TW201946700A

TW201946700A - 超音波裝置

Info

Publication number: TW201946700A
Application number: TW108115240A
Authority: TW
Inventors: 凱斯Ｇ法菲; 建威劉; 喬瑟夫盧茨基; 莎普薩提爾; 楊政昱
Original assignee: 美商蝴蝶網路公司
Priority date: 2018-05-03
Filing date: 2019-05-02
Publication date: 2019-12-16
Also published as: US11986349B2; WO2019213449A3; WO2019213449A2; US20190336104A1

Abstract

一種超音波裝置被描述。該超音波裝置可包含一腔室、一薄膜、以及一感測電極。當一電性信號被施加至該感測電極並且一靜態偏壓被施加至該薄膜時，該薄膜係在該腔室之內振動，並且產生超音波信號。該腔室、薄膜、以及感測電極可被視為一電容式微加工超音波換能器(CMUT)。該感測電極可被塑形為一環，因而該感測電極的中央部分係被移除。該感測電極的中央部分的移除可以降低寄生電容，而不實質影響藉由該CMUT的超音波信號的產生。於是，此可以導致在該些超音波信號的信號雜訊比(SNR)上的一增加。該超音波裝置可以進一步包含一被配置以用於引線接合的焊墊、以及一電性隔離該焊墊與該薄膜的溝槽。

Description

超音波裝置

大致而言，在此所述的技術的特點係有關於超音波裝置。

相關申請案之交互參照

此申請案係主張2018年5月3日申請的美國臨時專利申請案序號62/666,643的益處，其名稱為"超音波裝置"，具有代理人文件編號B1348.70078US00，而茲在此以其整體納入作為參考。

超音波裝置可被利用來執行診斷的成像及/或治療，其係利用具有相對於人可聽見的那些聲波更高頻率的聲波。超音波成像可被用來看見內部的軟組織的身體結構，例如是用以找出疾病的來源、或是排除任何病狀。當超音波的脈衝被發送到組織之中時(例如，其係藉由利用一探頭)，聲波係從該組織被反射，其中不同的組織係反射不同程度的聲音。這些被反射的聲波接著可被記錄並且作為一超音波影像來顯示給操作者。該聲音信號的強度(振幅)以及該波行進穿過身體所花的時間係提供被用來產生該超音波影像的資訊。包含即時影像的許多不同類型的影像可以利用超音波裝置來加以形成。例如，影像可被產生，其係展示組織的二維的橫截面、血液流動、組織隨著時間的運動、血液的位置、特定分子的存在、組織的硬度、或是一個三維的區域的解剖學。

一些實施例係有關於一種包括一超音波換能器之超音波裝置，該超音波換能器係被設置在一互補金屬氧化物半導體(CMOS)基板上並且具有一電極，其中該電極的一中央部分係不存在的。

一些實施例係有關於一種超音波裝置，該超音波裝置係包括一薄膜、一第一焊墊，其係在一電性隔離該第一焊墊與該薄膜的溝槽下加以設置、以及一第二焊墊，其並未與該薄膜電性隔離。

在某些實施例中，該電極是一第一電極，並且其中該超音波換能器進一步包括一薄膜、以及一被設置在該薄膜與該第一電極之間的腔室。

在某些實施例中，該超音波裝置進一步包括一第二電極，其係被設置在該第一電極的該中央部分內。

在某些實施例中，該第二電極係電耦接至接地。

在某些實施例中，該超音波裝置進一步包括一金屬，其係延伸在該腔室之下，並且相隔該第一電極的一距離來加以設置。

在某些實施例中，該金屬係電耦接至接地。

在某些實施例中，該第一電極是圓形的，並且該第一電極係包括沿著該第一電極的一徑向方向延伸的槽。

在某些實施例中，該超音波裝置進一步包括一被設置在該第一電極之下的重分佈層，其中該重分佈層係電耦接至接地。

在某些實施例中，該薄膜的一面對該腔室的底表面係包括鋁氧化物。

在某些實施例中，該薄膜的一面對該腔室的底表面係包括鉿氧化物。

在某些實施例中，該第一電極係包括鈦。

在某些實施例中，該第一電極係包括鎢。

在某些實施例中，其中該第一電極係利用一鑲嵌(damascene)製程來加以形成。

在某些實施例中，該第一電極係利用一雙鑲嵌製程來加以形成。

在某些實施例中，該第一電極係包括大量的貫孔。

一些實施例係有關於一種超音波裝置，該超音波裝置係包括一薄膜；一第一焊墊，其係在一電性隔離該第一焊墊與該薄膜的溝槽下加以設置；以及一第二焊墊，其並未與該薄膜電性隔離。

