超声波传感器微阵列和其制造方法_2

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间,同时所述器件层作为相应的换能器隔 膜构件密封每个所述凹穴,至少一个第一导电构件电连接至所述换能器隔膜构件中的一个 或多个,至少一个第二导电构件插入所述背衬与所述底部硅层的后表面之间,所述至少一 个第一导电构件可电连接至地线或所述频率发生器。
[0038] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述BCB层包含具 有大于约0. 2微米的厚度的BCB结构层并且所述器件层包含硅基器件层。
[0039] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述BCB层包含BCB 器件层,所述BCB器件层包含BCB基器件层。
[0040] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述形成步骤包括 在所述第一晶片的所述上表面上形成所述BCB结构层;和在所述粘结步骤之前维持所述器 件层作为基本上未固化的BCB基器件层。
[0041] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中在所述蚀刻步骤之 前,对所述BCB结构层进行以将所述BCB部分固化至完全固化状态的约30%至70%。
[0042] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述粘结步骤包括 将所述BCB结构层加热至完全固化状态,并且其中所述BCB结构层中的BCB将所述第一晶 片粘合至所述器件层。
[0043] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述蚀刻步骤包括 光等离子体蚀刻。
[0044] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中在粘结后,将所粘 结的第一晶片和所述器件晶片物理分割成单独的微阵列,所述微阵列包含9X9换能器的 或更大的正方形矩阵。
[0045] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其进一步包括将导电金 属层施加至所述器件层的所述顶表面或所述第一晶片的所述下表面的至少一部分,所述金 属选自金、银和铜,其中所述导电金属层具有选择为约1至500纳米并且优选为约5至50 纳米的厚度。
[0046] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述几何形状包含 具有选择为约5至100微米并且优选为约10至40微米的宽度和长度横向尺寸的通常正方 形形状。
[0047] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中形成所述凹穴的所 述步骤包括以通常正方形矩阵形成所述凹穴,其中所述凹穴的分组以多个平行的行和/或 列对齐。
[0048] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中施加所述导电金属 层的所述步骤包括对基本上所述器件晶片的整个顶表面进行涂布,并且其中在涂布后,选 择性地去除所述导电金属层的一部分以将所述凹穴的至少一些所述分组与相邻分组电隔 离。
[0049] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中施加所述导电金属 层的所述步骤包括:在粘结之前,在所述凹穴各自的相应底部区域中形成穿过所述第一晶 片的通孔,并且在所述相应的底部区域中形成导电金属垫,其中所述导电垫通过所述通孔 提供与所述第一晶片的所述下表面的电连通(electrical communication)。
[0050] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,13进一步包括将所述凹 穴的分组与可操作以选择性地电耦合所述分组的切换组件电连接以实现更强的信号输出。
[0051] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中形成所述BCB结构 层的所述步骤包括以基本上约1至50微米,优选约2至5微米,并且最优选3至4微米的 厚度将BCB施加至所述第一晶片的所述上表面。
[0052] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中形成所述凹穴的所 述步骤包括形成至少一百个凹穴并且优选至少五百个凹穴的正方形阵列,每个所述凹穴具 有通常平坦的底部区域。
[0053] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,此外其中在所述蚀刻之 前,将所述第二晶片安装至承载晶片,并且对所述第二晶片进行研磨和/或激光烧蚀以形 成具有期望的厚度的所述器件层。
[0054] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中在形成所述BCB结 构层之前,将助粘剂涂层施加至所述上表面和下表面中的至少一个,所述助粘剂涂层具有 选择为小于约50nm的厚度。
[0055] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述器件晶片包含 硅基器件层。
[0056] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述器件晶片包含 BCB基器件层。
[0057] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述形成步骤包括 在所述第一晶片的所述前表面上形成所述BCB结构层;和在所述粘结步骤之前维持所述器 件层作为通常未固化的BCB基器件层。
[0058] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中在所述蚀刻步骤之 前,对所述BCB结构层进行加热以将所述BCB部分地固化至完全固化状态的约30 %至70 % 并且优选约50%。
