CN111510105A - 类压电d33振动式装置及整合其的显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种类压电d33振动式装置，至少包括多个电晶体以及多个接收器。该多个接收器电连接至这些电晶体，各电晶体控制对应的各接收器接收被一物体反射一第一振波所产生的一第二振波而产生一感测信号。各接收器具有一第一电极、一第二电极及位于第一电极与第二电极之间且由半导体金属化合物形成后产生的一纳米间隙。本发明还提供一种整合有上述类压电d33振动式装置的显示器。本发明容易与半导体制程整合，加工容易、成本低、无污染性。

Description

类压电d33振动式装置及整合其的显示器
技术领域
本发明是有关于一种类压电d33振动式装置及整合其的显示器，且特别是有关于一种具有集成化收发器的类压电d33振动式装置，其可被应用至各种电子装置、设备及系统，以及有关于一种整合上述收发装置的显示器。
背景技术
传统的振动式收发器(或称传感器或换能器(transducer))，譬如是声波或超声波收发器，可以用来作医疗器官影像的量测、手势侦测、三维触控、指纹感测、皮下生物资讯(微血管资讯、血流资讯)量测等，可以以空气或流体当作介质，也可以是物体接触式。传统的实施技术通常是使用压电材料，譬如是聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride,PVDF)或锆钛酸铅(Lead Zirconate Titanate,PZT)等等，其操作的模式是使用材料的d33模式，亦即使施予材料的电场方向与其振动方向平行。
图1A与1B显示一种传统的d33振动式收发器的示意图。如图1A与1B所示，传统的d33振动式收发器300包括一压电材料块310。压电材料块310的上端及下端被通以电压源340而产生电场而使压电材料变形，当电场持续变化时，压电材料块310会沿着振动方向320振动，压电材料块310产生的电场方向330与振动方向320平行时，称为操作在d33模式。譬如，在图1A中，电压源340分别对第一电极311与第二电极312施予负电压及正电压，造成朝上的电场方向330以及压电材料块310的收缩；而在图1B中，电压源340分别对第一电极311与第二电极312施予正电压及负电压，造成朝下的电场方向330以及压电材料块310的伸长。当施予图1A与1B的交替电场时，可以造成压电材料块310的伸缩振动。
在制造上，PVDF是一种工程塑胶，不易采用光刻(Lithography)等半导体制程来进行曝光、显影等加工方式，加工方式通常仅能依靠例如雷射加工。因此，要将PVDF整合到半导体制程是很有问题的。PZT具有污染性，很难微加工，而且需要使用块状材料才能实现d33的操作模式(譬如薄膜PZT操作于d31模式)。块状材料的PZT通常采用烧结方式来生产，烧结温度高达700至800℃，甚至高达1000℃。因此，传统的d33的PZT元件都是独立的元件，也很难整合到半导体的制程，甚至无法与集成电路制程做整合，将压电元件制作整合于集成电路。且铅对于半导体装置又具有污染性。再者，PZT需要用白金当作电极，使得制造成本高昂。
再者，传统的压电材料在操作时，所施加的电压通常是几十伏特到几百伏特。这么高的电压在系统整合时是一个问题，与半导体制程整合时也是一大问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种类压电d33振动式装置，具有的优点是容易与半导体制程整合，加工容易、成本低、无污染性。
为达成上述目的，本发明提供一种类压电d33振动式装置，至少包括多个电晶体以及多个接收器。这些接收器电连接至这些电晶体，各电晶体控制对应的各接收器接收被一物体反射一第一振波所产生的一第二振波而产生一感测信号。各接收器具有一第一电极、一第二电极及位于第一电极与第二电极之间且由半导体金属化合物形成后产生的一纳米间隙。
优选地，各该接收器更作为一发射器用，而作为一收发单元，该收发单元与该些电晶体的对应的一个组成为一集成化收发器，于各该集成化收发器中，该电晶体于一第一时间点控制该收发单元发射出该第一振波以后，于一第二时间点控制该收发单元接收该第二振波。
优选地，更包括：一基板，其中各该集成化收发器设置于该基板上，各该电晶体设置于该基板上或该基板内，各该收发单元邻近该电晶体。
优选地，该电晶体具有一闸极、一汲极、一源极以及位于该闸极、该汲极与该源极之间的一个第一半导体层。
优选地，该收发单元更具有一第二半导体层，位于该基板与该第一电极之间。
优选地，该电晶体具有一闸极、一汲极、一源极以及位于该闸极、该汲极与该源极之间的一个第一半导体层；
该收发单元更具有一第二半导体层，位于该基板与该第一电极之间；以及
该第一半导体层与该第二半导体层为同一层的材料。
优选地，该电晶体具有一闸极、一汲极、一源极以及位于该闸极、该汲极与该源极之间的一个第一半导体层；
该收发单元更具有一第二半导体层，位于该基板与该第一电极之间；以及
该第一半导体层与该第二半导体层为不同层的材料。
优选地，该纳米间隙的一高度小于或等于200纳米。
优选地，更包括一驱动感测电路模组，电连接至该集成化收发器，并提供一个3.3到12伏特的驱动电压给该集成化收发器。
优选地，该半导体金属化合物为一金属硅化物层。
优选地，更包括一保护层，该纳米间隙由该保护层及该第一电极所包围而成，该第二电极位于该保护层上。
优选地，该基板为一玻璃基板、一软性基板或一个形成有一绝缘层的半导体基板。
优选地，整合于一显示器之中或组合于该显示器的下方。
优选地，该电晶体具有一闸极、一汲极、一源极以及位于该闸极、该汲极与该源极之间的一个第一半导体层；
该收发单元更具有一第二半导体层，位于该基板与该第一电极之间；以及
该类压电d33振动式装置包括多个所述的集成化收发器，该些收发单元的该些第一电极通过该些第二半导体层及该些第一半导体层而电连接在一起。
优选地，该类压电d33振动式装置包括多个所述的集成化收发器，该些收发单元的该些第一振波的相位差同时受到控制，通过波束成型的方式，将能量集中并且依序扫描，以让各该第一振波的能量最大，来增加感测的灵敏度。
优选地，可以同时提供生物特征感测、3D触控及手势侦测的功能。
优选地，为一种变频的收发器，来感测该物体的不同特征的深度资讯。
优选地，该纳米间隙的所有周壁无任何破孔及填补材料。
优选地，该纳米间隙通过该第一电极的一金属层而邻接该半导体金属化合物，或直接邻接该半导体金属化合物。
优选地，该收发单元更具有：一介电层组，位于该基板与该第一电极之间，该基板与该介电层组共同形成一个集成电路，电连接至该第一电极及该第二电极；以及一第二绝缘层，位于该纳米间隙与该第二电极之间。
优选地，该介电层组具有多个金属插塞，设置于该第一电极与该集成电路之间，并将该第一电极电连接至该集成电路。
优选地，该第二电极的材料为单晶硅或多晶硅或非晶硅。
优选地，更包括：一发射器，电连接至该些电晶体，该些电晶体于一第一时间点控制该发射器发射出该第一振波以后，于一第二时间点控制该些接收器接收该第二振波。
优选地，该发射器具有一第一电极、一第二电极及位于该发射器的该第一电极与该发射器的该第二电极之间且由该半导体金属化合物或另一半导体金属化合物形成后产生的一第二纳米间隙。
