用于精细间距超声变换器集成的释放孔加接触通孔的制作方法

背景技术：

本发明的方面涉及高密度微机电系统(mems)生物计量成像系统。

当今，移动装置可为用于包含社交互动、金融交易、个人医疗保健管理、工作相关通信、商业事务等的广泛多种目的的多功能装置(例如，智能电话)。因此，这些装置可存储和/或显示保密和/或敏感的数据。使用生物计量传感器在移动装置上的指纹辨识可为移动装置的用户(例如，所有者)提供增强水平的装置安全性，因为复制或模仿用户的唯一指纹数据是困难的。另外，指纹读取器可通过借助用户的生物计量信息的使用实现对移动装置的快速、安全接入而提供一定水平的便利。

随着移动装置变得更复杂，包含指纹传感器的用于移动装置的生物计量传感器变得越来越小型化。生物计量传感器的最小化的主要驱动力是由于例如智能电话等移动电子装置的普及性。由于移动电子装置的大小限制和增加的复杂性，用于移动装置的每一电子组件的可用空间大体上变得更有限。另外，许多移动电子装置尝试组合组件的功能性(例如具有集成生物计量传感器的按钮)，这会进一步限制可用于生物计量传感器的空间。

因此，需要解决要求越来越高的空间约束的改进的传感器系统，例如生物计量传感器系统。

技术实现要素：

本文呈现一些实例技术，其可在移动装置中以各种方法和设备实施以可能提供或另外支持在移动装置中对用户的增强型生物计量验证。

根据实例实施方案，可提供一种方法，其可包含蚀刻释放通孔穿过装置的层。所述方法还可包含使用所述释放通孔作为导管在所述装置的所述层中产生腔以接入所述腔的所需位置，所述腔实现所述装置的变换器的移动。所述方法可进一步包含将导电材料沉积到释放通孔中以形成穿过所述层的导电路径。所述方法还可包含将所述导电材料电耦合到所述变换器的电极。

所述腔的产生可包括蚀刻到所述装置的牺牲材料且经由释放通孔抽空牺牲材料。腔的蚀刻可使用气相蚀刻剂执行。释放通孔的蚀刻可延伸到装置的导电元件，且导电材料的沉积包括产生穿过所述层到导电元件的导电路径，所述导电元件不同于变换器的电极。所述导电元件可为所述装置的再分布层的元件。所述蚀刻、产生和沉积可使用膜沉积技术执行。

所述衬底可包含大体上平面表面。所述释放通孔的特征可在于大体上正交于所述平面表面的第一尺寸以及大体上平行于所述平面表面的第二尺寸。所述第一尺寸可为所述第二尺寸的至少两倍大。所述方法可进一步包含沉积形成变换器的至少一部分的压电材料，其中所述蚀刻释放通孔是在沉积形成变换器的所述至少一部分的压电材料之后执行。所述方法可用以在单个衬底上产生多个变换器，且所述多个变换器中的变换器之间的间距小于五十微米。

根据又一实例实施方案，可提供一种移动装置，其包含层以及具有至少一个电极的变换器，所述变换器机械地耦合到所述层。所述层可界定腔的至少一部分，所述腔经配置以实现变换器的移动。所述装置可进一步包含第一导电通孔，其穿越所述腔以形成跨越所述腔的大体上线性导电路径。所述第一导电通孔可电耦合到所述变换器的所述至少一个电极中的第一电极。

变换器可至少部分地由所述层囊封。所述装置可进一步包含再分布层，且所述第一导电通孔可经配置以提供再分布层与变换器的第一电极之间的导电耦合。所述装置可包含大体上平面侧，且第一导电通孔的大体上线性导电路径大体上正交于所述平面侧。所述装置可包含平面侧。所述第一导电通孔的特征可在于大体上正交于所述平面侧的第一尺寸以及大体上平行于所述平面侧的第二尺寸。所述第一尺寸可为所述第二尺寸的至少两倍大。

第一导电通孔可提供变换器的相对侧上的所述装置的两个元件之间的导电耦合。所述装置可包含第二导电通孔。第一电极可进一步电耦合到第二导电通孔。所述装置可包含电耦合到所述至少一个变换器的第二电极的第三导电通孔。

根据实例实施方案，可提供一种装置，其可包含：布置于平面衬底上的多个超声变换器，每一变换器具有电极；多个腔，其由衬底的一或多个层界定，所述腔经配置以实现每一变换器与衬底之间的相对移动；多个导电通孔，其各自界定所述多个腔中的每一腔的至少一部分。变换器阵列可具有小于五十微米的间距。

变换器阵列的变换器可为压电微加工超声变换器。变换器阵列的变换器可为电容性微加工超声变换器、辐射式测量计或者实现足够分辨率和频率以产生能够对生物计量对象进行成像的超声波(或红外光)的任何其它技术。本文揭示的变换器、变换器阵列、辐射式测量计或其它成像装置可实施为专用集成电路(asic)、互补金属氧化物半导体(cmos)或其它此类装置的顶部或其它层(例如，装置的其它层可包含额外电路)。所述装置可进一步包括耦合到阵列的控制器。所述控制器可经配置以引发变换器阵列发射超声压力波。所述控制器可经配置以引发变换器阵列从物理对象接收所发射超声压力波的反射。所述控制器可经配置以引发变换器阵列产生所述对象的图像。所述多个导电通孔中的通孔可各自界定穿过所述装置的一或多个层的大体上线性导电路径。导电路径可各自穿越所述多个腔中的腔。

所述装置可进一步包含控制器，其经配置以引发变换器阵列发射超声压力波且从物理对象接收所发射超声压力波的反射以对所述对象进行成像。所述导电路径可将所述控制器电耦合到所述变换器阵列。

