MX2014008859A - Transductor micro-mecanizado capacitivo y metodo para la fabricacion del mismo. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método para fabricar un transductor micro-mecanizado capacitivo (100), en particular un CMUT, el método comprende depositar una primera capa del electrodo (10) sobre el sustrato (1), depositando una primera película dieléctrica (20) en la primera capa del electrodo (10), depositando una capa de sacrificio (30) en la primera película dieléctrica (20), la capa de sacrificio (30) es removible para formar una cavidad (35) del transductor, depositando una segunda película dieléctrica (40) en la capa de sacrificio (30), y depositando una segunda capa del electrodo (50) en la segunda película dieléctrica (40), en donde la primera película dieléctrica (20) y/o la segunda película dieléctrica (40) comprenden una primera capa que comprende un óxido, una segunda capa que comprende un material con alto k, y una tercera capa que comprende un óxido, y en donde los pasos de depósito se realizan por medio de la Deposición de Capa Atómica. La presente invención además se refiere a un transductor micro-mecanizado capacitivo (100), en particular CMUT, fabricado por tal método.

Description

TRANSDUCTOR MICRO-MECANIZADO CAPACITIVO Y METODO PARA LA FABRICACION DEL MISMO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a un método para fabricar un transductor micro-mecanizado capacitivo, en particular un transductor ultrasónico micro-mecanizado capacitivo (CMUT, por sus siglas en inglés) para transmitir y/o recibir ondas ultrasónicas. La presente invención además se refiere a un transductor micro-mecanizado capacitivo, en particular un transductor ultrasónico micro-mecanizado capacitivo (CMUT) para transmitir y/o recibir ultrasonido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION El punto central de cualquier sistema ultrasónico (captura de imágenes) es el transductor que convierte energía eléctrica en energía acústica y viceversa. Tradicionalmente, estos transductores se hacen de cristales piezoeléctricos dispuestos en arreglos de transductor lineales (1-D), y que operan a frecuencias de hasta 10 MHz. Sin embargo, la tendencia hacia los arreglos de transductor de matriz (2-D) y la iniciativa hacia la miniaturización para integrar la funcionalidad ultrasónica (captura de imágenes) en catéteres y cables guía ha resultado en el desarrollo de los denominados transductores ultrasónicos micro-mecanizados capacitivos (CMUT) . Un CMUT comprende una membrana (o Ref. 249301 diafragma) , una cavidad por debajo de la membrana, y electrodos que forman un capacitor. Para recibir las ondas ultrasónicas, las ondas ultrasónicas causan que la membrana se mueva o vibre y la variación en la capacitancia entre los electrodos puede detectarse. Por lo tanto, las ondas ultrasónicas se transformar en una señal eléctrica correspondiente. Inversamente, una señal eléctrica aplicada a los electrodos causa que la membrana se mueva o vibre y por lo tanto transmita las ondas ultrasónicas .

Sin embargo, la carga es una desventaja conocida del transductor ultrasónico micro-mecanizado capacitivo. WO 2010/032156 A2 describe un transductor ultrasónico micro-mecanizado capacitivo con una estructura de capas que resuelve el problema de la carga. Una primera capa de aislamiento comprende un dieléctrico que se dispone entre el primer electrodo y el segundo electrodo. Además, puede disponerse una segunda capa de aislamiento que comprende un dieléctrico entre el segundo electrodo y la cavidad. Especialmente, una denominada capa dieléctrica 0N0 (Oxido-Nitruro-Oxido) convierte una solución para carga.

En WO 2010/032156 A2 , la primera capa de aislamiento dieléctrica y la segunda capa de aislamiento dieléctrica aislan el primer electrodo y el segundo electrodo. Tales capas de aislamiento dieléctricas determinan un grado justo el funcionamiento global del dispositivo CMUT.

En el caso ideal, las capas de aislamiento dieléctricas son muy delgadas o tienen una alta constante dieléctrica y un alto voltaje disruptivo. Sin embargo, una capa dieléctrica ONO tiene sus limitaciones y puede depositarse solamente en capas relativamente gruesas (por ejemplo de aproximadamente 250 nm utilizando PECVD) una baja constante dieléctrica, como la constante dieléctrica del nitruro es de aproximadamente 5 a 7.

De esta forma, el funcionamiento del CMUT está limitado por un grosor mínimo de la capa dieléctrica ONO, el voltaje disruptivo eléctrico y su constante dieléctrica. Un problema particular con tal dispositivo CMUT puede ser que el voltaje operativo es más bien alto y la presión de salida relativamente baja. Por lo tanto, existe la necesidad de una mejora más en tal CMUT.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Es un objeto de la presente invención proporcionar un transductor micro-mecanizado capacitivo mejorado (en particular CMUT) , en particular con un funcionamiento mejorado (por ejemplo que reduzca el voltaje operativo y/o aumente la presión de salida) y/o facilite la fabricación. Es un objeto más de la presente invención proporcionar un método de fabricación mejorado tal como un transductor micro-mecanizado capacitivo (en particular CMUT) .

En un primer aspecto de la presente invención, se presenta un método para fabricar un transductor micro- mecanizado capacitivo, en particular un CMUT, el método comprende: depositar una primera capa del electrodo en un sustrato, depositando una primera película dieléctrica en la primera capa del electrodo, depositando una capa de sacrificio en la primera película dieléctrica, la capa de sacrificio es removible para formar una cavidad del transductor, depositando una segunda película dieléctrica en la capa de sacrificio, depositando una segunda capa del electrodo en la segunda película dieléctrica, en donde la primera película dieléctrica y/o la segunda película dieléctrica comprenden una primera capa que comprende un óxido, una segunda capa que comprende un material con alto k, y una tercera capa que comprende un óxido, y en donde los pasos de depósito se realizan por medio de la Deposición de Capa Atómica.

En un aspecto más de la presente invención, se presenta un transductor micro-mecanizado capacitivo, en particular un CMUT, fabricado por el método de la presente invención.

En un aspecto más de la presente invención, se presente un transductor micro-mecanizado capacitivo, en particular un CMUT, que comprende: una primera capa del electrodo en un sustrato, una primera película dieléctrica en la primera capa del electrodo, una primera cavidad formada arriba de la primera película dieléctrica, una segunda película dieléctrica que cubre la cavidad, y una segunda capa del electrodo sobre la segunda película dieléctrica, en donde la primera película dieléctrica y/o la segunda película dieléctrica comprenden una primera capa que comprende un óxido, una segunda capa que comprende un material con alto k, y una tercera capa que comprende un óxido.

La idea básica de la invención es proporcionar un uso de una capa de aislamiento dieléctrica que comprende una capa de óxido (0) , una capa alta en k, y otra capa de óxido (O) . En otras palabras, una capa alta en k se empareda entre dos capas de óxido (en particular óxido de silicón) . Esto es el denominado laminado. Alta en k se refiere a una alta constante dieléctrica (por ejemplo 8 o más) . La constante dieléctrica comúnmente se abrevia con la letra k (o también er) . Comparada con una capa ONO de aislamiento dieléctrica, el funcionamiento del transductor puede mejorarse significativamente (por ejemplo más presión de salida a un más bajo voltaje operativo) en esta forma. De esta manera, al reemplazar una Capa de aislamiento dieléctrica ONO por un material con alto k depositado por la Deposición de Capa Atómica (ALD, por sus siglas en inglés) , resultan en un aumento significativo en el funcionamiento del CMUT en términos de voltaje operativo y presión de salida. Además, puede obtenerse un funcionamiento similar con respecto a la estabilidad del dispositivo (en particular salida estable frente a tiempo) , comparado con una capa de aislamiento dieléctrica ONO. En otras palabras, el laminado no almacena cargas eléctricas que causen que la salida del ultrasonido se desvíe .

La presente invención utiliza la Deposición de Capa Atómica (ALD) en el método de fabricación. La técnica ALD proporciona ventajas y opciones para superar las limitaciones de procesamiento actuales y, por consiguiente, las limitaciones del funcionamiento CMUT. Se proporciona un método de fabricación en el cual todas las capas funcionales del CMUT (AL-ALD CMUT) se depositan en una sola secuencia del proceso, en particular bajo un entorno controlado sin exponer el sustrato al medio ambiente como sería necesario durante el procesamiento de la técnica anterior en general . Las capas funcionales del CMUT son en particular la primera capa del electrodo (proporcionando el primer electrodo) , la primera película dieléctrica (proporcionando aislamiento eléctrico) , la capa de sacrificio (formando la cavidad) , la segunda película dieléctrica (proporcionando aislamiento eléctrico) , y la segunda película de electrodo (proporcionando el segundo electrodo) . Este proceso también se denomina proceso CMUT ALD de Todas las Capas (AL-ALD) . En esta forma se obtiene una microplaqueta con una pila de capas depositadas (o películas) . Como la microplaqueta no se sale de la máquina ALD cuando crece la pila de capas, se pueden obtener interfaces de material muy limpias. Además, la mejora del funcionamiento puede obtenerse controlando y sintonizando, por ejemplo la tensión y las propiedades de carga, de las capas y las interfaces individuales.