优选地，更包括一基板，其中该发射器与该些接收器设置于该基板上，各该电晶体设置于该基板上或该基板内，且该第二纳米间隙的高度大于各该纳米间隙的高度。
优选地，更包括一基板，其中该些接收器设置于该基板的一上表面上，各该电晶体设置于该基板上或该基板内，该发射器为一压电发射器，设置于该基板的一下表面或该些接收器的上方。
优选地，该发射器为一压电发射器，设置于该些接收器的一个或多个上或上方。
优选地，该发射器与该些接收器的一个或多个共用该第二电极来进行发射与接收。
本发明亦提供一种显示器，至少包括多个电晶体、多个接收器以及多个显示单元。这些接收器电连接至这些电晶体，各电晶体控制对应的各接收器接收被一物体反射一第一振波所产生的一第二振波而产生一感测信号。各接收器具有一第一电极、一第二电极及位于第一电极与第二电极之间且由半导体金属化合物形成后产生的一纳米间隙。各显示单元包括电连接在一起的至少一显示控制电晶体及一显示像素，显示控制电晶体控制显示像素的致能与禁能，使显示像素显示出光信号以及不显示出光信号，以显示资料。
优选地，各该接收器更作为一发射器用，而作为一收发单元，该收发单元与该些电晶体的对应的一个组成为一集成化收发器，于各该集成化收发器中，该电晶体于一第一时间点控制该收发单元发射出该第一振波以后，于一第二时间点控制该收发单元接收该第二振波。
优选地，更包括：一基板，其中各该集成化收发器位于该基板上，各该集成化收发器包括电连接在一起的该收发单元及至少一收发控制电晶体，该收发控制电晶体控制该收发单元的发射与接收。
优选地，更包括：一电晶体配置层，位于该基板上，其中该收发控制电晶体与该收发单元位于该电晶体配置层中；以及一显示像素配置层，位于该电晶体配置层上，其中该显示像素位于该显示像素配置层中。
优选地，各该收发单元位于各该显示单元的涵盖范围以外。
优选地，各该收发单元位于各该显示单元的涵盖范围以内。
优选地，该显示像素配置层为一发光层或一光开关层。
优选地，该基板为一硬性基板、一软性基板或一透明基板。
优选地，该纳米间隙通过该第一电极的一金属层而邻接该半导体金属化合物，或直接邻接该半导体金属化合物。
优选地，该纳米间隙的所有周壁无任何破孔及填补材料。
优选地，更包括：一发射器，电连接至该些电晶体，该些电晶体于一第一时间点控制该发射器发射出该第一振波以后，于一第二时间点控制该些接收器接收该第二振波。
优选地，该发射器具有一第一电极、一第二电极及位于该发射器的该第一电极与该发射器的该第二电极之间且由该半导体金属化合物或另一半导体金属化合物形成后产生的一第二纳米间隙。
优选地，更包括一基板，其中该发射器与该些接收器设置于该基板上，各该电晶体设置于该基板上或该基板内，且该第二纳米间隙的高度大于各该纳米间隙的高度。
优选地，更包括一基板，其中该些接收器设置于该基板的一上表面上，各该电晶体设置于该基板上或该基板内，该发射器为一压电发射器，设置于该基板的一下表面或该些接收器的上方。
通过本发明的上述实施样态，可以提供一种类压电d33结构作为振动式收发装置，不需要利用压电材料，却有跟压电振动元件一样的功能，更特别的是可以跟半导体制程整合，甚至跟集成电路元件整合，没有温度限制及污染问题。同时，操作时仅需要标准电压，例如3.3V/5V，大幅增加系统整合的简易度。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1A与1B显示一种传统的d33振动式收发器的示意图。
图2A、2B与图3显示依据本发明较佳实施例的类压电d33振动式装置的三种应用的示意图。
图4显示依据本发明较佳实施例的类压电d33振动式装置的示意图。
图5显示图4的类压电d33振动式装置的一例的局部剖面图。
图6A至6G显示图5的类压电d33振动式装置的制造方法的各步骤的结构剖面示意图。
图7显示图4的类压电d33振动式装置的另一例的局部剖面图。
图7A至7G显示图7的类压电d33振动式装置的制造方法的各步骤的结构剖面示意图。
图8显示依据本发明较佳实施例的类压电d33振动式装置的另一应用的示意图。
图9显示将本发明的类压电d33振动式装置整合于CMOS后段制程的示意图。
图9A至9C显示图9的数个变化例的示意图。
图10A至10D显示接收器与发射器的布局的四个例子的俯视示意图。
图11显示具有两种不同高度的纳米间隙的集成化收发器的局部剖面示意图。
图12显示对应于图10D的发射器的配置示意图。
图13A与13B显示使用上述收发装置的显示器的两个例子的示意图。
图14显示对应于图10D的发射器的另一配置示意图。
图15显示配合图5的压电发射器的配置示意图。
具体实施方式
本发明的实施例提供的类压电d33振动式装置，并非是使用压电材料，而是使用一种振动结构，这种振动结构是一种具有真空或空气间隙的薄膜结构，来达成让施加的电场方向与振动的方向相同的收发功能。因为d33通常是针对压电材料而言，但是本案是利用微结构以取代传统的压电材料，故本案的振动式收发装置可称为类压电d33振动式装置，来模拟块状的压电材料的行为。
图2A、2B与图3显示依据本发明较佳实施例的类压电d33振动式装置100应用于手持式电子设备的三种应用的示意图，当然本发明装置的系统应用，并不限于此。如图2A所示，类压电d33振动式装置100可以整合装设在手机200的正面(显示面)的显示器210之中或组合于显示器210的下方(譬如是直接或间接组合于显示器210的下表面)，显示器210上面显示有多个操作方块220以供使用者点击，显示器210的旁边装设有前镜头230，当然手机系统在此仅为一例，本领域技术人员应当理解的是，随着时间及应用演进，手机可以是各种变化的，本发明的装置由于制造的特色，可以整合于手机显示器中或者是设置于显示器下，并且也可以仅是一部分区域(如图2A所示的虚线部分)，或者是涵盖全部面积(如图2B所示，振动式装置100涵盖显示器210的全部面积)，当然如果涵盖了手机显示器的全部时，本发明装置甚至可以涵盖多种功能结合在一起，例如同时可以作为生物特征感测(例如指纹、指静脉、血流速、心跳等等)及3D触控及手势侦测等等，形成多合一功能的整合，这些特色都是先前技术所没有出现的，也是本发明装置的重要特征。如图3所示，类压电d33振动式装置100也可以装设在手机200的背面的背盖240的下方，其中手机200的背面亦装设有后镜头250。类压电d33振动式装置100可以提供指纹感测、血管静脉图案或血液资讯等等功能，但是不限定于此，任何可以利用振波感测的物理量，都可以借此实施，当然本发明的装置也不一定要跟手机或者显示器或模组整合在一起，其可以单独设计成一独立的振波系统装置，可以将其利用来取代现有在市场应用的压电d33振波元件(供器官扫描用)，例如利用手机及云端系统(可以结合人工智能)，与本发明的独立装置连结，可以做为携带式振波检测系统，例如医疗或工业应用影像使用等。本发明将以应用于手机的例如指纹感测当作例子来说明，以利本领域技术人员了解本发明的特色及创新。
