CN108246593B - 压电式微加工超声换能器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压电式微加工超声换能器及其制造方法。一种压电式微加工超声换能器(PMUT)(1)，包括：半导体本体(2)，该半导体本体具有第一空腔(6)和膜(8)，该膜悬置在该第一空腔(6)之上并且面向该半导体本体(2)的前侧(2a)；以及压电式换能器组件(16，18，20)，该压电式换能器组件至少部分地在该膜(8)之上延伸，该压电式换能器组件可被致动以用于生成对该膜(8)的偏转。第二空腔(4)延伸成掩埋在该膜(8)的外围区域(8a)中并且界定该膜(8)的中心区域(8b)。此外，该外围部分(8a)的刚度低于该中心部分(8b)的刚度。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电式微加工超声换能器(PMUT)并且涉及一种用于制造PMUT的方法。
背景技术
如已知的，换能器是将物理量的变化转换成电学量(电阻或电容)的变化(或者反之亦然)的设备。超声换能器是现有技术中熟知的并且在以下行业中广泛使用的设备：非破坏性测试(NDT)、速度检测、工业自动化、物体识别、防撞系统和医学成像。微加工超声换能器(MUT)设置有振动膜结构，该振动膜结构具有合适的声阻抗用于保证与感兴趣的物理介质(例如，空气或液体)的良好耦合。在耦合至膜的致动器的控制下，膜的振动导致所考虑的介质中的超声束的发射(作为发射器操作)。相反地，超声信号的接收诱发了被换能成电信号并且因此被检测到的在膜中的振动(作为接收器操作)。
在致动机制的基础上，MUT可被划分为两种主要类型：电容式MUT(CMUT)和压电式MUT(PMUT)。具体地，根据从半导体衬底的背面进行蚀刻以限定悬置膜的工艺来制造已知类型的PMUT，在该悬置膜之上延伸的是压电致动器/检测器。
从衬底的前面形成膜的技术是有可能的，但是这些技术需要开孔以在衬底内部形成空腔，以及随后对该孔进行密封封闭(在MUT与液体直接接触而操作的情况下，此操作是最重要的)。
此外，具体实施例设想形成具有不同刚度的膜的区域，以及具体地膜的边缘区域中的更低刚度，以在使用中获得类活塞移动，这提供了相当多的优点。用于减小膜的边缘区域的刚度的已知技术包括在这些边缘区域中形成通孔，这些通孔然后插入有聚合物材料。参见例如王涛(Tao Wang)等人的“A Piezoelectric Micro-machined UltrasonicTransducer Using Piston-Like Membrane Motion(使用类活塞膜运动的压电式微加工超声换能器)”，IEEE电子器件报，第36卷，第9期，2015年9月。然而，在填充聚合物材料的存在可能影响换能器的性能(例如，修改膜的振动频率)的情况下，此实施例并非最佳。
进一步已知的技术包括形成薄膜并且然后通过施加质量块来选择性地在膜的中心区域中增加膜的厚度，以获得具有沿其横截面的可变厚度的最终膜。参见例如黄永利(Yongli Huang)等人的“Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducers withPiston-Shaped Membranes:Fabrication and Experimental Characterization(具有活塞状膜的电容式微加工超声换能器：制造和实验特征)”，超声学、铁电体和频率控制IEEE会刊，第56卷，第1期，2009年1月。还在此情况下，中心质量块的存在可能导致谐振频率的不期望的变化并且增加声阻抗。此外，制造方法是复杂的。
发明内容
因此，本公开的目的是提供一种压电式微加工超声换能器(PMUT)以及一种用于制造PMUT的方法，作为已知解决方案的替代方案并且以便克服其缺点。
根据本公开，如在所附权利要求书中所限定的，因此提供了一种压电式微加工超声换能器(PMUT)以及一种用于制造PMUT的方法。
附图说明
为了理解本发明，现参照附图仅通过非限制性示例的方式来描述本发明的优选实施例，在附图中：
-图1以沿图2的剖面线I-I截取的侧向截面的视图示出了根据本发明的一个实施例的PMUT；
-图2以顶视平面图示出了图1的PMUT；
-图3以侧向截面图示出了根据本发明的另外实施例的PMUT；