La Deposición de Capa Atómica es una técnica para la deposición de película delgada que se basa en el uso secuencial de un proceso químico de fase de gas. La mayoría de las reacciones ALD utilizan dos químicos, típicamente denominados "precursores" . Estos precursores reaccionan con una superficie una a la vez en una forma secuencial. Al exponer los precursores al crecimiento de la superficie repetidamente, se deposita una película delgada. ALD es un química de superficie auto-limitante (es decir, la cantidad del material delgado depositado en cada ciclo de la reacción es constante) secuencial que deposita películas delgadas conformacionales de materiales sobre sustratos de composiciones variables. Las capas ALD depositadas generalmente son amorfas. Las capas ALD depositadas tienen una alta calidad, están libres de pequeños agujeros, y pueden depositarse a bajas temperaturas. Debido a la baja temperatura del proceso ALD es compatible con CMOS. En particular, al utilizar ALD (por ejemplo una herramienta ALD) pueden depositarse capas muy delgadas (por ejemplo adecuadamente por debajo de 100 nm) y sin pequeños orificios. Una capa de aislamiento dieléctrica más delgada resulta en más presión de salida a un menor voltaje operativo y una mejorada sensibilidad de recepción. Esto se debe a que la membrana es atraída por una fuerza dieléctrica entre los electrodos en una dirección hacia el fondo de la cavidad. Una película dieléctrica delgada o un material que tiene un alta constante dieléctrica (también denominada material alto épsilon o material alto en k) aumenta esta fuerza dieléctricamente significativamente, lo que genera más potencia de salida o aumenta la sensibilidad receptiva (con base en la ley de cuadrado inverso de Coulomb) . Esto en particular soporta un CMUT operado en modo colapsado (es decir, la membrana toca parcialmente el fondo de la cavidad durante la operación por ejemplo, mediante la aplicación de un tensión de polarización entre los electrodos) , pero en general también para un CMUT en el modo no colapsado.

Las modalidades preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes. Se debe entender que el CMUT reivindicado tiene modalidades similares y/o idénticas preferidas como el método reivindicado y como se define en las reivindicaciones dependientes. En la misma forma, se debe entender que el método reivindicado tiene modalidades similares y/o idénticas preferidas como el método reivindicado y como se define en las reivindicaciones dependientes .

En una modalidad, el material con alto k es Oxido de Aluminio (A1203) y/u Oxido de Hafnio (Hf02) . El Oxido de Aluminio (k o eG entre 7 y 9, en particular aproximadamente 8 o 9) u Oxido de Hafnio (k o eG entre 12 y 27, en particular aproximadamente 14 o 20) tienen una alta constante dieléctrica. En un ejemplo, un laminado (capas alternantes) de Oxido - Oxido de Aluminio - Oxido (abreviado como OAO) puede proporcionarse en esta forma. En otro ejemplo, un laminado (capas alternantes) de Oxido - Oxido de Hafnio -Oxido (abreviado como 0H0) puede proporcionarse en esta forma .

En otra modalidad, la segunda capa comprende una primera subcapa que comprende Oxido de Aluminio, una segunda subcapa que comprende Oxido de Hafnio, y una tercera subcapa que comprende Oxido de Aluminio. Eb esta forma, un laminado (capas alternantes) de Oxido -Oxido de Aluminio - Oxido de Hafnio - Oxido de Aluminio - Oxido (abreviado como OAHAO) puede ser provisto. El Oxido de Aluminio (también es referido como Alúmina) tiene una alta constante dieléctrica combinada con un alto voltaje disruptivo eléctrico. El Oxido de Hafnio tiene una constante dieléctrica aún más alta pero un bajo voltaje disruptivo. Por lo tanto, una capa de aislamiento dieléctrica OAHAO combina baja tensión una alta constante dieléctrica y un alto voltaje disruptivo.

En otra modalidad, la segunda capa tiene un espesor por debajo de 100 nm. En esta forma puede ser provista una capa alta en k muy delgada, en particular usando ALD.

En una modalidad más, el método además comprende estructurar al menos una de las capas y películas depositadas. En particular, la mayor parte o todas las capas y películas depositadas pueden estructurarse. En esta forma, el método de fabricación puede utilizar el estructurado "de arriba hacia abajo". El estructurado de arriba hacia abajo proporciona un CMUT con una estructura de pirámide característica, en particular estructura de pirámide escalonada. Esta sección transversal típica puede identificarse vía métodos de análisis utilizando, por ejemplo, una sección transversal FIB o SEM (Microscopio de Electrón de Exploración) . Los medios de estructuración aportan la estructura (por ejemplo pila de capas depositadas) en un patrón. Esto por ejemplo puede hacerse utilizando (foto) litografía en donde se expone a foto-sensibilidad. La herramienta de exposición se denomina un Escalador. Una capa fotosensible, denominada un Material Protector, se desarrolla. Este patrón puede grabarse dentro de una capa. El proceso de grabado puede ser un proceso "húmedo" o "seco" .

En una variante de esta modalidad, el estructurado comprende un paso de estructurar la segunda capa del electrodo. En esta forma, la dimensión lateral del segundo electrodo puede definirse. Por ejemplo, la segunda capa del electrodo puede estructurarse para ser más pequeña que la primera capa del electrodo. En esta forma, el estructurad de "arriba hacia abajo" se lleva a cabo (por ejemplo usando una primera máscara de grabado) . Una estructura piramidal característica, en particular estructura piramidal escalonada, de esta forma es provista.

En otra variante de esta modalidad, el estructurado comprende un paso de estructurar la capa de sacrificio y/o la primera capa del electrodo. Al estructurar la capa de sacrificio, la dimensión lateral de la cavidad puede definirse. La estructuración "de arriba hacia abajo" además se lleva a cabo (por ejemplo utilizando una segunda máscara de grabado) en esta forma. La estructuración de la capa de sacrificio puede llevarse a cabo en un paso separado a partir del paso de estructurar la segunda capa del electrodo. Alternativamente, la estructuración de la capa de sacrificio y la estructuración de la segunda capa del electrodo puede llevarse a cabo en un paso común. Al estructurar la primera capa del electrodo, la dimensión lateral del primer electrodo puede definirse. La estructuración "de arriba hacia abajo" además se lleva a cabo (por ejemplo utilizando una tercera máscara de grabado) en esta forma. La estructuración de la primera capa del electrodo puede llevarse a cabo en un paso separado a partir del paso de estructurar la segunda capa del electrodo y/o el paso de estructurar la capa de sacrificio. Alternativamente, la estructuración de la primera capa del electrodo y la estructuración de la capa de sacrificio pueden llevarse a cabo en un paso común. Esto también puede hacerse en un paso común con la estructuración de la segunda capa del electrodo .

En otra modalidad o variante, la mayoría o todas las capas y películas depositadas están estructuradas. En particular, la mayoría o todas las capas y películas depositadas por la ALD se estructuran después de la deposición de la ALD. En particular, todas las capas funcionales del CMUT están estructuradas. Más particularmente, la primera capa del electrodo, la primera película dieléctrica, la capa de sacrificio, la segunda película dieléctrica, y la segunda capa del electrodo están estructuradas. Esta estructuración puede comprender múltiples pasos, por ejemplo un primer paso de estructuración de la(s) capa(s) de más arriba, y un segundo paso de estructurar la(s) capa(s) de más abajo. En cada paso las capas pueden estructurarse para tener una dimensión lateral (en una dirección paralela a la(s) superficie (s) superior de las capas) . En esta forma, puede crearse una estructura piramidal (escalonada) . Alternativamente, la estructuración puede llevarse a cabo en un solo paso en el cual las capas se estructuran para tener la misma dimensión lateral.

En otra modalidad, el método además comprende depositar una capa dieléctrica que cubre las capas y películas depositadas. Este paso de deposición en particular puede realizarse utilizando la Deposición de Capa Atómica. La capa dieléctrica en particular puede cubrir las superficies superiores y las superficies laterales de las capas y películas depositadas con esencialmente la misma cobertura. Esto proporciona un muy paso de cobertura, en particular por la Deposición de Capa Atómica.

En otra modalidad, el método además comprende remover la capa de sacrificio proporcionando un orificio grabado y grabando la capa de sacrificio para formar la cavidad. En esta forma, la cavidad del CMUT es provista (por ejemplo utilizando una cuarta máscara de grabado) en una forma fácil.