在某些實施例中，該超音波裝置進一步包括一被設置在該薄膜之下的互補金屬氧化物半導體(CMOS)晶片；以及一第一金屬，其係從該第二焊墊沿著該超音波裝置的一頂表面延伸至該薄膜。該第一金屬並未電耦接至該CMOS晶片。

在某些實施例中，該超音波裝置進一步包括被設置在該第一金屬與該CMOS晶片之間的第二金屬。

在某些實施例中，該超音波裝置進一步包括一第一電極以及一被設置在該薄膜與該第一電極之間的腔室，其中該第一電極的一中央部分係不存在的。

在某些實施例中，該超音波裝置進一步包括一被設置在該第一電極的該中央部分內的第二電極。

本申請案的特點係有關於超音波裝置，其係具有用於產生超音波信號的薄膜，並且其中該感測電極106的中心部分係不存在的。一感測電極是靠近一薄膜所設置的一電極，以造成及/或偵測該薄膜的振動。

申請人已經體認到，在某些超音波裝置中，存在於一薄膜與一感測電極之間的電場可能會足以使得該薄膜的一部分接觸到該感測電極的一部分。該薄膜接觸到該感測電極的部分之部分可能是該薄膜的一中央部分，並且該薄膜的部分塌陷於其上的該感測電極的部分可能是該感測電極的一中央部分。當此種接觸發生時，該薄膜的該中央部分可能並未貢獻到超音波信號的產生。因此，任何被施加至該感測電極的該中央部分的信號並未貢獻到超音波信號的產生。但是，一寄生電容可能存在於該感測電極的該中心部分與該薄膜的該中心部分之間，因此其係負面地影響該超音波裝置偵測超音波信號所在的靈敏度。

根據本申請案的一些特點，前述的問題可以藉由提供其中一感測電極的中心部分係不存在的超音波裝置來加以解決。例如，一感測電極106可被塑形為一環，其中該中心的一圓形的部分並不存在。其中一感測電極的中心部分並不存在的超音波裝置可以呈現一降低的寄生電容，而不實質影響超音波信號的產生。於是，此可以導致在該超音波裝置的靈敏度上的增加。

根據本申請案的其它特點，具有在此所述的類型的超音波裝置可以利用引線接合來與其它電子裝置電性介接。因此，某些超音波裝置係包含焊墊，而線係被接合到該些焊墊上。一第一焊墊可以作為連到被設計以控制該超音波裝置的操作的電子電路的接達點。一第二焊墊可以作為連到一薄膜的接達點。為了確保適當的操作，該第一焊墊應該是與該薄膜電性隔離的。

然而，申請人已經體認到導體係被使用於將該第一焊墊電連接至該電子電路，並且此種導體的存在可能會不慎地短路任何被施加在該第一焊墊的電壓至該薄膜。為了限制該薄膜短路至該第一焊墊的風險，在某些實施例中，該超音波裝置係包含一被形成在該第一焊墊與該薄膜之間的溝槽，以確保電性隔離。在某些實施例中，該溝槽可以圍繞該第一焊墊。

應該體認到的是，在此所述的實施例可以用許多方式的任一種來加以實施。特定的實施方式的例子只是為了舉例說明的目的而被提供在以下。應該體認到的是，這些實施例以及所提供的特點/功能可以個別地、全部一起、或是用兩個或多個的任意組合來加以利用，因為在此所述的技術的特點在此方面並不受限。

圖1是描繪根據在此所述的某些實施例的一種超音波裝置100的一範例的橫截面。該超音波裝置係包含一腔室102、一薄膜104、以及一感測電極106。當一電性信號被施加至該感測電極106，並且一靜態偏壓被施加至該薄膜104時，該薄膜104可以在該腔室102之內振動，並且產生超音波信號。該腔室102、該薄膜104、以及該感測電極106可被視為一電容式微加工超音波換能器(CMUT)。如同將會進一步在以下描述的，至該薄膜104的電性接觸可以透過接點132來加以做成，以便於供應一偏壓電壓至該薄膜104。該超音波裝置100係包含氧化物134，其可以隔離該超音波裝置100的各種部分、或是在該超音波裝置100的製造期間被沉積以用於特定的目的。儘管該氧化物134係被展示為一連續的部分，但是該氧化物134可以在不同的步驟期間，利用不同的製程而被形成在該超音波裝置100的不同的部分中。例如，該腔室102可被蝕刻在利用高密度電漿(HDP)的化學氣相沉積(CVD)所形成的氧化物中，而在該超音波裝置100中的其它氧化物可以是熱氧化物。該超音波裝置100的頂表面可以利用鈍化120(例如，矽氧化物及矽氮化物)來加以鈍化。

