TWI289199B - Capacitive ultrasonic transducer and method of fabricating the same - Google Patents
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Description
1289199 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種超音波換能裝置，且更特別是有關 於一種電容式超音波換能裝置及其製造方法。 【先前技#ί】 藉由非侵入評估、即時性回應及可攜性的優點，超音波 感測裝置已經廣泛地運用在醫療、軍事及航空產業。例如， 回音圖學系統或超音波成像系統能夠基於超音波頻率處之彈 性波的使用，而從週遭裝置或從人體獲得資訊。在一超音波 感測裝置中，超音波換能裝置通常是許多重要元件的其中一 者。大部分的已知超音波換能裝置是藉由利用壓電陶瓷所實 現。因為壓電陶瓷的音響阻抗具有與種固體材料者相同的大 小，所以一壓電換能裝置一般用於從固體材料獲得資訊。然 而，由於壓電陶瓷與液體（例如人體組織）間顯著的阻抗不 相符性，壓電換能裝置對於從液體獲得資訊而言並非理想。 壓電換能裝置一般是操作於從50 KHz (仟赫)至200 KHz的頻 帶内。此外，壓電換能裝置通常是在高溫製程下所製造，並 且對於與電子電路整合來說並非理想。相對地，電容式超音 波換能裝置可藉由標準積體電路(IC)製程所成批製造，並因此 可與1C裝置整合。此外，相較於已知的壓電換能裝置，電容 式超音波換能裝置能夠操作於一從2〇〇 KHz至5 MHz (百萬赫 茲）的較高頻帶處。因此，電容式超音波換能裝置已逐漸地取 代壓電換能裝置。 圖1為一電容式超音波換能裝置10的示意截面圖。參照 681954. 0224 1289199 圖1，该電容式超音波換能裝置ι0包含一第一電極η、一形 成於膜層13上之弟一電極12、一形成於該第一電極上之隔 離層14，以及支撐侧壁15。一機室16是由該第一電極U、 该膜層13及該支撐側壁15所定義。當將適當的AC或DC電 壓施加於該第一電極11與該第二電極12之間時，靜電力即 造成该膜層13振盪並產生音響波。該習知換能裝置1〇的有 效振盪區域為由該第一電極U及該第二電極12所定義的區 域。在本實例中，因為該第二電極12短於該第一電極n，所 以该有效振盪區域受限於該第二電極12的長度。此外，該膜 層13 —般在範圍從約400〇C至800。^的溫度下於諸如習知化 學氣相沉積(C VD)或低壓化學氣相沉積(LPC VD)的高溫製程 中加以製造。 圖2八至2D為說明-用以製造一電容式超音波換能裝置 的習知方法之截面圖。參照圖2A，其中提供一矽基板21，其 係高度摻雜有不純物，藉以作為一電極。其次，在該矽基板 上連續地形成一第一氮化物層22及一非晶矽層23。該第 氮化物層22 ；%用以保護該;^基板21。該非晶石夕層23則是 用來作為一犧牲層，並且在後續的製程中將會被移除。 參照圖2B，藉由將該非晶石夕層23目案化並加以钱刻，從 而曝露出該第-氮化物層22之部分，以形成—經圖案化之非 曰曰矽層23’。然後在該經圖案化之犧牲層23，上形成一第二氮 化物層24，並填滿該等曝露部分。 大 麥照圖2C，藉由將該第二氮化物層24圖案化並加以麵 刻，以形成-具有開π 25之經圖案化的第二氮化物層24，， 681954. 0224 1289199 ，而透過該等開口 25曝露出該經圖案化之非晶韻23,的邻 ^然後藉由一選擇性㈣，將該經圖案化之非晶石夕層23移 麵圖2D’透過開口 25沉積一氧化石夕層以形成检 26。猎此，可由栓塞物26、經圖案化之第二氮化物層^ 該第-氮化物層22定義機室27。然後在該 = 化物層从上形成-金屬層28以作為—第二電極。b之弟一乳 此外’習知的電容式超音波換能裝置通常包含 ^用以製造此等電容式超音波換能裝置的習知方法可^ 一局溫製程中的體型微加I處理或表面微加工處理奋 ^地導致高度的殘餘應力，或將導致該電 ^ 額外製程，^立t _應力’會需要進行例如退火的 、 這思私較長的處理時間以及較高的製造成太。 腔：是電容式超音波換能裝置中的機室’或空 當將二ΐ換能裝置的效能。同時’在封裝過程中 ，換能裝置的薄膜。所希望的是 式超音波射隨以及其製造綠。 【發明内容】 方法本種電容式超音波換能裝置以则^ 的問題。' 4更多因偷技術之限制與缺點而造成 根據本發明之1例，提供一種電容式超音波換能襄 681954. 0224
