EP4157553A1 - Ultrasonic imaging device with line and column addressing - Google Patents

Ultrasonic imaging device with line and column addressing

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Publication number
EP4157553A1
EP4157553A1 EP21725780.7A EP21725780A EP4157553A1 EP 4157553 A1 EP4157553 A1 EP 4157553A1 EP 21725780 A EP21725780 A EP 21725780A EP 4157553 A1 EP4157553 A1 EP 4157553A1
Authority
EP
European Patent Office
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transducers
transducer
column
lower electrode
electrode
Prior art date
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Application number
EP21725780.7A
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German (de)
French (fr)
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EP4157553B1 (en
Inventor
Audren BOULME
Edgard Jeanne
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Moduleus SAS
Original Assignee
Moduleus SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Moduleus SAS filed Critical Moduleus SAS
Publication of EP4157553A1 publication Critical patent/EP4157553A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP4157553B1 publication Critical patent/EP4157553B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
    • B06B1/0629—Square array
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0292—Electrostatic transducers, e.g. electret-type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/50—Application to a particular transducer type
    • B06B2201/55—Piezoelectric transducer

Definitions

  • the present description relates to the field of ultrasound imaging, and more particularly relates to a device comprising an array of ultrasonic transducers with row-column addressing.
  • An ultrasound imaging device conventionally comprises a plurality of ultrasound transducers, and an electronic control circuit connected to the transducers.
  • the electronic control circuit is configured to apply electrical excitation signals to the transducers, so as to cause the emission of ultrasonic waves by the transducers, in the direction of the body or object to be analyzed.
  • the ultrasonic waves emitted by the transducers are reflected by the body to be analyzed (by its internal and / or surface structure), then return to the transducers which convert them again into electrical signals.
  • These electrical response signals are read by the electronic control circuit, and can be stored and analyzed to deduce information on the body studied.
  • the ultrasonic transducers can be arranged in a strip in the case of two-dimensional image acquisition devices, or in a matrix in the case of three-dimensional image acquisition devices.
  • the acquired image is representative of a section of the body studied in a plane defined by the axis of alignment of the transducers of the bar on the one hand, and by the direction of emission transducers on the other hand.
  • the acquired image is representative of a volume defined by the two directions of alignment of the transducers of the array and by the direction of emission of the transducers.
  • Fully populated devices offer greater flexibility in shaping the ultrasonic beams in transmission and reception.
  • the control electronics of the matrix are however complex, the number of transmission / reception channels required being equal to M * N in the case of a matrix of M rows by N columns.
  • the signal-to-noise ratio is generally relatively low since each transducer has a small surface area for exposure to ultrasonic waves.
  • RCA type devices use different ultrasound beam shaping algorithms.
  • the beam shaping possibilities may be reduced compared to fully populated devices.
  • the control electronics of the matrix are considerably simplified, the number of transmission / reception channels required being reduced to M + N in the case of a matrix of M rows by N columns.
  • the signal to noise ratio is improved due to the interconnection of the transducers in row or in column during the transmission and reception phases.
  • An object of one embodiment is to provide a device for acquiring three-dimensional ultrasonic images with row-column addressing, overcoming all or part of the drawbacks of known devices.
  • an ultrasound imaging device comprising a plurality of ultrasound transducers arranged in rows and columns, each transducer comprising a lower electrode and an upper electrode, in which:
  • any two neighboring transducers of the row respectively have their lower electrode and their upper electrode connected to one another, or their upper electrode and their lower electrode connected to one another;
  • any two neighboring transducers of the column respectively have their lower electrode and their upper electrode connected to one another, or their upper electrode and their lower electrode connected to one another.
  • any two neighboring transducers of the row have their respective lower electrodes electrically insulated from each other and their respective upper electrodes electrically insulated from one another. The other;
  • any two neighboring transducers of the column have their respective lower electrodes electrically isolated from one another and their respective upper electrodes electrically isolated from one another.
  • each ultrasonic transducer is a CMUT transducer comprising a flexible membrane suspended above a cavity, the lower electrode of the transducer being disposed on the side of the cavity opposite to the flexible membrane, and the the upper electrode of the transducer being disposed on the side of the flexible membrane opposite to the cavity.
  • the cavities of the transducers are formed in a rigid support layer, and each transducer has its upper electrode electrically connected to a lower electrode of a neighboring transducer via a conductive element passing through the rigid support layer.
  • the lower electrode of each transducer is made of a doped semiconductor material.
  • a portion of a metal layer extends under the lower electrode of each transducer, in contact with the lower face of the lower electrode of the transducer.
  • the flexible membrane is made of a semiconductor material.
  • a dielectric layer coats the upper face of the lower electrode of the transducer, at the bottom of the cavity.
  • each transducer is a PMUT transducer.
  • FIG. 1 is a top view schematically and partially illustrating an example of a matrix ultrasound imaging device with row-column addressing
  • Figure 2A is a sectional view along the plane A-A of Figure 1, illustrating in more detail an embodiment of the device of Figure 1;
  • Figure 2B is a corresponding sectional view along the plane B-B of Figure 1;
  • FIG. 3 is a top view schematically and partially illustrating an embodiment of a matrix ultrasound imaging device with row-column addressing
  • Figure 4A is a sectional view along the plane A-A of Figure 3, illustrating in more detail an embodiment of the device of Figure 3;
  • Figure 4B is a corresponding sectional view along the plane B-B of Figure 3;
  • Figure 5A is a sectional view along the plane B-B of Figure 3, illustrating in more detail another embodiment of the device of Figure 3;
  • Figure 5B is a corresponding sectional view along the plane B-B of Figure 3;
  • Figures 6A to 6K are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a device of the type illustrated by Figures 4A and 4B; and Figures 7A to 7C are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a device of the type illustrated by Figures 5A and 5B.
  • the various treatments applied to the electrical signals supplied by the ultrasound transducers in order to extract useful information on the body to be analyzed have not been detailed, the embodiments described being compatible with the treatments usually implemented in the systems. ultrasound imaging.
  • the control circuits of the ultrasonic transducers of the imaging devices described have not been detailed, the embodiments being compatible with all or most of the known circuits for controlling ultrasound transducers of matrix ultrasound imaging devices with row-column addressing.
  • the production of the ultrasound transducers of the imaging devices described has not been detailed, the embodiments described being compatible with all or most of the known structures of ultrasound transducers.
  • Figure 1 is a top view schematically and partially illustrating an example of a matrix ultrasound imaging device with row-column addressing 100.
  • Figures 2A and 2B are sectional views of the device 100 of Figure 1 respectively along planes AA and BB of Figure 1.
  • the device 100 comprises a plurality of ultrasonic transducers 101 arranged in a matrix along M lines Li and N columns C j , with M and N integers greater than or equal to 2, i integer ranging from 1 to M, and integer j ranging from 1 year.
  • Each transducer 101 of the device 100 comprises a lower electrode El and an upper electrode E2 ( Figures 2A and 2B).
  • the transducer When an appropriate excitation voltage is applied between its electrodes E1 and E2, the transducer emits an ultrasonic acoustic wave.
  • the transducer receives an ultrasonic acoustic wave in a certain range of frequencies, it supplies between its electrodes E1 and E2 a voltage representative of the wave received.
  • the transducers 101 are capacitive membrane transducers, also called CMUT transducers (standing for “Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer”).
  • the transducers 101 of the column have their respective lower electrodes El connected to each other.
  • the lower electrodes E1 of transducers 101 of separate columns are not connected to one another.
  • the transducers 101 of the row have their electrodes respective higher E2 interconnected.
  • the upper electrodes E2 of transducers 101 of distinct lines are not connected to one another.
  • each strip 103 of electrodes E1 comprises a vertical stack of a semiconductor strip and of a conductive strip each extending over substantially the entire length of the column.
  • the upper electrodes E2 of the transducers 101 of the line form a continuous conductive or semiconductor strip 105, extending over substantially the entire length of the line.
  • each strip 105 of electrodes E2 comprises a vertical stack of a semiconductor strip and a conductive strip each extending over substantially the entire length of the line. For the sake of simplicity, only the lower 103 and upper 105 electrode strips are shown in Figure 1.
  • the bands 103 forming the column electrodes are made of a doped semiconductor material, for example doped silicon.
  • the bands 105 forming the line electrodes are made of metal.
  • the lower bands 103 are mutually parallel, and the upper bands 105 are mutually parallel and perpendicular to the bands 103.
  • the device 100 comprises a support substrate 110, for example in a semiconductor material, for example in silicon.
  • the array of ultrasonic transducers 101 is arranged on the face top of the substrate 110.
  • a dielectric layer 112 for example a layer of silicon oxide, interfaces between the substrate 110 and the array of ultrasonic transducers 101.
  • the dielectric layer 112 extends for example continuously over the entire upper surface of the support substrate 110.
  • the layer 112 is in contact, via its lower face, with the upper face of the substrate 110, over substantially the entire upper surface of the substrate 110.
  • the lower electrode strips 103 are arranged on the upper face of the dielectric layer 112, for example in contact with the upper face of the dielectric layer 112.
  • the strips 103 can be separated laterally from each other by strips dielectrics 121, for example made of silicon oxide, extending parallel to the strips 103 and having a thickness substantially identical to that of the strips 103.
  • Each transducer 101 comprises a cavity 125 formed in a rigid support layer 127, and a flexible membrane 123 suspended above the cavity 125.
  • the layer 127 is for example a layer of silicon oxide.
  • Layer 127 is disposed on the upper surface, for example substantially planar, of the assembly formed by the alternating bands 103 and 121.
  • the cavity 125 is located opposite the lower electrode El of the transducer.
  • each transducer 101 comprises a single cavity 125 facing its lower electrode El.
  • the cavity 125 can be divided into a plurality of cavities elementary, for example arranged, in top view, in a matrix in rows and columns, separated laterally from each other by side walls formed by portions of the layer 127.
  • a dielectric layer 129 for example of silicon oxide, covers the lower electrode El of the transducer, so as to prevent any electrical contact between the flexible membrane 123 and the lower electrode El of the transducer.
  • a dielectric layer (not shown) can coat the underside of the membrane 123. In this case, the layer 129 can be omitted.
  • the flexible membrane 123, coating the cavity 125 of the transducer is for example made of a doped or undoped semiconductor material, for example of silicon.
  • the upper electrode E2 of the transducer is placed on and in contact with the upper face of the flexible membrane 123 of the transducer, in line with the cavity 125 and the lower electrode El of the transducer .
  • the upper electrode E2 of each transducer 101 can be formed by the membrane itself, in which case the layer 105 can be omitted.
  • the flexible membranes 123 of the transducers 101 of the line form a continuous membrane strip extending substantially the entire length of the line, laterally separated from the membrane strips of neighboring lines by a dielectric region.
  • the membrane strip 123 of the line coincides, for example, in top view, with the upper electrode strip 105 of the line.
  • the device 100 can comprise a transmission circuit, a reception circuit, and a controllable switch for, in a first configuration, connecting the electrodes E2 line transducers to an output terminal of the line transmission circuit, and, in a second configuration, connect the electrodes E2 of the line transducers to an input terminal of the line reception circuit.
  • the device 100 may comprise a transmission circuit, a reception circuit, and a controllable switch for, in a first configuration, connecting the electrodes El of the column transducers to an output terminal of the column emission circuit, and, in a second configuration, connect the electrodes E1 of the column transducers to an input terminal of the column reception circuit.
  • the transmission and reception circuits and the switches of the device 100 have not been shown in the figures.
  • the production of these elements has not been detailed, the embodiments described being compatible with the usual embodiments of transmission / reception circuits of matrix ultrasound imaging devices with row-column addressing.
  • the transmission / reception circuits can be identical or similar to those described in French patent application No. 19/06515 filed by the applicant on June 18, 2019.
  • a limitation of the device of Figure 1 is related to the fact that the capacitive coupling between the lower electrode strips 103 by the substrate 110 is much greater than the capacitive coupling between the upper electrode strips 105 and the substrate 110. This results in a difference in behavior between the lines Li and the columns C of the device. More particularly, this results in a difference in reception sensitivity between the lines Li and the columns C of the device.
  • the voltage generated on the upper electrode strip 105 of a line Li during a reading phase of the line Li is markedly greater than the voltage generated on the lower electrode strip 103 d 'a column C j during a reading phase of column C j . This can lead to unwanted artifacts in the acquired image.
  • FIG. 3 is a top view schematically and partially illustrating an example of an embodiment of a matrix ultrasound imaging device with row-column addressing 300.
