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TW201908021A - 具有電性隔離的電極部分的個別單元的微加工超音波換能器 - Google Patents

具有電性隔離的電極部分的個別單元的微加工超音波換能器 Download PDF

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TW201908021A
TW201908021A TW107121128A TW107121128A TW201908021A TW 201908021 A TW201908021 A TW 201908021A TW 107121128 A TW107121128 A TW 107121128A TW 107121128 A TW107121128 A TW 107121128A TW 201908021 A TW201908021 A TW 201908021A
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isolation trench
electrode portion
layer
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TW107121128A
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蘇珊 Ａ 阿里
凱斯 Ｇ 法菲
喬瑟夫 盧茨基
大衛 格羅斯讓
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美商蝴蝶網路公司
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Abstract

超音波換能器包括隔膜、底電極、配置在隔膜和底電極之間的複數個凹穴，所述複數個凹穴的每一者對應於個別的換能器單元。對應於每個個別換能器單元的底電極部分彼此電性隔離。對應於每個個別換能器單元的每個底電極部分進一步包括第一底電極部分和第二底電極部分，所述第一底電極部分和所述第二底電極部分彼此電性隔離。

Description

具有電性隔離的電極部分的個別單元的微加工超音波換能器
本揭示一般而言關於超音波成像。尤其，本揭示關於電容性微加工的超音波換能器(capacitive micromachined ultrasonic transducer，CMUT)、具有電性隔離電極部分之個別單元的CMUT換能器、及其形成方法。
電容性微加工的超音波換能器(CMUT)是已知的裝置，其包括在微加工凹穴上方的隔膜。隔膜可以用來將聲音訊號轉換成電訊號，或者反之亦可。因此，CMUT可以操作成超音波換能器。
二種過程可以用來製作CMUT。犧牲層過程在第一基板上的犧牲層上方形成CMUT的隔膜。移除犧牲層則導致隔膜懸掛在凹穴上方。而晶圓結合過程將二個晶圓結合在一起以形成具有隔膜的凹穴。
於一方面，提供的是一種設備，其包括：超音波換能器基板，其具有隔膜、底電極、配置在隔膜和底電極之間的複數個凹穴，所述複數個凹穴的每一者對應於個別的換能器單元；其中對應於每個個別換能器單元的底電極部分彼此電性隔離；以及對應於每個個別換能器單元的每個底電極部分進一步包括第一底電極部分和第二底電極部分，所述第一底電極部分和所述第二底電極部分彼此電性隔離。
於另一方面，提供的是一種超音波裝置，其包括：工程基板，其包括結合在一起以界定複數個凹穴的第一基板和第二基板，每個凹穴對應於個別的超音波換能器單元；以及電基板，其結合到工程基板；其中第一基板包括每個個別換能器單元的底電極，而對應於每個個別換能器單元的底電極部分彼此電性隔離；以及對應於每個個別換能器單元的每個底電極部分進一步包括第一底電極部分和第二底電極部分，所述第一電極部分和所述第二底電極部分彼此電性隔離。
於另一方面，一種方法包括：在第一基板的第一側中形成複數個凹穴；針對複數個凹穴中的一或更多者，在第一基板的第一側中形成第一隔離溝槽；將第二基板結合到第一基板以密封凹穴；以及在第一基板的第二側中形成第二隔離溝槽；結合的第一基板和第二基板界定超音波換能器基板，其具有隔膜、底電極、配置在隔膜和底電極之間的複數個凹穴，所述複數個凹穴的每一者對應於個別的換能器單元；其中對應於每個個別換能器單元的底電極部分藉由第二隔離溝槽而彼此電性隔離；以及對應於每個個別換能器單元的每個底電極部分進一步包括第一底電極部分和第二底電極部分，所述第一底電極部分和所述第二底電極部分藉由第一隔離溝槽而彼此電性隔離。
於另一方面，一種形成超音波裝置的方法，該方法包括：在第一基板的第一側中形成複數個凹穴；針對複數個凹穴中的一或更多者，在第一基板的第一側中形成第一隔離溝槽；將第二基板結合到第一基板以密封凹穴；在第一基板的第二側中形成第二隔離溝槽；結合的第一和第二基板界定工程基板，其具有隔膜、底電極、配置在隔膜和底電極之間的複數個凹穴，所述複數個凹穴的每一者對應於個別的超音波換能器單元；其中對應於每個個別換能器單元的底電極部分藉由第二隔離溝槽而彼此電性隔離，並且其中對應於每個個別換能器單元的每個底電極部分進一步包括第一底電極部分和第二底電極部分，所述第一底電極部分和所述第二底電極部分藉由第一隔離溝槽而彼此電性隔離；以及將工程基板結合到電基板。
本案諸方面關於CMUT基板與電基板(例如CMOS晶圓)的製作和整合，藉此形成CMOS超音波換能器(CMOS ultrasonic transducer，CUT)。針對整合CMUT與CMOS晶圓的挑戰，所述方法使用商業半導體工廠所可得的技術，因此利用輕易可得的供應鏈，而提供可放大、低成本、高產率的解決方案。
根據本案一方面，微機電系統(MEMS)設計和過程提供包圍每個個別換能器單元的溝槽隔離，而生成用於每個換能器單元的電性隔離底電極。在單元凹穴內添加溝槽隔離的至少某些優點包括：藉由將單元外徑周圍之釘住的非作用區域加以隔離，而減少寄生電容。附帶而言，雙重電極CUT單元可以實施成使得凹穴內的溝槽結構可以將每個單元的底電極分成雙重電極，其然後可以個別的電定址。此種雙重電極結構的一種範例性應用轉而是在單一單元裡具有分開的發送和接收區域，而針對每個功能來選擇最佳的區域。再者，分開的發送和接收電極可以能夠同時操作，並且不需要可以貢獻出系統雜訊的發送∕接收(T∕R)切換。