根据实例实施方案，可提供一种装置，其可包含：用于产生超声压力波的装置，所述用于产生超声压力波的装置包含变换器阵列；以及用于接收超声压力波的装置，所述用于接收超声压力波的装置包含变换器阵列，其中变换器阵列的变换器具有小于五十微米的间距。

变换器阵列可安置于衬底上。变换器阵列可通过使用膜沉积技术而制造。装置可制造于单个衬底上。所述装置可包含由所述装置界定的多个腔，且所述腔实现变换器阵列的变换器的移动。所述装置可包含双重用途通孔，所述双重用途通孔的第一用途是实现所述腔的蚀刻且所述双重用途通孔的第二用途是提供穿过所述装置的层的导电路径。所述双重用途通孔中的每一者可形成穿过装置的所述层的大体上线性导电路径。

附图说明

本发明的方面借助于实例来说明。在附图中，相似参考数字指示类似元件。

图1说明体现本发明的一或多个特征的第一mems超声变换器阵列系统的简化图；

图2说明体现本发明的一或多个特征的第二mems超声变换器阵列系统的简化图；

图3说明体现本发明的一或多个特征的第三mems超声变换器阵列系统的简化图；

图4-11说明体现本发明的一或多个特征的在用于制造图2的系统的过程期间mems超声阵列的状态；

图12说明体现本发明的一或多个特征的在用于制造图3的系统的过程期间mems超声阵列的状态；

图13说明用于制造体现本发明的一或多个特征的超声阵列的流程图；

图14说明体现本发明的一或多个特征的超声阵列的流程图；以及

图15说明可在其中实施一或多个实施例的计算系统的实例。

具体实施方式

现将相对于形成其一部分的附图来描述若干说明性实施例。虽然下文描述可在其中实施本发明的一或多个方面的特定实施例，但可使用其它实施例，且可在不脱离本发明的范围或所附权利要求书的精神的情况下进行各种修改。

超声(us)变换器阵列可用作生物计量传感器，其可用于对生物计量标志(例如指纹)进行成像且可为移动电子装置的组件。在移动电子装置中，由于最小化物理装置大小和最大化用于其它组件的空间的需要，用于生物计量传感器的集成的空间可为有限的。举例来说，移动装置的外部可针对显示屏幕而优化，从而为生物计量或其它传感器留下较少空间。另外，us传感器的功能性与其它组件(例如按钮、lcd屏幕或其它)的集成可进一步限制用于生物计量传感器的实施的可用大小。

此外，可能需要某一分辨率的超声成像以用于捕获可接受分辨率的生物计量图像，其可用于确定用户的生物计量特征(例如，指纹的脊线或谷线)。在某些实施例中，阵列的每一变换器可用以感测超声图像的像素。因此，增加阵列的变换器的数目可增加阵列能够捕获的图像的分辨率(同时还增加变换器阵列的物理大小，所有其它变量相等)。

变换器阵列的物理大小可受到许多因数的限制或规定。举例来说，每一变换器可受到变换器的物理性质限制，例如产生特定频率的超声波所需的材料量或大小。此外，取决于例如特定制造技术，到变换器的电极或其它导电特征的导电路径(例如，互连件)可需要一定量的物理空间。导电路径可实现变换器阵列的变换器的个别寻址。个别寻址可通过实现入射于每一变换器处的超声波的产生和/或检测而实现超声成像。

此外，可通过变换器阵列的层与每一变换器元件之间的空隙或腔的使用而使得变换器阵列的每一变换器能够移动(且因此产生超声波或对超声波做出反应)。产生高密度、小规模变换器阵列的一个方法是通过使用膜沉积技术。在膜沉积技术中，可在衬底上循序地沉积若干层。举例来说，变换器层可沉积于先前沉积于衬底上的另一层之上。可使用蚀刻、掩蔽和其它技术来使每一层成形。可在变换器层的沉积之后从装置蚀刻或抽空实现每一变换器的移动的腔(如本文将进一步揭示)。因此，可能需要通孔来实现对腔的接入，这可能需要装置上的额外物理空间且可进一步限制用于给定成像分辨率的装置的大小。

最小化变换器阵列的一个方法是最小化阵列的每一变换器之间的间距(即，中心到中心距离，从而提供用于给定所需成像分辨率的超声变换器的更密集阵列。然而，如所揭示，所述间距可受到某些特征限制，包含：每一变换器的大小、用于电寻址每一变换器的导电通孔、用以产生腔以实现变换器的移动的通孔，以及其它因素。本文揭示用于实现变换器的高密度阵列的产生以最小化用于给定所需成像分辨率的阵列的物理大小的技术。

mems是可称为微机械或微系统技术的极小装置的技术。mems技术大体上使用半导体装置制造技术(例如膜沉积技术)且可用以制作本文中论述的变换器阵列。压电微加工超声变换器(pmut)和电容性微加工超声变换器(cmut)是可使用mems技术制造的超声变换器的实例类型。应理解，这些装置的物理尺度会带来制造中的独特挑战，尤其是因为它们涉及例如超声变换器阵列等机电装置。