-图4至图13示出了用于制造图1的PMUT的步骤；
-图14以侧向截面图示出了根据本发明的另外实施例的PMUT；以及
-图15是根据图1至图3以及图14的实施例中的任一实施例的包括一个或多个PMUT的电子系统的示意性图示。
具体实施方式
根据本公开的一个方面，图1示出了PMUT 1的侧向截面图。
图1的截面表示在彼此正交的笛卡尔轴X、Y和Z的参考系中，并且沿在图2中示出的剖面线I-I被截取。PMUT 1包括：半导体本体2，该半导体本体包括采用半导体材料(比如硅)的衬底；以及一个或多个外延区域，该一个或多个外延区域也采用在该衬底上生长的半导体材料(比如硅)。半导体本体2具有沿Z轴彼此相反的第一面2a和第二面2b。具有通过示例的方式在平面XY中为圆形形状的掩埋空腔6在半导体本体2内延伸、通过至少部分地悬置在空腔6之上的膜8与第一面2a分离开。在通过示例的方式描述的此实施例中，膜8在平面XY中也有圆形形状。
膜8容纳有在膜8的外围区域8a中延伸的空腔4，这些外围区域围绕膜8的中心区域8b。在顶视平面图中，在平面XY中，空腔4具有圆柱环或圈的形状，并且内部地界定膜8的中心区域8b，该中心区域的刚度高于容纳空腔4的外围区域8a的刚度。
由于空腔4在用于将膜8机械耦合至半导体本体2的区域的附近延伸，因此减小了膜8的外围区域8a的刚度。
明显的是，空腔4的安排存在各种可能性。例如，空腔4可以基本上对准空腔6的外边缘而延伸。在此情况下，当在平面XY中观察时，空腔4的最大直径基本上等于空腔6的直径(并且因此基本上等于膜8的直径)。可替代地，空腔4可以在距空腔6的外边缘一定距离(即，例如，几微米)处延伸。在此情况下，当在平面XY中观察时，空腔4的最大直径小于空腔6的直径(并且因此小于膜8的直径)。
更加详细地，如从图1中可见的，空腔4通过第一耦合区域10与空腔6分离开并且通过第二耦合区域12与第一面2a分离开。第一和第二耦合区域10、12支撑膜8的中心区域8b并且在使用中经受使得中心区域8b能够进行类活塞移动的在Z方向上的偏转，该中心区域还在Z方向上移动。在静止条件下，第一和第二耦合区域10、12基本上彼此平行并且与平面XY平行。
应当注意的是，第一和第二耦合区域10、12是膜8的组成部分并且在膜8的中心区域8b与半导体本体2的块之间形成连接桥。膜8的外围区域8a(以及因此第一和第二耦合区域10、12)和中心区域8b由单件与半导体本体2的其余部分一起制成(由此形成单片块)。
第一和第二耦合区域10、12的沿Z的厚度包括在1μm至4μm之间，并且在任何情况下都根据操作要求(例如，期望的振荡频率、声阻抗和增益)进行选择。
在非限制性实施例中，空腔6的直径d1包括在50μm至800μm之间，并且沿Z的最大厚度d2包括在2μm至5μm之间。空腔4具有可以是四边形、或者椭圆形或圆形、或者大致上多边形或曲线的截面。通过示例的方式，空腔4在平面XY中具有最大延伸s1，该最大延伸被选择以满足上述操作要求，并且具体地使得s1小于d1/2并且s2(与平面XY正交的延伸)为几微米(例如，在2μm至4μm之间)。膜8在中心区域8b中的厚度t1为几微米，例如，包括在4μm至12μm之间。膜8的厚度t1以及空腔6的延伸d1以本身已知的方式根据期望的振动频率被选择，并且不形成本公开的主题。
以本身已知的方式，在与膜8相对应的区域中在半导体本体的第一面2a之上延伸的是界面层14(例如由氧化硅制成的)以及在该界面层上由底部电极16、压电体18(例如，PZT或AlN)和顶部电极20形成的堆叠。界面层14具有在底部电极16与半导体本体2之间进行电绝缘的功能并且此外具有在膜8处生成压缩应力的功能，该压缩应力抵抗由于空腔6内部的压力与在其外部的环境压力之间过大的压差而造成的膜8朝向空腔6内部的可能塌陷。
在一个实施例中，在平面XY的视图中，底部电极16和压电体18具有圆形形状，其对应的直径等于或大于空腔6的直径d1。此外，压电层18有贯通开口21，底部电极16的表面部分通过该贯通开口而暴露以使后者随后的电接触成为可能。顶部电极20有圆环形形状并且在与空腔4或而是与第一和第二耦合区域10、12相对应的位置中延伸。在使用中，在向顶部电极20和底部电极16供应交流电流/电压以激活压电体18时，在外围区域8a中生成对膜8的偏转，进而驱动中心部分8b沿Z运动。
