TWI814593B - 電容式超聲波傳感裝置、其製造方法及傳感陣列 - Google Patents
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Abstract
一種電容式超聲波傳感裝置,包含基板、第一電容結構、第二電容結構、第一薄膜結構及第二薄膜結構。第一電容結構設置於基板,並包含第一電極及第二電極。第二電極與第一電極之間具有第一間隙及介電層。第二電容結構設置於基板,並包含第三電極及第四電極。第四電極與第三電極之間具有第二間隙。第一薄膜結構連接第一電極與介電層,並用以將第一間隙封閉。第二薄膜結構連接第三電極與第四電極,並用以將第二間隙封閉。第一電極與第二電極之間的第一間距與第二間隙的第二間距相異。藉此,提供不同的電容傳感間隙,以增加應用彈性。
Description
本發明係關於一種傳感裝置、其製造方法及傳感陣列,特別是關於一種電容式超聲波傳感裝置、其製造方法及傳感陣列。
現有電容式機械超聲波傳感器主要透過晶圓接合或封裝技術將電容式機械超聲波傳感器中的微機電元件與電路整合。然而由於電容式傳感器的驅動電路需透過較高的電壓驅動,因此透過單晶片系統開發電容式機械超聲波傳感器的研發成本較高,同時,大面積微機電結構的成本亦隨之上升。
有鑑於此,開發一種透過低成本製程於互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor;CMOS)上方製作微機電電容式超聲波元件的電容式機械超聲波傳感器,遂成相關業者研發之目標。
因此,本發明之目的在於提供一種電容式超聲波傳感裝置、其製造方法及傳感陣列,透過相同的製程步驟形成具有不同電容傳感間隙的電容式超聲波傳感裝置,有利於增加電容式超聲波元件之應用彈性,較大的電容傳感間隙可提供較好的超聲波發射能力,而較小的電容傳感間隙則可提升電容式超聲波傳感裝置接收超聲波時的機電轉換效率。
依據本發明的結構態樣之一實施方式提供一種電容式超聲波傳感裝置,包含一基板、一第一電容結構、一第二電容結構、一第一薄膜結構及一第二薄膜結構。第一電容結構設置於基板,並包含一第一電極及一第二電極。第二電極與第一電極之間具有一第一間隙及一介電層。第二電容結構設置於基板,並包含一第三電極及一第四電極。第四電極與第三電極之間具有一第二間隙。第一薄膜結構連接第一電極與介電層,並用以將第一間隙封閉。第二薄膜結構連接第三電極與第四電極,並用以將第二間隙封閉。第一電極與第二電極之間的一第一間距與第二間隙的一第二間距相異。
前述實施方式之其他實施例如下:前述第一電容結構可為一感測端。第二電容結構可為一發射端。第一間距小於第二間距。
前述實施方式之其他實施例如下:前述第一間距可大於等於100奈米,且小於等於150奈米。第二間距可大於等於350奈米,且小於等於450奈米。
前述實施方式之其他實施例如下:前述第一電容結構可為一金屬-絕緣層-金屬結構;第二電容結構可為一氮化鈦電容結構。
前述實施方式之其他實施例如下:前述電容式超聲波傳感裝置可應用於一固態環境及一液態環境之一者。
前述實施方式之其他實施例如下:前述第一薄膜結構的厚度及第二薄膜結構的厚度皆可大於等於0.5微米,且小於等於5微米。
前述實施方式之其他實施例如下:前述電容式超聲波傳感裝置可更包含二導電結構及二隔離層。二導電結構分別電性連接第一電容結構及第二電容結構。二隔離層分別包覆二導電結構。
依據本發明的結構態樣之另一實施方式提供一種傳感陣列,包含複數電容式超聲波傳感裝置以及一介面電路。此些電容式超聲波傳感裝置之至少一者包含一基板、一第一電容結構、一第二電容結構、一第一薄膜結構及一第二薄膜結構。第一電容結構設置於基板,並包含一第一電極及一第二電極。第二電極與第一電極之間具有一第一間隙及一介電層。第二電容結構設置於基板,並包含一第三電極及一第四電極。第四電極與第三電極之間具有一第二間隙。第一薄膜結構連接第一電極與介電層,並用以將第一間隙封閉。第二薄膜結構連接第三電極與第四電極,並用以將第二間隙封閉。介面電路供此些電容式超聲波傳感裝置堆疊其上,且電性連接此些電容式超聲波傳感裝置。第一電極與第二電極之間的一第一間距與第二間隙的一第二間距相異。