進， 1289199 ^ * 置，其中包含一導電基板；一絕緣層，其形成於該導電基板 上；一支撐框架，其形成於該絕緣層上；以及一導電層，其 係藉由該支撐框架與該導電基板隔開而具有與該支撐框架實 質上相同的熱膨脹係數。 在一實施例中，該支撐框架及該導電層是由實質上相同 的材料所製成。 在另一實施例中，該支撐框架及該導電層包含一自鎳 (Ni)、鎳鈷(NiCo)、鎳鐵(NiFe)及鎳錳(NiMn)#其一者所選出 的材料。 並且根據本發明，提供一種電容式超音波換能裝置，其 中包含一第一電極；一絕緣層，其形成於該第一電極上；至 少一支撐框架，其形成於該絕緣層上；以及一第二電極，其 ，形成為與該第—電極隔開，其中該第—電極及該第二電極 定義該電容式超音波換能裝置之有效振盪區域，而定義該有 效振μ區域之第-電極及第二電極的個別長度實質上為相 同0 又根據本發明，提供—種電容式超音波換能裝置，其中 包含-基板；-支撐框架，其形成於該基板上；以及一^電 層’其由鼓撐㈣職持在縣板上， 該支撐_及該基板㈣—機室。 ¥電層 ”署^ ’提供—削㈣料容式超音波換 緣：法’其中包含提供—基板；在該基板上形成-絕 :心荦t緣:上形成一經圖案化之第一金屬層;形成-回，、之弟一金屬層，其與該經圖案化之第一金屬層實質 681954. 0224 1289199 上^平面；在該經圖案化之第—金屬層及該經圖案化之第二 圖案化之第三金屬層;透過開口曝露出經 案化之第-金屬層。从透過違專開口移除該經圖 亦根據本發明，提供製造電 的方法’其中包含提供-基板;在該基板上形;= 層尸上:成;經圖案化之第一金屬層丄=化 化，萨以二pt形成一第二金屬層；將該第二金屬層圖案 曝露出該經圖案化之第—金屬層的部分； 乂及透過4相口移除該經_化之第—金屬層。 的方半根明’提供—用以製造電容式超音波換能裝置 、/〃包含提供-基板；在該基板上 在，，成一金屬層;在該金屬層上形:二 其層之部分;形成-經圖案化之第- 曰:貝人…工圖案化之光阻層共平面；移除該經 圖案化之光阻層；形成—經圖案化之第二金屬#， 上 =、經圖案化之第—金屬層共平面；在該經圖i狀第二金 屬層及餘圖案化之第二金屬層上形成—_案化之第三金 屬層；透過開Π曝露出該經_化之第—金屬層的部分；以 及透過該等開口移除該㈣案化之第—金屬層以及該金屬層 之部分。 於下文的制帽雜提出本發明的其簡點與優點， 而且從該朗中將暸解本判其中—部份，或者藉由實施本 4月亦可自彳f。藉由隨附之申請專利範圍巾特別列出的元件 681954. 0224 1289199 · · …且s將可瞭解且達成本發明的特點與優點。 應该瞭解的係，上文的概要說明以及下文的詳細說明都 僅供作例示與解釋，其並未限制本文所主張之發明。 【實施方式】 現將詳細參照於本發明具體實施例，其實施例圖解於附 圖之中。盡其可能’所有圖式巾將依相同元件符號以代表相 同或類似的部件。 圖3A為一根據本發明之一範例的電容式超音波換能裝 置30之示意截面圖。參照圖3A，該電容式超音波換能裝置 30包含一基板31、一絕緣層32、一支撐框架38以及一導電 層35。在一範例中，該基板31可具有一約為525μηι的厚度， 而由一經密集摻雜磷至一約每平方公分〇1到〇.4微歐姆 (μΩΑ:ηι2)之電阻位準的矽晶圓所形成。在另一方面中，該基 板31為一由銘(Α1)或銅(cu)所製成的金屬基板。該基板31用 來作為該電容式超音波換能裝置3〇的較低或一第一電極。該 絕緣層32包含一自氧化物、氮化物或氮氧化物其中一者所選 出的材料。在一根據本發明之範例中，該絕緣層32含有具約 0.2微米(μηι)厚度的二氧化矽(Si02)。該支撐框架38包含自鎳 (Ni)、鎳鈷(NiCo)、鎳鐵(NiFe)及鎳錳(NiMn)等其中一者中所 選出的材料。在一範例中，該支撐框架38含有一具有一約〇.5 至10 μηι厚度的鎳層。