[0059] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述粘结步骤包括 将所述BCB结构层加热至完全固化状态,并且其中所述BCB结构层中的BCB将所述第一晶 片粘合至所述器件晶片。
[0060] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述蚀刻步骤包括 对所述BCB结构层进行光等离子体蚀刻。
[0061] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中在粘结后,将粘结 的第一晶片和所述器件晶片物理分割成单独的微阵列,所述微阵列包含至少9X9换能器 的或更大的矩阵。
[0062] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其进一步包括将所述导 电金属涂层施加至所述器件晶片的所述前表面或所述第一晶片的后前表面的至少一部分, 所述金属涂层选自金、银、铜和其合金,并且其中所述导电金属层具有选择为约1至500纳 米并且优选约5至50纳米的厚度。
[0063] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述几何形状包括 具有选择为约5至200微米并且优选10至40微米的横向尺寸的通常正方形形状。
[0064] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中形成所述凹穴的所 述步骤包括以通常正方形矩阵形成所述凹穴,其中所述凹穴的分组以多个平行的行和/或 列对齐。
[0065] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中施加所述导电金属 的所述步骤包括对基本上所述器件晶片的整个前表面进行涂布,并且其中在涂布后,选择 性地去除所述导电金属涂层的一部分以将所述凹穴的至少一些所述分组与相邻分组电隔 离。
[0066] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中施加所述导电金属 涂层的所述步骤包括:在粘结之前,在所述凹穴各自的相应底部区域中形成穿过所述第一 晶片的通孔,并且在所述相应的底部区域中形成导电垫,其中所述导电垫通过所述通孔提 供与所述第一晶片的所述下表面的电连通。
[0067] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其进一步包括将所述凹 穴的分组与可操作以选择性地将所述分组电耦合至频率发生器的切换组件电连接。
[0068] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中形成所述BCB结构 层的所述步骤包括将BCB施加至所述第一晶片的所述前表面作为基本上平行层,其具有选 择为约1至100微米、并且优选约2至25微米并且最优选3至4微米的厚度。
[0069] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中形成所述凹穴的所 述步骤包括形成至少一百个凹穴并且优选至少五百个凹穴的正方形阵列,每个所述凹穴具 有通常平坦的底部。
[0070] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,此外其中在所述蚀刻之 前,将所述器件晶片安装至承载晶片,并且将所述器件晶片器件层研磨和/或激光烧蚀至 期望的厚度。
[0071] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中在形成所述BCB结 构层之前,将助粘剂涂层施加至所述第一晶片的所述前表面和所述器件晶片的后表面中的 至少一个,所述助粘剂涂层具有选择为小于约50nm的厚度,并且其中选择所述助粘剂涂层 以粘结所述BCB结构层。
[0072] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其进一步包括提供传感 器背衬平台,所述背衬平台包含具有选择为约〇. 5至IOcm的宽度的通常正方形安装表面, 在粘结后,将所述粘结的第一晶片和器件层分成多个包含多个换能器的CMUT换能器微阵 列模块,每个微阵列模块具有通常的几何形状并具有约Imm至2mm的平均宽度,将选择的换 能器微阵列模块安装在所述安装表面上。
[0073] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述安装步骤包括 以通常正方形阵列将所述CMUT换能器微阵列模块安装至所述背衬平台。
[0074] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其进一步包括由具有通 常平坦模块安装表面的ABS形成所述背衬平台。
[0075] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其进一步包括形成具有 离散化双曲抛物面安装表面的所述背衬平台,所述双曲抛物面安装表面包括多个用于在上 面接收所述微阵列模块中的相应的一个的离散平坦表面,并且进一步将所述CMUT换能器 微阵列模块中选定的一个安装在所述离散平坦表面中相应的一个上。
[0076] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中施加所述导电金属 层的步骤包括溅射选自金、银和铜的金属层,其中所述第一导电金属层具有选择为约100 至500纳米并且优选约100纳米的厚度。
[0077] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中蚀刻所述凹穴的所 述步骤包括以通常正方形或矩形矩阵的阵列对所述凹穴进行等离子体蚀刻,其中每个微阵 列模块中的所述换能器以多个平行的行和列对齐。
[0078] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述器件层包含具 有选择为约〇. 2至5微米并且优选小于1微米的厚度的硅基层。