依據本發明的結構態樣之另一實施方式提供一種電容式超聲波傳感裝置的製造方法,包含一印刷步驟、一第一蝕刻步驟、一第二蝕刻步驟、一第三蝕刻步驟及一薄膜設置步驟。印刷步驟係將一第一電容前驅結構及一第二電容前驅結構印刷於一基板。第一蝕刻步驟係透過一等向性濕蝕刻製程對第一電容前驅結構之一金屬化合物及第二電容前驅結構之一金屬化合物蝕刻而分別形成複數開口。第二蝕刻步驟係透過一非等向性乾蝕刻製程自此些開口對第一電容前驅結構之一介電層及第二電容前驅結構之一介電層蝕刻。第三蝕刻步驟係透過等向性濕蝕刻製程分別對第一電容前驅結構之一鋁銅合金及第二電容前驅結構之一鋁銅合金蝕刻而分別形成一第一電容結構及一第二電容結構。薄膜設置步驟係將一第一薄膜結構及一第二薄膜結構分別設置於第一電容結構之表面及第二電容結構之表面。
前述實施方式之其他實施例如下:前述電容式超聲波傳感裝置的製造方法可更包含一雷射步驟、一佈線步驟及一隔離層設置步驟。雷射步驟係透過一雷射製程分別將第一電容結構之一部分介電層及第二電容結構之一部分介電層移除而形成二導電層。佈線步驟係將二導電結構分別設置於第一電容結構及第二電容結構之二導電層。二導電結構分別電性連接第一電容結構及第二電容結構。隔離層設置步驟係將二隔離層分別包覆二導電結構。
前述實施方式之其他實施例如下:前述第二蝕刻步驟可包含一頻率匹配步驟。頻率匹配步驟係根據第二蝕刻步驟之一蝕刻時間對第一電容結構之一共振頻率及第二電容結構之一共振頻率進行調整。
以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見,許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而,應瞭解到,這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說,在本發明部分實施例中,這些實務上的細節是非必要的。此外,為簡化圖式起見,一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之;並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。
此外,本文中當某一元件(或單元或模組等)「連接」於另一元件,可指所述元件是直接連接於另一元件,亦可指某一元件是間接連接於另一元件,意即,有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而當有明示某一元件是「直接連接」於另一元件時,才表示沒有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而第一、第二、第三等用語只是用來描述不同元件,而對元件本身並無限制,因此,第一元件亦可改稱為第二元件。且本文中之元件/單元/電路之組合非此領域中之一般周知、常規或習知之組合,不能以元件/單元/電路本身是否為習知,來判定其組合關係是否容易被技術領域中之通常知識者輕易完成。
請參閱第1圖及第2圖,第1圖係繪示本發明之第一實施例之電容式超聲波傳感裝置100之示意圖;第2圖係繪示依照第1圖第一實施例之電容式超聲波傳感裝置100沿剖面線2-2之剖面示意圖。電容式超聲波傳感裝置100包含一基板110、一第一電容結構120、一第二電容結構130、一第一薄膜結構140及一第二薄膜結構150。第一電容結構120設置於基板110,並包含一第一電極121及一第二電極122。第二電極122與第一電極121之間具有一第一間隙123及一介電層124。第二電容結構130設置於基板110,並包含一第三電極131及一第四電極132。第四電極132與第三電極131之間具有一第二間隙133。第一薄膜結構140連接第一電極121與介電層124,並用以將第一間隙123封閉。第二薄膜結構150連接第三電極131與第四電極132,並用以將第二間隙133封閉。第一電極121與第二電極122之間的一第一間距G1與第二間隙133的一第二間距G2相異。藉此,本發明之電容式超聲波傳感裝置100提供具有不同間距(即第一間距G1及第二間距G2)的電容傳感間隙,增加電容式超聲波元件之應用彈性。