藉由該絕緣層32及該支撐框架38與 該基板31隔開的該導電層35係用來作為一振盪薄膜，並亦 作為该電谷式超音波換能裝置30之一上部或一第二電極。該 導電層35含有一自鎳(Ni)、鎳鈷(NiCo)、鎳鐵(NiFe)及鎳錳. 681954. 0224 1289199 (NiMn)所遥出之一者的材料。在一範例中，該導電層％含有 一具有一約0.5至5 jum範圍之厚度的鎳層。 一經禮、封或未經密封之機室37是由該絕緣層32、該支撐 框架38及該導電層35所定義。因此，可由該基板31及該導 電層35定義該換能裝置3〇的有效振盪區域。由於定義該機 室37之基板31及該導電層35的個別長度實質上上為相等， 即展擴该機室37的整個長度，因此該換能裝置3〇的有效振 盈區域表報圖丨巾所紅習知電容賴能裝财所增加， 亚因此表示換能裝置3 G在性能方面比f知電容換能裝置有所 增加。 、 再翏照圖3A ’該電容式超音波換能裝置3()可進一步包 含形成於該導電層35上並且置放錢續鍊％上的至少 :凸塊36。該凸塊36可用以保護該導電層％不受損壞或意 夕^振盧所影響。該凸塊36可為藉由—自鎳㈣、鎳摩c〇)、 ^_峋及鎳__)等其中一者中所選出的材料而形 Ιΐί 一 _中’該凸塊36含有—具有—約5至5,厚度 在另-範例中’該支撐框架38及該導電層％是由 只貝上相同的材料所製成，其減緩 可能會發生砰熱雜係數的問題。^心式換以置中 圖3B為-根據本發明之另—範例的電 置39之示意截面圖。參照圖3Β， σ曰波換此衣 39含有-類似於如圖3Α中所述之雷 =容式超音波換能裝置 的結構，除該支雜架38]含有1^超音波換能裝置30 33係形成於該絕緣層32上，藉叫層33以外。該種子層 有助於在例如1化學沉積 681954. 0224 1289199 製成或一電化學鍍層製程中的金屬互連。該種子層33含有一 從鈦(Ti)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鎳鈷(NiCo)、鎳鐵(NiFe)及鎳錳(NiMn) 專其中一者中所遥出的材料。在一範例中，該種子層33含有 一具有一約0.15至〇·3 μηι厚度的鎳層。可由該絕緣層32、該 支撐框架38-1及該導電層35定義一經密封或未經密封的機室 37-1 〇
圖4Α至4G為說明一用以製造一根據本發明之一範例的 電容式超音波換能裝置之方法的截面略圖。參照圖4Α，提供 一基板40，其用來作為一製作中之電容式超音波換能裝置共 同的苐電極。该基板40包含一經摻雜石夕基板及一金屬基 板。一用以保護該基板4〇的絕緣層41係藉由一化學氣相沉 積(CVD)製程，或其他的適當製程，而形成於該基板4〇上。 該絕緣層41含有氧化物、氮化物或氮氧化物。其次，—例如 ΡΜΜΑ (聚甲埽丙烯酸化物p〇lymethylmethacry)或之經 圖案化之光阻層42係形成於該絕緣層41上，從而 絕緣層41的部分。 >…、圖4B，一犧牲金屬層43係藉由例如一濺鍍、蒗 電漿強化CVD(PECVD齡、隨後—研祕 機= 光灣程或是其他的適當製程，而形成於該經圖;;= 阻層42上。該犧牲金屬層Μ與該經圖案化之光阻層幻與所 上共平面’亚且將在_後續製程巾被移除。在—根據= 之範例，該犧牲金屬層43含有銅(Cu)。 ^ ^ 圖4C，將該經圖案化之光阻層42剝除，並且將-金 屬層44形成於該犧牲金屬層43上。 、’ 681954. 0224 1289199 參照圖4D，藉一研磨處理或CMP製程對如圖4C中所述 之金屬層44進行研磨或拋光處理，因此可獲得一實質上與該 犧牲金屬層43共平面的經圖案化之金屬層44-1。該經圖案化 之金屬層44-1隨後會變成該電容式超音波換能裝置的一個支 撐框架。其次，藉由一濺鍍、蒸鍍或PECVD製程，於該經圖 案化之金屬層44-1以及該犧牲金屬層43之上形成一導電層 45。在一範例中，該經圖案化之金屬層44-1及該導電層45 是實質上由鎳(Ni)、鎳鈷(NiCo)、鎳鐵(NiFe)及鎳錳(NiMn)等 其中一者中所選出的相同材料所形成。其次，可藉由利用一 濺鍍、蒸鍍或PECVD製程、隨後一圖案化及蝕刻製程形成一 金屬層來形成凸塊46。在一範例中，該凸塊46包括自鎳(Ni)、 鎳銘(NiCo)、鎳鐵(NiFe)及鎳I孟(NiMn)等其中一者所選出的材 料而形成。 