于本发明的实施例中，使用电压去驱动两个电极来产生电场，其中一个电极为薄膜结构，另一电极固定于一基板上，两电极中有一真空或空气间隙，当施加电场为一交流讯号时，该薄膜就会产生振动，并且如果该交流讯号的频率与该薄膜结构的机械共振频相同时，则该薄膜会产生机械共振，放大了机械能量与振幅，这是一种较佳的实施例，当然本发明装置也可以通过薄膜结构的静电吸引甚至引入(pull-in)接触，因而改变结构的刚性，也可以因此改变共振的频率。于另一实施例，此结构可操作于非共振模式。通过这种方式，本装置便可以是一变频的收发器，感测物体的不同受感测物(特征)的深度资讯，有助于建构完整的3D图像，例如如果拿来量测手指的生物资讯，可以通过变频来执行，甚至可以同时量测手指纹路及手指内部的静脉图案或血液资讯等。
图4显示依据本发明较佳实施例的类压电d33振动式装置100的示意图。图5显示图4的类压电d33振动式装置的一例子的局部剖面图。如图4与图5所示，本实施例的类压电d33振动式装置100至少包括多个电晶体30及多个接收器40R。多个接收器40R电连接至这些电晶体30(虽然附图显示边靠边的配置，但亦可实施譬如接收器40R堆叠在电晶体30上方的堆叠配置)，各电晶体30控制对应的各接收器40R接收被一物体F反射一第一振波W1所产生的一第二振波W2而产生一感测信号。各接收器40R具有一第一电极41、一第二电极42及位于第一电极41与第二电极42之间且由半导体金属化合物形成后产生的一纳米间隙43。于本实施例中，各接收器40R更可作为一发射器40T用而作为一收发单元40。收发单元40与这些电晶体30的对应的一个组成为一集成化收发器20。于集成化收发器20中，收发单元40邻近电晶体30，电晶体30于一第一时间点控制收发单元40发射出第一振波W1以后，于一第二时间点控制收发单元40接收第二振波W2。
上述类压电d33振动式装置100可以更包括一基板10以及一驱动感测电路模组50。基板10具有一上表面10T及一下表面10B。各集成化收发器20设置于基板10的上表面10T上。值得注意的是，单一集成化收发器20亦可以达成本发明的功能，且驱动感测电路模组50可以是内建型或外接型电路装置。
基板10可以是一玻璃基板、一软性基板(譬如聚酰亚胺(Polyimide,PI)基板)或任何绝缘基板，或者一个形成有一绝缘层的半导体基板等等，当然不限定于此。
图5是本发明利用薄膜电晶体(Thin-Film Transistor,TFT)制程的一个实施例，如前面所说，本发明的装置通过应用于手机系统来做为说明，而手机最主要的人机界面便是手机显示器，因此本发明的装置便是利用手机显示器的TFT制程制作而成，也因此，可以是与手机的例如有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)制程整合于单一面板，或者省略掉OLED的制程，只保留TFT制程以完成本装置，当然并不限定是OLED显示器，例如LCD或未来的uLED(Micro LED)技术等等都可以是本发明适用的技术平台，或者本装置可再通过组装方式设置于手机显示器或手机背盖或侧边的下方，这是本发明的最重要精神之一。多个集成化收发器20沿着图5的X轴方向排列成一阵列，并且设置于基板10上。各集成化收发器20包括至少一电晶体30(可以是一个或多个电晶体，形成于玻璃基板或其他基板上)以及至少一收发单元40。于本实施例中，电晶体30是以薄膜电晶体作为例子作说明，但并未将本发明限制于此。收发单元40设置于电晶体30的一侧(水平侧)，且第一半导体层34与第二半导体层44为同一多晶硅层或非晶硅层。于其他实施例中，收发单元40可以堆叠在电晶体30的垂直侧(上方或下方，例如制造两层多晶硅层或非晶硅层)，如此可以不用牺牲水平方向的空间。电晶体30设置于基板10上，并具有一闸极31、一汲极32、一源极33以及位于闸极31、汲极32与源极33之间的一个第一半导体层34。闸极31形成于基板10上。
收发单元40邻近电晶体30，并直接或间接电连接至电晶体30，电晶体30控制收发单元40的发射与接收(主动与被动功能)，使收发单元40(驱动该薄膜电极)发射一第一振波W1到一物体F(其可以是生物体或非生物体)，物体F反射第一振波W1而产生一第二振波W2，收发单元40接收第二振波W2(振动该薄膜电极)而产生一感测信号。譬如手指的物体F的纹峰FR与纹谷FV距离类压电d33振动式装置100的距离不同，故会有对应的不同感测讯号。有关收发单元40邻近电晶体30的意义可以涵盖收发单元40位于电晶体30的左侧、右侧、上侧、下侧、左上侧、左下侧、右上侧或右下侧等。于一例中，电晶体30以及收发单元40所涵盖的空间彼此不重叠。
于本实施例中，如图5与图4所示，类压电d33振动式装置100通过对第一电极41与第二电极42通电，施加一个变动的电场，以产生上下振动的第一振波W1，朝上传递的第一振波W1遇到接近装置100的手指F的一个或多个界面，并被手指F的界面反射而产生第二振波W2，装置100感测第二振波W2的性质，或感测第二振波W2与第一振波W1的干涉波W3而产生感测信号。于一例中，第二振波W2朝下传递，干扰了第二电极42与第一电极41之间的感测电容的变化而产生感测信号。于另一例，第二振波W2朝下传递，并与朝下传递的第一振波W1产生干涉而产生干涉波W3。第二电极42与第一电极41通过感测电容的变化测量干涉波W3而产生感测信号。因此，通过一阵列装置100的设计可以量测手指F的纹峰FR与纹谷FV与装置100的距离资讯，进而产生指纹图像(此时的皮肤为界面)，亦可同时或于不同时段调整第一振波W1的频率，也可以让第一振波W1穿透皮肤，进而依据血管反射不同的振波来量测血管的分布图像(此时的血管管壁为界面)。于一例中，干涉波W3是由第二振波W2与第一振波W1的建设性干涉所产生，以获得较大的振幅。于另一子中，干涉波W3是由第二振波W2与第一振波W1的破坏性干涉所产生，以获得较小的振幅。于又另一例中，可以将装置100设计成让与手指F的纹峰FR反射产生的第二振波W2与第一振波W1产生相长干涉，而让与手指F的纹谷FV反射产生的第二振波W2与第一振波W1产生相消干涉，如此可以提高纹峰与纹谷的辨别率。另一种发射感测模式为飞行时间模式(Time OfFlight,TOF)，通过切换发射以及感测的时间，利用感测的时间差判别振波行进的距离，进而建构出物体F的3D图像。因前进波遇到不同界面的反射时间不同，可以同时堆叠不同界面的影像，例如指纹与静脉图像。同时，也可以通过发射不同频率的波达到感测不同界面的目的。在本实施例中，该振波的频率可以介于20KHz到200MHz，其最佳频率范围可以是2MHz到40MHz。又另外一种感测模式，可以同时控制几个收发单元，并且控制彼此收发单元的第一振波的相位差，用波束成型(beam forming)的方式，将能量集中并且依序扫描，可以让第一振波W1的能量最大(反射的第二振波W2能量也因此变大)，这样可以增加感测的灵敏度。
为了简化起见，图4仅用以描述本发明振波装置运作的基本原理及实际应用，例如图2、3的系统实施例，且该装置与物体(例如手指)间，是包括另一显示器结构，亦即前述W1/W2是需要在显示器中不同材料间传递，才能完成收发功能，这部分对本领域技术人员，应该是可以了解的，因此在本文中，并不会对显示器的结构多做说明。