此外,基板110可為互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor;CMOS)中的金屬連接層。第一電容結構120可為一金屬-絕緣層-金屬(Metal-Inductor-Metal)結構。第二電容結構130可為一氮化鈦(Titanium Nitride)電容結構。第一電極121、第三電極131及第四電極132可為氮化鈦。第二電極122可為三明治結構的金屬層。介電層124可位於第二電極122上方,其厚度可為40奈米(nm)。第一薄膜結構140及第二薄膜結構150可為薄膜沉積形成的介電材質或封膜。第一薄膜結構140由第一電極121之兩端連接至介電層124,進而將第一間隙123密閉。第二薄膜結構150由第三電極131之兩端連接至第四電極132,進而將第二間隙133密閉。藉此,本發明之電容式超聲波傳感裝置100同時具備不同的電容結構(即金屬-絕緣層-金屬結構及氮化鈦電容結構)。
在第一實施例中,基板110可為0.18微米(μm)製程平台上的金屬連接層,第一電容結構120可為M5金屬層及M6金屬層之間的電容頂層金屬(Capacitor-Top-Metal;CTM),第一電極121可為前述電容頂層金屬之氮化鈦(TiN),第二電極122可為M5金屬層,第二電容結構130可為M4金屬層,第三電極131及第四電極132可為M4金屬層之二層氮化鈦(TiN),但本發明不以此為限。進一步來說,本發明之電容式超聲波傳感裝置100使用M4金屬層以上的結構形成第一電容結構120及第二電容結構130,保留M4金屬層以下的結構保留電路規劃的彈性。
詳細地說,透過第一薄膜結構140及第二薄膜結構150分別將第一電容結構120及第二電容結構130密封,電容式超聲波傳感裝置100可應用於一固態環境及一液態環境之一者。在第一實施例中,電容式超聲波傳感裝置100可作為指紋感測辨識裝置、質量感測裝置、設置於水下環境或設置於電解液中,但本發明不以此為限。另外,透過第一薄膜結構140及第二薄膜結構150分別將第一間隙123及第二間隙133密封,使第一間隙123及第二間隙133處於壓力相對較低的真空狀態,因為空氣阻尼的降低使得結構品質因子上升,使電容式超聲波傳感裝置100設置於一般空氣環境以及液態環境中仍具備足夠的機電轉換能力。
具體來說,第一電容結構120可為一感測端。第二電容結構130可為一發射端。第一間距G1小於第二間距G2。第一間距G1可大於等於100奈米,且小於等於150奈米。第二間距G2可大於等於350奈米,且小於等於450奈米。在第一實施例中,第一間距G1可為120奈米,第二間距G2可為450奈米,但本發明不以此為限。由於第一電容結構120的第一間距G1較小,其機電轉換效率較佳,即使不透過高電壓驅動亦可具有良好的機電傳感效率;此外,作為感測端可具有高靈敏度的特性。第二電容結構130的第二間距G2較大,其可產生的薄膜位移量較大。藉此,本發明之電容式超聲波傳感裝置100可同時擁有高感測靈敏度及高位移量的特性,並透過低電壓(25伏特以下)驅動。
請再參閱第1圖,電容式超聲波傳感裝置100之第一薄膜結構140的厚度h及第二薄膜結構150的厚度h皆可大於等於0.5微米,且小於等於5微米。蝕刻寬度
We可大於等於5微米,且小於等於20微米。在第一實施例中,電容式超聲波傳感裝置100之長度L可大於等於30微米,且小於等於100微米。電容式超聲波傳感裝置100自振盪速度較低的周緣角落進行蝕刻。
請參閱第1圖至第3圖,第3圖係繪示本發明之第二實施例之電容式超聲波傳感裝置100a之剖面示意圖。電容式超聲波傳感裝置100a包含基板110、第一電容結構120、第二電容結構130、第一薄膜結構140及一第二薄膜結構150。在第二實施例中,電容式超聲波傳感裝置100a之基板110、第一電容結構120、第二電容結構130、第一薄膜結構140及一第二薄膜結構150分別與第一實施例之基板110、第一電容結構120、第二電容結構130、第一薄膜結構140及一第二薄膜結構150結構相同,不再贅述。特別的是,電容式超聲波傳感裝置100a可更包含二導電結構170及二隔離層180。二導電結構170分別電性連接第一電容結構120及第二電容結構130。二隔離層180分別包覆二導電結構170。藉此,本發明之電容式超聲波傳感裝置100a可設置於水下環境或電解液中。