En otra modalidad, la primera película dieléctrica y/o la segunda película dieléctrica comprenden residuales del proceso, tales como residuales de Carbono o Cloro. Estos residuales pueden ser restos del (de los) precursor (s) utilizado en el proceso ALD. Esto muestra que el CMUT ha sido fabricado utilizando la Deposición de Capa Atómica. Los residuales por ejemplo pueden detectarse utilizando el método XPS (espectroscopia de fotoelectrón de rayos X) u otros métodos de caracterización, tales como SIMS (Espectroscopia de Masas de Ión Secundario) .

En otra modalidad, la primera capa del electrodo y/o la segunda capa del electrodo comprende un material conductivo no metálico. En esta forma la técnica de Deposición de Capa Atómica puede proveer la única opción para depositar todas las capas funcionales del CMUT durante una secuencia de un solo proceso. El material conductivo no metálico por ejemplo puede ser un semiconductor.

En una variante de esta modalidad, el material conductivo no metálico es al menos un material seleccionado del grupo que comprende TiN (Nitruro de Titanio) , TaN (Nitruro de Tántalo) , TaCN, Ir02 (Oxido de Iridio) , ITO (Oxido de Indio-Estaño) , LaNi03í y SrRu03 (Rutenato de Estroncio) . Estos materiales también son adecuados para la Deposición de Capa Atómica. En una variante de esta variante, el material conductivo no metálico es TiN (Nitruro de Titanio) . El Nitruro de Titanio es particularmente adecuado, en particular para la Deposición de Capa Atómica. Por ejemplo, el Nitruro de Titanio tiene una baja resistencia eléctrica (por ejemplo comparado con el polisilicón) y/o puede depositarse como una muy delgada capa (por ejemplo comparado con el polisilicón) .

En una modalidad alternativa, la primera capa del electrodo y/o la segunda capa del electrodo comprenden un material conductivo metálico. En particular, el material conductivo metálico puede comprender al menos un material seleccionado del grupo que comprende Ni (Níquel) , Cobre (Cu) , W (Tungsteno) , Pt (Platino) , Ir (Iridio) , y Al (Aluminio) .

Por ejemplo, el metal puede ser una de sus aleaciones.

En otra modalidad, la al menos una capa y/o película estructurada termina abruptamente o no continuamente en sus lados. En otras palabras, la superficie superior y la superficie lateral de una capa son sustancialmente ortogonales entre sí. Esto muestra que el CMUT ha sido fabricado utilizando la estructuración. Idealmente, la superficie superior y la superficie lateral de una capa son ortogonales (90°) o están a un ángulo recto entre sí. Sin embargo, en realidad la capa tiene algo de declive debido al proceso de estructuración (en particular grabado) que no es perfecto, o deliberadamente un declive puede aplicarse. También los grados de grabado de los varios materiales no son iguales. De esta forma, cuando se estructura (en particular graba) una pila de capas con diferentes propiedades, la superficie superior y la superficie lateral en su extremo pueden no tener un ángulo recto perfecto. Por ejemplo puede crearse una estructura voladiza. De esta forma, sustancialmente ortogonal puede entenderse como estando a un ángulo entre 70° y 110° (90°±20°), o entre 80° y 100° (90°±10°), o entre 85° y 95° (90°±5°).

En otra modalidad, el CMUT además comprende una capa dieléctrica que cubre las capas y películas depositadas. En particular, la capa dieléctrica cubre las superficies superiores y las superficies laterales de las capas y películas depositadas con esencialmente la misma cobertura. Esto muestra que el CMUT provee un muy paso de cobertura, en particular utilizando la Deposición de Capa Atómica. En particular, las porciones verticales de la capa dieléctrica pueden extenderse sustancialmente ortogonales a las capas y/o películas depositadas. Como se explica anteriormente, sustancialmente ortogonal puede entenderse estando a un ángulo entre 70° y 110° (90°±20°), o entre 80° y 100° (90°±10°), o entre 85° y 95° (90°±5°).

En otra modalidad, la segunda capa del electrodo se estructura para ser más pequeña que la primera capa del electrodo. Esto muestra que el CMUT ha sido fabricado utilizando la estructuración "de arriba hacia abajo". Una estructura piramidal característica, en particular estructura piramidal escalonada, de esta forma es provista.

En otra modalidad, el CMUT además comprende al menos una vía conductiva que se extiende desde la primera capa del electrodo y/o la segunda capa del electrodo en una dirección ortogonal hacia la superficie superior de las capas. De esta forma, la vía conductiva es ortogonal o al menos está en ángulo recto a las capas depositadas. En esta forma el primer electrodo, el segundo electrodo, o ambos, pueden ser provistos con una conexión eléctrica. Por ejemplo, la vía conductiva puede estar eléctricamente conectada a un ASIC por debajo del CMUT.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Estos y otros aspectos de la invención serán evidentes a partir de y se explicarán con referencia a la(s) modalidad(es) descritas a continuación. En las siguientes figuras: Las Figs . la-lj muestran un método para fabricar un CMUT de acuerdo con una primera modalidad; La Fig. lj muestra una sección transversal esquemática de un CMUT de acuerdo con una primera modalidad; Las Figs. 2a-2j muestran un método de fabricación de un CMUT de acuerdo con una segunda modalidad; La Fig. 2j muestra una sección transversal de un CMUT de acuerdo con una segunda modalidad; Las Figs. 3a-3h muestran un método para fabricar un CMUT de acuerdo con una tercera modalidad; La Fig. 3h muestra una sección transversal esquemática de un CMUT de acuerdo con una tercera modalidad; La Fig. 4 muestra un diagrama de una constante dieléctrica (épsilon) frente a la presión de salida acústica relativa de un CMUT; y La Fig. 5 muestra una gráfica ilustrativa del campo eléctrico a través de del dieléctrico frente a la corriente que fluye a través del dieléctrico.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Las Figs. la-lj muestran un método para fabricar un CMUT 100 de acuerdo con una primera modalidad. En particular, las Figs. lb-lj muestran el flujo del proceso de arriba hacia abajo esquemático, después de que todas las capas CMUT funcionales han sido depositadas en una secuencia de proceso (ver Fig. la) utilizando la Deposición de Capa Atómica (ALD) .

El método inicia con la secuencia del proceso de utilizar ALD (ver Fig. la) . En primer lugar, una primera capa del electrodo 10 se deposita en un sustrato (no mostrado) o capa dieléctrica 11. En la modalidad mostrada en la Fig. la, la capa dieléctrica 11 es provista o depositada entre el sustrato y la primera capa del electrodo 10. La capa dieléctrica 11 es en este caso la primera capa en el sustrato. En este caso, la capa dieléctrica por ejemplo puede hacerse de Oxido (Silicón) o Nitruro (Silicón) , en particular cuando se procesa en un ASIC, en donde por lo general se utiliza un paso de planarización para crear una superficie lisa. Sin embargo, la capa dieléctrica 11 también podría omitirse. Después, una primera película dieléctrica 20 se deposita en la primera capa del electrodo 10, y una capa de sacrificio 30 se deposita en la primera película dieléctrica 20. La capa de sacrificio 30 es removible para formar una cavidad del transductor posteriormente. Posteriormente, una segunda película dieléctrica 40 se deposita sobre la capa de sacrificio 30. Después, una segunda capa del electrodo 50 se deposita sobre la segunda película dieléctrica 40. En la modalidad de la Fig. la, una capa dieléctrica adicional 51 se deposita sobre la segunda capa del electrodo 50. La capa dieléctrica 51 cubre o protege la segunda capa del electrodo 40, en particular cuando se realiza un grabado de sacrificio para remover la capa de sacrificio 30. Sin embargo, la capa dieléctrica 51 también podría omitirse. Cada uno de estos pasos de deposición descrito anteriormente se realiza por medio de la Deposición de Capa Atómica (ALD) . En esta forma una pila de capas alternantes de un material dieléctrico y un material conductivo son provistas (ver Fig. la) . De esta forma, todas las capas funcionales CMUT (AL-ALD CMUT) se depositan en una sola secuencia del proceso, es decir una sola corrida en la máquina ALD en donde la microplaqueta no sale de la máquina sino que toman lugar varios pasos (proceso deposición) . De esta forma, pueden apilarse varios materiales uno encima del otro en una secuencia del proceso, pero no se deposita un material después de otro en varios pasos (proceso o deposición) dentro de esta secuencia del proceso. Este proceso o secuencia del proceso también se denomina el proceso CMUT ALD de Todas las Capas (AL-ALD) .