[0079] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述器件层包含具 有选择为约〇. 2至5微米并且优选小于1微米的厚度的BCB层。
[0080] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述BCB结构层具 有选择为约1微米至40微米并且优选约3微米至4微米的厚度,并且其中所述BCB结构层 在相邻的所述气隙之间具有选择为所述凹穴的至少一半深度的厚度。
[0081] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述凹穴包含以通 常正方形矩阵阵列定向的通常正方形凹穴。
[0082] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其进一步包含插入所述 BCB结构层的一部分与所述底部硅层与所述器件层中的至少一个之间的助粘剂涂层。
[0083] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其包含多个所述第一导 电构件,所述第一导电构件,所述第一导电构件各自电连接每个CMUT微阵列中的所述换能 器隔膜构件的相应分组,并且进一步包含可激活以选择性地连接所述频率发生器与所述第 一导电构件中的一个或多个的切换组件,以选择性地激活换能器的相应分组。
[0084] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述第一导电构件 和所述第二导电构件各自包含导电金属涂层。
[0085] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中每个所述分组包含 所述换能器的柱状分组。
[0086] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述阵列包含至少 25个凹穴、优选至少100个凹穴并且更优选至少400个凹穴的通常正方形阵列。
[0087] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述传感器组件包 含可编程的车辆停泊辅助或盲点传感器。
[0088] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中发送的传感器波束 具有选择为50至200kHz并且优选约150至163kHz的频率。
[0089] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中用于发送和/或接 收传感器波束的超声波传感器系统,所述系统包含频率发生器和传感器组件,所述传感器 组件包含多个电容式微加工超声波换能器(CMUT)微阵列模块,所述微阵列模块以通常矩 阵定向排列,每个所述微阵列模块包含多个具有换能器气隙和隔膜构件的电容式微加工换 能器,所述电容式微加工换能器是通过所述方法形成的,并且其中所述微阵列模块包含:具 有通常平坦顶表面的底部硅层,设置在所述顶表面上并具有在其中形成的多个正方形凹穴 的BCB结构层,所述每个凹穴各自限定相应的所述换能器气隙的侧面和底部并且以通常正 方形阵列定向并具有选择为约〇. 2至10微米并且优选3至4微米的深度和选择为5至100 微米且优选10至40微米的宽度,和覆盖所述BCB结构层的顶部器件层,所述器件层作为 相应的所述换能器隔膜构件密封每个所述凹穴并具有选择为约0. 1至5微米的厚度,和至 少一个导电构件,其在所述隔膜构件之一的部分上延伸并可电连接至地线或所述频率发生 器。
[0090] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其包含多个所述导电构 件,所述导电构件电连接每个CMUT微阵列中的多个所述换能器的分组,其工作以产生更宽 范围的输出频率。
[0091] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中每个所述分组包含 所述换能器的柱状分组。
[0092] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其包含多个所述导电构 件,所述导电构件单独地电连接每个CMUT微阵列中的相应的所述换能器。
[0093] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述正方形阵列包 含至少25个凹穴并且优选至少400个凹穴的阵列。
[0094] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述传感器波束具 有选择为50至200kHz并且优选约150至163kHz的频率。
[0095] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述器件层包含硅 晶片,所述硅晶片具有选择为约〇. 2至4微米并且优选小于1微米的厚度。
[0096] 根据前述方面中的任一项所述的方法和/或传感器系统,其中所述器件层基本上 由BCB层构成,所述BCB层具有选择为约0. 2至4微米并且优选小于1微米的厚度。
【附图说明】
[0097] 可结合附图一起参考下面的详细说明,其中:
[0098] 图1示意性示出汽车,其示出基于CMUT的超声波传感器组件在其中的布置,和其 期望的覆盖区域,作为用于监测车辆盲点的车辆安全监测系统的一部分;
[0099] 图2示出根据本发明的第一实施方式的超声波传感器组件,其包含用于图1的监 测系统中的CMUT微阵列模块的5X5构造;
[0100] 图3示出图2中所示的CMUT微阵列模块的5X5构造的波束输出几何形状的极坐 标图;
[0101] 图4示出关于5X5构造的传感器背衬平台,其显示用于接近连续的双曲抛物面表 面的25个CMUT微阵列模块高度;
[0102] 图5提供
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