請參閱第2圖、第3圖及第4圖,第4圖係繪示本發明之第三實施例之傳感陣列300之示意圖。傳感陣列300包含複數電容式超聲波傳感裝置100及一介面電路200。在第三實施例中,電容式超聲波傳感裝置100可與第一實施例之電容式超聲波傳感裝置100或第二實施例之電容式超聲波傳感裝置100a結構相同,不再贅述。特別的是,介面電路200供此些電容式超聲波傳感裝置100堆疊其上,且電性連接此些電容式超聲波傳感裝置100。藉此,本發明之傳感陣列300在互補式金屬氧化物半導體上方製作電容式超聲波傳感裝置100,並將介面電路200垂直設置於電容式超聲波傳感裝置100之下方,縮小傳感陣列300之面積,並降低走線難度。
此外,由於傳感陣列300外圍的區塊310之邊界條件與電容式超聲波傳感裝置100不同,而具有與電容式超聲波傳感裝置100不同的自然振動頻率。因此,傳感陣列300外圍的區塊310不設置電容式超聲波傳感裝置100。
請參閱第2圖、第5圖至第10圖,第5圖係繪示本發明之第四實施例之電容式超聲波傳感裝置100的製造方法S10之流程圖;第6圖係繪示依照第5圖第四實施例之電容式超聲波傳感裝置100的製造方法S10之印刷步驟S01之示意圖;第7圖係繪示依照第5圖第四實施例之電容式超聲波傳感裝置100的製造方法S10之第一蝕刻步驟S02之示意圖;第8圖係繪示依照第5圖第四實施例之電容式超聲波傳感裝置100的製造方法S10之第二蝕刻步驟S03之示意圖;第9圖係繪示依照第5圖第四實施例之電容式超聲波傳感裝置100的製造方法S10之第三蝕刻步驟S04之示意圖;及第10圖係繪示依照第5圖第四實施例之電容式超聲波傳感裝置100的製造方法S10之薄膜設置步驟S05之示意圖。電容式超聲波傳感裝置100的製造方法S10包含一印刷步驟S01、一第一蝕刻步驟S02、一第二蝕刻步驟S03、一第三蝕刻步驟S04及一薄膜設置步驟S05。
印刷步驟S01係將一第一電容前驅結構20及一第二電容前驅結構30印刷於一基板110。
第一蝕刻步驟S02係透過一等向性濕蝕刻製程對第一電容前驅結構20之一金屬化合物21、22及第二電容前驅結構30之一金屬化合物31、32蝕刻而分別形成複數開口11、12、13、14。詳細地說,等向性濕蝕刻製程可為透過具有硫酸及過氧化氫的蝕刻液對金屬化合物21、22、31、32進行濕蝕刻,但本發明不以此為限。
第二蝕刻步驟S03係透過一非等向性乾蝕刻製程自此些開口11、12、13、14對第一電容前驅結構20之一介電層23、24及第二電容前驅結構30之一介電層33、34蝕刻。具體而言,非等向性乾蝕刻製程可為反應式離子蝕刻(Reactive Ion Etching;RIE),但本發明不以此為限。
第三蝕刻步驟S04係透過等向性濕蝕刻製程分別對第一電容前驅結構20之一鋁銅合金25及第二電容前驅結構30之一鋁銅合金35蝕刻而分別形成第9圖所示之第一電容結構120及第二電容結構130。
薄膜設置步驟S05係將一第一薄膜結構140及一第二薄膜結構150分別設置於第一電容結構120之表面及第二電容結構130之表面,並形成如第2圖所示之電容式超聲波傳感裝置100。在第四實施例中,電容式超聲波傳感裝置100可與第一實施例之電容式超聲波傳感裝置100結構相同,但本發明不以此為限。
藉此,本發明之電容式超聲波傳感裝置100的製造方法S10透過相同的低成本製程(即等向性濕蝕刻製程及非等向性乾蝕刻製程)同時在互補式金屬氧化物半導體上方製作電容式超聲波傳感裝置100之第一電容結構120及第二電容結構130,將電容式超聲波系統的製作成本降低。