  • Figures 4A and 4B are sectional views of the device 300 of Figure 3 according to planes A-A and B-B of Figure 3 respectively.
  • the device 300 has elements in common with the device 100 described above. These common elements will not be detailed again below. In the remainder of the description, only the differences with respect to the device 100 will be highlighted.
  • the device 300 comprises a plurality of ultrasonic transducers 101 arranged in a matrix along M lines Li and N columns C.
  • each transducer 101 of the device 300 comprises a lower electrode El and an upper electrode E2.
  • each transducer 101 of the device 300 comprises a lower electrode El and an upper electrode E2.
  • the upper electrodes E2 are shown in the figure.
  • the device 300 differs from the device 100 mainly by the interconnection diagram of the lower El and upper electrodes E2 of the transducers 101 of the device.
  • the device 300 in each line Li of transducers 101, two neighboring transducers lOli j and 101i j + i any in the line (lOli j and 101i j + i designating here respectively the transducer 101 of the line Li and of the column C j of the matrix, and the transducer 101 of the row Li and of the column C j + i of the matrix), respectively have their lower electrode El and their upper electrode E2 connected to each other, or their upper electrode E2 and their lower electrode E1 connected to each other.
  • the upper electrodes E2 of the transducers 101i j and 101i j + 1 are electrically insulated from one another.
  • the lower electrodes El of the transducers 10i and 10i + i are electrically isolated from each other.
  • any two neighboring transducers lOli j and 101i + 1j in the column (10li + ij here designating the transducer 101 of the line Li +1 and of the column C j) respectively have their lower electrode E1 and their upper electrode E2 connected to one another, or their upper electrode E2 and their lower electrode E1 connected to one another.
  • the upper electrodes E2 of the transducers lOli j and lOli + ij are electrically insulated from one another.
  • the lower electrodes El of transducers 101i j and 101i + 1j are electrically insulated from one another.
  • a column conductor 303 common to all the transducers 101 of the column winds vertically between the transducers of the column, passing alternately through the lower El and upper electrodes E2 of the transducers of the column.
  • a line conductor 305 common to all the transducers 101 of the line winds vertically between the transducers of the line, passing alternately through the lower E1 and upper electrodes E2 of the line transducers.
  • connection elements 311 for example made of metal, vertically passing through the portions of the dielectric layer 127 laterally separating the cavities 125 of the transducers. More particularly, in the example of FIGS. 4A and 4B, each connection element 311 extends vertically from the lower face of the upper electrode E2 of a transducer 101 to the upper face of the lower electrode El d a neighboring transducer 101.
  • the dielectric regions 121 form, in top view, a continuous grid entirely surrounding each electrode El and laterally separating each electrode El from the electrodes El of the neighboring transducers.
  • each electrode E2 is entirely surrounded and laterally separated from the electrodes E2 of the neighboring transducers by a dielectric region (possibly air or vacuum).
  • each flexible membrane 123 is completely surrounded and laterally separated from the membranes 123 of the neighboring transducers by a dielectric region.
  • the flexible membranes 123 can be made of a dielectric material, for example silicon oxide.
  • the membranes of neighboring transducers can form a continuous layer.
  • the operation of the device 300 is substantially identical to that of the device 100 described above, by replacing the column conductors 103 and the line conductors 105 of the device 100, respectively arranged on the side of the lower face and on the side of the face top of the transducers 101, by respectively the conductors of column 303 and row conductors 305, each snaking between the transducers of the corresponding row or column, passing alternately through the lower E1 and upper electrodes E2 of the transducers of the row or column.
  • the device 300 can comprise a transmission circuit, a reception circuit, and a controllable switch for, in a first configuration, connecting the line conductor 305 of the line Li to an output terminal of the transmission circuit of the line, and, in a second configuration, connecting the line conductor 305 of the line Li to an input terminal of the reception circuit of the line.
  • the device 300 may include a transmission circuit, a reception circuit, and a controllable switch for, in a first configuration, connecting the column conductor 303 column C to an output terminal of the column emission circuit, and, in a second configuration, connect the column conductor 303 of column C to an input terminal of the column reception circuit.
  • An advantage of the device 300 is that the capacitive coupling of the row conductors 305 with the substrate 110 and the capacitive coupling of the column conductors 303 with the substrate 110 are substantially identical. This makes it possible to mirror the behavior of the lines Li and of the columns Cj of the device. In particular, the reception sensitivity is substantially identical in the rows and in the columns of the device, which makes it possible to improve the quality of the images acquired. This also makes it possible to have significantly the same electrical properties, and in particular substantially the same impedance, on the rows and columns.
  • Figures 5A and 5B are sectional views respectively along the planes A-A and B-B of Figure 3, illustrating an alternative embodiment of the device 300.
  • each electrode El of the device extends a portion of metal layer 501, for example made of the same metal as the upper electrodes E2 of the device.
  • the layer 501 is in contact, via its upper face, with the lower face of the electrodes E1.
  • the layer 501 is in contact, via its lower face, with the upper face of the dielectric layer 112.
  • each connection element 311 extends vertically from the lower face of the upper electrode E2 of a transducer 101 to the upper face of the portion of metal layer 501 of a neighboring transducer 101.
  • An advantage of this variant embodiment is that it allows, in the case where the lower electrodes E1 of the transducers are made of a semiconductor material, to increase the electrical conductivity of the conductive elements of row 305 and column 303 at the level lower electrodes El of the transducers.
  • FIGS. 6A to 6K are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a device of the type illustrated by FIGS. 4A and 4B.
  • FIG. 6A illustrates a step of oxidizing part of the thickness of a semiconductor layer of an SOI type structure (standing for "Semiconductor On Insulator" - semiconductor on insulator).
  • the starting structure comprises a support substrate 10, for example in a semiconductor material, for example in silicon, a dielectric layer 12, for example in silicon oxide, coating the upper face of the substrate 10, and a semiconductor layer 14, for example a layer of monocrystalline silicon, coating the upper face of the dielectric layer 12.
  • the dielectric layer 12 and the upper semiconductor layer 14 each extend for example continuously and with a substantially constant thickness, over the entire surface.
  • dielectric layer 12 is in contact, via its lower face, with the upper face of substrate 10
  • semiconductor layer 14 is in contact, via its lower face, with the upper face of the substrate 10. dielectric layer 12.
  • FIG. 6A more particularly illustrates a step of oxidation of an upper part of the semiconductor layer 14.
  • the upper part of the layer 14 is transformed into a layer 14a of a dielectric material, by example of silicon oxide (in the case where the starting layer 14 is made of silicon).
  • the nature of the lower part 14b of the layer 14 remains unchanged.
  • the oxidation of the upper part of the layer 14 is carried out by a dry thermal oxidation process.
  • the initial thickness of the semiconductor layer 14 is for example between 50 nm and 3 ⁇ m.
  • the thickness of the insulating layer 14a after oxidation is for example between 10 and 500 nm, for example of the order of 50 nm.
  • FIG. 6B illustrates a step of forming, in the insulating layer 14a, localized cavities corresponding to the cavities 125 of the CMUT transducers.
  • the cavities 125 extend vertically from the upper face of the insulating layer 14a, in the direction of the layer 14b. In the example shown, the cavities 125 are through, that is to say they open out on the upper face of the semiconductor layer 14b.
  • the cavities 125 can be formed by etching, for example by plasma etching.
  • An etching mask can be used to define the position of the cavities 125.
  • FIG. 6C illustrates a step of oxidation of the upper face of a second semiconductor substrate 20, for example made of silicon.
  • a dielectric layer 22, for example made of silicon oxide is formed on the side of the upper face of the substrate 20.
  • the oxidation can be carried out by a dry thermal oxidation process.
  • the thickness of the dielectric layer 22 formed during this step is for example between 50 nm and 1 ⁇ m, for example of the order of 100 nm.
  • FIG. 6D illustrates a transfer step of the assembly comprising the substrate 20 and the dielectric layer 22 on the upper face of the structure obtained at the end of the steps of FIGS. 6A and 6B. More particularly, in the example shown, the substrate 20 is turned over with respect to the orientation of FIG. 6C, and transferred to the structure of FIG. 6B, so that the lower face of the layer 22 comes into contact with the upper face of layer 14a.
  • the two structures are fixed to one another by direct bonding or molecular bonding of the lower face of the layer 22 with the upper face of the layer 14a.
  • the dielectric layer 22 thus closes the cavities 125 via their upper face.
  • FIG. 6E illustrates a step of thinning the substrate 20 by its face opposite the dielectric layer 22, that is to say by its upper face in the orientation of the figure 6E.
  • Thinning is for example carried out by grinding.
  • the initial thickness of the substrate 20 before thinning is for example of the order of 700 ⁇ m.
  • the thickness of the substrate can be between 300 nm and 100 ⁇ m.
  • FIG. 6F illustrates a step of forming insulating trenches 121 filled with a dielectric material, for example silicon oxide, from the upper face of the thinned substrate 20.
  • the trenches 121 (in black in FIG. 6F) correspond to the dielectric regions 121 of FIGS. 4A and 4B.
  • the trenches 121 entirely pass through the substrate 20, over its entire thickness, and open out on the upper face of the insulating layer 22.
  • the trenches 121 are for example formed by deep ionic reactive etching of the substrate 20, then filled with a dielectric material.
  • the portions of substrate 20 delimited by the trenches correspond to the electrodes E1 of the transducers.
  • FIG. 6G illustrates a step of oxidation of the upper face of a third semiconductor substrate 30, for example made of silicon.
  • a dielectric layer 32 for example made of silicon oxide, is formed on the side of the upper face of the substrate 30.
  • the oxidation can be carried out by a dry thermal oxidation process.
  • the thickness of the dielectric layer 32 formed during this step is for example between 100 nm and 10 ⁇ m, for example of the order of 2 ⁇ m, for example between 2 and 10 ⁇ m.
  • the layer 32 may be formed by depositing an insulating material, for example silicon oxide, on the upper face of the substrate 30.
  • the substrate 30 may be a substrate made of a dielectric material, for example glass, or a semiconductor substrate with high resistivity, for example an undoped or lightly doped silicon substrate.
  • FIG. 6H illustrates a step of transferring the structure of FIG. 6F to the structure of FIG. 6G.
  • the structure of FIG. 6F is turned over with respect to the orientation of FIG. 6F, and transferred to the structure of FIG. 6G so that the lower face of the electrodes E1 and the lower face of the dielectric regions 121 come into contact with the upper face of the dielectric layer 32.
  • the two structures are fixed to each other by direct bonding of the lower face of the electrodes E1 and of the dielectric regions 121 on the upper face of the dielectric layer 32 .
  • FIG. 61 illustrates a subsequent step of removing the substrate 10 and the dielectric layer 12 from the starting structure.
  • the semiconductor layer 14b is kept above the cavities, to form the membranes 123 of the transducers.
  • FIG. 6J illustrates the structure obtained at the end of one or more subsequent stages of structuring of the semiconductor layer 14b and of the dielectric layers 14a and 22, for on the one hand delimiting the flexible membranes 123 of the transducers in the semiconductor layer 14b, and on the other hand form, in the dielectric layers 14a and 22, openings 41 for access to the upper face of the electrodes El of the transducers.
  • FIG. 6K illustrates a subsequent step of depositing a metal layer 43 over the entire upper face of the structure of FIG. 61, then of structuring the metal layer 43, for example by photolithography and etching, to delimit the upper electrodes E2 of the transducers.
  • connection elements 311 of the structure of Figures 4A and 4B correspond to portions of the layer 43 coating the sides of the openings 41 and coming into contact with the upper face of the electrodes E1 at the bottom of the openings 41.
  • the substrate 110 and the dielectric layer 112 of the structure of FIGS. 4A and 4B correspond respectively to the substrate 30 and to the dielectric layer 32.
  • FIGS. 7A to 7C are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a device of the type illustrated by FIGS. 5A and 5B.
  • FIG. 7A illustrates the structure obtained at the end of the following successive additional steps, starting from the structure of FIG. 6F: formation of conductive vias 51 isolated laterally, vertically crossing the semiconductor layer 20 over its entire thickness and emerging on the upper face of the dielectric layer 22;
  • FIG. 7B illustrates the structure obtained at the end of the following successive additional steps, starting from the structure of FIG. 6G:
  • FIG. 7C illustrates the structure obtained at the end of the process.