該超音波裝置100係包含一互補金屬氧化物半導體(CMOS)晶片126。該CMOS晶片126可包含矽(半導體裝置可被形成於其中)、以及在該底表面上作為鈍化的氧化物。該CMOS晶片126可包含積體電路(未顯示在圖1中)以用於控制該超音波裝置100的操作。例如，該積體電路可以提供電性信號至該感測電極106，並且接收及處理來自該感測電極106的電性信號。該CMOS晶片126係包含金屬128，其可以作為用於在該CMOS晶片126中繞線電力的互連。該金屬128可包含兩個或多個垂直堆疊的金屬佈線層，其中貫孔係連接該些不同的層。該CMOS晶片126進一步包含一重分佈層(RDL)108。該RDL 108可以主要是包含鋁(其中一小部分的銅及/或矽)或是銅。該RDL 108可被用來重分佈在該CMOS晶片126中的信號。例如，在圖1中，該RDL 108可以透過貫孔130來電性接觸該感測電極106，並且從該CMOS晶片126的金屬128繞線信號至該感測電極106。該RDL 108可包含兩個或多個利用貫孔連接的垂直堆疊的層。如同將會進一步在以下描述的，在該超音波裝置100中，該RDL 108亦可被用來屏蔽該感測電極106。

在某些實施例中，該薄膜104可包含矽以及在其底表面上的一層氧化物。在某些實施例中，該氧化物可以是熱氧化物(例如，其係利用濕式氧化、乾式氧化、或是一種乾式-濕式-乾式的循環來加以形成)，而在其它實施例中，在該薄膜的底表面上的氧化物可以是鋁氧化物、或是鉿氧化物(例如，其係利用原子層沉積(ALD)來加以形成)。在某些實施例中，該感測電極106可包含鈦、氮化鈦、及/或鎢。在其中該感測電極106包含鎢的實施例中，該些貫孔130亦可包含鎢，並且該感測電極106以及該些貫孔130可以利用一雙鑲嵌製程來加以形成。在某些實施例中，該感測電極106可以從利用單一鑲嵌製程所形成的大量(大的複數個)鎢貫孔來加以形成。在某些實施例中，該些貫孔130及/或該感測電極106可包含銅。

圖2是描繪根據在此所述的某些實施例的腔室102、薄膜104、以及感測電極106的一範例的側視圖。圖2是描繪該薄膜104處於其中在該薄膜104與該感測電極106之間的電場係足以使得該薄膜104的一部分接觸該感測電極106的一部分的一模式中。此可被視為一塌陷模式，並且使得該薄膜104進入塌陷模式所需的在該薄膜104與該感測電極106之間的電壓可被視為塌陷電壓。在塌陷模式中，該薄膜104接觸該感測電極106的部分之部分可能是該薄膜104的一中央部分，並且該薄膜104的部分塌陷於其上的該感測電極106的部分可能是該感測電極106的一中央部分。在塌陷模式中，該薄膜104的中央部分並不響應於被施加至該感測電極106的電性信號來振動。因此，在塌陷模式中，該薄膜104的中央部分並未貢獻到超音波信號的產生，並且任何被施加至該感測電極106的中央部分的信號並不貢獻到超音波信號的產生。然而，一寄生電容可能存在於該感測電極106與該薄膜104之間。

在該超音波裝置100的使用壽命期間，該薄膜104反覆的塌陷到該感測電極106之上，電荷可能會累積在該薄膜104上，而該薄膜104的底部是一絕緣體(例如，氧化物)。該薄膜104的此帶電可能會抵消被施加在該薄膜104與該感測電極106之間的電壓。相較於該薄膜104的其它部分，更多的帶電可能會發生在該薄膜104的中央部分上，因為該薄膜104的中央部分在塌陷期間最常可能會接觸到該感測電極106。