El método además comprende estructurar al menos una de las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50, 51. Un ejemplo de tal estructuración se explicará con referencia a las Figs. lb-ld. El método de fabricación utiliza la estructuración "de arriba hacia abajo" . La estructuración de arriba hacia abajo proporciona un CMUT con una estructura piramidal característica, en particular estructura piramidal escalonada, (cuya sección transversal puede, por ejemplo, ser identificada vía métodos de análisis que hacen uso de una sección transversal FIB o SEM) . La al menos una capa y/o película estructura terminan abruptamente o no continuamente en sus costados. En otras palabras, la superficie superior y la superficie lateral son sustancialmente ortogonales entre sí. Esto muestra que el CMUT ha sido fabricado utilizando la estructuración. Idealmente, la superficie superior y la superficie lateral de una capa son ortogonales (90°) entre sí. Sin embargo, en realidad la capa tiene algo de declive debido a que el proceso de estructurado (en particular grabado) no es perfecto o deliberadamente puede aplicarse un declive. También los grados de grabado de varios materiales no son iguales. De esta forma, cuando se estructura (en particular grabado) una pila de capas con diferentes propiedades, la superficie superior y la superficie lateral de la capa en su extremo no estarán en un ángulo recto. Una estructura voladiza por ejemplo puede crearse. De esta forma, sustancialmente ortogonal como estando a un ángulo entre 70° y 110° (90°±20°), o entre 80° y 100° (90°±10°), o entre 85° y 95° (90°±5°) .

En esta primera modalidad, como se puede ver en la Fig. Ib, la estructuración comprende un primer paso de estructurar la segunda capa del electrodo 50. Esto se realiza utilizando una primera máscara de grabado (marcada con "máscara 1") . En esta forma, la dimensión lateral (en una dirección paralela a las superficies superiores de las capas o a la superficie superior del sustrato) o longitud del segundo electrodo 50 se definen. En este ejemplo, en el primer paso de la estructuración también la segunda película dieléctrica 40 se estructura (así como la capa dieléctrica adicional 51 sobre la segunda capa del electrodo 50) . Como se puede ver, la segunda capa del electrodo 50 se estructura para ser más pequeña que la primera capa del electrodo 10. Por ejemplo, la segunda capa del electrodo 50 puede estructurarse en forma de un electrodo anular. Esto es benéfico para el funcionamiento acústico. La estructuración además comprende un segundo paso (separado) de estructuración de la capa de sacrificio 30, como se indica en la Fig. le. Esto se realiza utilizando una segunda máscara de grabado (marcada con "máscara 2") . En esta forma, la dimensión lateral (en una dirección paralela a las superficies superiores de las capas o a la superficie superior del sustrato) o longitud de la cavidad del CMUT puede definirse. Además, como se muestra en la Fig. Id, la estructuración comprende un tercer paso (separado) de estructuración de la primera capa del electrodo 10. Esto se realiza utilizando una tercera máscara de grabado (marcada con "máscara 3") . En esta forma, la dimensión lateral (en una dirección paralela a las superficies superiores de las capas o a la superficie superior del sustrato) o longitud del primer electrodo 10 se define. En este ejemplo, en el tercer paso de la estructuración también la primera película dieléctrica 20 se estructura. Solamente la capa dieléctrica 11 sobre el sustrato no está estructurada en este ejemplo. De esta forma, la mayoría de las capas y películas depositadas (excepto por la capa dieléctrica 11) ahora están estructuradas. Ahora, el paso de estructuración después de la deposición ALD termina. Todas las capas y películas CMUT funcionales estructuradas 10, 20, 30, 40, 50, 51 ahora están estructuradas.

En un paso posterior, haciendo referencia ahora a la Fig. le, el método comprende depositar una capa dieléctrica 60 que cubre las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50, 51. Este paso de deposición de nuevo puede llevarse a cabo utilizando la Deposición de Capa Atómica (ALD) .

Alternativamente, otra técnica, tal como PECVD, puede utilizarse. La capa dieléctrica 60 cubre las superficies superiores y las superficies laterales de las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50, 51 con esencialmente la misma cobertura (por ejemplo el grosor de la porción horizontal de la capa dieléctrica 60 y el grosor de la porción vertical de la capa dieléctrica 60 son esencialmente iguales) . En esta forma, se provee un paso con muy buena cobertura. En otras palabras, las porciones verticales de la capa dieléctrica 60 y las porciones horizontales de la capa dieléctrica 60 tienen aproximadamente la misma cobertura o grosor (ver Fig. le) . Las porciones verticales (en una dirección ortogonal a las superficies superiores de las capas o a la superficie superior del sustrato) de la capa dieléctrica 60 se extiende sustancialmente ortogonal a las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50, 51. Idealmente, las porciones verticales de la capa dieléctrica 60 son ortogonales (90°) o están en un ángulo recto a las capas y/o películas depositadas. Sin embargo, en realidad la capa dieléctrica 60 tiene algo de declive. Por lo tanto, las porciones verticales de la capa dieléctrica 60 no estarán a un ángulo recto perfecto. De esta forma, sustancialmente ortogonal como estando a un ángulo entre 70° y 110° (90°±20°), o entre 80° y 100° (90°±10°), o entre 85° y 95° (90°±5°) .

Posteriormente, el método comprende remover la capa de sacrificio 30 proporcionando un orificio grabado 32 (ver Fig. lf) , en particular múltiples orificios grabados (por ejemplo tres o más) , y grabando la capa de sacrificio 30 para formar la cavidad 35 (ver Fig. lg) . La proporción del orificio grabado 32 se lleva a cabo utilizando una cuarta máscara de grabado (marcada con "máscara 4") . El orificio grabado 32 es provisto en la capa dieléctrica 60. La altura (en una dirección ortogonal a las superficies superiores de las capas o a la superficie superior del sustrato) de la cavidad se define por el grosor de la capa de sacrificio 30 que se remueve. Después, haciendo referencia a la Fig. lh, una capa adicional 70, en particular una capa dieléctrica adicional, puede ser provista cubriendo la capa dieléctrica 60. La capa adicional 70 cierra o sella los orificios del grabado 32.

Además, el método comprende proporcionar al menos una vía conductiva 15, 55 que se extiende desde la primera capa del electrodo 10 y la segunda capa del electrodo 50, respetivamente, en una dirección ortogonal a las superficies superiores de las capas (o la superficie superior del sustrato) . De esta forma, la vía conductiva 15, 55 es ortogonal o está en ángulo recto a las capas depositadas. En este ejemplo, esto se realiza por medio de la provisión de un orificio grabado 62 y llenando cada orificio del grabado 62 con un material conductivo para formar la vía conductiva 15, 55. Aquí, un primer orificio de grabado 62 es provisto dirigido hacia la primera capa del electrodo 10 (a través de la capa adicional 70, la capa dieléctrica 60 y la primera película dieléctrica 20) . Un segundo orificio de grabado 62 es provisto dirigido hacia la segunda capa del electrodo 50 (a través de la capa dieléctrica 60 y la capa adicional 70) . El primer orificio de grabado 62 se llena con el material conductivo para formar la vía 15 desde la primera capa del electrodo 10. El segundo orificio de grabado 62 se llena con el material conductivo para formar la vía 55 desde la segunda capa del electrodo 50. Además, una porción conductiva 16, 56 para proveer una conexión eléctrica externa (por ejemplo para un ASIC y/o un suministro de energía, por ejemplo para conectar un tensión de polarización, o conexiones a un cable o enlaces de cable) desde la vía 15, 55, respetivamente, es provista. En esta forma, ambos, el primer electrodo 10 y el segundo electrodo 50 son provistos con una conexión eléctrica (por ejemplo a un ASIC por debajo del CMUT) . Se entenderá que también solamente el primer orificio de grabado o el segundo orificio de grabado pueden ser provistos. Por ejemplo, la vía conductiva 15 desde el primer electrodo 10 también podría formarse en el sustrato.