收发单元40具有第一电极41、第二电极42、位于第一电极41与第二电极42之间的纳米间隙43及位于基板10与第一电极41之间的第二半导体层44。于本实施例中，第一半导体层34与第二半导体层44为同一层的材料。当使用薄膜电晶体时，第一半导体层34与第二半导体层44具有相同材料，甚至两者利用同一道制造流程而完成。但是本发明并未受限于此，譬如采用以下说明的图9中，第一半导体层34与第二半导体层44可以是由不同材料所形成(譬如第一半导体层的材料是单晶硅、多晶硅或非晶硅，第二半导体层44为多晶硅或非晶硅，两者可以是同层或不同层的材料)。纳米间隙43的一高度(沿着图5的Y轴方向)小于或等于200纳米(nm)，100nm或甚至约50nm。由于在同一驱动电压下，电场强度与距离的平方成反比，且由于该间隙很小，因此即使很小的电压就可以产生很大的电场来驱动电极，这是本发明的另一精神。因此，使得电连接至各集成化收发器20的驱动感测电路模组50可以提供一个3.3到12伏特的驱动电压给各集成化收发器20，而不用如习知技术必须提供几十伏特到几百伏特的驱动电压，因此在系统的设计及感测驱动集成电路(Integrated Circuit,IC)的设计都相对容易。电连接方式可以通过传统的导体连接方式达成，于此不再赘述。
若要用习知的方式来实施如此小的纳米间隙，通常是使用牺牲层的方式来实现。譬如，先形成牺牲层以及牺牲层上的保护层，再于保护层上形成数个开口，通过此些开口来蚀刻掉牺牲层。然而，由于间隙很小，使得牺牲层很难被移除(毛细现象)，或者若将牺牲层移除后，又会让薄膜结构沾黏在底部电极，因此纳米级的牺牲层结构是没有效率且不容易制造的。此外，这些开口最后需要被填补起来，填补材料又很容易掉入开口中以形成柱体结构而顶住薄膜，而使得薄膜无法达成振动的功能。因此，传统的技术是无法轻易达成的。目前的趋势，手指生物感测器的面积越大越好，可以满足使用者的盲按(随便按都可以完成所需功能)，亦或者可以同时按压两枚以上指纹，增加安全性，但是若采用硅集成电路制程，成本将居高不下。若使用传统的压电材料块而整合或应用到薄膜电晶体液晶显示器(Thinfilm transistor liquid crystal display,TFT-LCD)，实施上是非常困难的，原因如前面所述，因为压电材料块需要非常高的温度才能烧结完成。因此本发明的结构及材料非常简单，不仅材料没污染性，其制作温度也相当低(<300℃)，可以整合于任何TFT制程、硅集成电路制程(例如CMOS制程)等等，这也是没有任何前例所提及过的。
于本实施例中，第一电极41包括一个半导体金属化合物(金属硅化物层41A)与一金属层41B(非必要，因为有可能完全反应后变成金属硅化物层41A)。金属硅化物层41A埋入于第二半导体层44中，金属层41B位于金属硅化物层41A上。于一例中，金属层41B(材料譬如是镍)与第二半导体层44(材料譬如是非晶硅或多晶硅)经过热反应(<300℃)，可以部份或全部反应而形成金属硅化物层41A。通过这种金属硅化物在形成过程中的体积缩小，以及材料的选择性来达成，例如本发明的较佳实施例，是利用镍与硅做为一对材料。镍与一保护层60(例如氧化硅或氮化硅)在温度300度C内并不会反应。因此镍(金属层41B)便会朝向第二半导体层44方向起反应并且缩小镍(金属层41B)的体积。因此镍(金属层41B)与保护层60间的纳米间隙开始产生并由零慢慢变大。通过材料厚度及反应温度及时间控制，可以让镍(金属层41B)完全反应或部分反应。因此，本实施例的纳米间隙43是由半导体金属化合物形成后而产生。换言之，纳米间隙43直接邻接其下方的金属层41B，而金属层41B直接邻接金属硅化物层41A(由于可以采用其他半导体材料，故于其他实施例可以是半导体金属化合物)；或者，当金属层41B完全与第二半导体层44反应而完全变成半导体金属化合物时，纳米间隙43直接邻接其下方的半导体金属化合物。因此，纳米间隙43通过第一电极41的金属层41B而邻接半导体金属化合物，或直接邻接半导体金属化合物。保护层下方的间隙便可以准确的控制在预定的纳米范围，例如用半导体物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)制作的镍薄膜厚度可以是100nm或50nm，则形成的间隙就是相同的数量级，这种方法可以真正达到如前面所提的优点，可以仅利用小的操作电压(<12V)，便可以得到大的电场以驱动类压电d33振动式装置。
因此，类压电d33振动式装置100更包括前述保护层60及一绝缘层70。保护层60覆盖汲极32、源极33、第一半导体层34与第二半导体层44。纳米间隙43由保护层60及第一电极41所包围而成，第二电极42位于保护层60上。绝缘层70覆盖闸极31及基板10，并支撑第一半导体层34及第二半导体层44。至此，本领域技术人员可以了解，本发明装置通过相容于TFT制程的温度及材料，仅增加一道硅化物金属制程(金属的较佳实施例为Ni，但是不限定于此)，便可以完成类压电d33振动式装置的制作，不仅是整合性的一大优势，也是成本的一大优势，更是性能的一大优势，当然在此仅用部分的TFT制程及结构来说明，其他例如后段的ITO电极，例如OLED或LCD材料或其他显示器材料及结构制作等等，并不是本发明的目的，因此在此加以忽略，然而任何制程的调整或材料的改变，不管是现在的技术或是未来的新技术，并不会改变或影响本发明的精神。
于一例中，这些收发单元40的这些第一电极41通过第二半导体层44及第一半导体层34直接或间接电连接在一起以作为一个一体成型的共用电极。于另一例中，也可将多个第二电极42电连接在一起作为共用电极。
图6A至6G显示图5的类压电d33振动式装置的制造方法的各步骤的结构剖面示意图。如图6A所示，于基板10上的左侧先形成部分的电晶体30，右侧保留形成电晶体30时所需的部分材料，譬如是绝缘层70(氧化物或氮化物或其堆叠或其他材料)、第二半导体层44及第一半导体层34。此时的第二半导体层44及第一半导体层34是同一层，譬如是非晶硅或多晶硅层，是电晶体30的重要材料层。
接着，如图6B所示，在第二半导体层44、汲极32及源极33上覆盖一光阻层81。接着，如图6C所示，对光阻层81图案化而形成一开口82。然后，如图6D所示，于图6C的结构的整体的上面形成一金属层83，其材料譬如是镍。金属层83填入开口82中，同时也覆盖在光阻层81上。接着，如图6E所示，移除光阻层81，保留住部分的金属层83。于本实施例中，是采用剥离(lift-off)的方式来形成部分的金属层83，但并未将本发明限制于此，也可以采用蚀刻或光刻等其他方式来形成部分的金属层83。然后，如图6F所示，于第二半导体层44、汲极32、源极33及金属层83上形成保护层60。接着，如图6G所示，将图6F的整体结构移至烘炉中，温度大约在250℃或以上，即可让金属层83和第二半导体层44热反应化合成金属硅化物层41A，同时保留部分的金属层83成为金属层41B。可以通过控制金属层83的厚度，譬如是100nm，来控制纳米间隙43的高度。纳米间隙43是由金属材料与半导体材料经由一次或多次热反应而形成的一个真空或近似真空的密闭腔室。由于热反应化合生成金属硅化物层41A，使得金属层83的体积缩小，而形成纳米间隙43，其高度可以被控制得相当小，譬如是数十纳米，使得施加3.3至12伏特的驱动电压于第一电极41与第二电极42时所产生的电场，等效于施加数十到数百伏特的驱动电压到习知结构所产生的电场。第二电极42在电场的驱动下会上下振动而发出振波，然后接收物体反射回来的振波。然后，如图5所示，于保护层60上形成第二电极42，其材料譬如是氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)导体，可以与显示器整合，当然也可以是其他材料，譬如铝等。值得注意的是，亦可先于图6F上形成第二电极42，然后再进行热反应化合，而不影响本实施例的效果，亦即由制造程序的需求决定金属硅化物的形成次序是可以有弹性的，并不会影响本发明结果。