圖3是描繪根據在此所述的某些實施例的腔室102及感測電極106的一範例的俯視圖。該感測電極106可被視為環狀的，其中該感測電極106的中心部分的一圓形的部分係不存在的。如上所述，在塌陷模式中，該感測電極106的中央部分可能並未貢獻到超音波信號的產生。然而，該感測電極106的中央部分可能貢獻到寄生電容。在一環狀感測電極106中，該感測電極106的中央部分的移除可以在塌陷模式中降低該寄生電容，而不實質影響藉由該CMUT的超音波信號的產生。於是，此可以導致在該超音波信號的信號雜訊比(SNR)上的一增加。在某些實施例中，該感測電極106的外徑可以是約55-115微米、約70-100微米、或是約85微米。在某些實施例中，該感測電極106的內徑可以是約40-50微米。

相較於若該感測電極106的中央部分並非不存在，在該感測電極106的中央部分不存在之下，該CMUT進入塌陷模式可能需要一較大的塌陷電壓。一較大的塌陷電壓可能會導致一較大的電場存在於該薄膜104與該感測電極106之間，此於是可以導致該CMUT對於所接收的超音波信號的較大的靈敏度。

此外，該感測電極106的中央部分可能是該感測電極106造成在該薄膜104上最多帶電的部分。因為該感測電極106的中央部分係不存在的，所以此帶電可被降低。該薄膜104的外側的區域可能並未和若該感測電極106的中央部分存在的話，該薄膜104的中央部分原本的帶電一樣多的帶電，因為該薄膜104的外側的區域在塌陷期間可能並非經常接觸到該環狀感測電極106。

圖4是描繪根據在此所述的某些實施例的腔室102及感測電極106、以及內含在該感測電極106的空的中央部分內的一額外的電極410的一範例的俯視圖。該感測電極106可以是類似於圖3的感測電極106。該電極410可以耦接至接地。該電極410可以貢獻到一在該薄膜104與接地之間的旁路電容。來自該金屬128(例如，載有用於供應電源的電壓的金屬128)的雜訊可能會耦合至金屬112。該雜訊可以(至少部分)藉由該RDL 108的存在而被降低。在該薄膜104與接地之間的旁路電容可以進一步降低在金屬112上從金屬128耦合的雜訊。在某些實施例中，相較於在圖3中所示的實施例的塌陷電壓，該電極410可以貢獻到一較低的塌陷電壓。此可能是因為在某些實施例中，該接地電極410可以貢獻到將該薄膜104吸引朝向該腔室102的底部。在該腔室102中的較高的電場可能會由於反覆的塌陷而貢獻到該薄膜104(例如，在該薄膜104的底表面的氧化物)的較大的帶電，並且因此降低達成塌陷所需的電壓以便於降低帶電可以是有助益的。

圖5是描繪根據在此所述的某些實施例的腔室102及感測電極106的一範例的俯視圖。該感測電極106係包含槽514(亦即，空的空間)。該些槽514可能是用於製造該超音波裝置100的設計規則所需的。該些槽514係沿著該感測電極106的徑向方向延伸。當該薄膜104在塌陷期間接觸該感測電極106時，該薄膜104首先可能接觸該感測電極106的中心的一小部分，接著是該感測電極106的中心的一較大的部分，依此類推。換言之，該薄膜104可以在一徑向方向上漸進地接觸該感測電極106。因為該些槽514係沿著該感測電極106的徑向方向延伸，所以在該薄膜104與該感測電極106的接觸上的一小改變可以對應於在該薄膜104與該些槽514中的一或多個的接觸上的一小改變。若該些槽514並未沿著該徑向方向延伸，則可能在該薄膜104與該感測電極106的接觸上的一小改變係對應於在該薄膜104與該些槽514中的一或多個的接觸上的一大改變，此可能造成在該CMUT的效能上的一干擾。沿著該感測電極106的徑向方向來配置該些槽可以降低此干擾。應該體認到的是，槽514可被用在圖3及4所示的實施例的任一個中。

參照回圖1，該超音波裝置100係在該腔室102的底部包含一氧化層136。該氧化層136例如可包含鋁氧化物或是鉿氧化物。該氧化層136可以藉由原子層沉積(ALD)來加以形成。因為該薄膜104係在其底表面上包含氧化物，因此在塌陷期間，該薄膜104的氧化物可能會接觸在該腔室102的底部的氧化物。因為一絕緣體接觸另一絕緣體，所以該薄膜104的帶電可被降低。在某些實施例中，在該薄膜的底表面上的氧化物可以是熱氧化物(例如，其係利用濕式氧化、乾式氧化、或是一種乾式-濕式-乾式的循環來加以形成)，而在其它實施例中，在該薄膜的底表面上的氧化物可以是鋁氧化物、或是鉿氧化物(例如，其係利用ALD來加以形成)。