參照圖4E，藉由對例如圖4D中所述之導電層45進行圖 案化及蝕刻處理，以形成一經圖案化之導電層45-1，從而透 過開口 47曝露出該犧牲金屬層43的部分。該經圖案化之導 電層45-1隨後變成一電谷式超音波換能裝置的一振盛薄膜， 並且亦為一第二電極。 參照圖4F，透過一蝕刻製程移除圖4E所述之犧牲金屬層 43。在一範例中，可利用三氯化鐵(FeC13)作為—蝕刻溶液， 藉由一濕性蝕刻製程移除該犧牲金屬層43，由於其係具有蚀 刻選擇性，因此可移除該犧牲金屬層43而不會顯著地移除該 絕緣層41。因此，可由該經圖案化之導電層45_丨、該經圖案 化之金屬層44-1及該絕緣層41定義機室48，但未經密封。 681954. 0224 1289199 參照圖4G，可藉由例如一濺鍍、蒸鍍、pecvd或是其他 具有一所需段差覆蓋之適當製程形成另一經圖案化之金屬層 49 ’以填充圖4E中所述的開口 47。因此，可由該經圖案化之 導電層45-：1、該經圖案化之金屬層44-1、該絕緣層41及該經 圖案化之金屬層49定義機室48-1，並加以密封。 圖4D-1至4E-1為說明一用以製造根據本發明之一範例 的電谷式超音波換能裝置之方法的示意截面圖。參照圖 4D-1，同時參照圖4D而加以比較，在於該犧牲金屬層43上 形成該金屬層44之後，該金屬層44並不會因研磨處理或拋 光製程而被減小至與該犧牲金屬層43實質上相同的厚度。相 反地，可形成一經圖案化之金屬層44-2以覆蓋該犧牲金屬層 43。接著，在該經圖案化之金屬層44-2上形成凸塊46-1。 芩照圖4E-1，亦參照圖4E而加以比較，可藉由例如對圖 4D-1中所述之經圖案化之金屬層4φ_2進行圖案化及蝕刻處 理’以形成一含有第一部分44-3及第二部分44-4的經圖案化 之金屬層（未經編號），從而透過開口 47曝露出該犧牲金屬層 43的部分。该經圖案化之金屬層的第一部分及第二部分 44-4隨後會分別變成一電容式超音波換能裝置的一支撐框架 及一振盪薄膜。 圖5A至5G為說明一用以製造根據本發明之另一範例的 黾谷式超音波換能裝置之方法的示意截面圖。圖5A到5D中 所述之方法類似於圖4A到4G中所述之方法，除形成一額外 的種子層51以外。參照圖5A，提供該基板40，並且在該基 板40上形成該絕緣層41。然後藉由濺鍍、蒸鍍或PECVd製 681954. 0224 1289199 程’在該絕緣層41上形成該種子層51。在一根據本發明之範 例中，該種子層51含有一自鈦(Ti)、銅(Cu)、錄㈣、錄鈷 (NiCo)、鎳鐵(MFe)及鎳錳(NiMn)等其中一者中所選出的材 料。其次，在該種子層51上形成該經圖案化之光阻層42，從 而曝露出該種子層51的部分。 曰
,參照圖5B ’藉由例如一電化學沉積製程、一電化學鑛層 製程或其他適當製程，隨後為—研磨處理或CMp製程，而在 該經圖案化之光阻層42上形成一犧牲金屬層43。 參照圖5C，剝除該經圖案化之光阻層幻，並藉如一 電化學沉積製程、-電化學鑛層製程或其他適當製程，以在 該犧牲金屬層43上形成該金屬層44。 、、參照圖5D，藉由一研磨處理或CMP製程對如圖5C中戶 述之金屬層44進行研磨或拋光處理，因此可獲得—實質上4 该犧牲金制43共平面的關案化之金屬層糾。其次，摩 由-電化學沉積製程、—電化學鍍層製程或其他適當製程 以在該經随化之金屬層糾及該齡 , 電層45。在一範例中，兮锸工薛^ # W雜子層51、該經圖案化之金屬層44_ 7由鎳(Nl)、鎳鈷(NiC〇)、鎳鐵(NiFe)及鎳* ⑽)4其卜者中所選出的實質上相同材料。其次，可弟 利用一濺鍍、蒸鍍或PEVcd掣轺、p、左％ m & w 一人$隨後—圖案化及侧製牙 形成i屬層來形成置放在該圖案化之金屬層体U的凸力 46 〇 y 681954. 0224 \5 1289199 電^45 5亥犧牲金屬層43的部分。該經圖案化之導 變成—電容式超音波換《置的—減薄膜， 亚且亦為一第二電極。 由締、、、圖5F可由一韻刻製程移除該犧牲金屬層43以及圖 述之種子層51的部分。在—範例 (_)作為一㈣溶液 右 ™ 合，從具係具有蝕刻選擇性，由一濕性蝕 犧牲金屬層43以及種子層51的部分移除。該經