  • the bonding of the structure of FIG. 7A on the structure of FIG. 7B is a direct metal-to-metal bond between the face of the metal layer 53 opposite to the semiconductor layer 20 (namely its face bottom in the orientation of Figure 7C) and the face of the metal layer 61 opposite the substrate 30 (namely its upper face in the orientation of Figure 7C).
  • the stack of the portions of the metal layers 61 and 53 facing the lower electrodes E1 corresponds to the portions of metal layers 501 of the structure of FIGS. 5A and 5B.
  • the insulated conductive vias 51 correspond for their part to the connection elements 311 of the structure of FIGS. 5A and 5B.
  • the embodiments described are not limited to the examples shown in the figures in which the rows and columns of transducers of the device are rectilinear, and in which the rows are orthogonal to the columns.
  • the rows and / or columns of transducers of the device are non-rectilinear.
  • the rows, respectively the columns of transducers may not be parallel to each other.
  • the rows of transducers may not be orthogonal to the columns.
  • the embodiments described can be adapted to any type of ultrasonic transducer having a lower electrode and an upper electrode, and adapted to be controlled according to a row-column addressing, for example piezoelectric transducers, for example PMUT type transducers (standing for “Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers”).

Landscapes

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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

The present description relates to an ultrasonic imaging device comprising a plurality of ultrasound transducers (101) arranged in lines and columns, each transducer (101) comprising a lower electrode (E1) and an upper electrode (E2), wherein: • - in each line, any two neighbouring transducers (101) from the line have, respectively, their lower electrode (E1) and their upper electrode (E2) connected to one another, or their upper electrode (E2) and their lower electrode (E1) connected to one another; and • - in each column, any two neighbouring transducers (101) from the column have, respectively, their lower electrode (E1) and their upper electrode (E2) connected to one another, or their upper electrode (E2) and their lower electrode (E1) connected to one another.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
Dispositif d'imagerie ultrasonore à adressage ligne-colonneLine-column addressing ultrasound imaging device
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR20/05636 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description. The present patent application claims the priority of the French patent application FR20 / 05636 which will be considered as forming an integral part of the present description.
Domaine technique Technical area
[0001] La présente description concerne le domaine de l'imagerie ultrasonore, et vise plus particulièrement un dispositif comportant une matrice de transducteurs ultrasonores à adressage ligne-colonne. The present description relates to the field of ultrasound imaging, and more particularly relates to a device comprising an array of ultrasonic transducers with row-column addressing.
Technique antérieure Prior art
[0002] Un dispositif d'imagerie ultrasonore comprend classiquement une pluralité de transducteurs ultrasonores, et un circuit électronique de commande connecté aux transducteurs. En fonctionnement, l'ensemble des transducteurs est disposé face à un corps dont on souhaite acquérir une image. Le circuit électronique de commande est configuré pour appliquer des signaux électriques d'excitation aux transducteurs, de façon à provoquer l'émission d'ondes ultrasonores par les transducteurs, en direction du corps ou objet à analyser. Les ondes ultrasonores émises par les transducteurs sont réfléchies par le corps à analyser (par sa structure interne et/ou superficielle), puis reviennent vers les transducteurs qui les convertissent à nouveau en signaux électriques. Ces signaux électriques de réponse sont lus par le circuit électronique de commande, et peuvent être mémorisés et analysés pour en déduire des informations sur le corps étudié . [0002] An ultrasound imaging device conventionally comprises a plurality of ultrasound transducers, and an electronic control circuit connected to the transducers. In operation, all of the transducers are placed facing a body of which it is desired to acquire an image. The electronic control circuit is configured to apply electrical excitation signals to the transducers, so as to cause the emission of ultrasonic waves by the transducers, in the direction of the body or object to be analyzed. The ultrasonic waves emitted by the transducers are reflected by the body to be analyzed (by its internal and / or surface structure), then return to the transducers which convert them again into electrical signals. These electrical response signals are read by the electronic control circuit, and can be stored and analyzed to deduce information on the body studied.
[0003] Les transducteurs ultrasonores peuvent être disposés en barrette dans le cas de dispositifs d'acquisition d'images bidimensionnelles, ou en matrice dans le cas de dispositifs d'acquisition d'images tridimensionnelles. Dans le cas d'un dispositif d'acquisition d'images bidimensionnelles, l'image acquise est représentative d'une coupe du corps étudié dans un plan défini par l'axe d'alignement des transducteurs de la barrette d'une part, et par la direction d'émission des transducteurs d'autre part. Dans le cas d'un dispositif d'acquisition d'images tridimensionnelles, l'image acquise est représentative d'un volume défini par les deux directions d'alignement des transducteurs de la matrice et par la direction d'émission des transducteurs. [0003] The ultrasonic transducers can be arranged in a strip in the case of two-dimensional image acquisition devices, or in a matrix in the case of three-dimensional image acquisition devices. In the case of a device for acquiring two-dimensional images, the acquired image is representative of a section of the body studied in a plane defined by the axis of alignment of the transducers of the bar on the one hand, and by the direction of emission transducers on the other hand. In the case of a three-dimensional image acquisition device, the acquired image is representative of a volume defined by the two directions of alignment of the transducers of the array and by the direction of emission of the transducers.
[0004] Parmi les dispositifs d'acquisition d'images tridimensionnelles, on peut distinguer les dispositifs dits entièrement peuplés ("fully populated" en langue anglaise), dans lesquels chaque transducteur de la matrice est adressable individuellement, et les dispositifs dits à adressage ligne- colonne ou RCA (de l'anglais "Row-Column Addressing"), dans lesquels les transducteurs de la matrice sont adressables par ligne et par colonne. Among the three-dimensional image acquisition devices, we can distinguish the so-called fully populated devices ("fully populated" in English), in which each transducer of the matrix is individually addressable, and the so-called line addressing devices - column or RCA (standing for “Row-Column Addressing”), in which the transducers of the matrix are addressable by row and by column.
[0005] Les dispositifs entièrement peuplés offrent une plus grande flexibilité dans la mise en forme des faisceaux ultrasonores en émission et en réception. L'électronique de commande de la matrice est toutefois complexe, le nombre de canaux d'émission/réception requis étant égal à M*N dans le cas d'une matrice de M lignes par N colonnes. De plus, le rapport signal sur bruit est généralement relativement faible dans la mesure où chaque transducteur présente une faible surface d'exposition aux ondes ultrasonores. Fully populated devices offer greater flexibility in shaping the ultrasonic beams in transmission and reception. The control electronics of the matrix are however complex, the number of transmission / reception channels required being equal to M * N in the case of a matrix of M rows by N columns. In addition, the signal-to-noise ratio is generally relatively low since each transducer has a small surface area for exposure to ultrasonic waves.
[0006] Les dispositifs de type RCA utilisent des algorithmes de mise en forme des faisceaux ultrasonores différents. Les possibilités de mise en forme des faisceaux peuvent être réduites par rapport aux dispositifs entièrement peuplés. Toutefois, l'électronique de commande de la matrice est considérablement simplifiée, le nombre de canaux d'émission/réception requis étant réduit à M+N dans le cas d'une matrice de M lignes par N colonnes. De plus, le rapport signal sur bruit est amélioré du fait de l'interconnexion des transducteurs en ligne ou en colonne lors des phases d'émission et de réception. RCA type devices use different ultrasound beam shaping algorithms. The beam shaping possibilities may be reduced compared to fully populated devices. However, the control electronics of the matrix are considerably simplified, the number of transmission / reception channels required being reduced to M + N in the case of a matrix of M rows by N columns. In addition, the signal to noise ratio is improved due to the interconnection of the transducers in row or in column during the transmission and reception phases.
[0007] On s'intéresse ici plus particulièrement aux dispositifs d'acquisition d'images tridimensionnelles à adressage ligne-colonne (RCA). We are more particularly interested here in three-dimensional image acquisition devices with row-column addressing (RCA).
Résumé de l'invention Summary of the invention
[0008] Un objet d'un mode de réalisation est de prévoir un dispositif d'acquisition d'images ultrasonores tridimensionnelles à adressage ligne-colonne, palliant tout ou partie des inconvénients des dispositifs connus. An object of one embodiment is to provide a device for acquiring three-dimensional ultrasonic images with row-column addressing, overcoming all or part of the drawbacks of known devices.
[0009] Pour cela, un mode de réalisation prévoit un dispositif d'imagerie ultrasonore comportant une pluralité de transducteurs ultrasonores agencés selon des lignes et des colonnes, chaque transducteur comportant une électrode inférieure et une électrode supérieure, dans lequel : [0009] For this, one embodiment provides an ultrasound imaging device comprising a plurality of ultrasound transducers arranged in rows and columns, each transducer comprising a lower electrode and an upper electrode, in which:
- dans chaque ligne, deux transducteurs voisins quelconques de la ligne ont respectivement leur électrode inférieure et leur électrode supérieure connectées l'une à l'autre, ou leur électrode supérieure et leur électrode inférieure connectées l'une à l'autre ; et in each row, any two neighboring transducers of the row respectively have their lower electrode and their upper electrode connected to one another, or their upper electrode and their lower electrode connected to one another; and
- dans chaque colonne, deux transducteurs voisins quelconques de la colonne ont respectivement leur électrode inférieure et leur électrode supérieure connectées l'une à l'autre, ou leur électrode supérieure et leur électrode inférieure connectées l'une à l'autre. - In each column, any two neighboring transducers of the column respectively have their lower electrode and their upper electrode connected to one another, or their upper electrode and their lower electrode connected to one another.
[0010] Selon un mode de réalisation : [0010] According to one embodiment:
- dans chaque ligne, deux transducteurs voisins quelconques de la ligne ont leurs électrodes inférieures respectives isolées électriquement l'une de l'autre et leurs électrodes supérieures respectives isolées électriquement l'une de 1'autre ; et - in each row, any two neighboring transducers of the row have their respective lower electrodes electrically insulated from each other and their respective upper electrodes electrically insulated from one another. The other; and
- dans chaque colonne, deux transducteurs voisins quelconques de la colonne ont leurs électrodes inférieures respectives isolées électriquement l'une de l'autre et leurs électrodes supérieures respectives isolées électriquement l'une de 1'autre . in each column, any two neighboring transducers of the column have their respective lower electrodes electrically isolated from one another and their respective upper electrodes electrically isolated from one another.
[0011] Selon un mode de réalisation, chaque transducteur ultrasonore est un transducteur CMUT comportant une membrane flexible suspendue au-dessus d'une cavité, l'électrode inférieure du transducteur étant disposée du côté de la cavité opposé à la membrane flexible, et l'électrode supérieure du transducteur étant disposée du côté de la membrane flexible opposé à la cavité. [0011] According to one embodiment, each ultrasonic transducer is a CMUT transducer comprising a flexible membrane suspended above a cavity, the lower electrode of the transducer being disposed on the side of the cavity opposite to the flexible membrane, and the the upper electrode of the transducer being disposed on the side of the flexible membrane opposite to the cavity.
[0012] Selon un mode de réalisation, les cavités des transducteurs sont formées dans une couche support rigide, et chaque transducteur a son électrode supérieure connectée électriquement à une électrode inférieure d'un transducteur voisin par l'intermédiaire d'un élément conducteur traversant la couche support rigide. According to one embodiment, the cavities of the transducers are formed in a rigid support layer, and each transducer has its upper electrode electrically connected to a lower electrode of a neighboring transducer via a conductive element passing through the rigid support layer.
[0013] Selon un mode de réalisation, l'électrode inférieure de chaque transducteur est en un matériau semiconducteur dopé. [0013] According to one embodiment, the lower electrode of each transducer is made of a doped semiconductor material.
[0014] Selon un mode de réalisation, une portion de couche métallique s'étend sous l'électrode inférieure de chaque transducteur, en contact avec la face inférieure de l'électrode inférieure du transducteur. [0014] According to one embodiment, a portion of a metal layer extends under the lower electrode of each transducer, in contact with the lower face of the lower electrode of the transducer.
[0015] Selon un mode de réalisation, dans chaque transducteur, la membrane flexible est en un matériau semiconducteur. According to one embodiment, in each transducer, the flexible membrane is made of a semiconductor material.
[0016] Selon un mode de réalisation, dans chaque transducteur, une couche diélectrique revêt la face supérieure de l'électrode inférieure du transducteur, au fond de la cavité. According to one embodiment, in each transducer, a dielectric layer coats the upper face of the lower electrode of the transducer, at the bottom of the cavity.