根據本案一方面，提出一種晶圓層級過程，其涉及二個晶圓結合步驟，其中至少一步驟可以利用晶圓層級封裝技術。第一晶圓結合步驟可以將絕緣體上矽(silicon-on-insulator，SOI)晶圓和整塊矽晶圓結合在一起而形成密封凹穴，所得的結合結構視為工程基板。可以使用相對為高的溫度，舉例而言在退火期間，以便於達成強的結合。工程基板的整塊矽晶圓然後可加以薄化，之後則可以進行第二晶圓結合步驟以結合工程基板與電基板，後者舉例而言例如CMOS晶圓，其上有形成積體電路(integrated circuit，IC)。第二晶圓結合步驟可以使用相對為低的溫度以避免損傷CMOS晶圓上的IC。然後可以移除工程基板之SOI晶圓的把持層。附帶於CMOS晶圓或基板來說，「電基板」(electrical substrate)一詞也可以包括但未必限於例如類比電路基板、特用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)基板、插置基板、印刷電路板(printed circuit board，PCB)基板、可撓性基板和類似的基板。
於某些具體態樣，用於形成具有密封凹穴之工程基板的結合可以包括熔接。於某些此種具體態樣，結合可以在低溫進行。然而，可以進行相對高溫的退火以確保有強的結合。密封凹穴的製作則與CMOS IC製作的熱預算解耦，因為工程基板是在將此種結構與CMOS晶圓整合之前就製作，因此允許為了高結合強度而使用相對高溫的退火，卻不損傷最終裝置中的IC。如下面更詳細所述，於某些具體態樣，用於熔接之優質氧化物層被最佳化以改進裝置效能。
於某些具體態樣，以非限制性範例來說，將具有密封凹穴的工程基板與CMOS晶圓加以整合所進行的結合可以包括熱壓縮(thermal compression、thermocompression)、共晶結合、或矽化物結合(此結合的形成是使一基板的矽在足夠的壓力和溫度下接觸第二基板上的金屬以形成金屬矽化物，而生成機械和電的結合)。此種結合可以在夠低的溫度下進行以避免損傷CMOS晶圓上的IC，而仍提供強的結合並且也便於CMOS晶圓上的IC與工程基板的密封凹穴做電互連。據此，本案諸方面實施低溫(譬如低於450°C)晶圓結合以在CMOS晶圓上形成超音波換能器隔膜。在此上下文的低溫於某些具體態樣可以是在450°C以下、400°C以下、350°C以下、200°C和450°C之間、該範圍裡的任何溫度、或任何適合保存CMOS晶圓上之結構的溫度。因此，整合密封凹穴與CMOS IC以形成CUT的結合過程以及其他製作步驟可以避免任何高於450°C的退火。
根據本案一方面，包括工程基板的設備與電基板(例如CMOS晶圓，其上有形成CMOS IC)結合。工程基板可以包括多個晶圓，其結合在一起以形成密封凹穴。工程基板然後可以與CMOS晶圓結合。工程基板可以包括建構成作為振動隔膜的一基板和作為支撐的另一基板，後者意謂不在裝置的操作頻率範圍內振動。這後一基板可以是夠厚(譬如差不多大於5微米)以避免不要的振動，但也夠薄(譬如差不多小於30~50微米)而有助於有小的裝置尺寸。工程基板也可以使用高度摻雜的矽來作為導電的CUT電極。
根據本案一方面，包括工程基板的設備與電基板(例如CMOS晶圓，其上有形成CMOS IC)結合，並且工程基板包括多個晶圓，其結合在一起以形成密封凹穴並且建構成振動。工程基板的一晶圓可以建構成在第一頻率下共振，並且工程基板的第二晶圓可以建構成在不同頻率下共振。因此，可以生成多頻超音波換能器。以非限制性範例來說，一頻率可以用於發送操作，並且另一頻率用於接收操作。舉例而言，較低的第一頻率可以用於發送操作，並且以非限制性範例來說，較高的第二頻率(譬如較低頻率的二倍頻)可以用於接收操作。
下面進一步描述上述的方面和具體態樣以及額外的方面和具體態樣。這些方面和∕或具體態樣可以個別使用、全部一起使用、或以二者或更多者的任何組合來使用；本案就此方面而言沒有限制。
如在此所用的「SOI晶圓」(SOI wafer)一詞具有其傳統意義，其包括把持層(handle layer)、埋藏氧化物(buried oxide，BOX)層、藉由BOX層而與把持層分開的矽裝置層。
如在此所用的「工程基板」(engineered substrate)一詞是指基板被工程化以異於基本的矽晶圓或標準的SOI晶圓。工程基板也可以是「複合基板」(composite substrate)，其藉由組合多個明確區分的元件(譬如多個明確區分的晶圓)而形成。工程基板的範例可以包括但不限於CMUT基板和壓電式微加工超音波換能器(piezoelectric micromachined ultrasonic transducer，PMUT)基板。在此所述的整合做法允許有此種多樣類型的工程基板，因為形成它的熱預算與積體電路(譬如CMOS)的熱預算解耦。
本揭示全篇所使用的「差不多」(approximately)一詞包括「恰好」(exactly)，除非上下文另有指示。舉例而言，距離描述成小於差不多10微米(µm)是要理解成包括距離小於或等於10微米的情境。
如所述，本案諸方面提供製作具有整合CMUT和CMOS IC之CUT的過程，其利用二個分開的結合步驟。該過程可以允許所得的結構包括相對為薄的工程基板，其具有形成在二個矽層之間的凹穴，而單石整合了上面具有CMOS IC的CMOS晶圓。圖1示範該過程的範例。
如所示，方法100可以在操作102開始而形成具有密封凹穴的工程基板。二個基板或晶圓(譬如包括整塊矽晶圓的第一基板和包括SOI晶圓的第二基板)可以結合在一起，舉例而言以二個晶圓彼此面對的優質氧化物層來結合。二個晶圓中的一者(或二者)可以具有形成其中的複數個凹穴，使得將二個晶圓結合在一起可以導致適合使用作為CMUT (或舉例而言如之前所言的PMUT)之凹穴的密封凹穴。為了確保二個晶圓之間有強的結合，可以使用高溫處理。舉例而言，可以在低溫晶圓結合(例如低溫熔接)之後使用高溫退火。因此，於某些具體態樣，高和低溫的組合可以用於形成工程基板。此上下文中的高溫於某些具體態樣可以是450°C以上，CMOS IC在該溫度門檻之上典型而言會受損。
二個晶圓的結合可以在真空中進行，如此則所得的密封凹穴具有低的壓力(譬如差不多1´10-3 托耳和差不多1´10-5 托耳之間的壓力、小於差不多1大氣壓的壓力、或任何其他適合的壓力)。於某些具體態樣，結合是在惰性氛圍中進行，舉例而言使用N2 。在操作104，二個晶圓中之第一晶圓(如果第一晶圓是SOI晶圓的話)的把持層可以用任何適合的方式來移除，例如研磨後再蝕刻的組合；或者第一層可加以薄化(如果第一晶圓是整塊矽層的話)。
在操作104，工程基板可以與電基板(譬如具有積體電路的CMOS晶圓)結合以形成整合裝置。結合可以在低於450°C的溫度下進行以避免損傷電基板(譬如CMOS晶圓的電路)。於某些具體態樣，使用熱壓縮結合，雖然也有可能是尤其包括共晶結合和矽化物結合的替代選擇方案。