化之i屬| 44-1及一經圖案化之種子層51]隨後一起成 為一電容式超音波難裝置的―支撐_。因此可由該經圖 案化之導電層糾、該經目案化之金屬層体卜該經圖案化 之種^層51_1及該絕緣層41定義機室％，但未經密封。 茶照圖5G，可藉由例如一電化學沉積製程、一電化學鍍 層製程或其他具有—所需段差覆蓋之適當製細彡成另-經圖 案化之金屬層49，以填充圖5E中所述的開口 47。因此可由 该經圖案化之導電層45-1、該經圖案化之金屬層糾彳、該經 圖案化之種子層51-1、該絕緣層41及該另一經圖案化之金屬 層49定義機室58_1，並加以經密封。 圖5D-1至5E_1為說明一用以製造根據本發明之一範例 的電容式超音波換能裝置之方法的示意截面圖。參照圖 5D-1，同時參照圖5D而加以比較，在該種子層51上形成該 犧牲層43並且於該犧牲金屬層43上形成該金屬層44之後， 该金屬層44並不會因研磨處理或拋光製程而被減小至與該犧 牲金屬層43實質上相同的厚度。相反地，可形成一經圖案化 之金屬層44-2以覆蓋該犧牲金屬層43。接著，在該經圖案化
681954.0224 A 1289199 之金屬廣44-2上形成凸塊46-1。 參照圖5E-1，亦參照圖5E而加以比較，可藉由例如對圖 5D-1中所述之經圖案化之金屬層44-2進行圖案化及蝕刻處 理，以形成〆含有第一部分44-3及第二部分44-4的經圖案^ 之金屬層（未經編號），從而透過開口 47曝露出該犧牲金屬層 43的部分。該經圖案化之金屬層之第一部分44-3及第二部分 44_4隨後會分別變成一電容式超音波換能裝置的一支撐框= 及一振蘆薄膜。 、
圖6A至6D為說明一用以製造根據本發明之又另一範例 的電容式超音波換能裝置之方法的示意截面圖。參照圖6A， 提供有-基板60並且在絲板6G上形成1緣層心 藉由錢鍍、蒸鍍或PECVD製程，在該絕緣層61上形成 子層62。其次’在該種子層62上形成—經圖案化^光阻層 —3，從而曝露出種子層62之部分。該經圖案化之光阻層幻 疋義製造中之電容式超音波換能艘置的機室處所。θ 參照圖6B，藉由例如一電化學沉積製程、一電 製程或其他適當製程，隨後為一研磨 、又_
該經圖案化之光阻㈣上形成_HHMP製程，而在 參照圖6C，將該經圖案化之光^屬層64J 如-電化學沉積製程、—電化學€ Ά亚且藉由例 程，隨後為一研磨處理*CMP製程又，= 程或其他的適當製 層64上形成一經圖案化之犧牲層65 f經圖案化之金屬 65實質上m線圖無之金屬層64 ^=經_化之犧牲層 參照圖6D，藉由一電化學沉積勢 表秩、一電化學鍍層製程 681954.0224 Λ 1289199 或’、他適田的製程，以在該經圖案化之金屬層&及該經圖案 化之犧牲金屬層65上形成—導電層66。在—範例中，該種子 層62、該經圖案化之金屬層64及該導電層66含有由鎳(Ni)、 鎳鈷(NlCo)、鎳鐵(NiFe)及鎳錳(NiMn)等其中一者中所選出的 實質上相晴料。其次，形成置放於該_案化之金屬層64 上的凸塊67。 圖6D中所示的結構與圖5D中所述者實質上相同。為形 成如圖5F中所述之未經密封機室，或是形成如圖5G中所述 之經密封機室的必要步驟，與透過圖5E、汀及5(}所敘述者 實質上相同，並因而在此不予重複。 圖7為一根據本發明之另一範例的電容式超音波換能裝 置70之示意截面圖。參照圖7A，該電容式超音波換能裝置 70包含一類似於圖3A中所述之電容式超音波換能裝置3〇的 結構，除一經圖案化之絕緣層72以外，而其係形成於該支撐 框架38與该基板31之間。可由該基板31、該經圖案化之絕 緣層72、該支撐框架38及該導電層35定義一經密封或未經 密封的機室77。 圖8A為說明一用以製造根據本發明之一範例的電容式 起曰波換月b衣置之方法的示意截面圖。參照圖8a，亦參照圖 4F ’在將该犧牲金屬層43 (如圖4E中所示)移除後，因此可藉 由一習知濕性蝕刻製程或是其他的適當製程，透過開口 47將 所曝露之絕緣層41 (圖4F)的部分移除。該濕性餘刻製程係具 有触刻選擇性，因此可移除該絕緣層41之曝露部分，而不會 顯著地移除該基板40，導致一形成於該基板4〇與該經圖案化 681954.0224 it 1289199 之金屬層44-1之間的經圖案化之絕緣層81，而其會隨後成為 一支撐框架。因此，可由該基板40、該經圖案化之絕緣層81、 該經圖案化之金屬層44·1及該經圖案化之導電層45_1定義機 至77-1 ’但未經密封。可藉由參照圖4G所述之類似製程將該 等機室77_1密封。每個製作中電容式超音波換能裝置皆包含 一類似於圖7中所述之電容式超音波換能裝置70的最終結 構。