于本例中，可采用相容于非晶硅TFT，制程温度小于350℃(成长非晶硅的温度可能到达350℃，其后的制程温度大约只有100至200℃而已)，也可以采用相容于低温多晶硅(Low Temperature Poly-silicon,LTPS)TFT的制程，其制程温度为500至600℃。利用TFT已经存在的非晶硅或多晶硅来当作一个保留层来与金属层热反应化合以形成纳米间隙，而能达成本发明的效果。当然本发明的制造方法及结构也可以整合于例如CMOS制程后段。
图7显示图4的类压电d33振动式装置的另一例的局部剖面图。如图7所示，本例类似于图5，不同点在于图5是属于下闸极式(Bottom-Gate)薄膜电晶体，而图7是属于上闸极式(Top-Gate)薄膜电晶体，亦是可实施的方案，所以汲极32与源极33是形成于基板10上。如图7所示，类压电d33振动式装置100的保护层60覆盖闸极31、第一半导体层34与第二半导体层44，纳米间隙43由保护层60及第一电极41所包围而成，第二电极42位于保护层60上，而绝缘层70位于闸极31与第二半导体层44之间。
图7A至7G显示图7的类压电d33振动式装置的制造方法的各步骤的结构剖面示意图。制造方法亦类似于图6A至6G。如图7A所示，于基板10上的左侧先形成部分的电晶体30，右侧保留形成电晶体30时所需的部分材料，譬如是绝缘层70(氧化物或氮化物)、第二半导体层44及第一半导体层34。此时的第二半导体层44及第一半导体层34是同一层，譬如是非晶硅、多晶硅层或锗(Ge)层，是电晶体30的重要材料层。
接着，如图7B所示，在第二半导体层44、绝缘层70及闸极31上覆盖一光阻层81。接着，如图7C所示，对光阻层81图案化而形成一开口82。然后，如图7D所示，于图7C的结构的整体的上面形成一金属层83，其材料譬如是镍(Ni)、钛(Ti)、钨(W)等。金属层83填入开口82中，同时也覆盖在光阻层81上。接着，如图7E所示，移除光阻层81，保留住部分的金属层83。然后，如图7F所示，于第二半导体层44、第一半导体层34、绝缘层70、闸极31及金属层83上形成保护层60。接着，如图7G所示，将图7F的整体结构移至烘炉中，温度大约在250℃或以上，即可让金属层83和第二半导体层44热反应化合成金属硅化物层41A，同时保留部分的金属层83成为金属层41B。然后，如图7所示，于保护层60上形成第二电极42，其材料譬如是氧化铟锡(ITO)导体，可以与显示器整合，当然也可以是其他材料，譬如铝等。值得注意的是，亦可先于图7F上形成第二电极42，然后再进行热反应化合，而不影响本实施例的效果，亦即由制造程序的需求决定金属硅化物的形成次序是可以有弹性的，并不会影像本发明结果。
图8显示依据本发明较佳实施例的类压电d33振动式装置100的另一应用的示意图。如图8所示，类压电d33振动式装置100亦可用来感测手指F的静脉VI的影像或血流资讯，可以通过飞行时间(Time ofFly,TOF)的感测方式来达成，结合前述图4感测指纹的实施，本发明更可以结合两者，利用同一装置同时感测指纹及指静脉，甚至量测血流速及心跳。
图9显示将本发明的类压电d33振动式装置整合于CMOS后段制程的示意图。亦即，是先制造好前段制程的电晶体及电路，再进行后段的收发单元的制作。如图9所示，仅显示出类压电d33振动式装置100的一部分，也就是只有收发单元的部分，至于电晶体的部分予以省略。本实施例的类压电d33振动式装置100至少包括一本体110、一第一电极41、一第二电极42以及纳米间隙43。
第一电极41位于本体110中。第二电极42位于本体110中，并相对应于第一电极41。第一电极41及第二电极42的至少一者包括由金属材料与半导体材料反应成的化合物。纳米间隙43形成于本体110中，并位于第一电极41与第二电极42之间，由于纳米间隙43是由金属材料与半导体材料经由一次或多次热反应而形成而具有纳米尺度，故称之为纳米间隙。详细的形成方法及优点已经说明于上。
本体110包括一基板111(相当于图5的基板10)、一第一绝缘层112(相当于图5的绝缘层70，或称一个介电层组，由多个金属连接层及设置于这些金属连接层之间的多个介电层所组成)、一个半导体材料层113(相当于图5的第二半导体层44)、一第二绝缘层114及一保护层115(元件114与115相当于图5的保护层60)。半导体材料层113包括前述的半导体材料。
第一绝缘层112位于基板111上。半导体材料层113位于第一绝缘层112上，第一电极41位于半导体材料层113上。第二绝缘层114与第一电极41共同定义出纳米间隙43，而第二电极42位于第二绝缘层114上。保护层115覆盖于第二绝缘层114及第二电极42上。
第一电极41包括一金属硅化物层41A以及一金属层41B。金属层41B可包括前述金属材料。金属硅化物层41A位于半导体材料层113上。金属层41B邻接纳米间隙43，并位于金属硅化物层41A上。金属层41B与半导体材料层113在热反应后而形成金属硅化物层41A。
在本实施例中，第一电极41包括金属导体，例如镍(Ni),钛(Ti),钨(W)等等。第二电极42的材料可以是相同于第一电极的金属导体或低阻值半导体或高分子导体等等，而半导体材料层113为多晶硅或非晶硅层，也可以是其他半导体材料层，例如锗(Ge)层。
第一绝缘层112位于基板111上。值得注意的是，第一绝缘层112可以是多层结构，在一般集成电路的组成结构中，可以是后段制程所形成的导体层(例如金属层)，导体层间的介电层以及导体层间的栓塞导体(via conductor)，由于该项技术为习知技术，故于此不作赘述。当然，第一绝缘层112更可以包括多个介电层及多个金属连接层组成的线路，配合硅基板111内的主动电路元件及被动电路元件而形成具有一特定功能的一组集成电路112A，因此本发明实施例更可以包括一组集成电路112A，位于振动式装置的底部或侧边并电连接至第一电极41及第二电极42以作讯号处理之用。
半导体材料层113位于第一绝缘层112上。金属硅化物层41A形成于半导体材料层113中。金属层41B位于半导体材料层113上，并与金属硅化物层41A相连接并相对应。通过光刻方法(photolithography)，半导体材料层113、金属层41B及金属硅化物层41A仅占有第一绝缘层112的部分面积，因此第二绝缘层114亦可位于部分的第一绝缘层112上。因此，通过四周及上下两面的密封，因而形成一个纳米间隙43，此一间隙的形成特点将在后面加以描述。同时值得注意的是，金属层41B原来占有纳米间隙43的完整体积，因为与底层的半导体材料层113在高温下反应形成化合物而消耗了部分的体积，因而形成了纳米间隙43。