[0017] Selon un mode de réalisation, chaque transducteur est un transducteur PMUT. Brève description des dessins [0017] According to one embodiment, each transducer is a PMUT transducer. Brief description of the drawings
[0018] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : These characteristics and advantages, as well as others, will be explained in detail in the following description of particular embodiments given without limitation in relation to the accompanying figures, among which:
[0019] la figure 1 est une vue de dessus illustrant de façon schématique et partielle un exemple d'un dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne ; [0019] FIG. 1 is a top view schematically and partially illustrating an example of a matrix ultrasound imaging device with row-column addressing;
[0020] la figure 2A est une vue en coupe selon le plan A-A de la figure 1, illustrant plus en détail un exemple de réalisation du dispositif de la figure 1 ; Figure 2A is a sectional view along the plane A-A of Figure 1, illustrating in more detail an embodiment of the device of Figure 1;
[0021] la figure 2B est une vue en coupe correspondante selon le plan B-B de la figure 1 ; Figure 2B is a corresponding sectional view along the plane B-B of Figure 1;
[0022] la figure 3 est une vue de dessus illustrant de façon schématique et partielle un mode de réalisation d'un dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne ; FIG. 3 is a top view schematically and partially illustrating an embodiment of a matrix ultrasound imaging device with row-column addressing;
[0023] la figure 4A est une vue en coupe selon le plan A-A de la figure 3, illustrant plus en détail un exemple de réalisation du dispositif de la figure 3 ; Figure 4A is a sectional view along the plane A-A of Figure 3, illustrating in more detail an embodiment of the device of Figure 3;
[0024] la figure 4B est une vue en coupe correspondante selon le plan B-B de la figure 3 ; Figure 4B is a corresponding sectional view along the plane B-B of Figure 3;
[0025] la figure 5A est une vue en coupe selon le plan B-B de la figure 3, illustrant plus en détail un autre exemple de réalisation du dispositif de la figure 3 ; Figure 5A is a sectional view along the plane B-B of Figure 3, illustrating in more detail another embodiment of the device of Figure 3;
[0026] la figure 5B est une vue en coupe correspondante selon le plan B-B de la figure 3 ; Figure 5B is a corresponding sectional view along the plane B-B of Figure 3;
[0027] les figures 6A à 6K sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication d'un dispositif du type illustré par les figures 4A et 4B ; et [0028] les figures 7A à 7C sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication d'un dispositif du type illustré par les figures 5A et 5B. Figures 6A to 6K are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a device of the type illustrated by Figures 4A and 4B; and Figures 7A to 7C are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a device of the type illustrated by Figures 5A and 5B.
Description des modes de réalisation Description of the embodiments
[0029] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. The same elements have been designated by the same references in the various figures. In particular, the structural and / or functional elements common to the different embodiments may have the same references and may have identical structural, dimensional and material properties.
[0030] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les diverses applications que peuvent avoir les dispositifs d'imagerie décrits n'ont pas été détaillées, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les applications usuelles des dispositifs d'imagerie ultrasonore. En particulier, les propriétés (fréquences, formes, amplitudes, etc.) des signaux électriques d'excitation appliqués aux transducteurs ultrasonores n'ont pas été détaillées, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les signaux d'excitation usuellement utilisés dans les systèmes d'imagerie ultrasonore, qui peuvent être choisis en fonction de l'application considérée et en particulier de la nature du corps à analyser et du type d'information que l'on cherche à acquérir. De façon similaire, les divers traitements appliqués aux signaux électriques fournis par les transducteurs ultrasonores pour extraire des informations utiles sur le corps à analyser n'ont pas été détaillés, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les traitements usuellement mis en oeuvre dans les systèmes d'imagerie ultrasonore. De plus, les circuits de commande des transducteurs ultrasonores des dispositifs d'imagerie décrits n'ont pas été détaillés, les modes de réalisation étant compatibles avec tous ou la plupart des circuits connus de commande de transducteurs ultrasonores de dispositifs d'imagerie ultrasonore matriciels à adressage ligne-colonne. En outre, la réalisation des transducteurs ultrasonores des dispositifs d'imagerie décrits n'a pas été détaillée, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec toutes ou la plupart des structures connues de transducteurs ultrasonores . For the sake of clarity, only the steps and elements useful for understanding the embodiments described have been shown and are detailed. In particular, the various applications that the imaging devices described have not been detailed, the embodiments described being compatible with the usual applications of ultrasound imaging devices. In particular, the properties (frequencies, shapes, amplitudes, etc.) of the electric excitation signals applied to the ultrasonic transducers have not been detailed, the embodiments described being compatible with the excitation signals usually used in the systems. ultrasound imaging, which can be chosen as a function of the application considered and in particular of the nature of the body to be analyzed and the type of information that is sought to be acquired. Similarly, the various treatments applied to the electrical signals supplied by the ultrasound transducers in order to extract useful information on the body to be analyzed have not been detailed, the embodiments described being compatible with the treatments usually implemented in the systems. ultrasound imaging. In addition, the control circuits of the ultrasonic transducers of the imaging devices described have not been detailed, the embodiments being compatible with all or most of the known circuits for controlling ultrasound transducers of matrix ultrasound imaging devices with row-column addressing. In addition, the production of the ultrasound transducers of the imaging devices described has not been detailed, the embodiments described being compatible with all or most of the known structures of ultrasound transducers.
[0031] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. Unless otherwise specified, when referring to two elements connected together, this means directly connected without intermediate elements other than conductors, and when referring to two connected elements (in English "coupled") between them, this means that these two elements can be connected or be linked through one or more other elements.
[0032] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures. In the following description, when reference is made to absolute position qualifiers, such as the terms "front", "rear", "top", "bottom", "left", "right", etc., or relative, such as the terms "above", "below", "upper", "lower", etc., or to orientation qualifiers, such as the terms "horizontal", "vertical", etc. ., Reference is made unless otherwise specified in the orientation of the figures.
[0033] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. Unless otherwise specified, the expressions "approximately", "approximately", "substantially", and "of the order of" mean within 10%, preferably within 5%.
[0034] La figure 1 est une vue de dessus illustrant de façon schématique et partielle un exemple d'un dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne 100. [0035] Les figures 2A et 2B sont des vues en coupe du dispositif 100 de la figure 1 selon respectivement les plans A-A et B-B de la figure 1. Figure 1 is a top view schematically and partially illustrating an example of a matrix ultrasound imaging device with row-column addressing 100. Figures 2A and 2B are sectional views of the device 100 of Figure 1 respectively along planes AA and BB of Figure 1.
[0036] Le dispositif 100 comprend une pluralité de transducteurs ultrasonores 101 agencés en matrice selon M lignes Li et N colonnes Cj, avec M et N entiers supérieurs ou égaux à 2, i entier allant de 1 à M, et j entier allant de 1 à N. The device 100 comprises a plurality of ultrasonic transducers 101 arranged in a matrix along M lines Li and N columns C j , with M and N integers greater than or equal to 2, i integer ranging from 1 to M, and integer j ranging from 1 year.
[0037] Sur la figure 1, quatre lignes Li, L2, L3, L4 et quatre colonnes Ci, C2, C3, C4 ont été représentées. En pratique, les nombres M de lignes et N de colonnes du dispositif 100 peuvent bien entendu être différents de 4. In Figure 1, four lines Li, L 2 , L 3 , L 4 and four columns Ci, C 2 , C 3 , C 4 have been shown. In practice, the numbers M of rows and N of columns of the device 100 can of course be different from 4.
[0038] Chaque transducteur 101 du dispositif 100 comprend une électrode inférieure El et une électrode supérieure E2 (figures 2A et 2B). Lorsqu'une tension d'excitation appropriée est appliquée entre ses électrodes El et E2, le transducteur émet une onde acoustique ultrasonore. Lorsque le transducteur reçoit une onde acoustique ultrasonore dans une certaine gamme de fréquences, il fournit entre ses électrodes El et E2 une tension représentative de l'onde reçue. Each transducer 101 of the device 100 comprises a lower electrode El and an upper electrode E2 (Figures 2A and 2B). When an appropriate excitation voltage is applied between its electrodes E1 and E2, the transducer emits an ultrasonic acoustic wave. When the transducer receives an ultrasonic acoustic wave in a certain range of frequencies, it supplies between its electrodes E1 and E2 a voltage representative of the wave received.
[0039] Dans cet exemple, les transducteurs 101 sont des transducteurs capacitifs à membrane, aussi appelés transducteurs CMUT (de l'anglais "Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer" - transducteur ultrasonore capacitif micro-usiné) . In this example, the transducers 101 are capacitive membrane transducers, also called CMUT transducers (standing for “Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer”).
[0040] Dans chaque colonne C de la matrice de transducteurs, les transducteurs 101 de la colonne ont leurs électrodes inférieures El respectives connectées entre elles. Les électrodes inférieures El de transducteurs 101 de colonnes distinctes ne sont en revanche pas connectées entre elles. De plus, dans chaque ligne Li de la matrice de transducteurs, les transducteurs 101 de la ligne ont leurs électrodes supérieures E2 respectives connectées entre elles. Les électrodes supérieures E2 de transducteurs 101 de lignes distinctes ne sont en revanche pas connectées entre elles. In each column C of the matrix of transducers, the transducers 101 of the column have their respective lower electrodes El connected to each other. On the other hand, the lower electrodes E1 of transducers 101 of separate columns are not connected to one another. In addition, in each row Li of the array of transducers, the transducers 101 of the row have their electrodes respective higher E2 interconnected. On the other hand, the upper electrodes E2 of transducers 101 of distinct lines are not connected to one another.
[0041] Dans chaque colonne Cj du dispositif 100, les électrodes inférieures El des transducteurs 101 de la colonne forment une bande conductrice ou semiconductrice continue 103, s'étendant sur sensiblement toute la longueur de la colonne. A titre de variante, chaque bande 103 d'électrodes El comprend un empilement vertical d'une bande semiconductrice et d'une bande conductrice s'étendant chacune sur sensiblement toute la longueur de la colonne. De plus, dans chaque ligne Li du dispositif 100, les électrodes supérieures E2 des transducteurs 101 de la ligne forment une bande conductrice ou semiconductrice continue 105, s'étendant sur sensiblement toute la longueur de la ligne. A titre de variante, chaque bande 105 d'électrodes E2 comprend un empilement vertical d'une bande semiconductrice et d'une bande conductrice s'étendant chacune sur sensiblement toute la longueur de la ligne. Par souci de simplification, seules les bandes d'électrodes inférieures 103 et supérieures 105 sont représentées sur la figure 1. In each column C j of the device 100, the lower electrodes El of the transducers 101 of the column form a continuous conductive or semiconductor strip 103, extending over substantially the entire length of the column. As a variant, each strip 103 of electrodes E1 comprises a vertical stack of a semiconductor strip and of a conductive strip each extending over substantially the entire length of the column. In addition, in each line Li of the device 100, the upper electrodes E2 of the transducers 101 of the line form a continuous conductive or semiconductor strip 105, extending over substantially the entire length of the line. As a variant, each strip 105 of electrodes E2 comprises a vertical stack of a semiconductor strip and a conductive strip each extending over substantially the entire length of the line. For the sake of simplicity, only the lower 103 and upper 105 electrode strips are shown in Figure 1.
[0042] Dans l'exemple représenté, les bandes 103 formant les électrodes de colonne sont en un matériau semiconducteur dopé, par exemple en silicium dopé. De plus, dans cet exemple, les bandes 105 formant les électrodes de ligne sont en métal. A titre d'exemple, en vue de dessus, les bandes inférieures 103 sont parallèles entre elles, et les bandes supérieures 105 sont parallèles entre elles et perpendiculaires aux bandes 103. In the example shown, the bands 103 forming the column electrodes are made of a doped semiconductor material, for example doped silicon. In addition, in this example, the bands 105 forming the line electrodes are made of metal. By way of example, in top view, the lower bands 103 are mutually parallel, and the upper bands 105 are mutually parallel and perpendicular to the bands 103.