La Fig. lj muestra una sección transversal esquemática de un CMUT 100 de acuerdo con una primera modalidad. El CMUT 100 de la Fig. lj en particular ha sido fabricado utilizando el método descrito anteriormente con referencia a la Fig. 1. El CMUT 100 comprende la primera capa del electrodo (inferior) 10 sobre el sustrato (no mostrado) , la primera película dieléctrica 20 en la primera capa del electrodo 10, la cavidad 35 formada por arriba de la primera película dieléctrica 20, la segunda película dieléctrica 40 que cubre la cavidad 35, y la segunda capa del electrodo (superior) 50 sobre la segunda película dieléctrica 40. Opcionalmente , el CMUT 100 puede comprender la capa dieléctrica 11 y la capa dieléctrica 51. La mayoría de las capas y películas depositadas están estructuradas. En esta modalidad, todas las capas y películas funcionales CMUT depositadas 10, 20, 30, 40, 50 están estructuradas. De esta forma, cada una de las capas y películas funcionales CMUT depositadas 10, 20, 30, 40, 50 están estructuradas. La segunda capa del electrodo 50 se estructura para ser más pequeña que la primera capa del electrodo 10 (por ejemplo estructurada en forma de un electrodo anular) , que es benéfico para el funcionamiento acústico. La segunda capa del electrodo 50 se estructura para ser más pequeña que la cavidad 35. La cavidad 35 se estructura para ser más pequeña que la primera capa del electrodo 10. En esta forma la estructurada piramidal (escalonada) característica es provista. El CMUT 100 además comprende la capa dieléctrica 60 que cubre las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50. La capa dieléctrica 60 cubre las superficies superiores y las superficies laterales de las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50 con esencialmente la misma cobertura o grosor, como se explica anteriormente. Las porciones verticales de la capa dieléctrica 60 se extienden sustancialmente ortogonales a las capas depositadas 10, 20, 30, 40, 50. El CMUT 100 además comprende la capa adicional 70 que cubre la capa dieléctrica 60. En particular, la capa adicional 70 es mucho más gruesa comparada con las otras capas o películas por ejemplo más de 2 veces o más, o más de 5 veces o más (por ejemplo un grosor de capa 40 de aproximadamente 200 nm comparado con un grosor de capa 70 de aproximadamente 1 um) . Además, el CMUT comprende la vía conductiva 15 que se extiende desde la primera capa del electrodo 10 en dirección ortogonal a las superficies superiores de las capas (dirección vertical en la Fig. 1 ) . También, el CMUT 100 comprende la vía conductiva 55 que se extiende desde la segunda capa del electrodo 50 en dirección ortogonal a las superficies superiores de las capas (dirección vertical en la Fig. lj). El CMUT 100 además comprende una porción conductiva 16, 56 para proveer una conexión eléctrica externa (por ejemplo a un ASIC y/o un suministro de energía, por ejemplo para conectarse a un tensión de polarización, o conexiones a un cable o uniones de cable) desde la vía 15, 55, respetivamente. La vía 15, 55 se extiende en una dirección vertical (ortogonal a la(s) superficie (s) superior de las capas o el sustrato) y la porción conductiva 56 se extiende en una dirección horizontal (paralela a la(s) superficie (s) superior de las capas o el sustrato) .

Las Figs . 2a-2j muestran un método para fabricar un CMUT de acuerdo con una segunda modalidad. En esta modalidad, un sustrato 1 comprende un ASIC 2 integrado en el mismo y una vía conductiva 15 en el sustrato. Alternativamente, el ASIC 2 también podría acoplarse al sustrato 1. El método inicia con la deposición una primera capa del electrodo 10 sobre el sustrato 1. Después, una primera película dieléctrica 20 se deposita en la primera capa del electrodo 10, y una capa de sacrificio 30 se deposita en la primera película dieléctrica 20. La capa de sacrificio 30 es removible para formar una cavidad del transductor posteriormente. Posteriormente, una segunda película dieléctrica 40 se deposita sobre la capa de sacrificio 30. Después, una segunda capa del electrodo 50 se deposita sobre la segunda película dieléctrica 40. Cada uno de estos pasos de deposición se realiza por medio de la Deposición de Capa Atómica (ALD) . En esta forma una pila de capas alternantes de un material dieléctrico y un material conductivo es provista (ver Fig. 2b) . De esta forma, todas las capas funcionales CMUT (AL-ALD CMUT) se depositan en una sola secuencia del proceso.

El método además comprende estructurar todas las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50, en particular todas las capas funcionales CMUT depositadas 10, 20, 30, 40, 50. En esta modalidad, la estructuración comprende un primer paso de estructurar la segunda capa del electrodo 50 (ver Fig. 2c) y un segundo paso (separado) de estructuración de la capa de sacrificio 30 y la primera capa del electrodo 10 así como la primera película dieléctrica 20 y la segunda película dieléctrica 40 (ver Fig. 2d) . De esta forma, en esta modalidad, la capa de sacrificio 30 y la primera capa del electrodo 10 se estructuran en un paso común. El primer paso para estructurar la segunda capa del electrodo 50 se lleva a cabo utilizando una primera máscara de grabado (máscara 1) . El segundo paso de la estructuración puede llevarse a cabo utilizando una segunda máscara de grabado (máscara 2) . Como se puede ver, la segunda capa del electrodo 50 se estructura para ser más pequeña que la primera capa del electrodo 10 (por ejemplo en la forma de electrodo anular) . Ahora, el paso de estructuración se termina .

En un paso posterior, haciendo referencia ahora a la Fig. 2e, el método comprende depositar una capa dieléctrica 60 que cubre las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50. Este paso de deposición de nuevo se lleva a cabo utilizando la Deposición de Capa Atómica (ALD) . La capa dieléctrica 60 cubre las superficies superiores y las superficies laterales de las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50 con esencialmente la misma cobertura o grosor, como se explica anteriormente. En esta forma, un muy paso de cobertura es provista. En otras palabras, las porciones verticales de la capa dieléctrica 60 y las porciones horizontales de la capa dieléctrica 60 tienen aproximadamente la misma cobertura o grosor (ver Fig. 2e) . Las porciones verticales de la capa dieléctrica 60 se extienden sustancialmente ortogonales a las capas depositadas 10, 20, 30, 40, 50.

Posteriormente, el método comprende remover la capa de sacrificio 30 proporcionando un orificio grabado 32 (ver Fig. 2f) y grabando la capa de sacrificio 30 para formar la cavidad 35 (ver Fig. 2g) . El orificio del grabado 32 es provisto en la capa dieléctrica 60 y la segunda película de aislamiento dieléctrico 40. El orificio del grabado 32 puede ser provisto utilizando una tercera máscara de grabado (máscara 3) . Después, haciendo referencia a la Fig. 2h, una capa adicional 70, en particular una capa dieléctrica adicional, puede ser provista para que cubra la capa dieléctrica 60. La capa adicional 70 cierra o sella el orificio del grabado 32.

Además, el método comprende proporcionar una vía conductiva 55 que se extiende desde la segunda capa del electrodo 50 en una dirección ortogonal a las superficies superiores de las capas. De esta forma, la vía conductiva 55 es ortogonal o está en ángulo recto a las capas depositadas. En este ejemplo, esto se realiza por medio de la provisión de un orificio grabado 62 (ver Fig. 2i) y llenando cada orificio del grabado 62 con un material conductivo para formar la vía conductiva 55 (ver Fig. 2j) . La provisión del orificio del grabado 62 puede llevarse a cabo utilizando una cuarta máscara de grabado (máscara 4) . La vía conductiva 15 para el primer electrodo 10 se forma en el sustrato 1. Además, una porción conductiva 56 para proveer una conexión eléctrica externa desde la vía 55 es provista. Esto puede llevarse a cabo depositando una capa conductiva sobre la capa adicional 70 y después estructurando la capa conductiva. Esto puede llevarse a cabo utilizando una quinta máscara de grabado (máscara 5) .

La Fig. 2j muestra una sección transversal de un CMUT 100 de acuerdo con una segunda modalidad. El CMUT 100 de la Fig. 2j en particular ha sido fabricado utilizando el método descrito anteriormente con referencia a la Fig. 2. El CMUT 100 comprende la primera capa del electrodo 10 sobre el sustrato 1, la primera película dieléctrica 20 en la primera capa del electrodo 10, la cavidad 35 formada arriba de la primera película dieléctrica 20, la segunda película dieléctrica 30 que cubre la cavidad 35, y la segunda capa del electrodo 50 sobre la segunda película dieléctrica 40. Opcionalmente , el CMUT 100 puede comprender una capa dieléctrica 11 sobre el sustrato y una capa dieléctrica 51 sobre la segunda capa del electrodo 50, como se explica con referencia a la primera modalidad. En la modalidad mostrada en la Fig. 2j, todas las capas y películas funcionales CMUT depositadas 10, 20, 30, 40, 50 se estructuran. La segunda capa del electrodo 50 se estructura para ser similar o tener una dimensión lateral menor (en una dirección paralela a la(s) superficie (s) superior de las capas o sustratos), por ejemplo más pequeña en diámetro en el caso de una forma circular, que la primera capa del electrodo 10 y la cavidad 35. En esta forma, la estructura piramidal (escalonada) característica es provista. El CMUT 100 además comprende la capa dieléctrica 60 que cubre las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50. La capa dieléctrica 60 cubre las superficies superiores y las superficies laterales de las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50 con esencialmente la misma cobertura, como se explica anteriormente. Las porciones verticales de la capa dieléctrica 60 se extienden sustancialmente ortogonales a las capas depositadas 10, 20, 30, 40, 50. El CMUT 100 además comprende la capa adicional 70 que cubre la capa dieléctrica 60. En particular, la capa adicional 70 es mucho más gruesa comparada con las otras capas o películas por ejemplo más de 2 veces o más, o más de 5 veces o más (por ejemplo un grosor de capa 40 de aproximadamente 200nm comparado con un grosor de capa 70 de aproximadamente 1 im) . Se debe notar que en la Fig. 2j , la capa adicional 70 se indica solamente de forma esquemática, y que más bien puede seguir la forma de la capa 60, similarmente a la capa adicional 70 ilustrada con respecto a la Fig. lj . Además, el CMUT comprende la vía conductiva 55 que se extiende desde la segunda capa del electrodo 50 en dirección ortogonal a las superficies superiores de las capas (dirección vertical en la Fig. 2j). El CMUT 100 además comprende una porción conductiva 56 para proveer una conexión eléctrica externa desde la vía 55 (por ejemplo a un ASIC y/o un suministro de energía, por ejemplo para conectarse a una tensión de polarización, o conexiones a un cable o uniones de cable) . También, el CMUT 100 comprende la vía conductiva 15 desde el primer electrodo 10. La vía conductiva 15 se forma en el sustrato 1. La vía 15, 55 se extiende en una dirección vertical (ortogonal a la(s) superficie (s) superior de las capas o el sustrato) y la porción conductiva 56 se extiende en una dirección horizontal (paralela a la(s) superficie (s) superior de las capas o el sustrato) .