纳米间隙43位于第二绝缘层114与金属层41B之间，中间可间隔有第二绝缘层114，亦可以不间隔有第二绝缘层114。第二电极42位于第二绝缘层114上，并对应至纳米间隙43及金属层41B。保护层115位于第二电极42及第二绝缘层114上。保护层115的表面可以因此受物体触压。保护层115也可能是复数层的绝缘层结构，更可以因为系统的设计需求例如静电保护要求，增加导电性材料于其上。因此保护层115的最上表面可以受一个可对其输入多讯息的物体的触压。当然，如果第二电极42不受环境干扰影响，例如不会暴露腐蚀，则本实施例的保护层115也可以是不需要的。因此，收发单元更具有：介电层组112，位于基板111与第一电极41之间，基板111与介电层组112共同形成一个集成电路112A，电连接至第一电极41及第二电极42；第二绝缘层114，位于纳米间隙43与第二电极42之间；以及保护层115，覆盖第二电极42。值得注意的是，保护层115并非是必要元件，故亦可以被省略。
上述实施例中，可以采用玻璃基板或软性基板，其成本比半导体基板低得多，且容易与手机显示器的制程整合。类压电d33振动式装置100可以用来感测手势、指纹、手指静脉等生物资讯，或非生物资讯(工业应用)。以指纹感测器而言，集成化收发器20排列成一个二维阵列，间距(pitch)大约落于50至70微米之间。类压电d33振动式装置100可以是独立的装置，也可以与显示器整合而成为显示器的一部分。
图9A至9C显示图9的数个变化例的示意图。如图9A所示，本变化例类似于图9，不同点在于介电层组112具有多个金属插塞112B，譬如是铜插塞或钨插塞(当然不限定于此)，其设置于第一电极41与集成电路112A之间，并将第一电极41电连接至集成电路112A。集成电路112A具有电连接至收发单元的前述至少一电晶体，设置于基板111上或内。基板111譬如为CMOS元件所使用的硅基板，当然不限定于硅半导体基板或者CMOS元件。值得注意的是，介电层组112及金属连接层也可以通过其他的金属插塞(未显示)来达成电连接功能。如图9B所示，本实施例类似于图9A，不同点在于第二电极42的形成方式。于图9B中，在完成第二绝缘层114之后，对第二绝缘层114进行譬如化学机械研磨法(Chemical MechanicalPolishing,CMP)的平坦化制程，然后在预备好的硅晶圆(单晶硅)400上形成绝缘层410，接着在绝缘层410上形成多晶硅层(42)，将多晶硅层(42)接合至第二绝缘层114。于一例中，第二绝缘层114例如是经过化学机械研磨的氧化硅层作为融合接合(Fusion Bonding)的界面层。第二绝缘层114与另一单晶硅晶圆通过低温接合方式(Low Temperature FusionBonding)形成具有氢键强度的界面。当然在低温接合之前，为了达到表面活化，更可以进行表面电浆(Plasma)处理，例如暴露在氧气(O2)及氮气(N2)的电浆环境下，而且为了让接合的表面有很好的平坦度，更可以利用(CMP)将待接合的表面予以抛光及抛平。接着，磨薄硅晶圆400，对残留的硅晶圆400进行蚀刻以露出绝缘层410，接着移除绝缘层410(或者可以不移除410)而露出多晶硅层(42)，将多晶硅层(42)图案化以形成第二电极42。最后再形成图9A所示的保护层115(这保护层也可以是前述绝缘层410)。值得注意的是，上述的多晶硅层(42)也可以被另一单晶硅晶圆取代，所使用的制程是已知的绝缘层上有硅(SiliconOnInsulator,SOI)的制程，于此不再赘述。
如图9C所示，本实施例类似于图9A，不同点在于第二电极42的形成方式。于图9C中，在完成第二绝缘层114之后，对第二绝缘层114进行譬如CMP的平坦化制程，然后将预备好的硅晶圆(单晶硅)400接合至第二绝缘层114(类似于上述的融合接合)。当然，亦可以采用高分子材料接合(polymer bonding)技术或者其他金属融合接合技术(eutecticbonding)等等。接着，磨薄硅晶圆400以形成第二电极42。最后再形成图9A所示的保护层115。
图10A至10D显示接收器与发射器的布局的四个例子的俯视示意图。如图10A所示，基板10上面配置的收发单元40于不同时间点当作发射器40T与接收器40R使用，收发单元40排列成一个二维阵列，电晶体(未显示)排列在收发单元40旁边或下方，此排列方式适用于图5、图7等实施例。如图10B所示，基板10上面配置一个发射器40T与八个接收器40R，发射器40T发射出振动波后，接收器40R接收振动波，此排列方式适用于图5、图7等实施例。如图10C所示，基板10上面配置的多个发射器40T与多个接收器40R交互配置，发射器40T发射出振动波后，接收器40R接收振动波，此排列方式适用于图5、图7等实施例。如图10D所示，基板10上面配置的多个接收器40R排列成二维阵列，发射器40T为单一大面积发射器，可以配置在基板10的下表面或基板10上方的显示器模组的部分，发射器40T发射出振动波后，接收器40R接收振动波。值得注意的是，图10A至10D仅是为了说明不同实施例的设计，而不是要将发明范围限定在这样的几何安排，任何几何尺寸及数量的发射器40T与接收器40R规划，都不脱离本发明的精神。
图11显示具有两种不同高度的纳米间隙的集成化收发器的局部剖面示意图。如图11所示，此实施例适用于图10B与10C的例子，且类似于图7的实施例，如图4与图11所示，类压电d33振动式装置100更包括一发射器40T，电连接至这些电晶体30，这些电晶体30于一第一时间点控制发射器40T发射出第一振波W1以后，于一第二时间点控制这些接收器40R接收第二振波W2。此外，发射器40T具有第一电极41、第二电极42及位于第一电极41与第二电极42之间且由半导体金属化合物(或于其他实施例中是另一半导体金属化合物)形成后产生的一第二纳米间隙43'。发射器40T与接收器40R设置于基板10上，各电晶体30设置于基板10上或内，且第二纳米间隙43'的高度大于各该纳米间隙43的高度。针对接收器40R的感测灵敏度而言，纳米间隙43应该是越小越好，譬如纳米间隙43很小时，第二电极42的振幅可以很容易地达到纳米间隙43的十分之一，使得一个3.3V的电压所反映出的信号为330mV，这对集成电路设计而言，反映出的信号是非常大的。针对发射器40T的信号强度而言，第二纳米间隙43'应该是越大越好(根据使用规格来优化间隙高度)。因此，通过设计第二纳米间隙43'大于纳米间隙43，可以使得振动式装置的效能提升。只要通过将对应的金属层41B(譬如图6F的金属层83)的厚度或第二半导体层44的多晶硅或非晶硅层的厚度提升即可增大第二纳米间隙43'。
图12显示对应于图10D的发射器的配置示意图。图12类似于图4，这些接收器40R设置于基板10的一上表面10T上，各电晶体30设置于基板10上或内，不同点在于发射器40T与接收器40R不同，发射器40T为一压电发射器，设置于基板10的一下表面10B或接收器40R的上方(设置于一显示器260的下表面(亦可设置于显示器260的上表面、显示器260之中或其他适当位置))。如此亦可以达成信号感测的功能。