該超音波裝置100係包含金屬112。該金屬112係延伸在該腔室102之下，並且可包含和該感測電極106相同的材料。如同在圖6中所示，在某些實施例中，該超音波裝置100係藉由將兩個基板接合在一起來加以形成。該頂端基板602係包含該薄膜104，並且該底部基板604係包含該腔室102、該感測電極106、以及該金屬112。接合係發生在該頂端基板602與該底部基板604之間的接合介面606。如同可見的，接合並不發生在該腔室102之處。該金屬112係在該底部基板604中，沿著該接合介面606的長度延伸。此可以貢獻到在該底部基板604中的接合介面606之下的結構係沿著該接合介面606的長度實質均一的，此於是可以貢獻到該底部基板604的頂表面係沿著該接合介面606實質均一的。此均一性可以有助於確保在該兩個基板之間的接合的均一性。(儘管進一步在該接合介面606之下的RDL 108、金屬128、以及其它結構可能不是沿著該接合介面606均一的，但是相較於較靠近該底部基板604的頂端的結構，這些結構可能較少貢獻到該底部基板604的頂表面的均一性)。在該金屬112與該感測電極106之間的可能潛在地造成該底部基板604的頂表面的不均一性的間隙係在該腔室102之下的未發生接合之處。該金屬112可以透過該些貫孔130、該RDL 108、以及該金屬128來連接至該CMOS晶片126中的接地。該金屬112可以進一步作為在頂端薄膜104與接地之間的旁路電容。在某些實施例中，在該感測電極106與該金屬112之間的間隙可以是約4-6微米，例如約5微米。在某些實施例中，該金屬112可以在該腔室102之下約6-10微米，例如是之下約8微米來延伸。

參照回圖1，該焊墊114可被使用於將該超音波裝置100電耦接(例如，利用引線接合)至一封裝(例如，用於安裝在一印刷電路板上的一封裝)。在該焊墊114的電壓可以透過該貫孔116而被發送至該RDL 108。該貫孔116係包含連接該焊墊114至該RDL 108的金屬118、以及在該金屬118之上的鈍化120。當該金屬118從該焊墊114通過至該RDL 108時，該金屬118可能會接觸到該薄膜104。金屬118的存在可能會短路任何被施加在該焊墊114的電壓至該薄膜104。若被施加在該焊墊114的電壓並不欲被施加至該薄膜104(例如，若該電壓是用於供電或控制在該CMOS晶片126中的某些電路的類比或數位電壓)，則此可能並非所期望的。為了限制薄膜104短路到焊墊114的風險，該超音波裝置100係包含一環繞該焊墊114(或者是在焊墊114與薄膜104之間)延伸的溝槽122，其係電性隔離該薄膜104與該金屬118。(該溝槽122在該焊墊114周圍的完整延伸在圖1中是不可見的。)由於該薄膜104與該貫孔116的金屬118的電性隔離，一被施加在該焊墊114的電壓並不能夠短路至該薄膜104。(該金屬118確實接觸到一部分124，該部分124係從和該薄膜104相同的層來加以形成的，但是此部分124並不覆蓋一腔室102，並且因此該焊墊114至該部分124的任何短路都不會實質影響該超音波裝置100的超音波效能。)

圖7是描繪根據在此所述的某些實施例的一種超音波裝置100的一範例的橫截面。圖7的橫截面可以是沿著超音波裝置100的一不同於圖1的橫截面的平面。圖7是展示一焊墊714，其可被使用於將該超音波裝置100電耦接(例如，利用引線接合)至一封裝(例如，用於安裝在一印刷電路板上的一封裝)。尤其，該焊墊714係電連接至該薄膜104。用於偏壓該薄膜104的電壓可被施加在該焊墊714。因此，相對於隔離(其它不應該短路至該薄膜104的電壓可被施加所在的)該焊墊114與該薄膜104所可能需要的溝槽122，在該焊墊714周圍並不需要一溝槽來隔離該焊墊714與該薄膜104。再者，如同在圖7中可見的，一金屬718係將該焊墊714連接至該薄膜104，其中該金屬718係橫跨該超音波裝置100的頂端而延伸至該電性接點132，而不是向下延伸至該RDL 108的金屬118。該金屬718並不向下延伸至該CMOS晶片126的RDL 108可能是有助益的，因為被施加至該薄膜104的電壓可能是一高電壓(例如，80V-100V)，並且該CMOS晶片126的某些材料在曝露到此種高電壓時，並不能夠正常地運作。該金屬118係避免此高電壓延伸到該CMOS晶片126中。