在未展示的替代性实施例中，顶部电极在膜8的中心部分8b处延伸。
不考虑具体实施例，PMUT 1可以充当发射器和接收器两者。作为发射器，顶部电极20与底部电极16之间的电场由于反压电效应而在压电体18中生成横向应力。由此生成的应力导致了迫使膜偏转离开平面XY的弯曲力矩，生成PMUT 1安装在其中的环境的压力变化，该变化作为所考虑的介质中的压力波而传播。作为接收器，由于压电效应，入射的压力波导致膜的偏转并且产生了导致顶部电极与底部电极之间的电荷发生变化的横向应力。
图1和图2通过示例的方式展示了单个PMUT 1。然而，为了以特定的传播指向性和距离发射超声波，可能提供包括根据特定图案安排的二维或线性PMUT 1阵列的发射器设备，例如，如山下馨(Kaoru Yamashita)等人在“Arrayed ultrasonic microsensors withhigh directivity for in-air use using PZT thin film on silicon diaphragms(使用硅膜上的PZT薄膜针对空中用途具有高指向性的排列的超声微传感器)”，《传感器和致动器》，第97-98卷(2002)，第302-307页中所描述的圆形或线性图案。在此情况下，阵列的每个PMUT 1根据先前已展示的方式来获得并且因此包括使得膜8能够沿Z自由移动的空腔6以及形成在膜8中、使得可能修改膜8自身的外围区域8a的刚度(即，使得外围区域8a不如中心区域8b坚硬)的空腔4，以便有助于其根据类活塞移动进行偏转。
图3展示了根据可替代图1的实施例的实施例的PMUT 30。在此情况下(共同的元件由相同的参考号来指代并且不再进一步描述)，掩埋类型的空腔6不存在并且反而由从第二面2b开始延伸通过半导体本体2的空腔32来取代。在此实施例中，空腔32处于与在使用时将PMUT安排在其中的环境的压力相同的压力下。因此克服了由于空腔6内部的压力与外部环境压力之间过大的压差而造成膜8的可能塌陷所导致的任何缺陷。
在下文中所描述的是一种用于制造图1和图2的PMUT 1的方法。
图4是在产生PMUT 1的初始步骤期间具体地由单晶硅制成的半导体晶片50的截面视图。根据相同的制造步骤，在晶片50上可以设置仅一个PMUT或者多个PMUT。
参照图4(侧向截面图)并且参照图5A(顶视平面图)，晶片50包括在此为硅的半导体本体52(例如，根据需要可能在先前加工的衬底)。通过光刻步骤，在半导体本体52的顶表面52a之上设置的是光致抗蚀剂掩模53。掩模53形成在空腔6待形成在其中的半导体本体52的区域中。
掩模53限定具有封闭在一起的例如六边形形状的掩模区域的蜂巢晶格(如在另一方面可从图5B的放大部分更清楚地注意到)。
使用掩模53(图6)执行对半导体本体52的蚀刻以形成具有几微米(例如，包括在4μm至14μm之间)的深度的沟槽56。沟槽56限定硅柱57，这些硅柱彼此基本上相同并且具有与由掩模53所限定的蜂巢区域的形状相对应的形状。通过示例的方式，每个柱57具有大约1μm的直径并且沿X或者沿Y与相邻柱分离开大约1μm。通常，柱57的直径和间隔的值被选择以使得能够在下文所描述的外延生长步骤期间在顶部封闭沟槽56。
接下来(图7)，移除掩模53，并且在脱氧环境中(通常是在具有高氢浓度的大气中，优选地使用三氯硅烷——SiHCl3)执行外延生长。执行外延生长，至少直到在顶部封闭沟槽56(例如，在接近1200℃的温度下持续45s)。
因此，外延层58(以下不与半导体本体52进行区分，并且由相同的参考号52来标示)在硅柱57之上生长、在顶部封闭沟槽56并且捕获存在于其中的气体(在此为氢分子H2)。
然后，执行退火步骤，例如在大约1190℃至1200℃的温度下持续大约30-40分钟。退火步骤导致(图8)硅原子以本身已知的方式迁移，这些硅原子倾向于移动到更低能量的位置中，如例如在T.萨托(T.Sato)、N.青木(N.Aoki)、I.水岛(I.Mizushima)和Y.纲岛(Y.Tsunashima)在“A New Substrate Engineering for the Formation of Empty Spacein Silicon(ESS)Induced by Silicon Surface Migration(用于硅表面迁移所诱发的空置硅空间(ESS)的形成的新衬底工程)”，IEDM 1999，第517-520页，的论文中所讨论的。