在操作106，工程基板之部分的第二基板可加以薄化(譬如移除工程基板之SOI晶圓的把持層)或者可以移除(舉例而言以研磨接著蝕刻的組合來為之)。結果，於某些具體態樣，工程基板可以僅包括二個矽層，其間則是凹穴。僅有二個矽層的好處是尤其可以便於達成用於工程基板的薄尺度。舉例而言，在此階段的工程基板可以相對為薄，舉例而言總厚度小於100微米、總厚度小於50微米、總厚度小於30微米、總厚度小於20微米、總厚度小於10微米(譬如差不多8微米或差不多5微米)或任何其他適合的厚度。此種小厚度的結構缺乏足夠的結構剛性來撐過許多製程，包括晶圓結合。因此，根據本案的某些具體態樣，工程基板直到與CMOS晶圓結合之後才減少到此種尺度，而CMOS晶圓可以提供機械支撐給工程基板。再者，於某些具體態樣，較佳的是工程基板之二個晶圓中的一者夠厚以使該晶圓在操作頻率下的振動減到最少或避免之。工程基板的振動隔膜於某些具體態樣中舉例而言可以具有至少4微米的厚度，某些具體態樣至少5微米、某些具體態樣至少7微米、某些具體態樣至少10微米、或其他適合的厚度。
如操作106所進一步示範，工程基板的第二基板可以電性連接到工程基板的第一基板，並且電性連接可以做在CMOS晶圓(或更一般而言為電基板)上的IC和工程基板的密封凹穴之間以提供有功能的超音波換能器。舉例而言，工程基板靠近CMOS晶圓的矽裝置層可以作為超音波換能器的底電極，而遠離CMOS晶圓的矽裝置層可以作為隔膜，並且可以適當地對這些結構做電性連接以控制隔膜的操作(譬如施加電壓以致動隔膜或誘發隔膜的振動)。於某些具體態樣，可以使用導電結合材料(譬如金屬、高度摻雜的矽或多晶矽，其作為結合材料和電性連接二者)，而將電性連接製作(或者可以至少部分完成)在工程基板和CMOS晶圓之間。替代選擇或附帶而言，可以在工程基板與CMOS晶圓結合之後才做電性連接。舉例而言，結合工程基板與CMOS晶圓則可以形成對超音波換能器之底電極的電性連接，並且可以在提供對超音波換能器之頂電極或隔膜的電性連接之後才形成晶片上的金屬電性和∕或線的結合。
根據本案的非限制性具體態樣，相對於方法100之操作102的一實施例，圖2示範在個別單元凹穴內具有溝槽隔離之工程基板的進一步製作細節。
於操作202，凹穴可以形成於第一基板的第一側中。在此，這可以如下而完成：蝕刻整塊矽晶圓，然後在整塊矽晶圓和凹穴上方形成優質氧化物層(譬如熱氧化物)。應體會熱氧化物代表氧化物的非限制性範例，並且替代選擇而言可以形成其他類型的氧化物。進一步而言，如在此所述的「優質氧化物」(quality oxide)可以具有以下一或更多個特徵：純粹化學配比的SiO2 ；沒有殘留的化學品，譬如來自電漿增強式化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)的微量反應物；機械穩定且緻密的(譬如沒有源自後續高溫過程的進一步緻密化)；接近或低於偵測極限(譬如每平方公分1010 ~1015 個原子，此視技術而定)的任何金屬汙染物；接近或低於偵測極限(譬如每平方公分約1010 個原子)的移動離子汙染物(譬如Na、Li、Ca、K)；最少的到沒有摻雜物併入(譬如來自基板自動摻雜)；遠低於每平方公分1015 個原子的摻雜物併入；沒有捕陷狀態或捕陷電荷；高品質的Si–SiO2 介面(譬如沒有捕陷電荷或介面狀態)；沒有表面汙染(有機物或其他)；低粒子數；均勻的厚度和折射率。
然後，在操作204，進行額外處理以界定凹穴內的隔離溝槽。也就是說，在個別凹穴的足跡裡，可以將窄溝槽更深的蝕刻到第一基板的第一側(亦即第一基板形成凹穴的同一側)裡，而進一步界定一或更多個隔離溝槽。如下所更詳細的進一步描述，凹穴足跡裡的窄溝槽可以用絕緣材料來填充以使換能器單元的底電極部分電性隔離。
在操作206，可以將第二基板結合到第一基板而密封凹穴。這舉例而言可以使用低溫熔接而完成。於某些具體態樣，第二基板可以包括形成在SOI晶圓之矽裝置層上的優質氧化物層，以致將第一和第二基板結合在一起可以涉及直接接觸著基板的氧化物層，因此形成SiO2 –SiO2 結合。
由於將二個基板結合在一起的結果，則可以密封第一基板中的凹穴。舉例而言，凹穴可以於某些具體態樣被真空密封，雖然其他具體態樣可以不形成真空密封。然後可以進行退火以便於在二個基板之間形成強的結合。如之前所述，於某些具體態樣，退火可以是高溫退火，舉例而言在差不多500°C和差不多1,500°C之間進行(譬如500°C、750°C、1,000°C、1,250°C)，包括在該範圍內的任何溫度或溫度範圍(譬如差不多500°C和差不多1,200°C之間)，雖然替代選擇而言可以使用其他溫度。於某些具體態樣，退火可以在差不多300°C和差不多1,200°C之間進行。
然後，在操作208，整塊基板被薄化以便暴露隔離溝槽，並且完成凹穴的內和外區域之間的隔離。後續而言，凹穴間的隔離溝槽可以形成於第一基板的第二側中，如操作210所示範。
根據本案的非限制性具體態樣，圖3A~3S示範形成圖1和圖2之工程基板的製作順序。一開始，應體會在此所示的範例性製作順序只是為了示範，因此個別的特色未必按照比例來顯示，而不論是高度、寬度、長度、深寬比、面積或類似者。
如圖3A所示，示範的是第一基板300。第一基板300可以選自適合的半導體晶圓材料，舉例而言例如單晶矽，並且於某些具體態樣可以是摻雜的以提供想要的電行為。替代選擇性材料包括但不限於多晶矽、非晶質矽或磊晶矽，而不論是摻雜的或未摻雜的。摻雜的第一基板300可以作為超音波換能器的底電極，並且於此例，適合的摻雜可以提供想要的電行為。附帶而言，使用摻雜的矽裝置層則避免於某些具體態樣需要使用穿矽通孔(TSV)。
於一特定範例，第一基板300可以是高度摻雜的p型基板，其具有適合的摻雜物濃度(譬如硼)以提供下列的範例性電阻率範圍：約10毫歐姆•公分~10歐姆•公分、約10毫歐姆•公分~20毫歐姆•公分、約20毫歐姆•公分~1歐姆•公分、約1歐姆•公分~10歐姆•公分、和其間的範圍。替代選擇而言，可以使用n型摻雜。當使用摻雜時，摻雜可以是均勻的或者可加以圖案化(譬如佈植於圖案化區域)，舉例而言以提供如下文更詳細所述的隔離電極。第一基板300可以在其採購時就已是摻雜的，或者可以藉由離子佈植而摻雜；就此方面來說，摻雜的方式沒有限制。