圖8是描繪根據在此所述的某些實施例的超音波裝置100的一範例的俯視圖。圖8是展示橫跨該超音波裝置100的頂表面延伸的薄膜104、提供偏壓電壓至該薄膜104的焊墊714、該金屬718、提供不應該短路至該薄膜104的電壓(例如，用於供電或控制在該CMOS晶片126中的某些電路的類比或數位電壓)的焊墊114、以及該溝槽122。該金屬718係從該些焊墊714延伸，並且形成一網路，其係分佈來自該些焊墊714的偏壓電壓至該薄膜104。該些溝槽122係隔離該些焊墊114與該薄膜104。應該體認到的是，該鈍化120以及其它結構可以覆蓋該薄膜104，但是其並未顯示在圖8中。在某些實施例中，超音波裝置100係在一晶粒的周邊周圍包含一溝槽712。該些溝槽712可以將連續的晶粒與彼此分開，並且可以使得切割變得容易。例如，溝槽712可以提供一通道，其中一晶粒鋸刀係在切割期間被插入及啟動。溝槽712的使用可以降低該些晶粒在切割期間受損的可能性。

圖9是描繪根據在此所述的某些實施例的一種超音波裝置100的一範例的橫截面。圖9的橫截面可以是沿著該超音波裝置100的一不同於圖1的橫截面的平面。在圖9中，在該感測電極106之下的RDL 108並未電耦接至該感測電極106。該RDL 108可以透過該金屬128來電耦接至該CMOS晶片126中的接地。在該金屬128之內可以有電源線，其係在該感測電極106之下走線。在這些電源線上的雜訊可能會耦合至該感測電極106。在該感測電極106之下的電耦接至接地的RDL 108可以有助於將該感測電極106與此雜訊屏蔽開。在某些實施例中，一層RDL 108可被用來將該感測電極106電耦接至該CMOS晶片126，而另一層RDL 108可以電耦接至該CMOS晶片126中的接地並且被用來屏蔽該感測電極106。

在某些實施例中，在該些貫孔130上形成該感測電極106之前，該些貫孔130可以先被平坦化(例如，利用化學機械平坦化(CMP))。該感測電極106接著可被平坦化(例如，利用CMP)。該腔室102被形成在其中的氧化物接著可加以沉積(例如，利用HDP-CVD)在該平坦化的感測電極106上。藉由該感測電極106及貫孔130的平坦化，該腔室102被形成在其中的氧化物在沉積之後可以不需要平坦化。此可以是有助益的，因為該腔室102被形成在其中的所沉積的氧化物的厚度可以主宰該腔室102的深度，因而嚴謹地控制此深度可能是所期望的。該氧化物的平坦化可能會偏離所要的深度而降低該腔室102的深度，且/或放鬆對於該腔室102的深度的控制。避免該氧化物的平坦化可以有助於維持對於該腔室102的深度的控制。在某些實施例中，該些貫孔130可以在無平坦化下加以形成，該感測電極106可被形成在該些貫孔130上，並且該感測電極106接著可被平坦化。平坦化可以確保該腔室102被形成在其中的氧化物的粗糙度係小於5埃。應該體認到的是，和用於形成該感測電極106相同的步驟可被使用於形成該金屬112。

本申請案的特點可以提供一或多個益處，其中的某些益處係已經在先前加以敘述。現在敘述的是此種益處的一非限制性的例子。應該體認到的是，並非所有的特點及實施例都一定提供現在所述的益處的全部。再者，應該體認到的是，本申請案的特點可能提供除了現在所述以外的額外的益處。

本申請案的特點係提供具有被成形以降低非所要的寄生電容的感測電極之超音波裝置，而不實質影響超音波信號的產生。以此種方式，與偵測信號關聯的信號雜訊比係被增大，因而該超音波裝置的形成影像的能力係被增大。