Las Figs. 3a-3h muestran un método para fabricar un CMUT de acuerdo con una tercera modalidad. El método de la tercera modalidad de las Figs. 3a-3h es similar al método de la segunda modalidad de las Figs. 2a-2j . Sin embargo, comparado con la segunda modalidad, el paso de la Fig. 2c de la estructuración separada de la segunda capa del electrodo 50 se omite. Por lo tanto, en la tercera modalidad ser utilizan menos máscaras de grabado.

También en esta tercera modalidad, un sustrato 1 comprende un ASIC 2 integrado en el mismo y una vía conductiva 15 en el sustrato 1. El método inicia con la deposición una primera capa del electrodo 10 sobre el sustrato 1. Después, una primera película dieléctrica 20 se deposita en la primera capa del electrodo 10, y una capa de sacrificio 30 se deposita en la primera película dieléctrica 20. La capa de sacrificio 30 es removible para formar una cavidad del transductor posteriormente. Posteriormente, una segunda película dieléctrica 40 se deposita sobre la capa de sacrificio 30. Después, una segunda capa del electrodo 50 se deposita sobre la segunda película dieléctrica 40. Cada uno de estos pasos de deposición se realiza por medio de la Deposición de Capa Atómica (ALD) . En esta forma una pila de capas alternantes de un material dieléctrico y un material conductivo son provistos (ver Fig. 3a) . De esta forma, todas las capas funcionales CMUT (AL-ALD CMUT) se depositan en una sola secuencia del proceso.

El método además comprende estructurar todas las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50, en particular todas las capas funcionales CMUT depositadas 10, 20, 30, 40, 50. En esta modalidad, la estructuración comprende un paso común de estructurar la segunda capa del electrodo 50, la capa de sacrificio 30, y la primera capa del electrodo 10 (ver Fig. 3b) . De esta forma, en esta modalidad todas las capas depositadas (segunda capa del electrodo 50, segunda capa de aislamiento dieléctrica 40, la capa de sacrificio 30, la primera capa de aislamiento dieléctrica 20, y la primera capa del electrodo 10) se estructuran en un paso común. Como se puede ver, todas las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50 tienen la misma dimensión lateral (en una dirección paralela a la(s) superficies (s) superior de las capas o sustrato) , por ejemplo el diámetro en el caso de una forma circular. El paso de estructuración común puede llevarse a cabo usando una primera máscara de grabado (máscara 1) . Ahora, se termina el paso de estructuración .

En un paso posterior, haciendo referencia ahora a la Fig. 3c, el método comprende depositar una capa dieléctrica 60 que cubre las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50. Este paso de deposición de nuevo se lleva a cabo utilizando la Deposición de Capa Atómica (ALD) . La capa dieléctrica 60 cubre las superficies superiores y las superficies laterales de las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50 con esencialmente la misma cobertura. En esta forma, un muy paso de cobertura es provista. En otras palabras, las porciones verticales de la capa dieléctrica 60 y las porciones horizontales de la capa dieléctrica 60 tienen aproximadamente la misma cobertura o grosor (ver Fig. 3c) .

Posteriormente, el método comprende remover la capa de sacrificio 30 proporcionando un orificio grabado 32 (ver Fig. 3d) y grabando la capa de sacrificio 30 para formar la cavidad 35 (ver Fig. 3e) . El orificio del grabado 32 es provisto en la capa dieléctrica 60 y la segunda película de aislamiento dieléctrica 40. Como se indica en la Fig. 3d y la Fig. 3e, e orificio del grabado 32 preferiblemente no es provisto en la segunda capa del electrodo 50, sino en algún lugar contiguo. Como se indica por las líneas punteadas en la Fig. 3d y la Fig. 3e, el orificio del grabado 32 se extiende desde la capa dieléctrica 60, más allá de la segunda capa del electrodo 50, hacia la segunda película dieléctrica 40. El orificio del grabado 32 puede ser provisto utilizando una segunda máscara de grabado (máscara 2). Después, haciendo referencia a la Fig. 3f, una capa adicional 70, en particular una capa dieléctrica adicional, puede ser provista la cual cubre la capa dieléctrica 60. La capa adicional 70 cierra o sella el orificio del grabado 32.

Además, el método comprende proporcionando una vía conductiva 55 que se extiende desde la segunda capa del electrodo 50 en una dirección ortogonal a las superficies superiores de las capas. De esta forma, la vía conductiva 55 es ortogonal o está en ángulo recto a las capas depositadas. En este ejemplo, esto se realiza por medio de la provisión de un orificio grabado 62 (ver Fig. 3g) y llenando cada orificio del grabado 62 con un material conductivo para formar la vía conductiva 55 (ver Fig. 3h) . La provisión del orificio del grabado 62 puede llevarse a cabo utilizando una tercera máscara de grabado (máscara 3) . La vía conductiva 15 hacia el primer electrodo 10 se forma en el sustrato 1. Además, una porción conductiva 56 para proveer una conexión eléctrica externa desde la vía 55 es provista. Esto puede llevarse a cabo depositando una capa conductiva sobre la capa adicional 70 y después estructurando la capa conductiva. Esto puede llevarse a cabo utilizando una cuarta máscara de grabado (máscara 4) .

La Fig. 3h muestra una sección transversal esquemática de un CMUT 100 de acuerdo con una tercera modalidad. El CMUT 100 de la Fig. 3h se ha fabricado en particular utilizando el método descrito anteriormente con referencia a la Fig. 3. El CMUT 100 comprende la primera capa del electrodo 10 sobre el sustrato 1, la primera película dieléctrica 20 en la primera capa del electrodo 10, la cavidad 35 formara arriba de la primera película dieléctrica 20, la segunda película dieléctrica 30 que cubre la cavidad 35, y la segunda capa del electrodo 50 sobre la segunda película dieléctrica 40. Opcionalmente , el CMUT 100 puede comprender una capa dieléctrica 11 sobre el sustrato y una capa dieléctrica 51 sobre la segunda capa del electrodo 50, como se explica con referencia a la primera modalidad. En la modalidad mostrada en la Fig. 3h, todas las capas funcionales CMUT depositadas y films 10, 20, 30, 40, 50 se estructuran en un paso común. De esta forma, todas las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50 se estructuran para tener la misma dimensión lateral (en una dirección paralela a la(s) superficies (s) superior de las capas o sustrato), por ejemplo el diámetro en el caso de una forma circular. De esta forma, en esta modalidad no se provee una estructura piramidal (escalonada) característica. El CMUT 100 además comprende la capa dieléctrica 60 que cubre las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50. La capa dieléctrica 60 cubre las superficies superiores y las superficies laterales de las capas y películas depositadas 10, 20, 30, 40, 50 con esencialmente la misma cobertura, como se explica anteriormente. Las porciones verticales de la capa dieléctrica 60 se extienden sustancialmente ortogonales a las capas depositadas 10, 20, 30, 40, 50. El CMUT 100 además comprende la capa adicional 70 que cubre la capa dieléctrica 60. En particular, la capa adicional 70 es mucho más gruesa comparada con las otras capas o películas, por ejemplo más de 2 veces o más, o más de 5 veces o más (por ejemplo un grosor de capa 40 de aproximadamente 200nm comparado con un grosor de capa 70 de aproximadamente 1 ym) . Se debe notar que en la Fig. 3h, la capa adicional 70 se indica solamente de forma esquemática, y que más bien puede seguir la forma de la capa 60, similarmente a la capa adicional 70 ilustrada con respecto a la Fig. lj . Además, el CMUT comprende la vía conductiva 55 que se extiende desde la segunda capa del electrodo 50 en dirección ortogonal a las superficies superiores de las capas (dirección vertical en la Fig. 3h) .