如圖3B所示，使用阻劑層302作為遮罩以在第一基板300中做出凹穴304的圖案(亦即一旦密封則將最終界定超音波凹穴的開口)。可以形成任何適合數目和組態的凹穴304；就此方面來說，本案諸方面沒有限制。因此，雖然僅四個凹穴304示範於圖3B的非限制性截面圖，不過應體會某些具體態樣可以形成更多個。舉例而言，凹穴304的陣列可以包括數百的凹穴、數千個凹穴、數萬個凹穴或更多個以形成所要尺寸的超音波換能器陣列。也如圖3B所示，一或更多個對齊標記306可以形成於阻劑層302和第一基板300中。
於一具體態樣，凹穴304可以使用乾式矽蝕刻而圖案化，其中目標蝕刻深度考慮到想要的凹穴深度加上後續形成的絕緣層厚度。因此，舉例來說，凹穴304可以蝕刻到約5000埃(Å)(亦即0.5微米)的深度d，雖然將體會可以使用其他的深度和深度範圍。尤其，就操作頻率和∕或想要的偏壓而言，凹穴深度d可以針對最終形成之超音波換能器(舉例而言)所想要的操作來選擇。因此，於某些具體態樣，d可以是差不多2微米、如上所指而差不多0.5微米、差不多0.25微米、差不多0.05微米和差不多10微米之間、差不多0.1微米和差不多5微米之間、差不多0.5微米和差不多1.5微米之間、當中的任何深度或深度範圍、或任何其他適合的深度。
附帶而言，凹穴可以具有約200微米的寬度w (譬如直徑)，雖然可以使用其他的尺度和尺度範圍(譬如約50~250微米)。下面進一步描述w數值的非限制性範例。寬度w也可以用來識別凹穴的孔洞尺寸，因此凹穴304可以具有在此所述之任何w數值的孔洞。再者，凹穴304可以採取多樣形狀中的一種(從頂側來看)，而當最終形成超音波換能器時提供想要的隔膜形狀。舉例而言，凹穴304可以具有圓形輪廓或多邊形輪廓(譬如矩形輪廓、六邊形輪廓、八邊形輪廓)。在這點也將體會在此幾個圖形的特定特色未必按照比例來顯示，而是為了示例來呈現。
現參見圖3C，移除阻劑層302以準備形成絕緣層。在這點，可以進行一或更多個蝕刻參數測量(譬如凹穴蝕刻深度)，舉例而言以幫助決定處理能力的(多個)統計度量(譬如Cpk )。然後如圖3D所示，絕緣層308形成在第一基板300的外表面上。絕緣層308舉例而言可以是矽的優質氧化物，例如SiO2 ，其以熱氧化過程所形成。然而，也思及其他一般類型的氧化物層和絕緣層。絕緣層308的一範例性厚度可以是約2500 Å；然而，也思及其他的厚度和厚度範圍(譬如約500~5000 Å)。絕緣層308可以覆蓋第一基板300的二側，並且可以形成為以致維持對齊標記306的可見性。這轉而可以允許對齊標記306從第一基板300的溝槽側(譬如正面)轉移到相反側(譬如背面)，如圖3E所示。
於圖3F，犧牲性硬遮罩層310形成於圖3E的結構上方。硬遮罩層310舉例而言可以選自例如氮化矽的材料，並且具有相對於氧化物材料的蝕刻選擇性。犧牲性硬遮罩層310然後可選用而言是接著形成另一阻劑層312，如圖3G所示。
參見圖3H，將部分的凹穴304蝕刻穿過可選用的阻劑層312、犧牲性硬遮罩層310、氧化物層308而到第一基板300裡。如在此所進一步詳述，這蝕刻在凹穴底下生成溝槽314，其最終界定凹穴內的隔離區域以電分離個別換能器凹穴的底電極區域。於範例性具體態樣，給定凹穴304中的溝槽314可以(當從俯視圖來看時)形成封閉的輪廓，例如圓形、橢圓形、方形、多邊形……。溝槽314可以具有約40微米的範例性深度和約1.5微米的範例性寬度，雖然思及其他的尺度和尺度範圍，只要提供所想要之凹穴內的隔離功能性即可。更特定而言，溝槽寬度乃適於提供電性隔離，並且隔離溝槽的寬度和填充可以設計成也允許不同的電壓施加到這些溝槽所分開的不同區域。
圖3I示範移除阻劑層312和可選用的清潔操作，例如做SC1或SC2清潔、HF浸泡、移除聚合物、或其他適合的清潔和表面處理操作，接著是氧化填充溝槽314，如圖3J所示。氧化填充舉例而言可以是熱氧化，其以約7500 Å的氧化物316再填充溝槽314。於替代選擇性具體態樣，氧化物316可以由未摻雜的多晶矽、氧化物和未摻雜的多晶矽之組合、或其他(多種)絕緣材料所取代。值得注意的是犧牲性硬遮罩層310可以在溝槽氧化期間阻擋進一步氧化而用來維持凹穴304頂部上之氧化物層308的厚度。可以有一些矽局部氧化(LOCOS)生長，其轉而可以在緊鄰於氮化物硬遮罩開口的區域形成輕微的「鳥喙」(bird’s beak)或氧化物突起。這可以用最小的隔膜觸地表面積來提供最大接收敏感度的區域而作為操作CMUT的優點。然後，如圖3K所示，移除犧牲性硬遮罩層310，例如以對氧化物具有高選擇性的溼式蝕刻過程來為之，而保存氧化物層308的熱氧化物表面以供後續結合。然而也可以使用其他的移除過程。
前進到圖3L，示範的是與第一基板300並置的第二基板320。第二基板320可以選自適合的半導體晶圓材料，舉例而言例如隔離體上矽(SOI)，並且於某些具體態樣可以是摻雜的以提供想要的電行為。摻雜的第二基板320可以包括整塊層322、埋藏絕緣體(譬如氧化物)層324 (也稱為「埋藏氧化物」[BOX]層)、絕緣體上矽(SOI)裝置層326 (譬如矽，其可以作為超音波換能器的頂隔膜)。於一特定範例，第二基板320的SOI矽裝置層326可以是高度摻雜的p型基板，其具有適合的摻雜物濃度(譬如硼)以提供以下範圍的電阻率：約10毫歐姆•公分~10歐姆•公分、約10毫歐姆•公分~20毫歐姆•公分、約20毫歐姆•公分~1歐姆•公分、約1歐姆•公分~10歐姆•公分、和其間的範圍。替代選擇而言，可以使用n型摻雜。當使用摻雜時，摻雜可以是均勻的或者可以圖案化(譬如在圖案化區域中佈植)。第二基板320可以在採購時就已經是摻雜的，或者可以藉由離子佈植而摻雜；就這方面來說，摻雜的方式沒有限制。附帶而言，第二基板320的外表面可以由優質氧化物層328所氧化以與第一基板300結合，其中氧化物層328的厚度可以由頂部SOI裝置矽層326和凹穴304的底部之間所想要的間隙來決定。雖然氧化物層328可以是熱氧化矽，但是應體會替代選擇而言可以使用不是熱氧化物的氧化物或絕緣材料。
如圖3M所示，第一基板300可以與第二基板320結合以界定工程基板350。結合可以是在低溫下進行的熔接(譬如低於450°C的熔接)，但也可以接著做高溫退火(譬如在大於500°C，例如約1000°C)以確保有足夠的結合強度。於第一和∕或第二基板300、320是摻雜的具體態樣，退火也可以用來擴散和∕或活化摻雜，這意謂單一退火可以進行多種功能。於示範的具體態樣，結合可以是SiO2 –SiO2 結合，雖然可能有替代選擇。舉例而言，於某些具體態樣，第二基板320的SOI矽裝置層326可以缺乏氧化物層328，使得第一和第二基板300和320之間的結合可以是Si–SiO2 結合。