使用膜沉积技术在衬底上生产装置(例如超声变换器阵列)的成本可受到若干因素影响，包含制造装置所需的步骤数目以及装置的密度。晶片可用作衬底以制造一或多个此类装置。装置越小，在单个晶片上可制造的装置越多。因此，us变换器阵列的大小与制造us变换器阵列的成本之间可存在直接相关。对于us变换器阵列的给定目标成像分辨率，us变换器阵列的密度可规定阵列的物理大小。另外，制造装置所需的衬底/晶片的数目也可影响装置的成本。在多个晶片上使用膜沉积技术且接着稍后接合晶片而制造的装置与使用单个晶片的装置相比制造起来会相对昂贵。因此有利的是开发如下的过程和结构，其使用如本文所揭示的单个衬底实现相对密集us阵列的制造以减少制造此类装置的成本，同时维持用于给定大小的us变换器阵列的可行us成像能力(例如，满足目标成像分辨率要求)。

us变换器阵列可包括多个变换器。如本文所使用，变换器是将物理量(例如压力)的变化转换为电信号和/或反之亦然的装置。变换器可将电信号转换为物理量和/或将物理量转换为电信号。实例变换器可实现扬声器接收电信号以产生音频。用于扬声器的变换器可含有附接到薄膜的永久磁体。由电信号激活的电磁体所产生的磁场可引发所述永久磁体被排斥或附着到电磁体。薄膜可在空气移位时对应地产生压力波。麦克风使用相似机制，不同的是压力波可造成电磁体振动/移动以及由电磁体产生的对应电信号。us变换器阵列因此可以可视化为巨大的变换器阵列，每一变换器可操作以响应于所施加电信号而产生音频压力波和/或响应于所施加音频压力波而产生电信号。然而应理解，在移动装置中用以对生物计量特征进行图像的us变换器阵列的尺度可为微小的。举例来说，每一变换器可在极小尺度上建置，且每一变换器可为可个别寻址的。

图1说明可并入有某些实施例的一或多个特征的系统100的横截面的简化图。系统100可包含us变换器阵列102。所说明的是us变换器阵列102的单个变换器的横截面图。us变换器阵列102可在衬底(未图示)上制造。所述衬底可包含再分布层110，其可例如使用穿孔通孔而制造到衬底上。如本文所使用，通孔是通过装置的一或多个层的路径。所述路径可用以形成通过装置的用以接入装置的特征的腔或导管。通孔也可用可与通孔穿越的层不同的材料(部分或完全地)填充。可使用膜沉积或其它技术在衬底上制造装置，如本文进一步描述。通孔穿越的装置的层可直接或间接地(例如，在中间层上)形成于衬底上。再分布层110可包括多个触点/衬垫以使得us变换器阵列102能够与包括用于us变换器阵列102的控制电路104的单独衬底接合。替代地，控制电路104(或控制电路104的部分)可沉积在衬底上，且us变换器阵列102又可直接沉积在控制电路之上。us变换器阵列102的部分118可视为变换器单元(例如，每一单元可对应于可由us变换器阵列102成像的单个像素)。

控制电路104可用以实现us变换器阵列102的每一变换器单元(例如部分118)的个别寻址。控制电路104可包含多路复用功能性以使用到逻辑装置的最少通道实现个别寻址。控制电路104可包含一或多个逻辑装置以实现关于产生、接收或处理us压力波以形成us图像的功能性。通过将us变换器阵列102沉积到单个衬底(未图示)上，可针对使用膜沉积或其它技术以相对低成本制造整个阵列，如本文将描述。

压电材料106可用以形成pmut变换器。当电力施加于压电材料时，取决于施加电力的振幅、周期性和/或波形，所述材料可变形或振动。电极120和122可电耦合到压电材料106以提供到压电材料106的导电路径以用于电压电位的施加。部分118可包含压电材料106以形成变换器。部分118可为形成变换器阵列的许多单元中的一者。作为阵列，可使用电信号个别地刺激每一变换器以形成来自每一变换器的超声压力波。另外，入射于压电材料106上的所接收超声压力波可致使材料产生电位差。

借助压电单元的阵列，通过个别地控制从阵列的每一单元的us能量的产生且检测入射于每一个别单元上的反射us能量可形成us图像。举例来说，所发射与所接收超声压力波之间的时间延迟可用以确定到对象的距离。通过比较由每一变换器单元产生的电信号，阵列的几何形状以及传出与入射us波之间的时间差可用以形成us波入射到的对象的us图像。每一变换器单元因此可形成超声图像的像素。us图像的分辨率可由us变换器的分辨率规定。

替代地，变换器可为cmut。cmut变换器不同于pmut变换器之处在于使用电容性效应，而不是利用压电效应。因此，cmut变换器无需使用压电材料，而是可由于电容的改变而产生us压力波且反应于us压力波。出于本发明的目的，变换器是非限制性的，且可为pmut、cmut或使用其它方法将电信号转换为物理性质和/或反之亦然。如本文将描述，pmut和cmut变换器均可利用腔以便使得变换器能够移动和/或振动(以产生且响应于us压力波)。如将进一步揭示，所述腔可部分地分离变换器与包围材料。

给定用于在例如智能电话等移动装置中实施例如us变换器阵列102等us变换器阵列的空间约束，可使用mems技术制造us变换器阵列102以使得us变换器阵列102能够在相对微小尺度上制造。一种此类mems技术可使用膜沉积制造技术来构造us变换器阵列102。膜沉积制造技术可大体上包含半导体、电介质和/或金属材料的连续和交替层的沉积，且常用以制造例如处理器、lcd等电子装置。膜沉积技术可采取加性和/或减性过程的形式，其中从装置堆叠沉积和/或蚀刻或抽空材料的后续图案。堆叠可为沉积到衬底上的层的堆叠。这些技术将在本文更详细地描述，但应当有助于理解图1中所描绘的结构，以及更具体而言所说明的组件的分层结构。另外应理解，本文所描述的技术和结构可在相对微小尺度上实施。举例来说，us变换器阵列102的厚度134可小于例如二十、十或五微米。

