。連接空腔17b能夠例如通過(guò)從各向異性蝕刻(例如RIE)向各向同性蝕刻的改變來(lái)形成。例如，在溝槽17a到達(dá)其最終深度后，能夠省略蝕刻處理中的鈍化周期，使得蝕刻繼續(xù)處于各向同性模式。這將“未蝕刻”溝槽17a，留下并排的間隔物12a的網(wǎng)格懸掛在基底空腔17的側(cè)壁上。然后去除抗蝕劑21。
[0066]隨后，如圖6c所示，施加(或沉積)基底薄膜層23a(具體地，由氧化物制成)，使其覆蓋基底空腔17?；妆∧?3a能夠例如是非共形沉積層。具體地，基底薄膜層23a能夠被施加到基底基層12 (的第一側(cè)面)或?qū)?5a上。以這種方式，基底空腔17 (具體地，溝槽17a)由基底薄膜層23a密封。例如，能夠使用PECVD來(lái)施加薄膜層(或氧化物層)23a。僅作為范例，薄膜層(或氧化物層)23a的厚度能夠在I μ m至20 μ m之間，特別是在大約4μπι至6μπι之間，但不限于此。例如，基底空腔17內(nèi)部的壓力能夠大約是在3至10毫巴的數(shù)量級(jí)(例如由PECVD反應(yīng)室中的條件設(shè)置的)。如在圖6d中能夠看到的，任選地，基底薄膜層23a之后能夠例如使用短化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)被平坦化，以制備用于制造cMUT單元的基底。在這個(gè)階段中，參考圖6e，任選地，導(dǎo)電層22也能夠被圖案化。參考圖6f，任選地，孔23b能夠被蝕刻通過(guò)基底薄膜層23a，以接入用于提供電連接的貫穿晶片通孔50。
[0067]然后，如圖6g中所示，在基底的薄膜層(或氧化物層)23a上提供高密度層25 (例如由鎢制成)。僅作為范例，高密度層25能夠具有大約3 μ m至5 μ m的厚度，但并不限于此。高密度層25足夠薄，以便不引起不想要的反射，但足夠重，以提供足夠用于移動(dòng)cMUT單元的慣性。高密度層25的制造能夠例如近似于薄膜23的制造。在高密度層25的沉積之后，任選地，溝槽25a能夠被蝕刻進(jìn)高密度層25中(例如，通過(guò)RIE蝕刻)。以這種方式，高密度層25能夠被劃分為小島。這減輕了高密度層25中的應(yīng)力，也降低了橫向聲學(xué)耦合。如在圖6h中所示，使用例如由氧化物(如氧化硅)制成的附加層27 (例如使用PECVD)來(lái)密封高密度層25中的溝槽25a，所述附加層然后被平坦化(例如使用CMP)。因此，在本實(shí)施例中，薄膜23包括薄膜(氧化物)層23a、高密度層25和附加(氧化物)層27。
[0068]然后，開始處理cMUT單元30。如在圖6i中所示，底部電極30d被施加在基底10上，具體地，被施加在附加的氧化物層27上。參考圖6j，提供cMUT單元30的剩余部分，具體地，如參考圖2a所說(shuō)明的空腔30b、薄膜30a和頂部電極30c。任選地(未示出)，高密度層32 (例如由鎢制成)然后能夠被布置或沉積在cMUT單元30上，具體地，被布置在頂部電極30c上或單元薄膜基層30e上。任選地，高密度層32可以然后被形成圖案，以減輕在該層中的應(yīng)力。在最后的步驟中，然后能夠提供導(dǎo)電層22和ASIC之間的電連接39(例如，焊接凸點(diǎn))，并且然后如參考圖2所說(shuō)明的，超聲換能器設(shè)備(cMUT設(shè)備)100能夠被“倒裝插入”至ASIC上。[0069]盡管在前述實(shí)施例中使用了“混合型”設(shè)備(兩個(gè)芯片)，超聲換能器設(shè)備也能夠作為“單片”設(shè)備(一個(gè)芯片)實(shí)現(xiàn)，其中cMUT單元被直接制造在ASIC的頂部。圖7a-圖7d每個(gè)示出了根據(jù)第四實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備在不同制造階段的橫截面。
[0070]如在圖7a中能夠看到的，首先，提供基底10，其具有第一側(cè)面IOa和第二側(cè)面IOb并且具有基底基層12。通過(guò)基底基層12與ASIC40在頂部組合形成基底10。然后，如在圖7b中所示，至少一個(gè)cMUT單元30被布置或制造在基底12 (具有ASIC40的基底基層12)的第一側(cè)面IOa上。cMUT單元30被直接制造在ASIC40上。因此，本實(shí)施例開始于完全處理的ASIC晶片(基底基層12和ASIC40的組合)，并且在該ASIC的頂部處理cMUT單元30。