然後，如圖3N所示，氧化物層308和部分的基板300可以用任何適合的方式來移除。舉例而言，可以使用研磨、蝕刻、拋光、任何其他適合的技術或技術組合。結果，基板300的厚度被移除成以致暴露凹穴內的隔離溝槽之氧化物316材料，而留下剩餘的厚度(譬如小於約10微米、約10微米~40微米、10微米~30微米、30微米~40微米、大於約40微米)。應注意蝕刻和填充溝槽的深度可以預期層300所想要的最終厚度來變化。舉例而言，如果基板300要薄化到30微米，則溝槽314可以蝕刻到40微米深以確保在薄化基板300之後完全暴露所有溝槽並且完全隔離。圖3O示範在薄化的基板上形成另一氧化物層352。氧化物層352可以用任何適合的方法來形成，舉例而言例如熱氧化或電漿增強式化學氣相沉積(PECVD)，其厚度範圍譬如小於約1000埃(Å)、從約1000 Å到1微米、從約1000 Å到1500 Å、從約1500 Å到5000 Å、從約5000 Å到1微米、大於約1~3微米。可選用而言，對齊標記330如果想要的話則可以轉移到氧化物層352而作為對齊標記354。
參見圖3P，阻劑層356可以形成在氧化物層352上方以便在基板300中圖案化和界定溝槽開口358，其界定個別換能器單元和∕或元件之間的隔離區域(亦即凹穴間的隔離)。之後，可以移除阻劑層356，接著以絕緣材料360來填充開口，該材料舉例而言例如氧化物或氧化物襯墊而具有未摻雜的多晶矽填充。於一具體態樣，氧化物填充可以持續以在層352上形成增量的氧化物，如圖3Q所示。替代選擇而言，絕緣材料360可以包括未摻雜的多晶矽、氧化物和未摻雜的多晶矽之組合、或其他(多種)絕緣材料。於任何情形，將體會凹穴內的氧化物材料316和凹穴間的氧化物材料360的組態界定了換能器單元之電性隔離且可分開電定址的區域。也就是說，給定的單元可以具有第一底電極部分和第二底電極部分，其彼此電性隔離以及與其他換能器單元電性隔離。下文此種彼此電性隔離(因而彼此可分開電定址)的第一底電極部分和第二底電極部分也分別稱為內電極361a和外電極361b。內電極361a和可分開電定址之外電極361b的一範例性應用是使其中一者進行超音波裝置的發送功能，另一者則進行超音波裝置的接收功能，因此超音波電路中不需要發送∕接收切換。
圖3R示範在層352中形成接觸開口362，例如藉由形成並且圖案化阻劑層(未顯示)來為之，以準備形成用於工程基板稍後與CMOS晶圓結合的結合地點。附帶而言，淨空區域363可以形成穿過層352、基板300、氧化物層308和328、SOI矽裝置層326。淨空區域363可以使成群的超音波換能器彼此隔離(譬如分開明確區分的超音波換能器陣列)。舉例而言，於某些具體態樣，基板300和SOI矽裝置層326僅維持在對應於超音波換能器陣列的區域，而淨空區域363分開超音波換能器陣列。淨空區域363可以在超音波換能器陣列的周邊提供比較容易接近CMOS晶圓，舉例而言允許接近結合襯墊或其他電性連接特色，以及允許接近用於處理期間對齊或用於完成晶圓之測試或切片的刻劃線。淨空區域363可以用任何適合的方式來形成，舉例而言使用研磨、反應性離子深蝕刻(deep reactive ion etching，DRIE)、電漿蝕刻中的一或更多者以蝕刻矽裝置層和氧化物層。於某些具體態樣，使用研磨接著做DRIE。可能有形成淨空區域363的替代選擇方式。如上所提，例如淨空區域的特色未必按照比例來顯示，而僅是為了示範。舉例而言，在淨空區域363的情形，深寬比可以異於圖中所示者(譬如寬度可以大於深度)。也可能可以是在生產線結束時做部分切片而形成淨空區域363 (亦即在結合之後，切穿工程基板而不切入CMOS晶圓裡)。
結合材料364然後可以形成在工程基板350上，以準備使工程基板與電基板(例如CMOS晶圓)結合，如圖3S所示。結合材料364的類型可以取決於所要形成的結合類型。舉例而言，結合材料364可以是適合熱壓縮結合、共晶結合或矽化物結合的金屬。於某些具體態樣，結合材料可以是導電的，如此則電訊號可以在工程基板和電基板(例如CMOS晶圓)之間通訊。舉例而言，於某些具體態樣，結合材料364可以是金並且可以藉由電鍍而形成。附帶而言，適當的種子層金屬可以用來避免材料有不想要的交互擴散。於某些具體態樣，用於晶圓層級封裝的材料和技術可以應用在工程基板與CMOS晶圓的結合。因此，舉例而言，可以使用選擇以提供想要之附著、交互擴散阻障功能性、高結合品質的金屬堆疊，並且結合材料364可以包括此種金屬堆疊。於一特定範例，種子金屬(譬如一或更多層的鈦鎢[TiW])可以沉積在層352上方和開口362裡，接著金屬鍍覆(譬如Au)並且蝕刻種子和鍍覆層以形成金屬電極接觸。附帶於TiW∕Au而言，其他的金屬化可以包括但不限於Ti、Ti∕TiW∕Au、TiW∕Ni∕Au、TiW∕Pd∕Au、TiW∕Cu∕Ni∕Au，而以Ti或TiW形成主要的附著層，TiW、Ni、Pt、Pd、TiN或TaN (可選用的)的功能作為阻障層，Au或Cu作為主要導體。
相對於個別的單元或元件，內電極接觸364a可以對應於內電極361a，而外電極接觸364b可以對應於外電極361b。在處理的這點，工程基板350可以視為已在要結合到電基板(例如CMOS晶圓)的條件以形成單石整合的單晶片超音波(ultrasound-on-a-chip)裝置。
根據本案的非限制性具體態樣，圖4A~4D示範製備電基板(例如CMOS晶圓)的製作順序，其用於與工程基板結合。如圖4A所示，CMOS晶圓400包括基底層(譬如整塊矽晶圓) 402、絕緣層404、金屬化406。絕緣層408可選用而言可以形成在基底層402的背面上。如圖4B所示，層410和412可以形成在CMOS晶圓400上。層410舉例而言可以是氮化物層，並且可以藉由電漿增強式化學氣相沉積(PECVD)而形成。層412可以是氧化物層，其舉例而言藉由氧化物的PECVD而形成。
於圖4C，可以形成開口414而穿過層412、410到金屬化406。可以做出此種開口以準備形成結合點。舉例而言，於圖4D，結合材料416可以形成在CMOS晶圓400上(藉由適合的沉積和圖案化)而在一或更多個適合將工程基板350與CMOS晶圓400結合的地方。結合材料416可以是任何適合以結合材料364而結合在工程基板上的材料。如之前所述，於某些具體態樣，可以形成低溫共晶結合，並且於此種具體態樣，結合材料416和結合材料364可以形成共晶對。舉例而言，結合材料364和結合材料416可以形成銦錫(In-Sn)共晶對、金錫(Au-Sn)共晶對、鋁鍺(Al-Ge)共晶對、或錫銀銅(Sn-Ag-Cu)組合。於Sn-Ag-Cu的情形，二種材料可以形成在工程基板350上而作為結合材料364，剩下的材料則形成為結合材料416。