[0043] Dans l'exemple de la figure 1, le dispositif 100 comprend un substrat de support 110, par exemple en un matériau semiconducteur, par exemple en silicium. La matrice de transducteurs ultrasonores 101 est disposée sur la face supérieure du substrat 110. Plus particulièrement, dans cet exemple, une couche diélectrique 112, par exemple une couche d'oxyde de silicium, fait interface entre le substrat 110 et la matrice de transducteurs ultrasonores 101. La couche diélectrique 112 s'étend par exemple de façon continue sur toute la surface supérieure du substrat de support 110. A titre d'exemple, la couche 112 est en contact, par sa face inférieure, avec la face supérieure du substrat 110, sur sensiblement toute la surface supérieure du substrat 110. In the example of Figure 1, the device 100 comprises a support substrate 110, for example in a semiconductor material, for example in silicon. The array of ultrasonic transducers 101 is arranged on the face top of the substrate 110. More particularly, in this example, a dielectric layer 112, for example a layer of silicon oxide, interfaces between the substrate 110 and the array of ultrasonic transducers 101. The dielectric layer 112 extends for example continuously over the entire upper surface of the support substrate 110. By way of example, the layer 112 is in contact, via its lower face, with the upper face of the substrate 110, over substantially the entire upper surface of the substrate 110.
[0044] Les bandes d'électrodes inférieures 103 sont disposées sur la face supérieure de la couche diélectrique 112, par exemple en contact avec la face supérieure de la couche diélectrique 112. Les bandes 103 peuvent être séparées latéralement les unes des autres par des bandes diélectriques 121, par exemple en oxyde de silicium, s'étendant parallèlement aux bandes 103 et présentant une épaisseur sensiblement identique à celle des bandes 103. The lower electrode strips 103 are arranged on the upper face of the dielectric layer 112, for example in contact with the upper face of the dielectric layer 112. The strips 103 can be separated laterally from each other by strips dielectrics 121, for example made of silicon oxide, extending parallel to the strips 103 and having a thickness substantially identical to that of the strips 103.
[0045] Chaque transducteur 101 comporte une cavité 125 formée dans une couche support rigide 127, et une membrane flexible 123 suspendue au-dessus de la cavité 125. La couche 127 est par exemple une couche d'oxyde de silicium. La couche 127 est disposée sur la surface supérieure, par exemple sensiblement plane, de l'assemblage formé par les bandes alternées 103 et 121. Dans chaque transducteur 101, la cavité 125 est située en vis-à-vis de l'électrode inférieure El du transducteur. Each transducer 101 comprises a cavity 125 formed in a rigid support layer 127, and a flexible membrane 123 suspended above the cavity 125. The layer 127 is for example a layer of silicon oxide. Layer 127 is disposed on the upper surface, for example substantially planar, of the assembly formed by the alternating bands 103 and 121. In each transducer 101, the cavity 125 is located opposite the lower electrode El of the transducer.
[0046] Dans l'exemple représenté, chaque transducteur 101 comprend une unique cavité 125 en vis-à-vis de son électrode inférieure El. A titre de variante, dans chaque transducteur 101, la cavité 125 peut être divisée en une pluralité de cavités élémentaires, par exemple disposées, en vue de dessus, en matrice selon des rangées et des colonnes, séparées latéralement les unes des autres par des parois latérales formées par des portions de la couche 127. [0047] Dans l'exemple représenté, au fond de chaque cavité 125, une couche diélectrique 129, par exemple en oxyde de silicium, revêt l'électrode inférieure El du transducteur, de façon à empêcher tout contact électrique entre la membrane flexible 123 et l'électrode inférieure El du transducteur. A titre de variante, pour assurer cette fonction d'isolation électrique, une couche diélectrique (non représentée) peut revêtir la face inférieure de la membrane 123. Dans ce cas, la couche 129 peut être omise. In the example shown, each transducer 101 comprises a single cavity 125 facing its lower electrode El. As a variant, in each transducer 101, the cavity 125 can be divided into a plurality of cavities elementary, for example arranged, in top view, in a matrix in rows and columns, separated laterally from each other by side walls formed by portions of the layer 127. In the example shown, at the bottom of each cavity 125, a dielectric layer 129, for example of silicon oxide, covers the lower electrode El of the transducer, so as to prevent any electrical contact between the flexible membrane 123 and the lower electrode El of the transducer. As a variant, to ensure this electrically insulating function, a dielectric layer (not shown) can coat the underside of the membrane 123. In this case, the layer 129 can be omitted.
[0048] Dans chaque transducteur 101, la membrane flexible 123, revêtant la cavité 125 du transducteur, est par exemple en un matériau semiconducteur dopé ou non dopé, par exemple en silicium. In each transducer 101, the flexible membrane 123, coating the cavity 125 of the transducer, is for example made of a doped or undoped semiconductor material, for example of silicon.
[0049] Dans chaque transducteur 101, l'électrode supérieure E2 du transducteur est disposée sur et en contact avec la face supérieure de la membrane flexible 123 du transducteur, à l'aplomb de la cavité 125 et de l'électrode inférieure El du transducteur. A titre de variante, dans le cas d'une membrane semiconductrice, l'électrode supérieure E2 de chaque transducteur 101 peut être formée par la membrane elle-même, auquel cas la couche 105 peut être omise. In each transducer 101, the upper electrode E2 of the transducer is placed on and in contact with the upper face of the flexible membrane 123 of the transducer, in line with the cavity 125 and the lower electrode El of the transducer . As a variant, in the case of a semiconductor membrane, the upper electrode E2 of each transducer 101 can be formed by the membrane itself, in which case the layer 105 can be omitted.
[0050] A titre d'exemple, dans chaque ligne Li du dispositifFor example, in each line Li of the device
100, les membranes flexibles 123 des transducteurs 101 de la ligne forment une bande de membrane continue s'étendant sur sensiblement toute la longueur de la ligne, séparée latéralement des bandes de membrane des lignes voisines par une région diélectrique. Dans chaque ligne Li, la bande de membrane 123 de la ligne coïncide par exemple, en vue de dessus, avec la bande d'électrodes supérieures 105 de la ligne. 100, the flexible membranes 123 of the transducers 101 of the line form a continuous membrane strip extending substantially the entire length of the line, laterally separated from the membrane strips of neighboring lines by a dielectric region. In each line Li, the membrane strip 123 of the line coincides, for example, in top view, with the upper electrode strip 105 of the line.
[0051] Pour chaque ligne Li de la matrice de transducteursFor each line Li of the matrix of transducers
101, le dispositif 100 peut comprendre un circuit d'émission, un circuit de réception, et un commutateur commandable pour, dans une première configuration, connecter les électrodes E2 des transducteurs de la ligne à une borne de sortie du circuit d'émission de la ligne, et, dans une deuxième configuration, connecter les électrodes E2 des transducteurs de la ligne à une borne d'entrée du circuit de réception de la ligne. 101, the device 100 can comprise a transmission circuit, a reception circuit, and a controllable switch for, in a first configuration, connecting the electrodes E2 line transducers to an output terminal of the line transmission circuit, and, in a second configuration, connect the electrodes E2 of the line transducers to an input terminal of the line reception circuit.
[0052] De plus, pour chaque colonne Cj de la matrice de transducteurs 101, le dispositif 100 peut comprendre un circuit d'émission, un circuit de réception, et un commutateur commandable pour, dans une première configuration, connecter les électrodes El des transducteurs de la colonne à une borne de sortie du circuit d'émission de la colonne, et, dans une deuxième configuration, connecter les électrodes El des transducteurs de la colonne à une borne d'entrée du circuit de réception de la colonne. In addition, for each column C j of the matrix of transducers 101, the device 100 may comprise a transmission circuit, a reception circuit, and a controllable switch for, in a first configuration, connecting the electrodes El of the column transducers to an output terminal of the column emission circuit, and, in a second configuration, connect the electrodes E1 of the column transducers to an input terminal of the column reception circuit.
[0053] Par souci de simplification, les circuits d'émission et de réception et les commutateurs du dispositif 100 n'ont pas été représentés sur les figures. De plus, la réalisation de ces éléments n'a pas été détaillée, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les réalisations usuelles de circuits d'émission/réception de dispositifs d'imagerie ultrasonore matriciels à adressage ligne-colonne. A titre d'exemple, non limitatif, les circuits d'émission/réception peuvent être identiques ou similaires à ceux décrits dans la demande de brevet français N°19/06515 déposée par la demanderesse le 18 juin 2019. For the sake of simplification, the transmission and reception circuits and the switches of the device 100 have not been shown in the figures. In addition, the production of these elements has not been detailed, the embodiments described being compatible with the usual embodiments of transmission / reception circuits of matrix ultrasound imaging devices with row-column addressing. By way of non-limiting example, the transmission / reception circuits can be identical or similar to those described in French patent application No. 19/06515 filed by the applicant on June 18, 2019.
[0054] Une limitation du dispositif de la figure 1 est liée au fait que le couplage capacitif entre les bandes d'électrodes inférieures 103 par le substrat 110 est très supérieur au couplage capacitif entre les bandes d'électrodes supérieures 105 et le substrat 110. Il en résulte une différence de comportement entre les lignes Li et les colonnes C du dispositif. Plus particulièrement, il en résulte une différence de sensibilité en réception entre les lignes Li et les colonnes C du dispositif. On observe en particulier que, pour une même puissance acoustique reçue, la tension générée sur la bande d'électrode supérieure 105 d'une ligne Li lors d'une phase de lecture de la ligne Li est nettement supérieure à la tension générée sur la bande d'électrode inférieure 103 d'une colonne Cj lors d'une phase de lecture de la colonne Cj . Ceci peut conduire à des artefacts indésirables dans l'image acquise . A limitation of the device of Figure 1 is related to the fact that the capacitive coupling between the lower electrode strips 103 by the substrate 110 is much greater than the capacitive coupling between the upper electrode strips 105 and the substrate 110. This results in a difference in behavior between the lines Li and the columns C of the device. More particularly, this results in a difference in reception sensitivity between the lines Li and the columns C of the device. We observe in particular that, for the same received acoustic power, the voltage generated on the upper electrode strip 105 of a line Li during a reading phase of the line Li is markedly greater than the voltage generated on the lower electrode strip 103 d 'a column C j during a reading phase of column C j . This can lead to unwanted artifacts in the acquired image.
[0055] La figure 3 est une vue de dessus illustrant de façon schématique et partielle un exemple d'un mode de réalisation d'un dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne 300. FIG. 3 is a top view schematically and partially illustrating an example of an embodiment of a matrix ultrasound imaging device with row-column addressing 300.
[0056] Les figures 4A et 4B sont des vues en coupe du dispositif 300 de la figure 3 selon respectivement les plans A-A et B-B de la figure 3. Figures 4A and 4B are sectional views of the device 300 of Figure 3 according to planes A-A and B-B of Figure 3 respectively.
[0057] Le dispositif 300 présente des éléments communs avec le dispositif 100 décrit précédemment. Ces éléments communs ne seront pas détaillés à nouveau ci-après. Dans la suite de la description, seules les différences par rapport au dispositif 100 seront mises en exergue. The device 300 has elements in common with the device 100 described above. These common elements will not be detailed again below. In the remainder of the description, only the differences with respect to the device 100 will be highlighted.
[0058] De même que le dispositif 100, le dispositif 300 comprend une pluralité de transducteurs ultrasonores 101 agencés en matrice selon M lignes Li et N colonnes C . Like the device 100, the device 300 comprises a plurality of ultrasonic transducers 101 arranged in a matrix along M lines Li and N columns C.
[0059] Comme dans le dispositif 100, chaque transducteur 101 du dispositif 300 comprend une électrode inférieure El et une électrode supérieure E2. Par souci de simplification, seules les électrodes supérieures E2 sont représentées sur la figureAs in the device 100, each transducer 101 of the device 300 comprises a lower electrode El and an upper electrode E2. For the sake of simplicity, only the upper electrodes E2 are shown in the figure.
3. 3.
[0060] Le dispositif 300 diffère du dispositif 100 principalement par le schéma d'interconnexion des électrodes inférieures El et supérieures E2 des transducteurs 101 du dispositif . [0061] Dans le dispositif 300, dans chaque ligne Li de transducteurs 101, deux transducteurs voisins lOlij et 101ij+i quelconques dans la ligne (lOlij et 101ij+i désignant ici respectivement le transducteur 101 de la ligne Li et de la colonne Cj de la matrice, et le transducteur 101 de la ligne Li et de la colonne Cj+i de la matrice), ont respectivement leur électrode inférieure El et leur électrode supérieure E2 connectées l'une à l'autre, ou leur électrode supérieure E2 et leur électrode inférieure El connectées l'une à l'autre. Les électrodes supérieures E2 des transducteurs lOlij et 101ij+1 sont en revanche isolées électriquement l'une de l'autre. De même, les électrodes inférieures El des transducteurs lOli et lOli+i sont isolées électriquement l'une de l'autre. The device 300 differs from the device 100 mainly by the interconnection diagram of the lower El and upper electrodes E2 of the transducers 101 of the device. In the device 300, in each line Li of transducers 101, two neighboring transducers lOli j and 101i j + i any in the line (lOli j and 101i j + i designating here respectively the transducer 101 of the line Li and of the column C j of the matrix, and the transducer 101 of the row Li and of the column C j + i of the matrix), respectively have their lower electrode El and their upper electrode E2 connected to each other, or their upper electrode E2 and their lower electrode E1 connected to each other. On the other hand, the upper electrodes E2 of the transducers 101i j and 101i j + 1 are electrically insulated from one another. Likewise, the lower electrodes El of the transducers 10i and 10i + i are electrically isolated from each other.