請參閱第1圖、第3圖、第5圖、第11圖至第13圖,第11圖係繪示本發明之第五實施例之電容式超聲波傳感裝置100a的製造方法S10a之流程圖;第12圖係繪示依照第11圖第五實施例之電容式超聲波傳感裝置100a的製造方法S10a之雷射步驟S06之示意圖;及第13圖係繪示依照第11圖第五實施例之電容式超聲波傳感裝置100a的製造方法S10a之佈線步驟S07之示意圖。電容式超聲波傳感裝置100a的製造方法S10a包含一印刷步驟S01、一第一蝕刻步驟S02、一第二蝕刻步驟S03a、一第三蝕刻步驟S04、一薄膜設置步驟S05、一雷射步驟S06、一佈線步驟S07及一隔離層設置步驟S08。在第五實施例中,印刷步驟S01、第一蝕刻步驟S02、第三蝕刻步驟S04及薄膜設置步驟S05分別與第四實施例之印刷步驟S01、第一蝕刻步驟S02、第三蝕刻步驟S04及薄膜設置步驟S05作動相同,不再贅述。特別的是,電容式超聲波傳感裝置100a的製造方法S10a可更包含雷射步驟S06、佈線步驟S07及隔離層設置步驟S08,第二蝕刻步驟S03a可包含一頻率匹配步驟S031。
頻率匹配步驟S031係根據第二蝕刻步驟S03a之一蝕刻時間對第一電容結構120之一共振頻率及第二電容結構130之一共振頻率進行調整。進一步來說,頻率匹配步驟S031透過拉長或縮短第二蝕刻步驟S03a的進行時間,調整介電層27(見第8圖及第9圖)的厚度,改變第一電容結構120的自然振動頻率,使第一電容結構120的自然振動頻率與第二電容結構130的自然振動頻率相同。
在本發明的其他實施方式中,電容式超聲波傳感裝置的製造方法亦可根據電式軟彈簧效應調整施加於第一電容結構及第二電容結構之其中一者的偏壓,使第一電容結構的自然振動頻率與第二電容結構的自然振動頻率匹配,但因為第一電容結構的第一間距較小,其頻率調整範圍較大。
雷射步驟S06係透過一雷射製程分別將第一電容結構120之一部分介電層26(見第10圖)及第二電容結構130之一部分介電層36(見第10圖)移除而形成二導電層160。
佈線步驟S07係將二導電結構170分別設置於第一電容結構120及第二電容結構130之二導電層160。二導電結構170分別電性連接第一電容結構120及第二電容結構130。
隔離層設置步驟S08係將二隔離層180分別包覆二導電結構170,並形成如第3圖所示之電容式超聲波傳感裝置100a。在第五實施例中,電容式超聲波傳感裝置100a可與第一實施例之電容式超聲波傳感裝置100結構相同,但本發明不以此為限。
由上述實施方式可知,本發明具有下列優點,其一,本發明之電容式超聲波傳感裝置提供具有不同間距(即第一間距及第二間距)的電容傳感間隙,增加電容式超聲波元件之應用彈性;其二,本發明之傳感陣列在互補式金屬氧化物半導體上方製作電容式超聲波傳感裝置,並將介面電路垂直設置於電容式超聲波傳感裝置之下方,縮小傳感陣列之面積,並降低走線難度;其三,本發明之電容式超聲波傳感裝置的製造方法透過相同的低成本製程(即等向性濕蝕刻製程及非等向性乾蝕刻製程)同時在互補式金屬氧化物半導體上方製作電容式超聲波傳感裝置之第一電容結構及第二電容結構,將電容式超聲波系統的製作成本降低。
雖然本發明已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
11,12,13,14:開口
20:第一電容前驅結構
21,22,31,32:金屬化合物
23,24,27,33,34,124:介電層
25,35:鋁銅合金
26,36:部分介電層
30:第二電容前驅結構
100,100a:電容式超聲波傳感裝置
110:基板
120:第一電容結構
121:第一電極
122:第二電極
123:第一間隙
130:第二電容結構
131:第三電極
132:第四電極
133:第二間隙
140:第一薄膜結構
150:第二薄膜結構
160:導電層
170:導電結構
180:隔離層
200:介面電路
300:傳感陣列
310:區塊
S01:印刷步驟
S02:第一蝕刻步驟
S03,S03a:第二蝕刻步驟
S031:頻率匹配步驟
S04:第三蝕刻步驟
S05:薄膜設置步驟
S06:雷射步驟
S07:佈線步驟
S08:隔離層設置步驟
S10,S10a:製造方法
G1:第一間距
G2:第二間距
L:長度
W
e :蝕刻寬度
h:厚度
第1圖係繪示本發明之第一實施例之電容式超聲波傳感裝置之示意圖;
第2圖係繪示依照第1圖第一實施例之電容式超聲波傳感裝置沿剖面線2-2之剖面示意圖;
第3圖係繪示本發明之第二實施例之電容式超聲波傳感裝置之剖面示意圖;
第4圖係繪示本發明之第三實施例之傳感陣列之示意圖;