根據本案的非限制性具體態樣，圖5A~5D示範整合工程基板與電基板(CMOS晶圓400)的製作順序，並且涵蓋了圖1的方法。如圖5A所示，工程基板350和CMOS晶圓400可以結合在一起，這在某些具體態樣導致單石整合結構500，其包括垂直配置在CMOS晶圓400之IC (譬如金屬化406)上方的密封凹穴304。如之前所述，於某些具體態樣，此種結合可以僅涉及使用低溫(譬如低於450°C)，這可以避免損傷CMOS晶圓400上的金屬化層和其他構件。
於所示範的非限制性範例，該結合可以是共晶結合，使得結合材料364和結合材料416可以組合而形成結合點502a和502b。以進一步非限制性範例來說，可以使用金(Au)或其他適合的金屬作為結合材料而形成熱壓縮結合。舉例來說(且如之前所指)，結合材料364可以包括Ti∕TiW∕Au的種子層(藉由濺鍍和別的方式而形成)而上面有鍍覆Au，並且結合材料416可以包括TiW∕Au的種子層(藉由濺鍍和別的方式而形成)而上面有鍍覆Ni∕Au。鈦層可以作為附著層，而TiW層可以作為附著層和擴散阻障。鎳可以作為擴散阻障，而Au可以形成結合。替代選擇而言可以使用其他的結合材料。
其次，整塊層322和氧化物層328可以用任何適合的方式來移除，如圖5B所示。舉例而言，可以使用研磨和∕或蝕刻。氧化物層324可以作為用於移除整塊層322的蝕刻止擋。如圖5C所示，額外的氧化物鈍化層504可以形成在整合結構500上方，其也可以形成工程基板350和CMOS晶圓400之間的密封而包圍換能器區域。然後，如圖5D所示，產生超音波裝置的額外處理可以包括形成(多個)第一金屬接觸506和(多個)第二金屬接觸508 (譬如鋁、銅或其他適合的導電材料)，其中(多個)第二金屬接觸508提供CMOS晶圓400和工程基板350的SOI矽裝置層326之間的導電路徑。如圖5D所進一步示範，一或更多個鈍化層(氧化物510、氮化物512和∕或氧化物加氮化物)也可以形成在整合結構500上方。
現在注意上述製作順序的多樣特色。舉例而言，應體會製作順序不涉及使用TSV，因此使該過程不像使用TSV那樣花費大而複雜。結果可以增加該過程的產率。再者，設計規則不若TSV的情形那麼有限制性。舉例而言，可以生成緻密的小特色，而TSV則受限於深寬比、機械整合性和處理。也就是說，TSV比較大、數目較少、較不緻密。相對而言，本案具體態樣允許每個晶粒製作出數萬個(或更多個)連接，這在TSV是不可能的。
附帶而言，一或多個過程不利用化學機械拋光(chemical mechanical polishing，CMP)來形成凹穴。類似而言，值得注意的是所示範的製作順序不需任何緻密化退火(譬如PECVD膜的緻密化退火)來使工程基板與CMOS晶圓低溫結合。使用此種退火可以降低結合可靠度，因而降低產率。緻密化也在間隙和凹穴深度的尺度控制上引入了變化性，這影響CMUT裝置效能。再進一步而言，如之前所述，製作超音波換能器的密封凹穴乃與CMOS的熱預算解耦，因此當把工程基板的晶圓結合在一起時允許使用高溫處理(譬如高溫退火)。
形成密封凹穴304的過程也可以便於形成想要之尺度和間距的凹穴。舉例而言，凹穴304可以具有以下寬度w (譬如見圖3B和3C)：差不多50微米、差不多5微米和差不多500微米之間、差不多20微米和差不多200微米之間、其間的任何寬度或寬度範圍、或任何其他適合的寬度。於某些具體態樣，寬度w可以選擇成使空洞比率達到最大，該比率為凹穴的面積量除以周圍結構的面積量。凹穴304可以具有以下深度d (見圖3B和3C)：差不多2微米、差不多0.5微米、差不多0.25微米、差不多0.05微米和差不多10微米之間、差不多0.1微米和差不多5微米之間、差不多0.5微米和差不多1.5微米之間、其間的任何深度或深度範圍、或任何其他適合的深度。於某些具體態樣，凹穴具有差不多50微米的寬度w和差不多0.2微米的深度d。於某些具體態樣，寬度w對深度d的比例可以大於50、大於100、大於150、在30和300之間、或任何其他適合的比例。可以選擇該比例以提供換能器隔膜所想要的操作，舉例而言在目標頻率的操作。
凹穴304之間的間距也可以做得小，儘管當形成工程基板時凹穴304之間的空間量影響到可結合的面積。也就是說，凹穴304之間的距離愈小，則可用的結合表面愈少，這增加了結合的困難。然而，在此所述之形成工程基板的過程(包括在氧化物層中形成凹穴、低溫熔接、高溫退火)實際做到了密集排列凹穴304，而工程基板仍達成高結合品質和產率。一般而言，因為工程基板的形成使用在此所述的技術而不受限於熱預算，所以提供彈性給使用的設計規則以將凹穴304之間可結合的面積減到最少。舉例而言，可以使用在此所述的過程而在凹穴之間尤其達成小於5微米、小於3微米或小於2微米的間距。
也應體會在此提出的製作步驟未必受限於圖中示範的次序，因為可以使用任何其他適合的製作次序。進一步而言，於某些具體態樣，並非需要所有的過程步驟，並且可以省略一或更多個過程步驟。
本案諸方面可以提供一或更多個好處，之前已經描述了某些好處。現在敘述的是此等好處的某些非限制性範例。應體會並非所有方面和具體態樣必然提供現在所述的所有好處。再者，應體會本案諸方面可以針對現在所述的提供額外的好處。
本案諸方面提供適合形成單石整合之超音波換能器和CMOS結構(譬如CMOS IC)的製程。因此，達成了操作成超音波裝置的單一基板裝置，其譬如用於超音波成像和∕或高強度聚焦超音波(high intensity focused ultrasound，HIFU)。
於至少某些具體態樣，此過程可以是可靠的(譬如其特徵在於高產率和∕或高裝置可靠度)、可放大至大量、相對不昂貴的來進行，因此有助於CUT的商業實用製程。針對陣列中的所有換能器、晶圓上的所有晶粒、一批中的所有晶圓、隨時進行中的所有晶圓和批次，此過程也是可以重複的，而每個換能器元件之間具有嚴謹的尺寸公差。再者，可以避免使用複雜且昂貴的處理技術，例如形成TSV、使用精密CMP、使用低溫氧化物的緻密化退火、結合低溫氧化物。再者，此過程可以提供小超音波裝置的製作，而便於產生可攜式超音波探針。
於某些方面，製程允許在晶圓規模的封裝設施中來結合工程基板與電路晶圓；相較於在微加工設施中進行結合，這減少了成本。而且，可以容許使用重分布(redistribution，RDL)和扇出或扇入科技，而允許電路晶圓與工程基板結合，即使當此二者具有不同尺度或當來自此二者的晶粒具有不同尺度時亦然。使用RDL和扇出和∕或扇入也可以允許工程基板有設計變化，而不須再設計電路晶圓或二個晶圓之間的介面層。多個換能器晶粒可以整合到一個CMOS晶粒上或以任何組合來拼鋪。