[0071]隨后，如在圖7c中所指示的，形成或蝕刻多個(gè)相鄰溝槽17a，其在正交于基底側(cè)面IOaUOb的方向上延伸進(jìn)入基底基層12。在相鄰溝槽17a之間形成每個(gè)間隔物12a。溝槽17a形成溝槽陣列或網(wǎng)格。在本實(shí)施例中，從第二基底側(cè)面IOb形成或蝕刻溝槽17a。能夠使用各向異性蝕刻來(lái)形成或蝕刻溝槽17a。以這種方式，基底10能夠變薄。例如，溝槽17a上方的基底材料然后能夠在300至400 μ m之間，但不限于此。然后，參考圖7d，連接空腔17b被形成在基底10或基底基層12上，其連接溝槽17a，并且在平行于基底側(cè)面10a、IOb的方向上延伸。參考先前實(shí)施例所說(shuō)明的，這能夠例如通過(guò)在蝕刻結(jié)束時(shí)關(guān)閉鈍化周期來(lái)繼續(xù)各向同性蝕刻來(lái)獲得。因此，連接空腔17b能夠使用各向同性蝕刻來(lái)形成。溝槽17a和連接 空腔17b —起形成基底10中的基底空腔17。間隔物12a延伸進(jìn)入基底空腔17。在本實(shí)施例中，通過(guò)形成基底空腔17，固有地也形成覆蓋基底空腔17的基底薄膜23。在這種情況下，基底薄膜23是基底基層12的一部分。因此，有可能通過(guò)從各向異性蝕刻向各向同性蝕刻的切換形成薄膜23。以這種方式，形成“浮動(dòng)的”薄膜?；卓涨?7位于cMUT單元30被安裝在其上的基底10的每個(gè)區(qū)域A3tl中。應(yīng)當(dāng)指出，并非蝕刻一個(gè)大的孔以使基底10變薄，而是蝕刻具有非常特別的形狀的基底空腔17，其提供具有較好的機(jī)械完整性的最終設(shè)備，因?yàn)榛卓涨?7填充有間隔物12a的網(wǎng)格(由基底基層材料制成)。
[0072]圖7d示出了第四實(shí)施例的最終超聲換能器裝置100。如前所述，超聲換能器設(shè)備100包括至少一個(gè)CMUT單元30，以及基底10 (具有ASIC40的基底基層12)，其具有第一側(cè)面IOa和第二側(cè)面10b。至少一個(gè)cMUT單元30被布置在基底10的第一側(cè)面IOa上。基底10包括基底基層12，以及在正交于基底側(cè)面10a、10b的方向上延伸進(jìn)基底基層12的多個(gè)相鄰溝槽17a。在相鄰溝槽17a之間形成每個(gè)(基底基層材料的)間隔物12a?；?0還包括連接空腔17b，其連接溝槽17a并且在平行于基底側(cè)面10a、10b的方向上延伸。溝槽17a和連接空腔17b —起形成基底10中的基底空腔17?；?0還包括覆蓋基底空腔17的基底薄膜23，其在本實(shí)施例中是基底基層12的一部分?；卓涨?7位于cMUT單元30下方的基底10的區(qū)域A3tl中。
[0073]在圖7d的第四實(shí)施例中，連接空腔17b被形成在或位于基底基層12中，特別是高于或越過(guò)溝槽17a。因此，基底空腔17位于基底基層12中。因此，在第四實(shí)施例中，基底空腔17被形成在或位于單個(gè)層中。在圖7d的第四實(shí)施例中，由于溝槽17a對(duì)第二基底側(cè)面IOb是開放的，基底空腔17未完全封閉或密封。任選地，薄膜可以還包括高密度層，如參考圖3至圖6所說(shuō)明的。例如，高密度層可以被布置或施加在ASIC40上(例如先于cMUT單兀的制造)，以提供聞慣性基底10。
[0074]圖8a_圖Sc每個(gè)示出了根據(jù)第五實(shí)施例的超聲換能器設(shè)備在不同制造階段中的橫截面。圖8的該第五實(shí)施例是基于圖7的第四實(shí)施例。因此，對(duì)圖7的實(shí)施例的說(shuō)明也適用于圖8的實(shí)施例。與圖7的實(shí)施例相比，在圖8的實(shí)施例中，基底10還包括埋層28 (例如由氧化物制成)，如在圖8a中看到的，其被布置在基底基層12上。換言之，基底10是在具有埋層的SOI上處理的ASIC。參考圖Sb，形成或蝕刻(例如濕法蝕刻)，特別是各向異性蝕刻延伸進(jìn)入基底基層12的多個(gè)相鄰溝槽17a。從第二基底側(cè)面IOb形成或蝕刻溝槽17a。然后蝕刻停止在埋層28。因此，埋層28用作蝕刻停止層。然后，如圖Sc中所示，連接溝槽17a的連接空腔17b被形成在基底10或埋(蝕刻停止)層28中。以這種方式，每個(gè)cMUT單元30被提供在單獨(dú)的薄膜上。埋層28是部分被去除或被蝕刻的，以形成連接空腔17b。埋層28的剩余部分存在于連接空腔17b的側(cè)面上?？赡苁褂寐駥?8作為蝕刻停止層，以便獲得薄的“浮動(dòng)的”薄膜23 (例如硅層)。在本實(shí)施例中，ASIC(層)40(或其部分)作為薄膜23。