图1包含可对us变换器阵列102以及us变换器阵列102的电绝缘组件提供结构支撑的电介质层108。电介质层108可由例如sio2的氧化物或其它合适的材料形成。任选的再分布层110也描绘为us变换器阵列102的部分。再分布层110可包含衬垫112或其它类似特征，其可对应于控制电路104的导电层的特征。这些特征可例如当us变换器阵列102单独地制造且接着应用于控制电路104时有助于us变换器阵列102与控制电路104之间的对准。虽然控制电路104和再分布层110说明为物理上分离，但它们可在同一衬底上接合和/或制造。每一衬垫112可电耦合到控制电路104的导电元件的对应电极以提供us变换器阵列102与单独装置之间的隔离电连接。所述单独装置可包含用于us变换器阵列102的控制电子器件，包含驱动变换器以产生us压力波所需的电子器件以及响应于所施加us压力波而检测由变换器产生的电信号的改变的电路。

接触通孔114可提供从us变换器阵列102的顶部到任选的再分布层110且最终到控制电路104的导电路径。当参考us变换器阵列102的顶部时，在图1中所示的实施例中，术语“顶部”是为了便于理解而使用，且是由箭头116指示的侧。us变换器阵列102的顶部可为发射和/或接收用于us成像的超声压力波所来自的侧。us变换器阵列102的顶部可指示在使用膜沉积技术的制造期间沉积、移除或蚀刻层所进行的方向。如本文所使用的通孔是可在所制造装置的层之间延伸的路径，例如使用膜沉积技术制造的装置。通孔可为导电的，可界定空隙，可为不导电的，或可包含这些特征的组合。通孔也可在制造过程期间临时和/或在中间使用(例如，在制造装置堆叠时在层的沉积或蚀刻之间)。举例来说，可穿过装置的层蚀刻某一通孔。稍后可填充或涂布同一通孔。接触通孔126可用以提供通过电介质层108的电路径。作为一实例，接触通孔126可使用电路径140电耦合到导电通孔114且到电极120。以此方式，控制电路104可经由再分布层110的使用电耦合到电极120。

us变换器阵列102的部分118可大体上被视为超声变换器单元(且可对应于使用us变换器阵列102捕获的us图像的像素)。压电材料106可用以产生和接收用于us变换器阵列102的us压力波。电极120和122可包括例如钼，且可用以提供到压电材料106的电耦合以用于电压电位差的施加或检测。变换器通孔124和126可提供从us变换器阵列102的顶部通过电介质层108分别到电极120和122的电路径。跨越变换器通孔124和126施加的电压可引发压电材料106机械地致动(例如，移动或振动)。同样，作用于压电材料106上的机械力可产生变换器通孔124与126之间的电压电位差。

给定部分118的机电特征的性质(例如，在电位差的施加后压电材料106即刻的移动)，可提供腔128以实现压电材料106的移动。例如腔128的腔可为电介质层108中的空隙，且可允许压电材料106移动以产生压力波且响应于入射于压电材料106上的压力波。在无腔128的情况下，压电材料106可能通过机械耦合到电介质层108而锚定在适当位置，因此阻止us变换器阵列102用于其既定目的(例如，阻止每一变换器产生或检测适用于us成像的us压力波)。压电材料106的移动可引发例如围绕枢轴点136的杠杆运动。替代地，部分118可包含悬置于任选的薄膜上的结构(包含压电材料106)。如本文所使用，术语“腔”广泛地指代允许例如机械耦合到电介质层108的压电材料106等结构的移动的空间或相对较不密集材料。腔可以采用各种物理形状和尺寸。因此，腔128无需为完全空隙。腔128可包含多孔或其它材料，其可以不是刚性的且因此不妨碍变换器的移动。举例来说，可添加材料以吸收水分，耗散热，耗散腔内部的驻留压力或其它波，或用于其它目的。此材料可为多孔的以允许空气移动，和/或空气的压缩/膨胀。腔128可经加压以用于某些应用以提供正或负压力偏置。

释放通孔130可用作用于腔128的形成的路径。如先前所述，us变换器阵列102可使用膜沉积技术形成，且更具体地说大体上使用循序地加性分层而形成，其中每一新层沉积于先前沉积层之上。作为膜沉积制造过程中的中间步骤，在一个层沉积步骤期间可在腔128的位置中使用牺牲材料以便为连续层提供结构支撑。在过程的后续步骤期间，可穿过us变换器阵列102蚀刻(通过光刻、化学手段或其它方式)释放通孔130以获得例如从us变换器阵列102的顶部对牺牲材料的接入。随后可使用额外蚀刻步骤以从腔128溶解和/或移除牺牲材料。如果期望保护腔128免于例如来自周围环境的水分则随后可任选地密封释放通孔130，或者释放通孔130可保持非密封以提供有口的腔。

针对在图1中描述的结构的形成而描述的制造过程的一个结果是使用四个单独通孔用于每一us变换器单元(例如由部分118指示)的形成，即两个变换器通孔124和126、一个释放通孔130以及一个接触通孔114。假定通孔之间可需要一定量的分离以防止其间的电短路，由于制造技术中的限制，和/或为了避免损害us变换器阵列102的物理结构，四个通孔的使用可为决定最小us变换器单元分离距离132的因数。通过要求us变换器单元之间的最小距离，此距离因此可防止us变换器阵列102超过某一密度，从而为四个通孔的使用提供足够距离。虽然此距离132在仅一个尺寸中视觉上表示，但应理解，us变换器阵列102可形成大量各种配置且无论配置如何，用于每一单元的四个通孔的使用都可限制阵列的像素间距(即，us变换器单元可布置的封装密集程度)。由于用于每一变换器单元的形成的四个通孔的使用所施加的限制(以及蚀刻所述四个通孔所需的间隔要求)，使用图1的结构，具有小于五十微米的像素间距密度的us阵列是不可能的。应注意对于图2-12，某些参考编号可在图中示出但在文字中未明显提到，因为它们可能在先前图中提及。