因此已經描述了本案科技的幾個方面和具體態樣，要體會此技藝中的一般技術者將輕易想到有多樣的變更、修改、改進。此種變更、修改、改進打算是在本案所述科技的精神和範圍裡。舉例而言，此技藝中的一般技術者將輕易設想出各式各樣的其他手段和∕或結構來進行在此所述的功能和∕或得到在此所述的結果和∕或一或更多個優點，並且每個此種變化和∕或修改視為在此處所述之具體態樣的範圍裡。熟於此技藝者將承認或能夠確認使用不多於常規的實驗而有許多與在此所述之特定具體態樣的等同者。因而要了解前面的具體態樣僅為了舉例而提出；並且在所附申請專利範圍及其等同者的範圍裡，發明性具體態樣可以非如特定所述的來實施。附帶而言，在此所述之二個或更多個特色、系統、物品、材料、工具和∕或方法的任何組合乃包括在本揭示的範圍裡，如果此種特色、系統、物品、材料、工具和∕或方法並非互相不一致的話。
以非限制性範例來說，多樣的具體態樣已經描述成包括CMUT。於替代選擇性具體態樣，可以使用PMUT以取代或附加於CMUT。
而且如所述，某些方面可以具體化為一或更多個方法。進行成方法之一部分的動作可以用任何適合的方式來排序。據此，具體態樣可以建構成以不同於所示範的次序來進行動作，其可以包括同時進行某些動作，即使於示例性具體態樣中顯示成依序的動作亦然。
如在此界定和所用的所有定義應了解是勝過字典的定義、併入供參考之文件中的定義和∕或被界定之詞彙的一般意義。
除非明確有相反指示，否則如在此用於說明書和申請專利範圍的不定冠詞(a、an)應了解意謂「至少一」。
如在此用於說明書和申請專利範圍的「和∕或」一詞應了解意謂如此連結之元件的「任一或二者」，亦即元件在某些情形是聯合出現而在其他情形是分開出現。以「和∕或」所列的多個元件應以相同的方式來解讀，亦即如此連結之元件的「一或更多者」。不是以「和∕或」一詞所特定識別的元件則可以選用的出現，而不論是關聯或不關聯於那些特定識別的元件。因此，以非限制性範例來說，對於「A和∕或B」的參照當用於以開放端語言(例如「包括」)來連接時，於一具體態樣，可以僅指A (可選用而言包括非B的元件)；於另一具體態樣，可以僅指B (可選用而言包括非A的元件)；於又一具體態樣，可以指A和B二者(可選用而言包括其他元件)；…等等。
如在此用於說明書和申請專利範圍，參照一列一或更多個元件中的「至少一」一詞應了解意謂至少一元件乃選自該列元件中的任一或更多個元件，但未必包括特定列於該列元件中之每一個元件的至少一者，並且不排除該列元件中的任何元件組合。這定義也允許元件可選用而言可以出現不是「至少一」一詞所指稱之該列元件所特定識別的元件，而不論是關聯或不關聯於那些特定識別的元件。因此，以非限制性範例來說，「A和B中至少一者」(或等同於「A或B中至少一者」，或等同於「A和∕或B中至少一者」)於一具體態樣可以是指至少一個(可選用而言包括多於一個) A，而不出現B (並且可選用而言包括非B的元件)；於另一具體態樣，可以是指至少一個(可選用而言包括多於一個) B，而不出現A (並且可選用而言包括非A的元件)；於又一具體態樣，可以是指至少一個(可選用而言包括多於一個) A和至少一個(可選用而言包括多於一個) B (並且可選用而言包括其他元件)；…等等。
而且，在此所用的詞彙和術語是為了敘述，並且不應視為限制性的。使用「包括」、「含有」、「具有」、「包含」、「含括」及其在此的變化乃意謂涵蓋了之後所列的項目、其等同者以及額外項目。
於申請專利範圍以及上面說明書，所有的轉接用語(例如「包括」、「含有」、「帶有」、「具有」、「包含」、「含括」、「擁有」、「由……所組成」和類似者)要了解是開放端的，亦即意謂包括但不限於此。只有轉接用語「由……所構成」和「基本上由……所構成」將分別是封閉的或半封閉的轉接用語。
100‧‧‧工程換能器基板的製作方法
102~106‧‧‧工程換能器基板的製作順序
200‧‧‧工程基板的製作方法
202~210‧‧‧工程基板的製作順序
300‧‧‧第一基板
302‧‧‧阻劑層
304‧‧‧凹穴
306‧‧‧對齊標記
308‧‧‧絕緣層
310‧‧‧犧牲性硬遮罩層
312‧‧‧阻劑層
314‧‧‧溝槽
316‧‧‧氧化物/氧化物材料
320‧‧‧第二基板
322‧‧‧整塊層
324‧‧‧埋藏絕緣體層
326‧‧‧絕緣體上矽(SOI)裝置層
328‧‧‧優質氧化物層
330‧‧‧對齊標記
350‧‧‧工程基板
352‧‧‧氧化物層
354‧‧‧對齊標記
356‧‧‧阻劑層
358‧‧‧溝槽開口
360‧‧‧絕緣材料/氧化物材料
361a‧‧‧內電極
361b‧‧‧外電極
362‧‧‧接觸開口
363‧‧‧淨空區域
364‧‧‧結合材料
364a‧‧‧內電極接觸
364b‧‧‧外電極接觸
400‧‧‧CMOS晶圓
402‧‧‧基底層
404‧‧‧絕緣層
406‧‧‧金屬化
408‧‧‧絕緣層
410‧‧‧氮化物層
412‧‧‧氧化物層
414‧‧‧開口
416‧‧‧結合材料
500‧‧‧單石整合結構
502a、502b‧‧‧結合點
504‧‧‧氧化物鈍化層
506‧‧‧第一金屬接觸
508‧‧‧第二金屬接觸
510‧‧‧氧化物
512‧‧‧氮化物
d‧‧‧深度
w‧‧‧寬度
將參考以下圖形來描述本案的多樣方面和具體態樣。應體會圖形未必按照比例來繪製。出現於多張圖的項目在它們所出現的所有圖中是以相同的參考數字來指示。
圖1是根據本案非限制性具體態樣而製作工程換能器基板的製作順序流程圖，該工程換能器基板整合了電基板，例如互補式金屬氧化物半導體(CMOS)晶圓。
圖2是根據本案之非限制性具體態樣的流程圖，其示範圖1之過程階段的詳細範例，以製作在個別單元凹穴內具有溝槽隔離的工程基板。
圖3A~3S根據本案的非限制性具體態樣而示範形成圖1和圖2之工程基板的製作順序。
圖4A~4D根據本案的非限制性具體態樣而示範製備電基板(例如CMOS晶圓)的製作順序，其用於與工程基板結合。
圖5A~5D根據本案的非限制性具體態樣而示範整合工程基板與電基板的製作順序，並且涵蓋了圖1的方法。

Claims (34)

  1. 一種設備，其包括： 超音波換能器基板，其具有隔膜、底電極、配置在該隔膜和該底電極之間的複數個凹穴，所述複數個凹穴的每一者對應於個別的換能器單元； 其中對應於每個個別換能器單元的所述底電極部分彼此電性隔離；以及 對應於每個個別換能器單元的每個該底電極部分進一步包括第一底電極部分和第二底電極部分，所述第一和第二底電極部分彼此電性隔離。
  2. 如申請專利範圍第1項的設備，其進一步包括： 第一溝槽隔離區域，其配置在該底電極之中並且建構成使每個個別換能器單元彼此電性隔離；以及 第二溝槽隔離區域，其配置在該底電極之中並且建構成使個別換能器單元的所述第一和第二底電極部分彼此電性隔離。