[0075]圖Sc示出了第五實(shí)施例的最終超聲換能器裝置100。如前所述，超聲換能器設(shè)備100包括至少一個(gè)CMUT單元30，以及具有第一側(cè)面IOa和第二側(cè)面IOb的基底10 (具有ASIC40的基底基層12)。至少一個(gè)cMUT單元30被布置在基底10的第一側(cè)面IOa上?；?0包括基底基層12，以及在正交于基底側(cè)面10a、10b的方向上延伸進(jìn)基底基層12的多個(gè)相鄰溝槽17a。在相鄰溝槽17a之間形成(基底基層材料的)每個(gè)間隔物12a?；?0還包括連接空腔17b，其連接溝槽17a并且在平行于基底側(cè)面10a、10b的方向上延伸。溝槽17a和連接空腔17b —起形成基底10中的基底空腔17?；?0還包括覆蓋基底空腔17的基底薄膜23，其在本實(shí)施例中是基底基層12的一部分?；卓涨?7位于cMUT單元30下方的基底10的區(qū)域A3tl中。
[0076]在圖8c的第五實(shí)施例中，連接空腔17b被形成在或位于埋層28中，特別是高于或越過(guò)溝槽17a。因此，基底空腔17被形成或位于兩個(gè)單獨(dú)的層中。在圖Sc的第五實(shí)施例中，由于溝槽17a對(duì)于第二基底側(cè)面IOb是開放的，基底空腔17未完全封閉或密封。任選地，如參考圖3至圖6所說(shuō)明的，薄膜可以還包括高密度層(例如由鎢制成)。例如，高密度層可以被布置或施加在ASIC40上(例如先于cMUT單元的制造)，以提供高慣性基底10。
[0077]例如參考圖5說(shuō)明的范例，本文公開的超聲換能器設(shè)備100能夠具體被提供為cMUT超聲陣列。這樣的超聲換能器設(shè)備100能夠具體用于3D超聲應(yīng)用。超聲換能器設(shè)備100能夠用于具有感測(cè)和/或成像以及集成電子設(shè)備的導(dǎo)管或?qū)Ь€、心內(nèi)回波描記術(shù)(ICE)設(shè)備、血管內(nèi)超聲(IVUS)設(shè)備、體內(nèi)成像和感測(cè)設(shè)備或圖像引導(dǎo)的介入和/或治療(IGIT)設(shè)備。
[0078]雖然本發(fā)明已在附圖和前述說(shuō)明中詳細(xì)圖示和描述，但這種圖示和描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是圖示性或范例性的，而非限制性的；本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施例。通過(guò)研究附圖、說(shuō)明書以及所附權(quán)利要求，能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)理解和實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開的實(shí)施例的其他變型。
[0079]在權(quán)利要求中，“包括” 一詞不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)元件或其他單元可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)功能。某些措施被記載在相互不同的從屬權(quán)利要求中的事實(shí)并不意味著這些措施的組合不能被有利地使用。
[0080]在權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制其范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲換能器設(shè)備(100),包括: 至少一個(gè)CMUT單元(30)，其用于發(fā)射和/或接收超聲波，所述CMUT單元(30)包括單元薄膜(30a)和所述單元薄膜(30a)下方的空腔(30b)， 基底(10)，其具有第一側(cè)面(IOa)和第二側(cè)面(IOb)，所述至少一個(gè)cMUT單元(30)被布置在所述基底(10)的所述第一側(cè)面(IOa)上，其中，所述基底(10)包括: 基底基層(12)， 多個(gè)相鄰溝槽(17a)，其在正交于所述基底側(cè)面(IOaUOb)的方向上延伸進(jìn)所述基底基層(12)內(nèi)，其中，在相鄰溝槽(17a)之間形成每個(gè)間隔物(12a)，以及 連接空腔(17b)，其連接所述溝槽(17a)并且在平行于所述基底側(cè)面(IOaUOb)的方向上延伸，所述溝槽(17a)和所述連接空腔(17b) —起形成所述基底(10)中的基底空腔(17)，以及 基底薄膜(23)，其覆蓋所述基底空腔(17)， 