在沟槽56处，在硅柱封闭在一起的情况下，硅原子完全迁移并且形成被悬置层58’在顶部封闭的空腔6。
优选地，在H2大气中执行退火以防止沟槽56中存在的氢向外逸出穿过外延层并且在外延生长步骤期间所捕获的氢不充足的情况下增加存在于空腔6中的氢浓度。可替代地，可以在氮环境中执行退火。
参照图9，在悬置层58’的厚度不是膜8所期望的厚度t1(但是反而小于t1)的情况下，执行外延生长步骤以达到期望的厚度t1。
然后，执行形成空腔4。空腔4以与已参考空腔6的形成而描述的方式类似的方式被形成。
参照图10，在待形成空腔4的区域中，在半导体本体52之上设置的是光致抗蚀剂掩模63。掩模63具体地具有圆形形状并且在空腔6的侧向边缘区域处延伸。
掩模63以与参照掩模53已描述的方式类似的方式来限定蜂巢晶格(再次参见图5B)，该蜂巢晶格具有被安排成封闭在一起的例如六边形形状的掩模区域。
使用掩模63(图11)执行对半导体本体52的蚀刻以形成具有几微米(在任何情况下都小于膜8的总厚度)的深度的沟槽66。沟槽66限定硅柱67，这些硅柱彼此基本上相同并且具有与由掩模63所限定的蜂巢区域的形状相对应的形状。通过示例的方式，每个柱67具有大约0.5μm至1μm的直径并且沿X或者沿Y与相邻柱分离开大约0.5μm至1μm。
接下来(图12)，移除掩模63并且在脱氧环境中(通常是在具有高氢浓度的大气中，优选地使用三氯硅烷——SiHCl3)执行外延生长。执行外延生长，至少直至在顶部封闭沟槽66。
因此，外延层68(以下不与半导体本体52进行区分，并且由相同的参考号52来标示)在硅柱67之上生长并且在顶部封闭沟槽66，从而捕获存在于其中的气体(在此为氢分子H2)。
然后，执行退火步骤，例如在大约1190℃至1200℃的温度下持续大约30-40分钟。如先前参照空腔6的形成已提到的，退火步骤导致(图13)硅原子迁移，这些硅原子倾向于移动到更低能量的位置中。在沟槽66处，在硅柱封闭在一起的情况下，硅原子完全迁移并且形成掩埋空腔4。
优选地，在H2大气中执行退火以防止沟槽66中存在的氢向外逸出穿过外延层并且在外延生长步骤期间所捕获的氢不充足的情况下增加存在于空腔6中的氢的浓度。可替代地，可以在氮环境中执行退火。
膜8由此形成，设置有柔性耦合区域10、12，并且具有非常大且刚性的中心区域8b。
然后，执行本身已知的步骤以用于形成底部电极16、压电体18和顶部电极20。
为此目的，氧化硅层生长或沉积为具有例如0.6μm的厚度、形成图1的界面层14。然后，光刻地沉积和限定例如0.2μm厚的导电材料(例如，铂)层以形成底部电极16。接下来，压电层18(在此为PZT或AlN)被形成(例如，通过溶胶凝胶技术)为具有例如2μm的厚度。最后，光刻地沉积和限定例如0.2μm厚的导电材料(例如，铂)层以形成顶电部极20。未详细示出的进一步步骤设想形成底部电极16和顶部电极20的(金属)电接触。图1中所示出的类型的一个或多个PMUT 1由此形成在晶片50中。
图3的PMUT 30的制造设想与参照图10至图13所描述的用于形成空腔4的步骤类似的步骤。然而，空腔6以不同的方式形成，即，通过从半导体本体52的背面蚀刻以移除半导体本体52的所选择部分并且形成空腔32。例如在形成空腔4的步骤之后(即，在图13的步骤之后)，执行从半导体本体52的背面进行蚀刻。
提供由例如氧化硅制成的蚀刻停止层以精确地控制蚀刻深度(为此目的，可以使用SOI(绝缘体上硅)型衬底)。
根据图14中所展示的PMUT 71的进一步实施例，空腔4由具有多个柱72的错综复杂的空腔70代替，该多个柱延伸成掩埋在膜8的外围区域8a中。错综复杂的空腔70按照基本上再现了参照空腔4已描述的圈或环形形状的图案来发展。
错综复杂的空腔70根据用于形成空腔4所描述的相同工艺来形成，但是在此情况下，参照图11所描述的柱67彼此间隔开更大的距离，从而使得硅原子的迁移仅导致柱67变薄以及其不会消失，从而使得这些柱实际上形成掩埋柱状物。
在此实施例中，错综复杂的空腔70中存在的柱状物表示膜8的对应区域的结构加固(如与图1的实施例相比)，其中，空腔4是完全中空的，尽管降低了外围区域8a的刚度。