  3. 如申請專利範圍第2項的設備，其中個別換能器單元的所述第一和第二底電極部分彼此可分別電定址。
  4. 如申請專利範圍第2項的設備，其中該第一底電極相對於該換能器單元的直徑而包括內底電極，並且該第二底電極相對於該換能器單元的該直徑而包括外底電極。
  5. 如申請專利範圍第1項的設備，其中該隔膜作為用於所述個別換能器單元之每一者的頂電極。
  6. 如申請專利範圍第1項的設備，其進一步包括電基板，其結合到該超音波換能器基板。
  7. 如申請專利範圍第6項的設備，其進一步包括： 第一溝槽隔離區域，其配置在該底電極之中並且建構成使每個個別換能器單元彼此電性隔離；以及 第二溝槽隔離區域，其配置在該底電極之中並且建構成使個別換能器單元的所述第一和第二底電極部分彼此電性隔離。
  8. 如申請專利範圍第7項的設備，其中個別換能器單元的所述第一和第二底電極部分彼此可分別電定址。
  9. 如申請專利範圍第7項的設備，其中該第一底電極部分相對於該換能器單元的直徑而包括內底電極，並且該第二底電極部分相對於該換能器單元的該直徑而包括外底電極。
  10. 如申請專利範圍第6項的設備，其中該隔膜作為用於所述個別換能器單元之每一者的頂電極。
  11. 如申請專利範圍第6項的設備，其中該電基板包括下列一者：互補式金屬氧化物半導體(CMOS)基板、類比電路基板、插置基板、印刷電路板(PCB)基板、可撓性基板。
  12. 如申請專利範圍第11項的設備，其中： 該電基板包括CMOS基板； 該第一底電極部分和該第二底電極部分當中的一者建構成進行該設備的發送功能；以及 該第一底電極部分和該第二底電極部分當中的另一者建構成進行該設備的接收功能。
  13. 一種方法，其包括： 在第一基板的第一側中形成複數個凹穴； 針對所述複數個凹穴中的一或更多者，在該第一基板的該第一側中形成第一隔離溝槽； 將第二基板結合到該第一基板以密封所述凹穴；以及 在該第一基板的第二側中形成第二隔離溝槽； 所述結合的第一和第二基板界定超音波換能器基板，其具有隔膜、底電極、配置在該隔膜和該底電極之間的所述複數個凹穴，所述複數個凹穴的每一者對應於個別的換能器單元； 其中對應於每個個別換能器單元的所述底電極部分藉由所述第二隔離溝槽而彼此電性隔離；以及 對應於每個個別換能器單元的每個該底電極部分進一步包括第一底電極部分和第二底電極部分，所述第一和第二底電極部分藉由所述第一隔離溝槽而彼此電性隔離。
  14. 如申請專利範圍第13項的方法，其中在該第一基板的該第一側中形成第一隔離溝槽進一步包括： 在包括所述複數個凹穴之該第一基板的該第一側上方形成第一絕緣層，該第一基板包括矽材料； 蝕刻穿過該第一絕緣層而進入該矽材料裡以界定所述第一隔離溝槽；以及 以一或更多個第一絕緣材料來填充所述第一隔離溝槽。
  15. 如申請專利範圍第14項的方法，其中該第一絕緣層和該一或更多個第一絕緣材料包括氧化物。
  16. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該一或更多個第一絕緣材料包括熱氧化物和未摻雜的多晶矽。
  17. 如申請專利範圍第14項的方法，其中所述第一隔離溝槽配置在所述凹穴的足跡裡。
  18. 如申請專利範圍第14項的方法，其進一步包括： 移除該第一基板的第二側的部分以暴露所述填充的第一隔離溝槽； 在該第一基板的該第二側和所述填充的第一隔離溝槽上方形成第二絕緣層； 蝕刻穿過該第二絕緣層、進入該矽層裡並且到該第一絕緣層以界定所述第二隔離溝槽；以及 以一或更多個第二絕緣材料來填充所述第二隔離溝槽。
  19. 如申請專利範圍第18項的方法，其中該第二絕緣層和該一或更多個第二絕緣材料包括氧化物。
  20. 如申請專利範圍第19項的方法，其中該一或更多個第二絕緣材料包括熱氧化物和未摻雜的多晶矽。
  21. 如申請專利範圍第13項的方法，其進一步包括將該超音波換能器基板結合到電基板。
  22. 如申請專利範圍第21項的方法，其中在該第一基板的該第一側中形成第一隔離溝槽進一步包括： 在包括所述複數個凹穴之該第一基板的該第一側上方形成第一絕緣層，該第一基板包括矽材料； 蝕刻穿過該第一絕緣層而進入該矽材料裡以界定所述第一隔離溝槽；以及 以一或更多個第一絕緣材料來填充所述第一隔離溝槽。
  23. 如申請專利範圍第22項的方法，其中該第一絕緣層和該一或更多個第一絕緣材料包括氧化物。
  24. 如申請專利範圍第23項的方法，其中該一或更多個第一絕緣材料包括熱氧化物和未摻雜的多晶矽。
  25. 如申請專利範圍第22項的方法，其中所述第一隔離溝槽配置在所述凹穴的足跡裡。
  26. 如申請專利範圍第22項的方法，其進一步包括： 移除該第一基板的該第二側的部分以暴露所述填充的第一隔離溝槽； 在該第一基板的該第二側和所述填充的第一隔離溝槽上方形成第二絕緣層； 蝕刻穿過該第二絕緣層、進入該矽材料裡並且到該第一絕緣層以界定所述第二隔離溝槽；以及 以一或更多個第二絕緣材料來填充所述第二隔離溝槽。
  27. 如申請專利範圍第26項的方法，其中該第二絕緣層和該一或更多個第二絕緣材料包括氧化物。
  28. 如申請專利範圍第27項的方法，其中該一或更多個第二絕緣材料包括熱氧化物和未摻雜的多晶矽。
  29. 如申請專利範圍第26項的方法，其在將該超音波換能器基板結合到該電基板之前進一步包括： 在該第二絕緣層中形成接觸開口以暴露該底電極；以及 以導電材料來填充該接觸開口。
  30. 如申請專利範圍第22項的方法，其中個別換能器單元的所述第一和第二底電極部分彼此可分別電定址。
  31. 如申請專利範圍第22項的方法，其中該第一底電極部分相對於該換能器單元的直徑而包括內底電極，並且該第二底電極部分相對於該換能器單元的該直徑而包括外底電極。
  32. 如申請專利範圍第21項的方法，其中該隔膜作為用於所述個別換能器單元之每一者的頂電極。
  33. 如申請專利範圍第21項的方法，其中該電基板包括下列一者：CMOS基板、類比電路基板、插置基板、印刷電路板(PCB)基板、可撓性基板。
  34. 如申請專利範圍第21項的方法，其中： 該電基板包括CMOS基板； 該第一底電極部分和該第二底電極部分當中的一者建構成進行換能器單元的發送功能；以及 該第一底電極部分和該第二底電極部分當中的另一者建構成進行該換能器單元的接收功能。
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