图2说明可并入有本发明的一或多个实施例的系统200的横截面的简化图。此处，所说明的系统200中不存在例如图1的释放通孔130等释放通孔。而是说明双重用途通孔240。双重用途通孔240可提供图1的释放通孔130和接触通孔114的功能性。图2的系统200可允许us变换器阵列202通过从us变换器阵列202的顶部(由箭头216指示)延伸的仅三个通孔的使用而起作用。这三个通孔是接触通孔234和236以及双重用途通孔240。通过减少制造每一us单元218所需要的通孔的数目，us变换器阵列202可制造为具有与图1的us变换器阵列102相比更高的像素间距(假定关于特征大小、物理约束等的其它变量是恒定的)。如所说明，图2中描绘的单元之间的距离244可小于图1中所描绘的距离132。图2的系统200的结构可允许具有小于五十微米的像素间距的us变换器阵列202的制造，且因此可更适合与移动电子装置一起使用。us变换器阵列202可提供与us变换器阵列102相比相对更高密度us成像阵列。us变换器阵列202的厚度248可类似于图1中示出的us变换器阵列102的厚度134。

此外，双重用途通孔240到接触通孔236的接近度可简化与使用电路径247将所述两个通孔耦合在一起相关的制造步骤，因为不再需要释放通孔130以抽空腔238，如将进一步揭示。并且，如本文将揭示，双重用途通孔240也可使得能够穿过us变换器阵列202的层形成电路径。图2还说明双重用途通孔240可延伸穿过电介质层208以在位置242接触任选的再分布层210(或系统200的另一特征)。双重用途通孔240可替代地线性地延伸通过us变换器阵列202以接触控制电子器件204而不使用再分布层210。应注意，图1的释放通孔130不延伸穿过电介质层108而与再分布层110接触，因为这对于蚀刻腔128的目的来说是不必要的。系统200可使用单个衬底/晶片而制造，从而最小化用于us变换器阵列202的生产的材料成本，如本文将描述。

us变换器阵列202可经参考为具有两个大体上平面侧面，所述两个大体上平面侧面可称为顶部(由箭头216指示)和底部(由箭头226指示)。然而应理解，所说明的底部侧可机械地耦合到装置的另一层或单独装置。由于此装置的制造过程的性质，例如通过使用膜沉积技术，这些平面侧面可形成超声阵列的相对侧上的大体上平面表面。因为可穿过装置的电介质层208蚀刻双重用途通孔240，所以所得通孔可相对高且薄。举例来说，通孔240的最长尺寸246与垂直于平面顶部或底部侧的参考相比可偏移小于二十度224。替代地或另外，双重用途通孔240的正交于平面顶部或底部侧的尺寸的长度220可大于双重用途通孔240的平行于平面顶部或底部侧的尺寸的长度222。长度220可例如大于长度222的二十、十或五倍。并且，由于可用以产生双重用途通孔240的蚀刻过程，由双重用途通孔240形成的导电路径在其穿越腔238时可为大体上线性的(即，笔直)。腔238的大体上线性穿越可包含导电路径的间隙或不连续区段。所述间隙或不连续区段可为例如由导电材料通过双重用途通孔240的溅射引起的片。然而，电仍可在这些“片”周围流动。导电路径可包含界定腔238的一部分的导电材料。举例来说，材料可溅镀或另外沉积到通孔的内表面上以形成双重用途通孔240。沉积过程可引发导电材料的物理分布中的间隙和/或其它不一致。在导电通孔穿越腔238的两个相对侧212时，导电路径可在由箭头214说明的方向上穿越腔238。

系统200可包含可充当变换器的元件的压电材料206。压电材料206可电耦合到电极230和232，所述电极又可分别电耦合到接触通孔234和236。如果跨越接触通孔234和236施加电压电位差，那么压电材料206可振动或另外反应以产生us压力波。如果us压力波入射于压电材料206上，那么可跨越接触通孔234和236引发电压电位差。

图3说明us阵列系统300的又另一个实施例。所说明的系统300包含压电材料306和对应结构以形成功能上类似于图1和图2的那些单元的us单元。图3的us阵列302还包含类似于双重用途通孔240的双重用途通孔304，其可用以蚀刻腔328且提供电极322与再分布层310之间的导电路径。然而，双重用途通孔304不同于双重用途通孔240之处在于双重用途通孔304是埋入通孔且不延伸到us阵列302的外表面。us变换器阵列202与302之间的此差异可由不同的制造技术引起。作为一实例，双重用途通孔304的形成可在沉积含有电极322、压电材料306、电极320和接触通孔324的层之前发生。以此方式，电极322可电耦合到双重用途通孔304而无需使双重用途通孔304延伸到us阵列302的外表面。双重用途通孔304可经由溅镀或其它技术而制成为导电的以在双重用途通孔304内沉积导电材料。另外，可使用pmut、cmut或其它技术实施变换器。距离344可类似于距离244。厚度346可类似于厚度248。

用于产生mems装置的制造技术可相对复杂且昂贵。当使用膜沉积技术时，可合意的是使沉积层、产生掩模、移除特征、产生通孔等所需的制造步骤的数目最少，以便减少制造过程的成本和时间且增加产量(例如，减少缺陷)。给定所执行操作的相对较小尺度，即使制造过程引发的小缺陷也会使mems装置不能操作或不符合要求。作为一个实例，如果与us变换器单元一起使用的释放的抽空并未充分移除牺牲材料的大部分，那么us变换器单元可能无法操作或可能造成对us阵列的损坏。