图15是根据先前所描述的实施例中的任一实施例的包括一个或多个PMUT的电子系统100的示意性图示。更加详细地，电子系统100包括例如根据圆形图案安排的并且并行地电连接在一起的PMUT阵列。阵列的PMUT的同时致动生成被发射的具有自己的指向性特性的压力波，以本身已知的方式并且不形成本公开的主题。电子系统100进一步包括控制单元102，该控制单元用于控制PMUT阵列、被配置成用于在PMUT阵列充当发射器的操作条件下对阵列的每个PMUT的底部电极16和顶部电极20进行偏置，以引起对应压电体18的偏转以及因此膜8的受控偏转。PMUT阵列的控制单元102还被配置成用于在PMUT阵列充当接收器的操作条件下接收和处理压电体18所换能的电信号，该电信号是由撞击到PMUT的膜8上的压力波所造成的膜8的偏转的函数。
明显的是，根据操作背景和应用要求，电子系统100(以及具体地控制单元102)可以被配置成用于在上述两种操作模式中的仅一种操作模式下进行操作。
电子系统100是例如来自以下各项中的一种系统：非破坏性测试系统、速度检测系统、物体识别系统、防撞系统或医学成像系统。
在对应实施例中并且根据对应制造方法，可以根据本公开通过PMUT来实现的优点从先前已经描述的内容中显而易见。
具体地，根据本公开而提供的设备在膜中不具有通孔，由此简化了制造工艺并且优化了膜对振动的响应。此外，图1和图14的实施例不需要从半导体本体的背面进行加工，由此简化了对晶片的处理并且增加了产出量。
所描述的结构使能类活塞致动，这证明对用于生成具有高压的波是最佳的。这种优点是通过在膜的中心形成刚性质量块并且在膜的外边缘处形成柔性部分(即，具有更低的刚度)而获得的。在一个实施例中，由此形成的膜由同一种半导体材料的单件制成。
所描述的工艺的重复性非常高并且使得可能获得具有谐振频率的设备，该谐振频率受到源于制造工艺的扩散的最低程度的影响。
最后，由于所描述的制造工艺，硅PMUT具有低成本(例如，图1和图14的实施例不需要使用成本高的SOI衬底)和容纳尺寸。
最后，清楚的是，可以对在此所描述和展示的设备进行多种修改和变型，这些修改和变型落入如所附权利要求中所限定的本发明理念的范围内。
例如，空腔4可以由采用同心环形式的多个类似的掩模空腔来代替。
可替代地，空腔4可以由在距彼此一定距离处延伸并且按照预定图案(例如，圆形环)安排的多个掩埋子空腔来代替。
最后，明显的是，空腔4的形状可以不同于先前所描述的圆形环的形状。可以具有根据需要而选择的形状，例如，椭圆环、或者不对称的或大致上多边形的形状。
Claims (23)
1.一种压电式微加工超声换能器，包括：
-半导体本体，所述半导体本体具有第一空腔和膜，所述膜悬置在所述第一空腔之上并且面向所述半导体本体的前侧；以及
-压电式换能器组件，所述压电式换能器组件至少部分地在所述膜之上延伸，所述压电式换能器组件可被致动以用于生成对所述膜的偏转，
其特征在于，第二空腔延伸成掩埋在所述膜的外围区域中并且界定所述膜的中心区域。
2.根据权利要求1所述的压电式微加工超声换能器，其中，所述外围区域的刚度低于所述中心区域的刚度。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的压电式微加工超声换能器，其中，所述第二空腔在所述第一空腔与所述压电式换能器组件之间沿所述膜的整个周边延伸。
4.根据权利要求3所述的压电式微加工超声换能器，其中，在所述第二空腔与所述第一空腔之间延伸的膜区域形成所述膜的第一柔性部分，并且在所述第二空腔与所述换能器组件之间延伸的膜区域形成所述膜的第二柔性部分，
所述压电式换能器组件被配置成用于生成所述第一和第二柔性部分的偏转。
5.根据权利要求4所述的压电式微加工超声换能器，其中，所述膜的所述中心区域的厚度包括在4μm至12μm之间；所述第一柔性部分的厚度包括在1μm至4μm之间；并且所述第二柔性部分的厚度包括在1μm至4μm之间。
6.根据权利要求1或2所述的压电式微加工超声换能器，其中，所述第二空腔是完全空的。
7.根据权利要求1或2所述的压电式微加工超声换能器，其中，所述第二空腔内部容纳有形成错综复杂的空腔的多个柱状物。
8.根据权利要求1或2所述的压电式微加工超声换能器，其中，所述第一空腔为掩埋在所述半导体本体中的密封空腔。
9.根据权利要求1或2所述的压电式微加工超声换能器，其中，所述第一空腔为从所述半导体本体的与所述前侧相反的后侧开始在所述半导体本体中延伸的挖掘部。