[0062] De façon similaire, dans chaque colonne C de transducteurs 101, deux transducteurs voisins lOlij et 101i+1j quelconques dans la colonne (10li+ij désignant ici le transducteur 101 de la ligne Li+1 et de la colonne Cj ) , ont respectivement leur électrode inférieure El et leur électrode supérieure E2 connectées l'une à l'autre, ou leur électrode supérieure E2 et leur électrode inférieure El connectées l'une à l'autre. Les électrodes supérieures E2 des transducteurs lOlij et lOli+ij sont en revanche isolées électriquement l'une de l'autre. De même, les électrodes inférieures El des transducteurs lOlij et 101i+1j sont isolées électriquement l'une de l'autre. Similarly, in each column C of transducers 101, any two neighboring transducers lOli j and 101i + 1j in the column (10li + ij here designating the transducer 101 of the line Li +1 and of the column C j) , respectively have their lower electrode E1 and their upper electrode E2 connected to one another, or their upper electrode E2 and their lower electrode E1 connected to one another. On the other hand, the upper electrodes E2 of the transducers lOli j and lOli + ij are electrically insulated from one another. Likewise, the lower electrodes El of transducers 101i j and 101i + 1j are electrically insulated from one another.
[0063] Ainsi, dans chaque colonne Cj du dispositif 300, un conducteur de colonne 303 commun à tous les transducteurs 101 de la colonne serpente verticalement entre les transducteurs de la colonne, passant en alternance par les électrodes inférieures El et supérieures E2 des transducteurs de la colonne. De même, dans chaque ligne Li du dispositif 300, un conducteur de ligne 305 commun à tous les transducteurs 101 de la ligne serpente verticalement entre les transducteurs de la ligne, passant en alternance par les électrodes inférieures El et supérieures E2 des transducteurs de la ligne. Thus, in each column C j of the device 300, a column conductor 303 common to all the transducers 101 of the column winds vertically between the transducers of the column, passing alternately through the lower El and upper electrodes E2 of the transducers of the column. Likewise, in each line Li of the device 300, a line conductor 305 common to all the transducers 101 of the line winds vertically between the transducers of the line, passing alternately through the lower E1 and upper electrodes E2 of the line transducers.
[0064] Dans cet exemple, les connexions électriques entre les électrodes supérieures E2 et inférieures El de transducteurs voisins sont réalisées par des éléments de connexion 311, par exemple en métal, traversant verticalement les portions de la couche diélectrique 127 séparant latéralement les cavités 125 des transducteurs. Plus particulièrement, dans l'exemple des figures 4A et 4B, chaque élément de connexion 311 s'étend verticalement depuis la face inférieure de l'électrode supérieure E2 d'un transducteur 101 jusqu'à la face supérieure de l'électrode inférieure El d'un transducteur 101 voisin. In this example, the electrical connections between the upper electrodes E2 and lower E1 of neighboring transducers are made by connection elements 311, for example made of metal, vertically passing through the portions of the dielectric layer 127 laterally separating the cavities 125 of the transducers. More particularly, in the example of FIGS. 4A and 4B, each connection element 311 extends vertically from the lower face of the upper electrode E2 of a transducer 101 to the upper face of the lower electrode El d a neighboring transducer 101.
[0065] Dans le dispositif 300, les régions diélectriques 121 forment, en vue de dessus, une grille continue entourant entièrement chaque électrode El et séparant latéralement chaque électrode El des électrodes El des transducteurs voisins. De façon similaire, en vue de dessus, chaque électrode E2 est entièrement entourée et séparée latéralement des électrodes E2 des transducteurs voisins par une région diélectrique (éventuellement de l'air ou du vide). In the device 300, the dielectric regions 121 form, in top view, a continuous grid entirely surrounding each electrode El and laterally separating each electrode El from the electrodes El of the neighboring transducers. Similarly, in top view, each electrode E2 is entirely surrounded and laterally separated from the electrodes E2 of the neighboring transducers by a dielectric region (possibly air or vacuum).
[0066] A titre d'exemple, en vue de dessus, chaque membrane flexible 123 est entièrement entourée et séparée latéralement des membranes 123 des transducteurs voisins par une région diélectrique. A titre de variante, les membranes flexibles 123 peuvent être en un matériau diélectrique, par exemple de l'oxyde de silicium. Dans ce cas, les membranes de transducteurs voisins peuvent former une couche continue. By way of example, in top view, each flexible membrane 123 is completely surrounded and laterally separated from the membranes 123 of the neighboring transducers by a dielectric region. As a variant, the flexible membranes 123 can be made of a dielectric material, for example silicon oxide. In this case, the membranes of neighboring transducers can form a continuous layer.
[0067] Le fonctionnement du dispositif 300 est sensiblement identique à celui du dispositif 100 décrit précédemment, en remplaçant les conducteurs de colonne 103 et les conducteurs de ligne 105 du dispositif 100, disposés respectivement du côté de la face inférieure et du côté de la face supérieure des transducteurs 101, par respectivement les conducteurs de colonne 303 et les conducteurs de ligne 305, serpentant chacun entre les transducteurs de la ligne ou de la colonne correspondante, en passant en alternance par les électrodes inférieures El et supérieures E2 des transducteurs de la ligne ou de la colonne. The operation of the device 300 is substantially identical to that of the device 100 described above, by replacing the column conductors 103 and the line conductors 105 of the device 100, respectively arranged on the side of the lower face and on the side of the face top of the transducers 101, by respectively the conductors of column 303 and row conductors 305, each snaking between the transducers of the corresponding row or column, passing alternately through the lower E1 and upper electrodes E2 of the transducers of the row or column.
[0068] Ainsi, pour chaque ligne Li de la matrice de transducteurs 101, le dispositif 300 peut comprendre un circuit d'émission, un circuit de réception, et un commutateur commandable pour, dans une première configuration, connecter le conducteur de ligne 305 de la ligne Li à une borne de sortie du circuit d'émission de la ligne, et, dans une deuxième configuration, connecter le conducteur de ligne 305 de la ligne Li à une borne d'entrée du circuit de réception de la ligne. Thus, for each line Li of the matrix of transducers 101, the device 300 can comprise a transmission circuit, a reception circuit, and a controllable switch for, in a first configuration, connecting the line conductor 305 of the line Li to an output terminal of the transmission circuit of the line, and, in a second configuration, connecting the line conductor 305 of the line Li to an input terminal of the reception circuit of the line.
[0069] De plus, pour chaque colonne Cj de la matrice de transducteurs 101, le dispositif 300 peut comprendre un circuit d'émission, un circuit de réception, et un commutateur commandable pour, dans une première configuration, connecter le conducteur de colonne 303 de la colonne C à une borne de sortie du circuit d'émission de la colonne, et, dans une deuxième configuration, connecter le conducteur de colonne 303 de la colonne C à une borne d'entrée du circuit de réception de la colonne. In addition, for each column Cj of the matrix of transducers 101, the device 300 may include a transmission circuit, a reception circuit, and a controllable switch for, in a first configuration, connecting the column conductor 303 column C to an output terminal of the column emission circuit, and, in a second configuration, connect the column conductor 303 of column C to an input terminal of the column reception circuit.
[0070] Un avantage du dispositif 300 est que le couplage capacitif des conducteurs de ligne 305 avec le substrat 110 et le couplage capacitif des conducteurs de colonne 303 avec le substrat 110 sont sensiblement identiques. Ceci permet de symétriser le comportement des lignes Li et des colonnes Cj du dispositif. En particulier, la sensibilité en réception est sensiblement identique dans les lignes et dans les colonnes du dispositif, ce qui permet d'améliorer la qualité des images acquises. Cela permet en outre d'avoir sensiblement les mêmes propriétés électriques, et notamment sensiblement la même impédance, sur les lignes et les colonnes. An advantage of the device 300 is that the capacitive coupling of the row conductors 305 with the substrate 110 and the capacitive coupling of the column conductors 303 with the substrate 110 are substantially identical. This makes it possible to mirror the behavior of the lines Li and of the columns Cj of the device. In particular, the reception sensitivity is substantially identical in the rows and in the columns of the device, which makes it possible to improve the quality of the images acquired. This also makes it possible to have significantly the same electrical properties, and in particular substantially the same impedance, on the rows and columns.
[0071] Les figures 5A et 5B sont des vues en coupe respectivement selon les plans A-A et B-B de la figure 3, illustrant une variante de réalisation du dispositif 300. Figures 5A and 5B are sectional views respectively along the planes A-A and B-B of Figure 3, illustrating an alternative embodiment of the device 300.
[0072] La variante des figures 5A et 5B diffère de ce qui a été décrit précédemment en relation avec les figures 3, 4A et 4B principalement en ce que, dans cette variante, sous chaque électrode El du dispositif, s'étend une portion de couche métallique 501, par exemple en le même métal que les électrodes supérieures E2 du dispositif. La couche 501 est en contact, par sa face supérieure, avec la face inférieure des électrodes El. A titre d'exemple, la couche 501 est en contact, par sa face inférieure, avec la face supérieure de la couche diélectrique 112. Dans cet exemple, chaque élément de connexion 311 s'étend verticalement depuis la face inférieure de l'électrode supérieure E2 d'un transducteur 101 jusqu'à la face supérieure de la portion de couche métallique 501 d'un transducteur 101 voisin. The variant of Figures 5A and 5B differs from what has been described previously in relation to Figures 3, 4A and 4B mainly in that, in this variant, under each electrode El of the device, extends a portion of metal layer 501, for example made of the same metal as the upper electrodes E2 of the device. The layer 501 is in contact, via its upper face, with the lower face of the electrodes E1. By way of example, the layer 501 is in contact, via its lower face, with the upper face of the dielectric layer 112. In this case example, each connection element 311 extends vertically from the lower face of the upper electrode E2 of a transducer 101 to the upper face of the portion of metal layer 501 of a neighboring transducer 101.
[0073] Un avantage de cette variante de réalisation est qu'elle permet, dans le cas où les électrodes inférieures El des transducteurs sont en un matériau semiconducteur, d'augmenter la conductivité électrique des éléments conducteurs de ligne 305 et de colonne 303 au niveau des électrodes inférieures El des transducteurs. An advantage of this variant embodiment is that it allows, in the case where the lower electrodes E1 of the transducers are made of a semiconductor material, to increase the electrical conductivity of the conductive elements of row 305 and column 303 at the level lower electrodes El of the transducers.
[0074] Les figures 6A à 6K sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication d'un dispositif du type illustré par les figures 4A et 4B. FIGS. 6A to 6K are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a device of the type illustrated by FIGS. 4A and 4B.
[0075] La figure 6A illustre une étape d'oxydation d'une partie de l'épaisseur d'une couche semiconductrice d'une structure de type SOI (de l'anglais "Semiconductor On Insulator" - semiconducteur sur isolant). [0076] La structure de départ comprend un substrat de support 10, par exemple en un matériau semiconducteur, par exemple en silicium, une couche diélectrique 12, par exemple en oxyde de silicium, revêtant la face supérieure du substrat 10, et une couche semiconductrice 14, par exemple une couche de silicium monocristallin, revêtant la face supérieure de la couche diélectrique 12. La couche diélectrique 12 et la couche semiconductrice supérieure 14 s'étendent par exemple chacune de façon continue et avec une épaisseur sensiblement constante, sur toute la surface supérieure du substrat 10. Dans cet exemple, la couche diélectrique 12 est en contact, par sa face inférieure, avec la face supérieure du substrat 10, et la couche semiconductrice 14 est en contact, par sa face inférieure, avec la face supérieure de la couche diélectrique 12. FIG. 6A illustrates a step of oxidizing part of the thickness of a semiconductor layer of an SOI type structure (standing for "Semiconductor On Insulator" - semiconductor on insulator). The starting structure comprises a support substrate 10, for example in a semiconductor material, for example in silicon, a dielectric layer 12, for example in silicon oxide, coating the upper face of the substrate 10, and a semiconductor layer 14, for example a layer of monocrystalline silicon, coating the upper face of the dielectric layer 12. The dielectric layer 12 and the upper semiconductor layer 14 each extend for example continuously and with a substantially constant thickness, over the entire surface. upper surface of substrate 10. In this example, dielectric layer 12 is in contact, via its lower face, with the upper face of substrate 10, and semiconductor layer 14 is in contact, via its lower face, with the upper face of the substrate 10. dielectric layer 12.