El CMUT 100 además comprende una porción conductiva 56 para proveer una conexión eléctrica externa desde la vía 55 (por ejemplo a un ASIC y/o un suministro de energía, por ejemplo para conectarse a una tensión de polarización, o conexiones a un cable o uniones de cable) . También, el CMUT 100 comprende la vía conductiva 15 desde el primer electrodo 10. La vía conductiva 15 se forma en el sustrato 1. La vía 15, 55 se extiende en una dirección vertical (ortogonal a la(s) superficie (s) superior de las capas o el sustrato) y la porción conductiva se extiende en una dirección horizontal (paralela a la(s) superficie (s) superior de las capas o el sustrato).

En cualquier modalidades mostrada, cada una de la primera película dieléctrica 20 y la segunda película dieléctrica 40 comprenden una primera capa que comprende un óxido, una segunda capa que comprende un material con alto k, y una tercera capa que comprende un óxido. De esta forma, la capa de aislamiento dieléctrica 20, 40 comprende una capa de óxido (O) , una capa alta en k, y otra capa de óxido (0) . En otras palabras, una capa alta en k se empareda entre dos capas de óxido (en particular óxido de silicón) . En particular, el material con alto k puede ser Oxido de Aluminio (Al203) y/u Oxido de Hafnio (Hf02) . Por ejemplo, un laminado (capas alternantes) de Oxido- Oxido de Aluminio -Oxido (abreviado como OAO) puede ser provisto. En otro ejemplo, la segunda capa comprende una primera subcapa que comprende Oxido de Aluminio, una segunda subcapa que comprende Oxido de Hafnio, y una tercera subcapa que comprende Oxido de Aluminio. En esta forma, un laminado (capas alternantes) de Oxido-Oxido de Aluminio - Oxido de Hafnio - Oxido de Aluminio -Oxido (abreviado como OAHAO) puede ser provisto.

La constante dieléctrica de la capa depositada por lo general depende de la densidad del material, y de esta forma las configuraciones de la deposición o procesamiento, tales como la temperatura de procesamiento (temperatura en la cual se forma la capa) . El Oxido de Aluminio tiene una constante dieléctrica (k o eG) entre 7 y 9 , dependiendo de las configuraciones de la deposición o procesamiento. Por ejemplo, la constante dieléctrica del Oxido de Aluminio puede ser de 7 . 5 (por ejemplo depositado a una baja temperatura de aproximadamente 265 ° C ) , u 8 (por ejemplo depositado a una alta temperatura de aproximadamente 350 ° C) , o 9 . El Oxido de Hafnio tiene una constante dieléctrica (k o er) entre 12 y 27 , dependiendo de las configuraciones de la deposición o procesamiento. Por ejemplo, la constante dieléctrica del Oxido de Hafnio puede ser 14 , o 20 , o 25 . La constante dieléctrica del laminado del Oxido de Aluminio - Oxido de Hafnio - Oxido de Aluminio puede ser por ejemplo 10 .

Preferiblemente, en cada una de las modalidades mostradas, cada una de la primera capa del electrodo 10 y la segunda capa del electrodo 50 comprende un material conductivo no metálico (por ejemplo semiconductor) . Por ejemplo, el material conductivo no metálico puede ser al menos un (o exactamente uno) material seleccionado del grupo que consiste de TiN (Nitruro de Titanio) , TaN (Nitruro de Tántalo) , TaCN, Ir02 (Oxido de Iridio) , ITO (Oxido de Indio-Estaño) , LaNi03, y SrRu03 (Rutenato de Estroncio). Estos materiales son adecuados para la Deposición de Capa Atómica. En particular, el material conductivo no metálico puede ser Nitruro de Titanio (TiN) . El Nitruro de Titanio (TiN) tiene una conductividad de aproximadamente 30 a 70 Qcm, que se considera como siendo un buen conductor. También, se puede usar polisilicón (con una conductividad en el orden de µO?t?) . Se entenderá que el material de la capa del electrodo también puede ser cualquier otro material conductivo, tal como por ejemplo un metal, en particular que comprende al menos un material (o exactamente uno) seleccionado del grupo que comprende Ni (Níquel) , Cobre (Cu) , (Tungsteno) , Pt (Platino) , Ir (Iridio) , y Al (Aluminio) . Por ejemplo, el metal puede ser una de sus aleaciones. Por ejemplo, el Aluminio tiene una conductividad en el orden de 3 µOa?. En cualquier caso, el material conductivo del electrodo, metálico o no metálico, tiene que ser adecuado para ser depositado por ALD por ejemplo en una máquina ALD) .

La capa dieléctrica 60 y/o la capa adicional 70 pueden por ejemplo ser o comprende óxido (en particular óxido de silicón) , nitruro (en particular nitruro de silicón) , o una combinación de ambos. Por ejemplo, la capa dieléctrica 60 puede ser o comprender una combinación de óxido (silicón) y nitruro (silicón) . Por ejemplo, la capa adicional 70 puede ser o comprender nitruro (silicón) . Sin embargo, se entenderá que puede utilizarse cualquier otro material dieléctrico. La capa dieléctrica 60 por ejemplo puede depositarse por la ALD o por PECV. La capa adicional 70 en particular puede depositarse por PECVD, debido a su mayor grosor. En particular, la capa de sacrificio 30 se hace de un material diferente (con diferentes propiedades de grabado) como las capas de aislamiento dieléctricas 20, 40. En esta forma, la capa de sacrificio puede removerse selectivamente.

La Fig. 4 muestra un diagrama de una constante dieléctrica (épsilon) frente a la presión de salida acústica relativa de un CMUT. La Fig. 4 se basa en una simulación. Todas las dimensiones (grosor del hueco, grosor dieléctrico, etc.) se asume que son constantes. El círculo cerrado indica Oxido de Hafnio (Hf02) depositado por ALD (aquí con un épsilon de 14) . El círculo abierto indica ONO. El diamante indica Oxido de Aluminio (Al203) depositado por ALD (aquí con un épsilon de 8) . Como se puede ver, los materiales altos en k casi duplican la presión de salida (por ejemplo aproximadamente 70% para Al203) , siempre que se pueda aplicar una tensión de polarización.

La Fig. 5 muestra una gráfica ilustrativa del campo eléctrico a través del dieléctrico frente a la corriente que fluye a través del dieléctrico. Las gráficas del campo frente a la corriente se muestran para cada uno de ONO y Oxido de Aluminio A1203 a alta temperatura. Como se puede ver en la Fig. 8, para el mismo valor de campo, el Oxido de Aluminio Al203 (a alta temperatura) tiene menos fuga de corriente, comparado con ONO. También, para el Oxido de Aluminio Al203 (a alta temperatura) al menos la misma tensión de polarización puede aplicarse comparado con ONO.

Se ha demostrado que para proveer capas dieléctricas altas en k y pilas de capas fabricadas utilizando la técnica de Deposición de Capa Atómica (ALD) mejora el funcionamiento del CMUT significativamente (por ejemplo mediante la reducción del voltaje operativo y/o aumentando la presión de salida (acústica) . En particular, proporcionando electrodos no metálicos (por ejemplo TiN) , en lugar de electrodos metálicos, la técnica ALD provee la opción única de depositar todas las capas funcionales CMUT durante un solo paso del proceso. De esta forma, las pilas dieléctricas con una mayor constante dieléctrica efectiva proveen una mejora en el funcionamiento que deberá combinarse con desplazamientos similares o inferiores del CMUT debido al atrapamiento de la carga en las capas dieléctricas. El proceso CMUT ALD de Todas las Capas (AL-ALD) es muy benéfico porque ofrece opciones para además mejorar el funcionamiento del CMUT sintonizando las propiedades de las capas individuales y sus interfaces. La técnica AL-ALD con la estructuración de arriba hacia abajo asegura interfaces de alta calidad de los varios dieléctricos y requiere menos intervención del operador.