图13A与13B显示使用上述收发装置的显示器的两个例子的示意图。如图13A、图13B与图4所示，一种显示器260至少包括一基板10、多个集成化收发器20以及多个显示单元90。显示器260譬如是图2A与2B的显示器210。基板10为一硬性基板(玻璃硬板式OLED、LCD等)、一软性基板(软板OLED)或一透明基板。显示器260包括但不限于OLED、TFT-LCD、MICROLED显示器等。多个集成化收发器20位于基板10上。各集成化收发器20包括电连接在一起的一收发单元40及至少一电晶体30(于申请专利范围中定义为收发控制电晶体)。
电晶体30控制收发单元40的发射与接收，使收发单元40发射一第一振波W1到一物体F，物体F反射第一振波W1而产生一第二振波W2，收发单元40接收第二振波W2而产生一感测信号。多个显示单元90位于基板10上，各显示单元90包括电连接在一起的至少一显示控制电晶体91及一显示像素92。显示控制电晶体91控制显示像素92的致能与禁能，使显示像素92显示出光信号以及不显示出光信号，以显示资料。
以分层的角度而言，显示器更包括一电晶体配置层93以及一显示像素配置层94。电晶体配置层93位于基板10上。电晶体30与收发单元40位于电晶体配置层93中。显示像素配置层94位于电晶体配置层93上。显示像素92位于显示像素配置层94中。因此，电晶体配置层93中形成有控制显示像素92及控制收发单元40的电晶体。此外，显示像素配置层94为一发光层(譬如是OLED显示器的情况下)或一光开关层(譬如是LCD显示器的情况下)。于另一例中，显示像素配置层94上方与下方可以分别配置有两电极层(阳极层及阴极层，未显示)，而显示像素配置层94的上方可以配置有至少一透光层(未显示)以供显示用，当然亦可以配置有触控层以提供触控的功能。熟悉显示器技术人员当了解，本发明实施例着重在此收发单元的创新性以及其与显示器制程整合的优越性，并不是在教导如何制作显示器，因此对于显示器的描述仅止于简单描述，反而是着重在本发明装置可以在何种几何配置上与显示器做整合，完成同时具有显示功能及本发明装置的整合型显示器。
图13A与图13B类似，不同点在于图13A的配置中，各收发单元40位于各显示单元90的涵盖范围(矩形范围)以外(亦即收发单元不重叠显示单元的区域)。于图13B的配置中，各收发单元40位于各显示单元90的涵盖范围(矩形范围)以内(亦即收发单元重叠部分或全部显示单元的区域)。据此，可以将收发器整合于显示器中，同时达到显示与感测的功能。
如图14所示，发射器40T为一压电发射器，该发射器可以是具有一整层的压电结构，该发射器也可以是具有一个或多个单独的发射单元，设置于一个或多个接收器40R上或上方。亦即，发射器40T设置于一个或多个接收器40R上或上方。当以单一发射单元实施时，发射器40T也可以设置于电晶体30上或上方。压电发射器包括压电块材或压电薄膜，构成的材料包括但不限于PVDF、PZT、氧化锌、氮化铝等。以图5应用而言，可以在第二电极42与保护层60上形成保护层或其他适当结构后依序形成底电极、压电材料及顶电极，即可利用压电发射器发射振波或信号；亦或者第二电极42也可以做为压电发射器的底电极，再依序形成压电材料42A及顶电极42B，也就是发射器与一个或多个接收器与可以共用同一个第二电极42来进行发射与接收，如图15所示。
上述实施例的类压电d33振动式装置具有以下优点：(1)没有材料限制，可以不需使用压电材料，适用的基板的材料的范围也广；(2)与标准制程整合容易；(3)可以用低温的制程完成大面积的收发装置；(4)使用纳米间隙，故可以使用相当低的驱动电压；(5)不需使用牺牲层的方式来完成，故纳米间隙的所有周壁无任何破孔及填补材料；(6)制程中所用的材料对于半导体装置无污染性；以及(7)发射器与接收器可以具有不同纳米间隙，增加发射器所发射信号的振幅以及增加接收器的感测灵敏度。
以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (42)

1.一种类压电d33振动式装置，其特征在于，至少包括：
多个电晶体；以及
多个接收器，电连接至该些电晶体，各该电晶体控制对应的各该接收器接收被一物体反射一第一振波所产生的一第二振波而产生一感测信号，其中各该接收器具有一第一电极、一第二电极及位于该第一电极与该第二电极之间且由半导体金属化合物形成后产生的一纳米间隙。
2.如权利要求1所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，各该接收器更作为一发射器用，而作为一收发单元，该收发单元与该些电晶体的对应的一个组成为一集成化收发器，于各该集成化收发器中，该电晶体于一第一时间点控制该收发单元发射出该第一振波以后，于一第二时间点控制该收发单元接收该第二振波。
3.如权利要求2所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，更包括：
一基板，其中各该集成化收发器设置于该基板上，各该电晶体设置于该基板上或该基板内，各该收发单元邻近该电晶体。
4.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该电晶体具有一闸极、一汲极、一源极以及位于该闸极、该汲极与该源极之间的一个第一半导体层。
5.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该收发单元更具有一第二半导体层，位于该基板与该第一电极之间。
6.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，
该电晶体具有一闸极、一汲极、一源极以及位于该闸极、该汲极与该源极之间的一个第一半导体层；
该收发单元更具有一第二半导体层，位于该基板与该第一电极之间；以及
该第一半导体层与该第二半导体层为同一层的材料。
7.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，
该电晶体具有一闸极、一汲极、一源极以及位于该闸极、该汲极与该源极之间的一个第一半导体层；
该收发单元更具有一第二半导体层，位于该基板与该第一电极之间；以及
该第一半导体层与该第二半导体层为不同层的材料。
8.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该纳米间隙的一高度小于或等于200纳米。
9.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，更包括一驱动感测电路模组，电连接至该集成化收发器，并提供一个3.3到12伏特的驱动电压给该集成化收发器。
10.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该半导体金属化合物为一金属硅化物层。
11.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，更包括一保护层，该纳米间隙由该保护层及该第一电极所包围而成，该第二电极位于该保护层上。
12.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该基板为一玻璃基板、一软性基板或一个形成有一绝缘层的半导体基板。
13.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，整合于一显示器之中或组合于该显示器的下方。