本揭露內容的各種特點可以單獨地、組合地、或是用並未在先前敘述的實施例中明確論述的各種配置來加以利用，並且因此在其應用上並未受限於在先前的說明中所闡述、或是在圖式中所描繪的構件的細節及配置。例如，在一實施例中敘述的特點可以用任何方式來和在其它實施例中敘述的特點組合。

除非另有清楚相反的指出，否則如同在此的說明書中以及在申請專利範圍中所用的該些不定冠詞“一”以及“一個”都應該被理解為表示“至少一個”。

如同在此的說明書中以及在申請專利範圍中所用的措辭"及/或"應該被理解為表示該些因此聯合的元件的"任一或是兩者"，亦即元件在某些情形中是結合地存在，而在其它情形中則是分離地存在。利用“及/或”所表列的多個元件應該用相同的方式來加以解釋，亦即因此聯合的元件的“一或多個”。除了藉由該“及/或”子句明確所指出的元件之外的其它元件可以選配地存在，不論其是否相關或不相關那些明確所指出的元件。因此，作為一非限制性的例子，在一實施例中，一對於“A及/或B”的參照當結合例如是“包括”的開放式語言而被利用時可以是指只有A(選配地包含除了B以外的元件)；在另一實施例中可以是指只有B(選配地包含除了A以外的元件)；在又一實施例中可以是指A及B兩者(選配地包含其它元件)；依此類推。

如同在此的說明書中以及在申請專利範圍中所用的，關於一或多個元件的一表列的措辭"至少一個"應該被理解為表示至少一選自該表列的元件中的任一個或多個元件之元件，但是不一定包含明確地被表列在該表列的元件內的每一個元件的至少一個，而且並不排除在該表列的元件中之元件的任意組合。此定義亦容許除了在該措辭"至少一個"所參照到的表列的元件之內明確所指出的元件之外的元件可以選配地存在，不論其是否相關或不相關那些明確所指出的元件。因此，作為一非限制性的例子，在一實施例中，“A及B中的至少一個”(或等同的是“A或B中的至少一個”、或等同的是“A及/或B中的至少一個”)可以是指至少一個(選配地包含超過一個)A，而沒有B存在(以及選配地包含除了B以外的元件)；在另一實施例中可以是指至少一個(選配地包含超過一個)B，而沒有A存在(以及選配地包含除了A以外的元件)；在又一實施例中可以是指至少一個(選配地包含超過一個)A與至少一個(選配地包含超過一個)B(以及選配地包含其它元件)；依此類推。

例如是“第一”、“第二”、“第三”、等等的序數術語在申請專利範圍中修飾一申請專利範圍元件的使用本身並不意味一申請專利範圍元件相對另一申請專利範圍元件的任何優先、在先或順序、或是一種方法的動作被執行所用的時間的順序，而是只被使用作為標籤來區別一具有某一名稱的申請專利範圍元件與另一具有一相同的名稱(但是為了該序數術語而使用)的元件，以區別該些申請專利範圍元件而已。

如同在此所用的，對於一介於兩個端點之間的數值的參照應該被理解為涵蓋其中該數值可以具有該些端點的任一個的情況。例如，除非另有指出，否則陳述一特徵係具有一介於A到B之間或是介於約A到B之間的值應該被理解為表示所指出的範圍係包含該些端點A及B。

該些術語“大約”及“大致”在某些實施例中可被用來表示在一目標值的±20%之內、在某些實施例中是在一目標值的±10%之內、在某些實施例中是在一目標值的±5%之內、以及另外在某些實施例中是在一目標值的±2%之內。該些術語“大約”及“大致”可包含該目標值。

再者，在此使用的措辭及術語係為了說明之目的，因而不應該被視為限制性的。“包含”、“包括”、或是“具有”、“內含”、“涉及”、以及其變化的在此的使用係意謂涵蓋被列出在後面的項目及其等同物、以及額外的項目。

以上已經敘述至少一實施例的數個特點，將體認到的是各種的改變、修改、以及改良都將會輕易地被熟習此項技術者所思及。此種改變、修改、以及改良係欲為了此揭露內容之目的。於是，先前的說明及圖式只是舉例而已。

100‧‧‧超音波裝置

102‧‧‧腔室

104‧‧‧薄膜

106‧‧‧感測電極

108‧‧‧重分佈層(RDL)