En un CMUT puede detectarse si una capa ha sido depositada por ALD, en un ejemplo, si se deposita por ALD, la primera película dieléctrica 20 y/o la segunda película dieléctrica 40 comprenden residuales del proceso, tales como residuales de Carbono o Cloro. Los residuales por ejemplo pueden detectarse utilizando XPS (espectroscopia de fotoelectrón de rayos X) u otros métodos de caracterización, tales como SIMS (espectroscopia de Masa de Ión Secundario) . En otro ejemplo, la segunda capa de la capa de aislamiento dieléctrica 20, 40 tiene un grosor por debajo de 100 nm. Tal capa alta en k muy delgada puede (solamente) ser provista utilizando ALD.

En el método descrito en la presente (AL-ALD) , en primer lugar casi la pila completa de capas se deposita primero y después se estructura (y finalmente una capa dieléctrica se deposita que también sella la cavidad) . De esta forma, para un CMUT producido por este método, en la sección transversal del CMUT en una región contigua a la membrana, todas o la mayor parte de las capas dieléctricas se remueven o no están presentes. Sin embargo, para un CMUT producido por otro método (no ALD) , por ejemplo usando pulverización catódica, en la sección transversal del CMUT en una región continua a una membrana, todas o la mayor parte de las capas dieléctricas que forma el CMUT están presentes.

Una capa (en particular de A1203 y/o Hf02) depositada por ALD puede exhibir una o más de las siguientes características : (1) El paso de cobertura del A1203 con ALD es muy bueno y muy adaptable, por ejemplo en contraste con el A1203 por pulverización catódica. Esto es detectable en un SEM (sección transversal) por ejemplo. (2) Los óxidos ALD permiten un mejor control de los efectos de carga y las corrientes de fuga son mucho menores (según están libres de pequeños orificios) , lo que se muestra en una medición capacitiva-volta e (curva CV) . (3) La composición de Al203 es diferente (por ejemplo comparada con Al203 por pulverización atómica) y puede detectare por RBS y/o XPS . (4) Los residuales del proceso típicos tales como Carbono (que no puede encontrarse en por ejemplo Al203 por pulverización atómica), detectados por XPS o SIMS.

Como un ejemplo, SIMS (espectroscopia de Masa de Ión Secundario) puede utilizarse para detectar las diferencias entre Oxido de Aluminio por pulverización atómica y Oxido de Aluminio depositado por ALD. Por ejemplo, en un proceso de pulverización atómica se utiliza Argón y algunos restos se encuentran en la capa por pulverización atómica (por ejemplo un pequeño porcentaje) . Esto puede detectarse fácilmente por SIMS (espectroscopia de Masa de Ión Secundario) .

La f ncionalidad de la capa de óxido (O) en una capa de aislamiento dieléctrica 0A0 es muy diferente, comparada con la cala de óxido (0) en una capa de aislamiento dieléctrica 0N0. La capa de óxido (O) en una capa de aislamiento dieléctrica 0N0 está ahí por razones eléctricas. Sin la capa de óxido (O) , habría una carga eléctrica significativa del dispositivo CMUT que degradaría seriamente el funcionamiento. En la práctica el grosor mínimo de una sola capa 0 (depositada por PECVD) es de aproximadamente 50 nm. La capa de óxido (0) en una capa de aislamiento dieléctrica 0N0 está ahí por razones de procesamiento. Se encontró que sin la capa de óxido (es decir una capa de alúmina solamente) , la capa sufre de una gran tensión mecánica resultando en una extrema deformación de la membrana y el dispositivo CMUT no es operable. Sin embargo, usando una capa de aislamiento dieléctrica 0A0 se provee un bajo nivel de tensión. La capa de óxido puede ser delgada. Además, una capa de aislamiento dieléctrica OAO tiene un mejor comportamiento eléctrico comparado con una capa de alúmina solamente.

El transductor micro-mecanizado capacitivo ha sido descrito como un CMUT, involucrando ultrasonido. Sin embargo, se debe entender que el transductor micro-mecanizado capacitivo también se puede utilizar en otras aplicaciones, por ejemplo como un sensor de presión o transductor de presión .

El transductor micro-mecanizado capacitivo, en particular CMUT, puede comprender o ser una sola celda, en particular celda CMUT. Sin embargo, se entenderá que el transductor micro-mecanizado capacitivo, en particular CMUT, también puede comprender una pluralidad o un arreglo de celdas, en particular celdas CMUT. El transductor micro-mecanizado capacitivo, en particular CMUT, y/o sus capas pueden tener una forma circular. Sin embargo, también puede utilizarse otras formas, tales como una forma cuadrada, o hexagonal .

A pesar de que la invención ha sido ilustrada y descrita en detalle en las figuras y la descripción anterior, tal ilustración y descripción se considerarán ilustrativas o ejemplares y no restrictivas; la invención no está limitada a las modalidades descritas. Otras variaciones a las modalidades descritas pueden entenderse y efectuarse por los expertos en la técnica en la práctica de la invención reivindicada, a partir de un estudio de las figuras, la descripción y las reivindicaciones anexas.

En las reivindicaciones, las palabras "que comprende" no excluyen otros elementos o pasos, y el artículo indefinido "un" , "uno, una", no excluye una pluralidad. Un solo elemento u otra unidad pueden cumplir las funciones de varios artículos recitados en las reivindicaciones. El mero hecho de que se recitan ciertas medidas en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que no pueda utilizarse una combinación de estas medidas ventajosamente.

Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no se construirá como limitante del alcance.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método para fabricar un transductor micro-mecanizado capacitivo, en particular un CMUT, caracterizado porque comprende : - depositar una primera capa del electrodo en un sustrato, - depositar una primera película dieléctrica en la primera capa del electrodo, - depositar una capa de sacrificio en la primera película dieléctrica, la capa de sacrificio es removible para formar una cavidad del transductor, - depositar una segunda película dieléctrica en la capa de sacrificio, y - depositar una segunda capa del electrodo sobre la segunda película dieléctrica, en donde la primera película dieléctrica y/o la segunda película dieléctrica comprenden una primera capa que comprende un óxido, una segunda capa que comprende un material con alto k con una constante dieléctrica igual a 8 o más, y una tercera capa que comprende un óxido, y en donde la segunda capa se empareda entre la primera y la tercera capa y los pasos de depósito se realizan por medio de la Deposición de Capa Atómica.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material alto en k es Oxido de Aluminio (A1203) y/u Oxido de Hafnio (Hf02) .

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda capa comprende una primera subcapa que comprende Oxido de Aluminio, una segunda subcapa que comprende Oxido de Hafnio, y una tercera subcapa que comprende Oxido de Aluminio.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende estructurar al menos una de, en particular la mayor parte o todas, las capas y películas depositadas.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende depositar una capa dieléctrica que cubre las capas y películas depositadas.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende remover la capa de sacrificio proporcionando un orificio grabado y grabando la capa de sacrificio para formar la cavidad.

7. Un transductor micro-mecanizado capacitivo, en particular un CMUT, caracterizado porque se fabrica por el método de conformidad con la reivindicación 1.

8. Un transductor micro-mecanizado capacitivo, en particular un CMUT, caracterizado porque comprende: - una primera capa del electrodo en un sustrato (1) , - una primera película dieléctrica en la primera capa del electrodo, - una cavidad formada arriba de la primera película dieléctrica, - una segunda película dieléctrica que cubre la cavidad, y - una segunda capa del electrodo sobre la segunda película dieléctrica, en donde la primera película dieléctrica y/o la segunda película dieléctrica comprenden una primera capa que comprende un óxido, una segunda capa que comprende un material con alto k que tiene una constante dieléctrica igual a 8 o más, y una tercera capa que comprende un óxido, y en donde la segunda capa se empareda entre la primera y la tercera capa.

9. El transductor de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el material alto en k es Oxido de Aluminio (Al203) y/u Oxido de Hafnio (Hf02) .

10. El transductor de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la segunda capa comprende una primera subcapa que comprende Oxido de Aluminio, una segunda subcapa que comprende Oxido de Hafnio, y una tercera subcapa que comprende Oxido de Aluminio.

11. El transductor de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la segunda capa tiene un grosor menor de 100 nm.

12. El transductor de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la primera película dieléctrica y/o la segunda película dieléctrica comprenden residuales del proceso, tales como residuales de Carbono o Cloro.

13. El transductor de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la primera capa del electrodo y/o la segunda capa del electrodo comprende un material conductivo no metálico.

14. El transductor de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el material conductivo no metálico es al menos un material seleccionado del grupo que comprende TiN, TaN, TaCN, Ir02, ITO, LaNi03, y SrRu03, en particular en donde el material conductivo no metálico es TiN.

15. El transductor de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque además comprende a capa dieléctrica que cubre las capas y películas depositadas, caracterizado porque la capa dieléctrica cubre las superficies superiores y las superficies laterales de las capas y películas depositadas con esencialmente la misma cobertura.