圖8Β為說明一用以製造根據本發明之另一範例的電容式 超音波換能裝置之方法的示意截面圖。參照圖8Β，亦參照圖 ，在將該犧牲金屬層43 (如圖5Ε中所示)以及該種子層51 (，圖5Ε所示)之部分移除後’可藉由—習知濕祕刻製程或 疋其他的適當製程，透過開口 47將所曝露之絕緣層41 (圖4F) 的部分移除。在該基板40及該經圖案化之金屬種子層5;μι 之間形成-經圖案化之絕緣層82，其會隨後連同於該經圖案 化之金屬層44_1而成為-支撐框架。因此，可由該基板4〇、 該經圖案化之絕緣層82、該經圖案化之金屬種子層叫、該 經圖案化之金屬層44_1及該經圖案化之導電層45] ^義機室 仁未、，、工禮封可藉由一翏照圖5G所述之類似製程將該 錢室77·2㈣。每_作巾電容式超音波_裝置皆包含 一類似於圖7中所述之雷宏式初立、士 μ a # ^ 屯谷式赵音波換能裝置70的最終社 稱。 、、〇 熟習此概=鱗瞭解可耻述各項频實施例 支，而不致#1麵之發雖概念。因此 明並不限於本揭之特定具__，而料 v°v 681954. 0224 1289199 各請求項所定狀本發明精神及範_的修飾。 另外，在說明本發明之代表性具告 可將本發日把方法及程絲明書 過’由於該方法或製程的範圍並繫 =_人序’不 驟次 ^驟身欠序’故該方法或製料應受限二的 :。身為熟習本技藝者當會了解其它步驟次序:=。 二=:本說明書所提出的特定步驟次序視為對申請專 熟 並且仍涵 的匕外，亦不應將有關本發明之方法及/或製程 的申㉖專利賴僅關在以書面所載之步驟次序 f此項技藝者易於瞭解，該等次序亦可加以改變' 盍於本發明之精神與範疇之内。 【圖式簡單說明】 當併同各隨附圖式而閱覽時，即可更佳瞭解本發明之前 ，摘要以及上謂細說明。為達本發明之朗目的，各圖式 晨圖緣有現屬較佳之各具體實施例。然應瞭解 於所綠之精雜置方纽設備裝置。 在圖式中： 圖1為一習知電容式超音波換能裝置之示意截面圖； ”圖2A至2D為說明一用以製造一電容式超音波換能裝置 之習知方法的截面圖； 一周3A為一根據本發明之一範例的電容式超音波換能裝 置示意戴面圖； 一圖3β為一根據本發明之另一範例的電容式超音波換能裝 置示意截面圖； 681954.0224 1289199 圖4A至4G為說明一用以製造根據本發明之—範例的電 容式超音波換能裝置之方法的截面略圖； 圖4D-1和4Ε·1為說明一用以製造根據本發明之一範例 的電容式超音波換能裝置之方法的示意截面圖； 圖5Α至5G為說明一用以製造根據本發明之另〜範例的 電容式超音波換能裝置之方法的示意截面圖； 圖5D-1和5Ε-1為說明一用以製造根據本發明之一範例 的電容式超音波換能裝置之方法的示意截面圖； 圖6Α至6D為說明一用以製造根據本發明之又另一範例 的電容式超音波換能裝置之方法的示意截面圖； 圖7為一根據本發明之另一範例的電容式超音波換能裝 置之示意截面圖； 圖8Α為說明一用以製造根據本發明之一範例的電容式 超音波換能裝置之方法的示意截面圖；以及 圖8Β為說明一用以製造根據本發明之另一範例的電容式 超音波換能裝置之方法的示意截面圖。 【主要元件符號說明】 10 電容式超音波換能裝置 11 第一電極 12 第二電極 13 膜層 14 隔離層 15 支撐侧壁 16 機室 681954. 0224 >\ 1289199 21 A夕基板 22 第一氮化物層 23 非晶矽層 23， 經圖案化之石夕層 24 第二氮化物層 24， 經圖案化之的第二氮化物層 25 開口 26 栓塞物 27 機室 28 金屬層 30 電容式超音波換能裝置 31 基板 32 絕緣層 33 種子層 35 導電層 36 凸塊 37 機室 37-1 機室 38 絕緣層 38-1 支撐框架 39 電容式超音波換能裝置 40 基板 41 絕緣層 42 經圖案化之光阻層 681954. 0224 1289199 參 43 犧牲金屬層 44 金屬層 44-1 經圖案化之金屬層 44-2 經圖案化之金屬層 44-3 第一部分 44-4 第二部分 45 導電層 45-1 經圖案化之導電層 46 凸塊 46-1 凸塊 47 開口 48 機室 48-1 機室 49 經圖案化之金屬層 51 種子層 51-1 經圖案化之種子層 58 機室 60 基板 61 絕緣層 62 種子層 63 經圖案化之光阻層 64 經圖案化之金屬層 64-1 經圖案化之金屬層 65 經圖案化之犧牲層