112‧‧‧金屬

114‧‧‧焊墊

116‧‧‧貫孔

118‧‧‧金屬

120‧‧‧鈍化

122‧‧‧溝槽

124‧‧‧部分

126‧‧‧互補金屬氧化物半導體(CMOS)晶片

128‧‧‧金屬

130‧‧‧貫孔

132‧‧‧接點

134‧‧‧氧化物

136‧‧‧氧化層

410‧‧‧額外的電極

514‧‧‧槽

602‧‧‧頂端基板

604‧‧‧底部基板

606‧‧‧接合介面

712‧‧‧溝槽

714‧‧‧焊墊

718‧‧‧金屬

各種的特點及實施例將會參考以下的範例且非限制性的圖來加以描述。應該體認到的是，該些圖並不一定按照比例繪製。出現在多個圖中的項目係在它們出現的所有圖中都藉由相同或一類似的元件符號來加以指出。

圖1是描繪根據在此所述的某些實施例的一種超音波裝置100的一範例的橫截面；

圖2是描繪根據在此所述的某些實施例的一腔室、一薄膜、以及一感測電極的一範例的側視圖；

圖3是描繪根據在此所述的某些實施例的一腔室以及感測電極的一範例的俯視圖；

圖4是描繪根據在此所述的某些實施例的一腔室及感測電極以及一內含在該感測電極的空的中央部分內的額外的電極的一範例的俯視圖；

圖5是描繪根據在此所述的某些實施例的一腔室及感測電極的一範例的俯視圖；

圖6是描繪在某些實施例中，該超音波裝置100是如何藉由將兩個基板接合在一起而被形成的；

圖7是描繪根據在此所述的某些實施例的一種超音波裝置的一範例的橫截面；

圖8是描繪根據在此所述的某些實施例的一種超音波裝置的一範例的俯視圖；以及

圖9是描繪根據在此所述的某些實施例的一種超音波裝置的一範例的橫截面。

Claims

一種超音波裝置，其包括：一超音波換能器，其被設置在一互補金屬氧化物半導體(CMOS)基板上，並且具有一電極，其中該電極的一中央部分係不存在的。
如請求項1所述之超音波裝置，其中該電極是一第一電極，並且其中該超音波換能器進一步包括一薄膜、以及一被設置在該薄膜與該第一電極之間的腔室。
如請求項2所述之超音波裝置，其進一步包括：一第二電極，其係被設置在該第一電極的該中央部分內。
如請求項3所述之超音波裝置，其中該第二電極係電耦接至接地。
如請求項2所述之超音波裝置，其進一步包括：一金屬，其係延伸在該腔室之下，並且相隔該第一電極的一距離來加以設置。
如請求項5所述之超音波裝置，其中該金屬係電耦接至接地。
如請求項2所述之超音波裝置，其中該第一電極是圓形的，並且該第一電極係包括沿著該第一電極的一徑向方向延伸的槽。
如請求項2所述之超音波裝置，其進一步包括一被設置在該第一電極之下的重分佈層，其中該重分佈層係電耦接至接地。
如請求項2所述之超音波裝置，其中該薄膜的一面對該腔室的底表面係包括鋁氧化物。
如請求項2所述之超音波裝置，其中該薄膜的一面對該腔室的底表面係包括鉿氧化物。
如請求項2所述之超音波裝置，其中該第一電極係包括鈦。
如請求項2所述之超音波裝置，其中該第一電極係包括鎢。
如請求項12所述之超音波裝置，其中該第一電極係利用一鑲嵌製程來加以形成。
如請求項13所述之超音波裝置，其中該第一電極係利用一雙鑲嵌製程來加以形成。
如請求項13所述之超音波裝置，其中該第一電極係包括大量的貫孔。
一種超音波裝置，其包括：一薄膜；一第一焊墊，其係在一電性隔離該第一焊墊與該薄膜的溝槽下加以設置；以及一第二焊墊，其並未與該薄膜電性隔離。
如請求項16所述之超音波裝置，其進一步包括：一互補金屬氧化物半導體(CMOS)晶片，其係被設置在該薄膜之下；以及一第一金屬，其係從該第二焊墊沿著該超音波裝置的一頂表面延伸至該薄膜；其中該第一金屬並未電耦接至該CMOS晶片。
如請求項17所述之超音波裝置，其進一步包括被設置在該第一金屬與該CMOS晶片之間的第二金屬。
如請求項16所述之超音波裝置，其進一步包括一第一電極以及一被設置在該薄膜與該第一電極之間的腔室，其中該第一電極的一中央部分係不存在的。
如請求項16所述之超音波裝置，其進一步包括一被設置在該第一電極的該中央部分內的第二電極。