14.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，
该电晶体具有一闸极、一汲极、一源极以及位于该闸极、该汲极与该源极之间的一个第一半导体层；
该收发单元更具有一第二半导体层，位于该基板与该第一电极之间；以及
该类压电d33振动式装置包括多个所述的集成化收发器，该些收发单元的该些第一电极通过该些第二半导体层及该些第一半导体层而电连接在一起。
15.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该类压电d33振动式装置包括多个所述的集成化收发器，该些收发单元的该些第一振波的相位差同时受到控制，通过波束成型的方式，将能量集中并且依序扫描，以让各该第一振波的能量最大，来增加感测的灵敏度。
16.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，可以同时提供生物特征感测、3D触控及手势侦测的功能。
17.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，为一种变频的收发器，来感测该物体的不同特征的深度资讯。
18.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该纳米间隙的所有周壁无任何破孔及填补材料。
19.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该纳米间隙通过该第一电极的一金属层而邻接该半导体金属化合物，或直接邻接该半导体金属化合物。
20.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该收发单元更具有：
一介电层组，位于该基板与该第一电极之间，该基板与该介电层组共同形成一个集成电路，电连接至该第一电极及该第二电极；以及
一第二绝缘层，位于该纳米间隙与该第二电极之间。
21.如权利要求20所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该介电层组具有多个金属插塞，设置于该第一电极与该集成电路之间，并将该第一电极电连接至该集成电路。
22.如权利要求3所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该第二电极的材料为单晶硅或多晶硅或非晶硅。
23.如权利要求1所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，更包括：一发射器，电连接至该些电晶体，该些电晶体于一第一时间点控制该发射器发射出该第一振波以后，于一第二时间点控制该些接收器接收该第二振波。
24.如权利要求23所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该发射器具有一第一电极、一第二电极及位于该发射器的该第一电极与该发射器的该第二电极之间且由该半导体金属化合物或另一半导体金属化合物形成后产生的一第二纳米间隙。
25.如权利要求24所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，更包括一基板，其中该发射器与该些接收器设置于该基板上，各该电晶体设置于该基板上或该基板内，且该第二纳米间隙的高度大于各该纳米间隙的高度。
26.如权利要求23所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，更包括一基板，其中该些接收器设置于该基板的一上表面上，各该电晶体设置于该基板上或该基板内，该发射器为一压电发射器，设置于该基板的一下表面或该些接收器的上方。
27.如权利要求23所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该发射器为一压电发射器，设置于该些接收器的一个或多个上或上方。
28.如权利要求27所述的类压电d33振动式装置，其特征在于，该发射器与该些接收器的一个或多个共用该第二电极来进行发射与接收。
29.一种显示器，其特征在于，至少包括：
多个电晶体；
多个接收器，电连接至该些电晶体，各该电晶体控制对应的各该接收器接收被一物体反射一第一振波所产生的一第二振波而产生一感测信号，其中各该接收器具有一第一电极、一第二电极及位于该第一电极与该第二电极之间且由半导体金属化合物形成后产生的一纳米间隙；以及
多个显示单元，各该显示单元包括电连接在一起的至少一显示控制电晶体及一显示像素，该显示控制电晶体控制该显示像素的致能与禁能，使该显示像素显示出光信号以及不显示出光信号，以显示资料。
30.如权利要求29所述的显示器，其特征在于，各该接收器更作为一发射器用，而作为一收发单元，该收发单元与该些电晶体的对应的一个组成为一集成化收发器，于各该集成化收发器中，该电晶体于一第一时间点控制该收发单元发射出该第一振波以后，于一第二时间点控制该收发单元接收该第二振波。
31.如权利要求30所述的显示器，其特征在于，更包括：
一基板，其中各该集成化收发器位于该基板上，各该集成化收发器包括电连接在一起的该收发单元及至少一收发控制电晶体，该收发控制电晶体控制该收发单元的发射与接收。
32.如权利要求31所述的显示器，其特征在于，更包括：
一电晶体配置层，位于该基板上，其中该收发控制电晶体与该收发单元位于该电晶体配置层中；以及
一显示像素配置层，位于该电晶体配置层上，其中该显示像素位于该显示像素配置层中。
33.如权利要求31所述的显示器，其特征在于，各该收发单元位于各该显示单元的涵盖范围以外。
34.如权利要求31所述的显示器，其特征在于，各该收发单元位于各该显示单元的涵盖范围以内。
35.如权利要求32所述的显示器，其特征在于，该显示像素配置层为一发光层或一光开关层。
36.如权利要求31所述的显示器，其特征在于，该基板为一硬性基板、一软性基板或一透明基板。
37.如权利要求31所述的显示器，其特征在于，该纳米间隙通过该第一电极的一金属层而邻接该半导体金属化合物，或直接邻接该半导体金属化合物。
38.如权利要求37所述的显示器，其特征在于，该纳米间隙的所有周壁无任何破孔及填补材料。
39.如权利要求29所述的显示器，其特征在于，更包括：一发射器，电连接至该些电晶体，该些电晶体于一第一时间点控制该发射器发射出该第一振波以后，于一第二时间点控制该些接收器接收该第二振波。
40.如权利要求39所述的显示器，其特征在于，该发射器具有一第一电极、一第二电极及位于该发射器的该第一电极与该发射器的该第二电极之间且由该半导体金属化合物或另一半导体金属化合物形成后产生的一第二纳米间隙。
41.如权利要求40所述的显示器，其特征在于，更包括一基板，其中该发射器与该些接收器设置于该基板上，各该电晶体设置于该基板上或该基板内，且该第二纳米间隙的高度大于各该纳米间隙的高度。
42.如权利要求39所述的显示器，其特征在于，更包括一基板，其中该些接收器设置于该基板的一上表面上，各该电晶体设置于该基板上或该基板内，该发射器为一压电发射器，设置于该基板的一下表面或该些接收器的上方。
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