在这些约束下，当尝试使用膜沉积技术产生us阵列时可存在至少两个困难。即，(1)抽空释放的过程可无意地移除导电触点材料，且(2)当抽空释放时从牺牲材料可保留残余物。用以产生腔的牺牲材料可为基于硅酮、金属或其它材料。这些材料可对使用传统的湿、干或等离子蚀刻的蚀刻敏感。如较早解释，图2的双重用途通孔240被说明为延伸到任选的再分布层210。再分布层也可由金属物质制成。因此，如果释放通孔是通过使用牺牲材料产生且延伸到再分布层210，并且接着使用蚀刻技术以抽空牺牲材料，那么再分布层可受到蚀刻试剂损害。另外，蚀刻步骤可留下残余物(例如，未移除的蚀刻试剂和/或牺牲材料)，所述残余物可阻止使用释放通孔以通过稍后过程步骤形成导电通孔。并且，在导电材料已经应用于释放通孔的情况下，蚀刻步骤可损害应用于释放通孔的导电材料。

确切地说，给定释放的几何形状和大小，抽空蚀刻可难以执行且可能留下牺牲材料的残留物，进而损害mems装置的结构。举例来说，牺牲材料的释放可由于静摩擦效应而为困难的，在静摩擦效应下，包围材料可由于在释放的抽空期间引发的毛细管力而被下拉且卡住到下层。同一毛细管力可使得难以从衬底移除蚀刻化合物。图4-12说明尽管有这些困难也可用以产生图2的us变换器阵列202的过程的步骤。衬垫312可类似于衬垫112。

图4说明图2的us变换器阵列202的制造过程中的步骤。图4中说明已在衬底(未列出)之上制造的装置堆叠400。堆叠400的顶部由箭头216指示。再分布层210已经形成到us变换器阵列202的层上。另外，牺牲材料408嵌入于us变换器阵列202的电介质层208内。压电材料206以及对应电极230和232也已形成。所说明的是两个通孔402和404，其已经蚀刻以便获得从us变换器阵列202装置堆叠的顶部对电极230和232的接入。作为来自通孔402和404的光刻蚀刻的实例假象，光致抗蚀剂膜406已沉积于us变换器阵列202装置堆叠的顶部上。

图5说明金属化层502(例如铝合金)正沉积于us变换器阵列202装置堆叠的顶部上。金属化层502可用以形成接触通孔234和236。另外，光致抗蚀剂掩模504已沉积于金属化层502之上以用于光刻蚀刻，其可用作图案化金属化层502以界定接触通孔234和236的实例技术。在图5中说明的us变换器阵列202装置堆叠的状态中，金属化层502形成电极230与232之间的电路径。

图6说明在已蚀刻金属化层502且移除光致抗蚀剂掩模504之后us变换器阵列202的状态。金属化层502的蚀刻可形成分别电耦合到电极230和232的接触通孔234和236。在图7中，已沉积光致抗蚀剂掩模702。光致抗蚀剂掩模702可覆盖接触通孔234和236，但留下暴露的表面区域704。表面区域704可用以通过蚀刻形成新通孔。

在图8中，已从us变换器阵列202的顶部到任选的再分布层210形成通孔802。此蚀刻可使用例如光刻执行。应注意，蚀刻通孔802的过程可导致大体上线性且可大体上正交于衬底的一侧的通孔，如所说明。举例来说，us变换器阵列202可经参考为具有两个大体上平面侧面，一个在顶部上(由箭头216指示)且一个在底部上(由箭头804指示)。然而应理解，所说明的底部侧可机械地耦合到另一层或组件。这些平面侧可由于此装置的制造过程的性质而形成超声变换器阵列202的相对侧上的大体上平面表面。通孔802的最长尺寸808与垂直于平面侧的参考相比可偏移小于二十度806。通孔802也延伸穿过且暴露牺牲材料408。在图8(和其它图)中，某些参考编号在图中示出但在文字中未明显提到，因为它们在先前图中提到。

在图9中，牺牲材料408已经蚀刻以使用释放通孔802形成腔238。此抽空可例如通过使用例如xef2蚀刻的气相蚀刻而实现。由于牺牲材料408与释放通孔802之间的可能极端角度且因为气相蚀刻可有利地扩展以填充腔238的大部分，因此气相蚀刻可有助于抽空牺牲材料408。在图10中，光致抗蚀剂层702已移除且金属化层1002已应用于us变换器阵列202的顶部以形成穿过通孔802的导电路径。另外，新光致抗蚀剂掩模1004、1005和1006已施加于金属化层1002之上。应注意，单个光致抗蚀剂掩模可包含若干部分(例如1004、1005和1006)，但为便于理解而个别地参考1004、1005和1006中的每一者。在图11中，图2的系统200已大体上形成，包含图2的双重用途通孔240。已蚀刻掉金属化层1002且移除光致抗蚀剂掩模1004、1005和1006。

应注意，变换器通孔234和236现在包括两个单独的金属层/组件。任选地，可使用无电电镀步骤以便填充通孔234、236和/或240中由于溅镀(或其它)沉积技术产生的间隙。无电电镀步骤因此可有助于产生通过装置的层的较邻接的电路径。niau是用于无电电镀的一种此类合适的材料。此步骤可有助于填充例如双重用途通孔240等通孔，因为如果使用金属溅镀沉积，则金属化层1002可形成不连续表面涂层。另外或替代地，可使用电泳沉积以在通孔的任何金属化或无电电镀之前将金属涂层种入通孔402、404和802中。可使用额外技术来填充和/或镀敷双重用途(或其它)通孔以形成导电通孔(例如通过以导电材料填充通孔以形成大体上柱状形式的导电穿过通孔。