[0077] La figure 6A illustre plus particulièrement une étape d'oxydation d'une partie supérieure de la couche semiconductrice 14. Lors de cette étape, la partie supérieure de la couche 14 est transformée en une couche 14a d'un matériau diélectrique, par exemple de l'oxyde de silicium (dans le cas où la couche 14 de départ est en silicium). La nature de la partie inférieure 14b de la couche 14 reste inchangée . FIG. 6A more particularly illustrates a step of oxidation of an upper part of the semiconductor layer 14. During this step, the upper part of the layer 14 is transformed into a layer 14a of a dielectric material, by example of silicon oxide (in the case where the starting layer 14 is made of silicon). The nature of the lower part 14b of the layer 14 remains unchanged.
[0078] A titre d'exemple, l'oxydation de la partie supérieure de la couche 14 est réalisée par un procédé d'oxydation thermique sèche. L'épaisseur initiale de la couche semiconductrice 14 est par exemple comprise entre 50 nm et 3 pm. L'épaisseur de la couche isolante 14a après oxydation est par exemple comprise entre 10 et 500 nm, par exemple de l'ordre de 50 nm. By way of example, the oxidation of the upper part of the layer 14 is carried out by a dry thermal oxidation process. The initial thickness of the semiconductor layer 14 is for example between 50 nm and 3 μm. The thickness of the insulating layer 14a after oxidation is for example between 10 and 500 nm, for example of the order of 50 nm.
[0079] La figure 6B illustre une étape de formation, dans la couche isolante 14a, de cavités localisées correspondant aux cavités 125 des transducteurs CMUT. [0080] Les cavités 125 s'étendent verticalement depuis la face supérieure de la couche isolante 14a, en direction de la couche 14b. Dans l'exemple représenté, les cavités 125 sont traversantes, c'est-à-dire qu'elles débouchent sur la face supérieure de la couche semiconductrice 14b. FIG. 6B illustrates a step of forming, in the insulating layer 14a, localized cavities corresponding to the cavities 125 of the CMUT transducers. The cavities 125 extend vertically from the upper face of the insulating layer 14a, in the direction of the layer 14b. In the example shown, the cavities 125 are through, that is to say they open out on the upper face of the semiconductor layer 14b.
[0081] La cavités 125 peuvent être formées par gravure, par exemple par gravure plasma. Un masque de gravure peut être utilisé pour définir la position des cavités 125. The cavities 125 can be formed by etching, for example by plasma etching. An etching mask can be used to define the position of the cavities 125.
[0082] La figure 6C illustre une étape d'oxydation de la face supérieure d'un deuxième substrat semiconducteur 20, par exemple en silicium. Lors de cette étape, une couche diélectrique 22, par exemple en oxyde de silicium, est formée du côté de la face supérieure du substrat 20. L'oxydation peut être réalisée par un procédé d'oxydation thermique sèche. L'épaisseur de la couche diélectrique 22 formée lors de cette étape est par exemple comprise entre 50 nm et 1 pm, par exemple de l'ordre de 100 nm. FIG. 6C illustrates a step of oxidation of the upper face of a second semiconductor substrate 20, for example made of silicon. During this step, a dielectric layer 22, for example made of silicon oxide, is formed on the side of the upper face of the substrate 20. The oxidation can be carried out by a dry thermal oxidation process. The thickness of the dielectric layer 22 formed during this step is for example between 50 nm and 1 μm, for example of the order of 100 nm.
[0083] La figure 6D illustre une étape de report de l'ensemble comprenant le substrat 20 et la couche diélectrique 22 sur la face supérieure de la structure obtenue à l'issue des étapes des figures 6A et 6B. Plus particulièrement, dans l'exemple représenté, le substrat 20 est retourné par rapport à l'orientation de la figure 6C, et reporté sur la structure de la figure 6B, de façon que la face inférieure de la couche 22 vienne en contact avec la face supérieure de la couche 14a. Les deux structures sont fixées l'une à l'autre par collage direct ou collage moléculaire de la face inférieure de la couche 22 avec la face supérieure de la couche 14a. La couche diélectrique 22 vient ainsi fermer les cavités 125 par leur face supérieure. FIG. 6D illustrates a transfer step of the assembly comprising the substrate 20 and the dielectric layer 22 on the upper face of the structure obtained at the end of the steps of FIGS. 6A and 6B. More particularly, in the example shown, the substrate 20 is turned over with respect to the orientation of FIG. 6C, and transferred to the structure of FIG. 6B, so that the lower face of the layer 22 comes into contact with the upper face of layer 14a. The two structures are fixed to one another by direct bonding or molecular bonding of the lower face of the layer 22 with the upper face of the layer 14a. The dielectric layer 22 thus closes the cavities 125 via their upper face.
[0084] La figure 6E illustre une étape d'amincissement du substrat 20 par sa face opposée à la couche diélectrique 22, c'est-à-dire par sa face supérieure dans l'orientation de la figure 6E. L'amincissement est par exemple réalisé par meulage L'épaisseur initiale du substrat 20 avant amincissement est par exemple de l'ordre de 700 pm. Après amincissement, l'épaisseur du substrat peut être comprise entre 300 nm et 100 pm. FIG. 6E illustrates a step of thinning the substrate 20 by its face opposite the dielectric layer 22, that is to say by its upper face in the orientation of the figure 6E. Thinning is for example carried out by grinding. The initial thickness of the substrate 20 before thinning is for example of the order of 700 μm. After thinning, the thickness of the substrate can be between 300 nm and 100 μm.
[0085] La figure 6F illustre une étape de formation de tranchées isolantes 121 remplies d'un matériau diélectrique, par exemple de l'oxyde de silicium, à partir de la face supérieure du substrat 20 aminci. Les tranchées 121 (en noir sur la figure 6F) correspondent aux régions diélectriques 121 des figures 4A et 4B. Les tranchées 121 traversent entièrement le substrat 20, sur toute son épaisseur, et débouchent sur la face supérieure de la couche isolante 22. Les tranchées 121 sont par exemple formées par gravure réactive ionique profonde du substrat 20, puis remplies d'un matériau diélectrique. Les portions de substrat 20 délimitées par les tranchées correspondent aux électrodes El des transducteurs. FIG. 6F illustrates a step of forming insulating trenches 121 filled with a dielectric material, for example silicon oxide, from the upper face of the thinned substrate 20. The trenches 121 (in black in FIG. 6F) correspond to the dielectric regions 121 of FIGS. 4A and 4B. The trenches 121 entirely pass through the substrate 20, over its entire thickness, and open out on the upper face of the insulating layer 22. The trenches 121 are for example formed by deep ionic reactive etching of the substrate 20, then filled with a dielectric material. The portions of substrate 20 delimited by the trenches correspond to the electrodes E1 of the transducers.
[0086] La figure 6G illustre une étape d'oxydation de la face supérieure d'un troisième substrat semiconducteur 30, par exemple en silicium. Lors de cette étape, une couche diélectrique 32, par exemple en oxyde de silicium, est formée du côté de la face supérieure du substrat 30. L'oxydation peut être réalisée par un procédé d'oxydation thermique sèche. L'épaisseur de la couche diélectrique 32 formée lors de cette étape est par exemple comprise entre 100 nm et 10 pm, par exemple de l'ordre de 2 pm, par exemple comprise entre 2 et 10 pm. A titre de variante, la couche 32 peut être formée par dépôt d'un matériau isolant, par exemple de l'oxyde de silicium, sur la face supérieure du substrat 30. Par ailleurs, à titre de variante, le substrat 30 peut être un substrat en un matériau diélectrique, par exemple du verre, ou un substrat semiconducteur à haute résistivité, par exemple un substrat en silicium non dopé ou faiblement dopé. [0087] La figure 6H illustre une étape de report de la structure de la figure 6F sur la structure de la figure 6G. Dans l'exemple représenté, la structure de la figure 6F est retournée par rapport à l'orientation de la figure 6F, et reportée sur la structure de la figure 6G de façon que la face inférieure des électrodes El et la face inférieure des régions diélectriques 121 viennent en contact avec la face supérieure de la couche diélectrique 32. Les deux structures sont fixées l'une à l'autre par collage direct de la face inférieure des électrodes El et des régions diélectriques 121 sur la face supérieure de la couche diélectrique 32. FIG. 6G illustrates a step of oxidation of the upper face of a third semiconductor substrate 30, for example made of silicon. During this step, a dielectric layer 32, for example made of silicon oxide, is formed on the side of the upper face of the substrate 30. The oxidation can be carried out by a dry thermal oxidation process. The thickness of the dielectric layer 32 formed during this step is for example between 100 nm and 10 μm, for example of the order of 2 μm, for example between 2 and 10 μm. As a variant, the layer 32 may be formed by depositing an insulating material, for example silicon oxide, on the upper face of the substrate 30. Furthermore, as a variant, the substrate 30 may be a substrate made of a dielectric material, for example glass, or a semiconductor substrate with high resistivity, for example an undoped or lightly doped silicon substrate. FIG. 6H illustrates a step of transferring the structure of FIG. 6F to the structure of FIG. 6G. In the example shown, the structure of FIG. 6F is turned over with respect to the orientation of FIG. 6F, and transferred to the structure of FIG. 6G so that the lower face of the electrodes E1 and the lower face of the dielectric regions 121 come into contact with the upper face of the dielectric layer 32. The two structures are fixed to each other by direct bonding of the lower face of the electrodes E1 and of the dielectric regions 121 on the upper face of the dielectric layer 32 .
[0088] La figure 61 illustre une étape ultérieure de retrait du substrat 10 et de la couche diélectrique 12 de la structure de départ. Ainsi, seule la couche semiconductrice 14b est conservée au-dessus des cavités, pour former les membranes 123 des transducteurs. FIG. 61 illustrates a subsequent step of removing the substrate 10 and the dielectric layer 12 from the starting structure. Thus, only the semiconductor layer 14b is kept above the cavities, to form the membranes 123 of the transducers.
[0089] La figure 6J illustre la structure obtenue à l'issue d'une ou plusieurs étapes ultérieures de structuration de la couche semiconductrice 14b et des couches diélectriques 14a et 22, pour d'une part délimiter les membranes flexibles 123 des transducteurs dans la couche semiconductrice 14b, et d'autre part former, dans les couches diélectriques 14a et 22, des ouvertures 41 d'accès à la face supérieure des électrodes El des transducteurs. FIG. 6J illustrates the structure obtained at the end of one or more subsequent stages of structuring of the semiconductor layer 14b and of the dielectric layers 14a and 22, for on the one hand delimiting the flexible membranes 123 of the transducers in the semiconductor layer 14b, and on the other hand form, in the dielectric layers 14a and 22, openings 41 for access to the upper face of the electrodes El of the transducers.
[0090] La figure 6K illustre une étape ultérieure de dépôt d'une couche métallique 43 sur toute la face supérieure de la structure de la figure 61, puis de structuration de la couche métallique 43, par exemple par photolithographie et gravure, pour délimiter les électrodes supérieures E2 des transducteurs . FIG. 6K illustrates a subsequent step of depositing a metal layer 43 over the entire upper face of the structure of FIG. 61, then of structuring the metal layer 43, for example by photolithography and etching, to delimit the upper electrodes E2 of the transducers.
[0091] Dans cet exemple, les éléments de connexion 311 de la structure des figures 4A et 4B correspondent à des portions de la couche 43 revêtant les flancs des ouvertures 41 et venant en contact avec la face supérieure des électrodes El au fond des ouvertures 41. Le substrat 110 et la couche diélectrique 112 de la structure des figures 4A et 4B correspondent respectivement au substrat 30 et à la couche diélectrique 32. Les régions diélectriques 127 et 129 de la structure des figures 4A et 4B, formant les parois latérales et le fond des cavités 125, correspondant quant à elles aux couches 14a et 22. In this example, the connection elements 311 of the structure of Figures 4A and 4B correspond to portions of the layer 43 coating the sides of the openings 41 and coming into contact with the upper face of the electrodes E1 at the bottom of the openings 41. The substrate 110 and the dielectric layer 112 of the structure of FIGS. 4A and 4B correspond respectively to the substrate 30 and to the dielectric layer 32. The dielectric regions 127 and 129 of the structure of Figures 4A and 4B, forming the side walls and the bottom of the cavities 125, corresponding to the layers 14a and 22.