10.根据权利要求1或2所述的压电式微加工超声换能器，其中，所述压电式换能器组件包括在所述膜上的底部电极；在所述底部电极上的压电体；以及在所述压电体上的顶部电极，
其中，所述顶部电极延伸成选择性地覆盖所述第二空腔。
11.一种电子系统，包括根据权利要求1至10中任一项所述的压电式微加工超声换能器的阵列。
12.根据权利要求11所述的系统，所述电子系统为来自以下各项当中的一个系统：非破坏性测试系统、速度检测系统、物体识别系统、防撞系统和医学成像系统。
13.根据权利要求11或12所述的系统，包括用于控制所述压电式微加工超声换能器阵列的装置，所述装置被配置成用于在第一操作条件下使所述膜偏转以生成压力波的发射和/或用于在第二操作条件下获取由所述压电式换能器组件根据由接收到的压力波所生成的所述膜的偏转而换能的信号。
14.一种用于制造压电式微加工超声换能器的方法，所述方法包括以下步骤：
-在前侧上的半导体本体中形成第一空腔以及悬置在所述第一空腔之上的膜；以及
-至少部分地在所述膜上形成压电式换能器组件，所述压电式换能器组件可被致动以用于生成对所述膜的偏转，
其特征在于，所述方法进一步包括形成第二空腔的步骤，所述第二空腔掩埋在所述膜的外围区域中并且界定所述膜的中心区域。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述形成所述第二空腔的步骤包括：生成所述外围区域的刚度低于所述中心区域的对应刚度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述形成所述第二空腔的步骤包括：沿所述膜的整个周边在所述第一空腔与所述压电式换能器组件之间形成所述第二空腔。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述形成所述第二空腔的步骤进一步包括：在所述第二空腔与所述第一空腔之间形成所述膜的第一柔性部分；以及在所述第二空腔与所述压电式换能器组件之间形成所述膜的第二柔性部分。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中，所述形成所述第二空腔的步骤包括：形成掩埋在所述膜中的完全中空的密封空腔。
19.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中，形成所述第二空腔进一步包括以下步骤：
蚀刻所述膜的所述外围区域中的沟槽，所述沟槽在其之间界定采用半导体材料的壁；
从所述壁开始外延地生长采用半导体材料的封闭层，所述封闭层在顶部封闭所述沟槽；以及
执行热退火以使所述壁的所述半导体材料迁移，由此形成掩埋在所述膜中的密封空腔。
20.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中，所述形成所述第二空腔的步骤进一步包括：在所述第二空腔内部形成多个柱状物，由此形成错综复杂的空腔。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，形成所述第二空腔进一步包括以下步骤：
蚀刻所述膜的所述外围区域中的沟槽，所述沟槽在其之间界定采用半导体材料的壁；
从所述壁开始外延地生长采用半导体材料的封闭层，所述封闭层在顶部封闭所述沟槽；以及
执行热退火以使所述壁的所述半导体材料的一部分半导体材料迁移，所述壁形成所述错综复杂的空腔的所述柱状物。
22.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中，所述形成所述第一空腔的步骤包括：蚀刻与所述前侧相反的后侧。
23.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中，所述形成所述压电式换能器组件的步骤包括：在所述膜上沉积并限定底部电极层；在所述底部电极层上沉积并限定压电体；以及在所述压电体上沉积并限定顶部电极层，
其中，所述限定所述顶部电极层的步骤包括：移除所述顶部电极层的除其在所述第二空腔之上延伸的部分之外的所选择部分。
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