任选地，可组合图10的掩模片段1005和1006以形成通孔236和802两者上方的一个单式掩模片段。如果执行此任选的步骤，则区域1102可包括从金属层1002剩余的导电金属材料。通过添加此步骤，可形成从电极232到再分布层210的导电路径。

图12说明可用以形成图3的us阵列302的中间步骤。类似于从图8到图11的步骤进行，可蚀刻通孔1206穿过电介质层308且任选地到再分布层310。然而在图12中，此步骤是在用于变换器单元1204的形成的额外层沉积步骤之前执行。通过金属化通孔1206，可穿过电介质层308到变换器单元1204的电极322形成导电路径(未图示)。以此方式，完成的us阵列可包括通过衬底的电介质层308的埋入导电路径。

如本文所使用，术语导电和低阻抗意味着所描述元件提供低于包围材料的电阻抗。举例来说，两个组件之间的低阻抗或导电路径可指示穿过电介质的金属路径，其可提供小于两欧的电阻的电路径。替代地，所述路径可提供小于一欧的电阻或甚至小于一百毫欧的电阻。

如本文所使用，术语电极意味着用以与非金属组件进行接触的电导体。术语电介质意味着电绝缘体。术语衬底具体来说意味着下伏于某物或者在其上发生某个过程的物质或层。

图13说明用于制造体现本发明的一或多个特征的超声阵列的流程图1300。在1302，释放通孔可蚀刻穿过装置的层。举例来说，通孔802可蚀刻穿过电介质层208。在1304，可使用释放通孔作为导管在装置的层中产生腔以接入腔的所需位置，所述腔实现装置的变换器的移动。举例来说，通孔802可用以接入牺牲材料408。通孔802也可用作导管以通过例如气相蚀刻剂的使用而蚀刻/抽空牺牲材料408。在1306，可将导电材料沉积到释放通孔中以形成穿过层的导电路径。举例来说，通孔802可由金属化层1002金属化。在1308，导电材料可电耦合到变换器的电极。举例来说，电极232可电耦合到金属化通孔802。

图14说明体现本发明的一或多个特征的超声阵列的流程图1400。在1402是用于产生超声压力波的装置，所述用于产生超声压力波的装置包含变换器阵列。例如us变换器阵列202可用以产生超声压力波。在1404是用于接收超声压力波的装置，所述用于接收超声压力波的装置包含变换器阵列，其中所述变换器阵列的变换器具有小于五十微米的间距。举例来说，us变换器阵列202可用以接收超声压力波。

图15说明可在其中实施一或多个实施例的计算系统的实例。

如图15中所说明的计算机系统可作为上文描述的计算机化装置的一部分而并入。例如，计算机系统1500可表示以下装置的组件中的一些：电视机、计算装置、服务器、台式计算机、工作站、汽车中的控制或交互系统、平板计算机、上网本或任何其它合适的计算系统。计算装置可为具有图像捕获装置或输入传感单元和用户输出装置的任何计算装置。图像捕获装置或输入传感单元可以是相机装置。用户输出装置可为显示单元。计算装置的实例包含但不限于视频游戏控制台、平板计算机、智能电话和任何其它手持式装置。图15提供计算机系统1500的一个实施方案的示意性图示，所述计算机系统可执行通过各种其它实施方案提供的方法，如本文所描述，和/或可充当主控计算机系统、远程查询一体机/终端、销售点装置、汽车中的电话或导航或多媒体接口、计算装置、机顶盒、台式计算机和/或计算机系统。图15仅意图提供对各种组件的一般化说明，可按需要利用所述组件中的任一者或全部。因此，图15广泛地说明可如何以相对分离或相对更集成的方式实施个别系统元件。

计算机系统1500展示为包括可经由总线1502(或在适当时可以其它方式通信)电耦合的硬件元件。硬件元件可包括一或多个处理器1504，包含但不限于一或多个通用处理器和/或一或多个专用处理器(例如数字信号处理芯片、图形处理单元1522及/或类似者)；一或多个输入装置1508，其可包含但不限于一或多个相机、传感器、鼠标、键盘、经配置以检测超音波或其它声音的麦克风及/或类似者；以及一或多个输出装置1510，其可包含但不限于显示单元，例如用于本发明的实施方案中的装置、打印机及/或类似者。额外相机1520可用于检测用户的肢体和手势。在一些实施方案中，输入装置1508可包含一或多个传感器，例如红外线传感器、深度传感器和/或超声波传感器。图形处理单元1522可用以执行用于实时擦除并替换上文所描述的对象的方法。

在本发明的实施例的一些实施方案中，各种输入装置1508及输出装置1510可嵌入到例如显示装置、桌子、地板、墙壁及窗口屏幕等接口中。此外，耦合到处理器的输入装置1508及输出装置1510可形成多维跟踪系统。

计算机系统1500可进一步包含(及/或与之通信)一或多个非暂时性存储装置1506，其可包括(但不限于)本地及/或网络可接入存储装置，及/或可包含(但不限于)磁盘驱动器、驱动阵列、光学存储装置、例如随机存取存储器(“ram”)及/或只读存储器(“rom”)的可编程、快闪可更新及/或其类似者的固态存储装置。此些存储装置可经配置以实施任何适当数据存储，包含但不限于各种文件系统、数据库结构及/或类似者。

计算机系统1500可能还包含通信子系统1512，其可包含(但不限于)调制解调器、网卡(无线或有线)、红外线通信装置、无线通信装置和/或芯片组(例如，蓝牙装置、802.11装置、wifi装置、wimax装置、蜂窝式通信设施等)和/或其类似者。通信子系统1512可准许与网络、其它计算机系统及/或本文中所描述的任何其它装置交换数据。在许多实施方案中，计算机系统1500将进一步包括非暂时性工作存储器1518，其可包括ram或rom装置，如上文所描述。