[0092] Les figures 7A à 7C sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication d'un dispositif du type illustré par les figures 5A et 5B. FIGS. 7A to 7C are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a device of the type illustrated by FIGS. 5A and 5B.
[0093] Les étapes initiales du procédé sont identiques à ce qui a été décrit précédemment en relation avec les figures 6A à 6G. The initial steps of the method are identical to what has been described above in relation to FIGS. 6A to 6G.
[0094] La figure 7A illustre la structure obtenue à l'issue des étapes supplémentaires successives suivantes, en partant de la structure de la figure 6F : formation de vias conducteurs 51 isolés latéralement, traversant verticalement la couche semiconductrice 20 sur toute son épaisseur et débouchant sur la face supérieure de la couche diélectrique 22 ; FIG. 7A illustrates the structure obtained at the end of the following successive additional steps, starting from the structure of FIG. 6F: formation of conductive vias 51 isolated laterally, vertically crossing the semiconductor layer 20 over its entire thickness and emerging on the upper face of the dielectric layer 22;
- dépôt d'une couche métallique 53 sur la face supérieure de la structure, la couche métallique 53 étant en contact, par sa face inférieure, avec la face supérieure des électrodes El et avec la face supérieure des vias conducteurs 51 ; et- deposition of a metal layer 53 on the upper face of the structure, the metal layer 53 being in contact, via its lower face, with the upper face of the electrodes El and with the upper face of the conductive vias 51; and
- retrait localisé de la couche métallique 53, par exemple en vis-à-vis des régions diélectriques 121, de façon à isoler électriquement les électrodes El les unes des autres. - Localized removal of the metal layer 53, for example vis-à-vis the dielectric regions 121, so as to electrically insulate the electrodes E1 from one another.
[0095] La figure 7B illustre la structure obtenue à l'issue des étapes supplémentaires successives suivantes, en partant de la structure de la figure 6G : FIG. 7B illustrates the structure obtained at the end of the following successive additional steps, starting from the structure of FIG. 6G:
- dépôt d'une couche métallique 61 sur la face supérieure de la structure, la couche métallique 61 étant en contact, par sa face inférieure, avec la face supérieure de la couche diélectrique 32 ; et - deposition of a metal layer 61 on the upper face of the structure, the metal layer 61 being in contact, by its lower face, with the upper face of the dielectric layer 32; and
- retrait localisé de la couche métallique 61 de façon à définir une pluralité de portions métalliques isolées les unes des autres, disposées selon un agencement identique ou similaire à celui des portions métalliques définies dans la couche métallique 53 dans la structure de la figure 7A. - Localized removal of the metal layer 61 so as to define a plurality of metal portions isolated from one another, arranged in an arrangement identical or similar to that of the metal portions defined in the metal layer 53 in the structure of FIG. 7A.
[0096] La suite du procédé est similaire à ce qui a été décrit précédemment en relation avec les figures 6H à 6K. The remainder of the process is similar to what has been described above in relation to FIGS. 6H to 6K.
[0097] La figure 7C illustre la structure obtenue à la fin du procédé. On notera que, dans cette variante, le collage de la structure de la figure 7A sur la structure de la figure 7B est un collage direct métal-métal entre la face de la couche métallique 53 opposée à la couche semiconductrice 20 (à savoir sa face inférieure dans l'orientation de la figure 7C) et la face de la couche métallique 61 opposée au substrat 30 (à savoir sa face supérieure dans l'orientation de la figure 7C). FIG. 7C illustrates the structure obtained at the end of the process. It will be noted that, in this variant, the bonding of the structure of FIG. 7A on the structure of FIG. 7B is a direct metal-to-metal bond between the face of the metal layer 53 opposite to the semiconductor layer 20 (namely its face bottom in the orientation of Figure 7C) and the face of the metal layer 61 opposite the substrate 30 (namely its upper face in the orientation of Figure 7C).
[0098] L'empilement des portions des couches métalliques 61 et 53 en vis-à-vis des électrodes inférieures El correspond aux portions de couches métalliques 501 de la structure des figures 5A et 5B. Les vias conducteurs isolés 51 correspondent quant à eux aux éléments de connexion 311 de la structure des figures 5A et 5B. The stack of the portions of the metal layers 61 and 53 facing the lower electrodes E1 corresponds to the portions of metal layers 501 of the structure of FIGS. 5A and 5B. The insulated conductive vias 51 correspond for their part to the connection elements 311 of the structure of FIGS. 5A and 5B.
[0099] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à la personne du métier. En particulier, les modes de réalisation décrits ne se limitent pas aux exemples particuliers de matériaux et de dimensions mentionnés dans la présente description. [0100] En outre, les modes de réalisation décrits ne se limitent pas aux exemples particuliers de structures de transducteurs CMUT décrits ci-dessus, ni aux exemples particuliers de procédé de fabrication de transducteurs CMUT décrits ci-dessus. On notera en particulier que la solution proposée peut être appliquée à des transducteurs CMUT réalisés par micro-usinage de surface. Various embodiments and variants have been described. Those skilled in the art will understand that certain features of these various embodiments and variations could be combined, and other variations will be apparent to those skilled in the art. In particular, the embodiments described are not limited to the particular examples of materials and dimensions mentioned in the present description. [0100] In addition, the embodiments described are not limited to the particular examples of structures of CMUT transducers described above, nor to the particular examples of a method of manufacturing CMUT transducers described above. It will be noted in particular that the proposed solution can be applied to CMUT transducers produced by surface micromachining.
[0101] On notera de plus que les modes de réalisation décrits ne se limitent pas aux exemples représentés sur les figures dans lesquels les lignes et les colonnes de transducteurs du dispositif sont rectilignes, et dans lesquels les lignes sont orthogonales aux colonnes. A titre de variante, les lignes et/ou les colonnes de transducteurs du dispositif sont non rectilignes. De plus, les lignes, respectivement les colonnes de transducteurs, peuvent ne pas être parallèles entre elles. En outre, les lignes de transducteurs peuvent ne pas être orthogonales aux colonnes. [0101] It will also be noted that the embodiments described are not limited to the examples shown in the figures in which the rows and columns of transducers of the device are rectilinear, and in which the rows are orthogonal to the columns. As a variant, the rows and / or columns of transducers of the device are non-rectilinear. In addition, the rows, respectively the columns of transducers, may not be parallel to each other. Additionally, the rows of transducers may not be orthogonal to the columns.
[0102] Plus généralement, les modes de réalisation décrits peuvent être adaptés à tout type de transducteur ultrasonore ayant une électrode inférieure et une électrode supérieure, et adapté à être commandé selon un adressage ligne-colonne, par exemple des transducteurs piézoélectriques, par exemple des transducteurs de type PMUT (de l'anglais "Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers" - transducteur ultrasonore piézoélectrique micro-usiné). More generally, the embodiments described can be adapted to any type of ultrasonic transducer having a lower electrode and an upper electrode, and adapted to be controlled according to a row-column addressing, for example piezoelectric transducers, for example PMUT type transducers (standing for “Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers”).

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'imagerie ultrasonore (300) comportant une pluralité de transducteurs ultrasonores (101) agencés selon des lignes (Li) et des colonnes (Cj), chaque transducteur (101) comportant une électrode inférieure (El) et une électrode supérieure (E2), dans lequel : 1. Ultrasonic imaging device (300) comprising a plurality of ultrasonic transducers (101) arranged along lines (Li) and columns (C j ), each transducer (101) comprising a lower electrode (El) and an upper electrode (E2), in which:
- dans chaque ligne (Li), deux transducteurs (101) voisins quelconques de la ligne ont respectivement leur électrode inférieure (El) et leur électrode supérieure (E2) connectées l'une à l'autre, ou leur électrode supérieure (E2) et leur électrode inférieure (El) connectées l'une à 1'autre ; et - in each row (Li), two transducers (101) any neighbors of the row have their lower electrode (El) and their upper electrode (E2) respectively connected to each other, or their upper electrode (E2) and their lower electrode (E1) connected to each other; and
- dans chaque colonne (Cj), deux transducteurs (101) voisins quelconques de la colonne ont respectivement leur électrode inférieure (El) et leur électrode supérieure (E2) connectées l'une à l'autre, ou leur électrode supérieure (E2) et leur électrode inférieure (El) connectées l'une à 1'autre. - in each column (C j ), two transducers (101) any neighboring of the column respectively have their lower electrode (El) and their upper electrode (E2) connected to each other, or their upper electrode (E2) and their lower electrode (E1) connected to each other.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel : 2. Device according to claim 1, wherein:
- dans chaque ligne (Li), deux transducteurs (101) voisins quelconques de la ligne ont leurs électrodes inférieures (El) respectives isolées électriquement l'une de l'autre et leurs électrodes supérieures (E2) respectives isolées électriquement l'une de l'autre ; et - in each line (Li), two transducers (101) any neighbors of the line have their respective lower electrodes (El) electrically isolated from one another and their respective upper electrodes (E2) electrically isolated from one of the other 'other ; and
- dans chaque colonne (Cj), deux transducteurs (101) voisins quelconques de la colonne ont leurs électrodes inférieures (El) respectives isolées électriquement l'une de l'autre et leurs électrodes supérieures (E2) respectives isolées électriquement l'une de l'autre. - in each column (C j ), two transducers (101) any neighboring of the column have their respective lower electrodes (El) electrically isolated from each other and their respective upper electrodes (E2) electrically isolated from one of the other.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque transducteur ultrasonore (101) est un transducteur CMUT comportant une membrane flexible (123) suspendue au- dessus d'une cavité (125), l'électrode inférieure (El) du sducteur étant disposée du côté de la cavité (125) opposé à la membrane flexible (123), et l'électrode supérieure (E2) du transducteur étant disposée du côté de la membrane flexible (123) opposé à la cavité (125). 3. Device according to claim 1 or 2, wherein each ultrasonic transducer (101) is a CMUT transducer comprising a flexible membrane (123) suspended above a cavity (125), the lower electrode (El) of the seducer being disposed on the side of the cavity (125) opposite to the flexible membrane (123), and the upper electrode (E2) of the transducer being disposed on the side of the flexible membrane (123) opposite to the cavity (125).
4.Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les cavités (125) des transducteurs (101) sont formées dans une couche support rigide (127), et dans lequel chaque transducteur (101) a son électrode supérieure (E2) connectée électriquement à une électrode inférieure (El) d'un transducteur (101) voisin par l'intermédiaire d'un élément conducteur (311) traversant la couche support rigide (127). 4.The device of claim 3, wherein the cavities (125) of the transducers (101) are formed in a rigid support layer (127), and wherein each transducer (101) has its upper electrode (E2) electrically connected to a. lower electrode (El) of a neighboring transducer (101) via a conductive element (311) passing through the rigid support layer (127).
5.Dispositif selon la revendication 3 ou 4, dans lequel l'électrode inférieure (El) de chaque transducteur (101) est en un matériau semiconducteur dopé. 5.Device according to claim 3 or 4, wherein the lower electrode (El) of each transducer (101) is of a doped semiconductor material.
6.Dispositif selon la revendication 5, dans lequel une portion de couche métallique (501) s'étend sous l'électrode inférieure (El) de chaque transducteur (101), en contact avec la face inférieure de l'électrode inférieure (El) du transducteur. 6.Device according to claim 5, wherein a portion of metal layer (501) extends under the lower electrode (El) of each transducer (101), in contact with the lower face of the lower electrode (El). of the transducer.
7.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel, dans chaque transducteur (101), la membrane flexible (123) est en un matériau semiconducteur. 7. A device according to any one of claims 3 to 6, wherein, in each transducer (101), the flexible membrane (123) is made of a semiconductor material.
8.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel, dans chaque transducteur (101), une couche diélectrique (129) revêt la face supérieure de l'électrode inférieure (El) du transducteur, au fond de la cavité (125)8. A device according to any one of claims 3 to 7, wherein, in each transducer (101), a dielectric layer (129) covers the upper face of the lower electrode (El) of the transducer, at the bottom of the cavity. (125)
9.Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque transducteur (101) est un transducteur PMUT. 9. The device of claim 1 or 2, wherein each transducer (101) is a PMUT transducer.
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