其中，所述基底空腔(17)位于所述cMUT單元(30)下方的所述基底(10)的區(qū)域中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的超聲換能器設(shè)備，其中，所述基底空腔(17)位于所述cMUT單元(30)的所述單元薄膜(30a)下方的所述基底(10)的至少整個(gè)區(qū)域中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲換能器設(shè)備，其中，所述基底空腔(17)具有低于大氣壓力的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲換能器設(shè)備，其中，所述基底空腔(17)具有10毫巴或更低的壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲換能器設(shè)備，其中，所述基底薄膜(23)包括非共形沉積層，其被布置為越過(guò)所述基底空腔(17)，具體地為氧化物層或氮化物層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲換能器設(shè)備，所述基底薄膜(23)包括由高密度材料制成的高密度層(25)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲換能器設(shè)備，其中，所述高密度層具有足以提供實(shí)質(zhì)上與在所述超聲波的傳輸期間由所述cMUT單元產(chǎn)生的聲壓力相對(duì)的慣性力的質(zhì)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲換能器設(shè)備，所述單元薄膜(30a)包括由高密度材料制成的高密度層(32)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求8所述的超聲換能器設(shè)備，其中，所述高密度材料為鎢、金或鉬，或者包括鎢、金或鉬。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求8所述的超聲換能器設(shè)備，所述高密度層(25)包括多個(gè)相鄰溝槽，所述多個(gè)相鄰溝槽在正交于所述基底側(cè)面(IOaUOb)的方向上延伸進(jìn)所述高密度層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲換能器設(shè)備，所述連接空腔(17b)被形成在所述基底基層(12)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲換能器設(shè)備，包括多個(gè)cMUT單元(30)，其每個(gè)被安裝至所述基底(10)，其中，基底空腔(17)位于cMUT單元(30)下方的所述基底(10)的每個(gè)區(qū)域中。
13.—種制造超聲換能器設(shè)備的方法，所述方法包括: 提供基底(10)，其具有第一側(cè)面(IOa)和第二側(cè)面(IOb)，并且具有基底基層(12)，形成多個(gè)相鄰溝槽(17a)，其在正交于所述基底側(cè)面(IOaUOb)的方向上延伸進(jìn)所述基底基層(12)內(nèi)，其中，在相鄰溝槽(17a)之間形成每個(gè)間隔物(12a)，并且 形成連接空腔(17b)，其連接所述溝槽(17a)，并且在平行于所述基底側(cè)面(IOaUOb)的方向上延伸，所述溝槽(17a)和所述連接空腔(17b) —起形成所述基底(10)中的基底空腔(17)； 將基底薄膜(23)布置為覆蓋所述基底空腔(17)，并且 將至少一個(gè)cMUT單元(30)布置在所述基底(10)的所述第一側(cè)面(IOa)上， 其中，所述基底空腔(17)位于所述cMUT單元(30)下方的所述基底(10)的區(qū)域中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述多個(gè)相鄰溝槽(17a)使用各向異性蝕刻來(lái)形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述連接空腔(17b)使用各向同性蝕刻來(lái)形成。
【文檔編號(hào)】B06B1/02GK104023860SQ201280063552
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月20日
【發(fā)明者】R·德克爾, B·馬賽利斯, M·米爾德, R·毛奇斯措克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司