681954. 0224 >S 1289199 66 導電層 67 凸塊 70 電容式超音波換能裝置 72 經圖案化之絕緣層 77 機室 77-1 機室 77-2 機室 81 經圖案化之絕緣層 82 經圖案化之絕緣層 681954. 0224
Claims (1)
1289199 十、申請專利範圍： 種電容式超音波換能裝置，其中包含： 一導電基板； 一絕緣層，其形成於該導電基板上； 一支撐框架，其形成於該絕緣層上；以及 一導電層，其係藉由該支撐框架與該導電基板隔開而具 有實質上與該支撐框架相同的熱膨脹係數。 2·如申請專利範圍第1項之電容式超音波換能裝置，其中該支 撐框架包含一自鎳(Ni)、鎳鈷(NiCo)、鎳鐵(NiFe)及鎳錳 (ΝιΜη)等其中一者中所選出的材料。 3·如申請專利範圍第1項之電容式超音波換能裝置，其中該導 私層包含一自鎳(Ni)、鎳鈷(NiCo)、鎳鐵(NiFe)及鎳鐘(NiMn) 等其中一者中所選出的材料。 4·如申請專利範圍第丨項之電容式超音波換能裝置，進一步包 含置放在該支撐框架上的至少一凸塊。 5·如申請專利範圍第4項之電容式超音波換能裝置，其中該至 少一凸塊包含一自Ni、NiCo、NiFe及NiMn等其中一者中所 選出的材料。 6·如申請專利範圍第丨項之電容式超音波換能裝置，其中該支 681954.0224 4 1289199 · 撐框架包含一形成於該絕緣層上的種子層。 7·如申請專纖圍第6項之電容式超音波換能裝置，其中該種 子層含有一自鈦(TO、銅(CU)、Ni、NiCo、NiFe及NiMn等其 中一者中所選出的材料。 8.如申請專利制第丨項之電容式超音波換能裝置，其中該支 撐框架及該導電層含有實質上相同的材料。 9· 一種電容式超音波換能裝置，其中包含·· 一第一電極； 一絕緣層，其形成於該第一電極上； 至少-支撐框架，其形成於該、絕緣層上；以及 +-第二電極，其係形成為與該第一電極隔開，其中該第一 電極及該第二電極㈣該電容式超音波換能裝置之有效振 盛區域，而定義該有效振舰域之第_電極及第二電極的個 別長度實質上為相同。 ίο.如申請細_9項之電容式超音波換能裝置，其中該支 撐框架及該第二電極是由實質上相同的材料所形成。 11. 士申Μ專魏JU第9項之電容式超音波減裝置，進一步包 含置放在該至少—切框架上的至少一凸塊。 681954. 0224 1289199 12. 如申請專利範圍第9項之電容式超音波換能裝置，其中該至 少一支撐框架包含一形成於該絕緣層上的種子層。 13. —種用以製造電容式超音波換能裝置的方法，其中包含： ^ 提供一基板； ' 在該基板上形成一絕緣層； ⑩ 在該絕緣層上形成一經圖案化之第一金屬層； 形成一經圖案化之第二金屬層，其與該經圖案化之第一 金屬層實質上共平面； 在該經圖案化之第一金屬層及該經圖案化之第二金屬 層上形成一經圖案化之第三金屬層，從而透過開口曝露出 經圖案化之第一金屬層的部分；以及 ， 透過該等開口移除該經圖案化之第一金屬層。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，進一步包含： 在該絕緣層上形成一經圖案化之光阻層；以及 形成一經圖案化之第一金屬層，其與該經圖案化之光 阻層實質上共平面。 681954. 0224 1289199 15. 如申請專利範圍第13項之方法，進一步包含： 透過開口移除該經圖案化之第一金屬層，從而曝露出該 絕緣層之部分；以及 移除該絕緣層之部分。 16. 如申請專利範圍第13項之方法，進一步包含： 在該經圖案化之第一金屬層及該經圖案化之第二金屬 層上形成一金屬層； 在該金屬層内對應於經圖案化之第二金屬層之位置處 形成一經圖案化之第四金屬層；以及 對該金屬層進行圖案化及蝕刻處理，以形成該經圖案 化之第三金屬層。 