计算机系统1500还可包括示出为当前位于工作存储器1518内的软件元件，包含操作系统1514、装置驱动器、可执行库和/或例如一或多个应用程序1516的其它代码，其可包括由各种实施方案提供和/或可经设计以实施方法和/或配置系统、由其它实施方案提供的计算机程序，如本文中所描述。仅举例来说，关于上文所论述的方法所描述的一或多个程序可能实施为可由计算机(和/或计算机内的处理器)执行的代码和/或指令；接着，在一方面中，此些代码和/或指令可用以配置和/或调适通用计算机(或其它装置)以根据所描述的方法执行一或多个操作。

这些指令及/或代码的集合可能存储在计算机可读存储媒体(例如，上文所描述的存储装置1506)上。在一些情况下，存储媒体可能并入于例如计算机系统1500的计算机系统内。在其它实施方案中，存储媒体可能与计算机系统(例如，可装卸式媒体，例如压缩光盘)分开，和/或提供于安装包中，使得存储媒体可用以编程、配置及/或调适其上存储有指令/代码的通用计算机。这些指令可能采取可由计算机系统1500执行的可执行代码的形式，及/或可能采取源及/或可安装代码的形式，所述源及/或可安装代码在计算机系统1500上的编译及/或安装后(例如，使用多种大体可用编译程序、安装程序、压缩/解压缩公用程序等中的任一者)，随后采用可执行代码的形式。

可根据具体要求作出实质性变化。举例来说，还可能使用定制硬件，和/或可将特定元件实施于硬件、软件(包含便携式软件，如小程序等)或两者中。另外，可利用到其它计算装置(例如网络输入/输出装置)的连接。在一些实施方案中，可省略计算机系统1500的一或多个元件或可将其与所说明系统分开来实施。举例来说，可将处理器1504和/或其它元件与输入装置1508分开实施。在一个实施方案中，处理器可经配置以接收来自分开实施的一或多个相机的图像。在一些实施方案中，除在图15中说明的那些元件之外的元件也可包含在计算机系统1500中。

一些实施方案可采用计算机系统(例如，计算机系统1500)来执行根据本发明的方法。举例来说，所描述方法的程序中的一些或全部可由计算机系统1500响应于处理器1504执行工作存储器1518中所含有的一或多个指令(其可能并入到操作系统1514和/或其它代码中，例如，应用程序1516)的一或多个序列来执行。这些指令可从例如存储装置1506中的一或多者等另一计算机可读媒体读取到工作存储器1518中。仅举例来说，包含于工作存储器1518中的指令序列的执行可能致使处理器1504执行本文所描述的方法的一或多个程序。

如本文所用，术语“机器可读媒体”和“计算机可读媒体”是指参与提供致使机器以特定方式操作的数据的任何媒体。在使用计算机系统1500实施的一些实施方案中，在将指令/代码提供到处理器1504以供执行时可能涉及各种计算机可读媒体，和/或各种计算机可读媒体可用以存储和/或运载此些指令/代码(例如，作为信号)。在许多实施方案中，计算机可读媒体可为物理和/或有形存储媒体。此类媒体可呈许多形式，包含(但不限于)非易失性媒体、易失性媒体及传输媒体。非易失性媒体包含(例如)光盘和/或磁盘，例如存储装置1506。易失性媒体包含(但不限于)动态存储器，例如工作存储器1518。发射媒体包含但不限于同轴电缆、铜线和光纤，包含包括总线1502的导线，以及通信子系统1512的各种组件(和/或通信子系统1512借以提供与其它装置的通信的媒体)。因此，传输媒体还可呈波的形式(包含但不限于无线电、声波及/或光波，例如，在无线电-波及红外线数据通信期间产生的那些波)。

举例来说，常见形式的物理和/或有形计算机可读媒体包含软性磁盘、柔性磁盘、硬盘、磁带，或任何其它磁性媒体、cd-rom、任何其它光学媒体、打孔卡、纸带、具有孔图案的任何其它物理媒体、ram、prom、eprom、flash-eprom、任何其它存储器芯片或盒带、如下文所描述的载波，或计算机可以从其读取指令和/或代码的任何其它媒体。

在将一或多个指令的一或多个序列携载到处理器1504以用于执行的过程中可涉及各种形式的计算机可读媒体。仅仅借助于实例，最初可将指令携载于远程计算机的磁盘和/或光盘上。远程计算机可将指令载入到其动态存储器中，并经由传输媒体将指令作为信号进行发送以由计算机系统1500接收及/或执行。根据本发明的各种实施方案，可呈电磁信号、声学信号、光信号和/或其类似者形式的这些信号都是可在其上编码指令的载波的实例。

通信子系统1512(和/或其组件)大体上将接收信号，且总线1502可以接着将信号(和/或由信号携载的数据、指令等)携载到工作存储器1518，处理器1504从所述工作存储器检索并执行指令。由工作存储器1518接收的指令可任选地在由处理器1504执行之前或之后存储在非暂时性存储装置1506上。

应理解，所揭示过程中的步骤的特定次序或层次为示范性方法的说明。基于设计偏好，应理解，可重新布置所述过程中的步骤的具体次序或层次。此外，可组合或省略一些步骤。所附方法权利要求以样本次序呈现各种步骤的元件，且并不有意限于所呈现的特定次序或层次。

提供先前的描述以使得所属领域的技术人员能够实践本文中所描述的各个方面。对这些方面的各种修改对于所属领域的技术人员来说将容易显而易见，并且本文中定义的一般原理可适用于其它方面。此外，本文中所揭示的任何内容都不希望专用于公开。