17. 如申請專利範圍第13項之方法，進一步包含形成一經圖案 化之金屬層以填充該等開口。 18. 如申請專利範圍第13項之方法，進一步包含： 在該絕緣層上形成一第四金屬層；以及 在該第四金屬層上形成該經圖案化之光阻層。 681954. 0224 4 1289199 19·如申請專利範圍第13項之方法，進一步包含以實質上相同 的材料，形成該經圖案化之第二金屬層及該經圖案化之第 三金屬層。 20. 如申請專利範圍第13項之方法，進一步包含以實質上相同 的材料，形成該經圖案化之第二金屬層、該經圖案化之第 三金屬層及該經圖案化之第四金屬層。 21. —種用以製造電容式超音波換能裝置的方法，其中包含： 提供一基板； 在該基板上形成一絕緣層； 在該絕緣層上形成一經圖案化之第一金屬層； 在該經圖案化之第一金屬層上形成一第二金屬層； 將該第二金屬層圖案化，藉以透過開口曝露出該經圖案 化之第一金屬層的部分；以及 透過該等開口移除該經圖案化之第一金屬層。 22. 如申請專利範圍第21項之方法，進一步包含： 在該絕緣層上形成一經圖案化之光阻層；以及 681954.0224 >^\ 1289199 形成一經圖案化之第一金屬層，其與該經圖案化之光 阻層實質上共平面。 23. 如申請專利範圍第21項之方法，進一步包含： 透過該等開口移除該經圖案化之第一金屬層，從而曝露 出該絕緣層之部分；以及 _ 移除該絕緣層之該等部分。 24. 如申請專利範圍第21項之方法，進一步包含： 在該第二金屬層上形成一第三金屬層；以及 將該第三金屬層圖案化以在該第二金屬層上形成凸 塊。 > 25.如申請專利範圍第21項之方法，進一步包含形成一經圖案 化之金屬層以填充該等開口。 26. 如申請專利範圍第21項之方法，進一步包含： 在該絕緣層上形成一第四金屬層；以及 在該第四金屬層上形成該經圖案化之光阻層。 27. 如申請專利範圍第24項之方法，進一步包含以實質上相同 681954. 0224 1289199 的材料，形成該第二金屬層及該第三金屬層。 28.如申請專利範圍第26項之方法，進一步包含以實質上相同 的材料，形成該第二金屬層及該第四金屬層。 . 29. —種用以製造電容式超音波換能裝置的方法，其中包含： 提供一基板； ❿ 在該基板上形成一絕緣層； 在該絕緣層上形成一金屬層； 在該金屬層上形成一經圖案化之光阻層，從而曝露出該 金屬層之部分； 形成一經圖案化之第一金屬層，其實質上與該經圖案化 φ 之光阻層共平面； 移除該經圖案化之光阻層； 形成一經圖案化之第二金屬層，其與該經圖案化之第一 金屬層實質上共平面； 在該經圖案化之第一金屬層及該經圖案化之第二金屬 層上形成一經圖案化之第三金屬層，從而透過開口曝露出 681954.0224 Μ 1289199 該經圖案化之第一金屬層的部分；以及 透過該等開口移除該經圖案化之第一金屬層以及該金 屬層之部分。 30. 如申請專利範圍第29項之方法，進一步包含·· 在該經圖案化之第一金屬層及該經圖案化之第二金屬 層上形成一金屬層； 在該金屬層内對應於該經圖案化之第二金屬層之位置 處形成一經圖案化之第四金屬層；以及 對該金屬層進行圖案化及蝕刻處理，以形成該經圖案 化之第三金屬層。 31. 如申請專利範圍第29項之方法，進一步包含形成一經圖案 化之金屬層以填充該等開口。 32·如申請專利範圍第29項之方法，進一步包含以實質上相同 的材料，形成該經圖案化之第二金屬層及該經圖案化之第 三金屬層。 33·如申請專利範圍第30項之方法，進一步包含以實質上相同 的材料，形成該金屬層、該經圖案化之第二金屬層及該經 681954. 0224 1289199 圖案化之第三金屬層。 34. 如申請專利範圍第29項之方法，進一步包含以一自Ti、Cu、 Ni、NiCo、NiFe及NiMn等其中一者中所選出的材料，在該 絕緣層上形成一金屬層。 35. 如申請專利範圍第29項之方法，進一步包含： 透過該等開口移除該經圖案化之第一金屬層以及該金 屬層之部分，從而曝露出該絕緣層之部分；以及 移除該絕緣層之該等部分。 681954. 0224
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