第5圖係繪示本發明之第四實施例之電容式超聲波傳感裝置的製造方法之流程圖;
第6圖係繪示依照第5圖第四實施例之電容式超聲波傳感裝置的製造方法之印刷步驟之示意圖;
第7圖係繪示依照第5圖第四實施例之電容式超聲波傳感裝置的製造方法之第一蝕刻步驟之示意圖;
第8圖係繪示依照第5圖第四實施例之電容式超聲波傳感裝置的製造方法之第二蝕刻步驟之示意圖;
第9圖係繪示依照第5圖第四實施例之電容式超聲波傳感裝置的製造方法之第三蝕刻步驟之示意圖;
第10圖係繪示依照第5圖第四實施例之電容式超聲波傳感裝置的製造方法之薄膜設置步驟之示意圖;
第11圖係繪示本發明之第五實施例之電容式超聲波傳感裝置的製造方法之流程圖;
第12圖係繪示依照第11圖第五實施例之電容式超聲波傳感裝置的製造方法之雷射步驟之示意圖;及
第13圖係繪示依照第11圖第五實施例之電容式超聲波傳感裝置的製造方法之佈線步驟之示意圖。
100:電容式超聲波傳感裝置
110:基板
120:第一電容結構
121:第一電極
122:第二電極
123:第一間隙
124:介電層
130:第二電容結構
131:第三電極
132:第四電極
133:第二間隙
140:第一薄膜結構
150:第二薄膜結構
G1:第一間距
G2:第二間距
Claims (11)
- 一種電容式超聲波傳感裝置,包含: 一基板; 一第一電容結構,設置於該基板,並包含: 一第一電極;及 一第二電極,與該第一電極之間具有一第一間隙及一介電層; 一第二電容結構,設置於該基板,並包含: 一第三電極;及 一第四電極,與該第三電極之間具有一第二間隙; 一第一薄膜結構,連接該第一電極與該介電層,並用以將該第一間隙封閉;以及 一第二薄膜結構,連接該第三電極與該第四電極,並用以將該第二間隙封閉; 其中,該第一電極與該第二電極之間的一第一間距與該第二間隙的一第二間距相異。
- 如請求項1所述之電容式超聲波傳感裝置,其中,該第一電容結構為一感測端,該第二電容結構為一發射端,該第一間距小於該第二間距。
- 如請求項1所述之電容式超聲波傳感裝置,其中該第一間距大於等於100奈米,且小於等於150奈米;該第二間距大於等於350奈米,且小於等於450奈米。
- 如請求項1所述之電容式超聲波傳感裝置,其中,該第一電容結構為一金屬-絕緣層-金屬結構;該第二電容結構為一氮化鈦電容結構。
- 如請求項1所述之電容式超聲波傳感裝置,其中該電容式超聲波傳感裝置應用於一固態環境及一液態環境之一者。
- 如請求項1所述之電容式超聲波傳感裝置,其中該第一薄膜結構的厚度及該第二薄膜結構的厚度皆大於等於0.5微米,且小於等於5微米。
- 如請求項1所述之電容式超聲波傳感裝置,更包含: 二導電結構,分別電性連接該第一電容結構及該第二電容結構;及 二隔離層,分別包覆該二導電結構。
- 一種傳感陣列,包含: 複數電容式超聲波傳感裝置,該些電容式超聲波傳感裝置之至少一者包含: 一基板; 一第一電容結構,設置於該基板,並包含: 一第一電極;及 一第二電極,與該第一電極之間具有一第一間隙及一介電層; 一第二電容結構,設置於該基板,並包含: 一第三電極;及 一第四電極,與該第三電極之間具有一第二間隙; 一第一薄膜結構,連接該第一電極與該介電層,並用以將該第一間隙封閉;及 一第二薄膜結構,連接該第三電極與該第四電極,並用以將該第二間隙封閉;以及 一介面電路,供該些電容式超聲波傳感裝置堆疊其上,且電性連接該些電容式超聲波傳感裝置; 其中,該第一電極與該第二電極之間的一第一間距與該第二間隙的一第二間距相異。
- 一種電容式超聲波傳感裝置的製造方法,包含: 一印刷步驟,係將一第一電容前驅結構及一第二電容前驅結構印刷於一基板; 一第一蝕刻步驟,係透過一等向性濕蝕刻製程對該第一電容前驅結構之一金屬化合物及該第二電容前驅結構之一金屬化合物蝕刻而分別形成複數開口; 一第二蝕刻步驟,係透過一非等向性乾蝕刻製程自該些開口對該第一電容前驅結構之一介電層及該第二電容前驅結構之一介電層蝕刻; 一第三蝕刻步驟,係透過該等向性濕蝕刻製程分別對該第一電容前驅結構之一鋁銅合金及該第二電容前驅結構之一鋁銅合金蝕刻而分別形成一第一電容結構及一第二電容結構;以及 一薄膜設置步驟,係將一第一薄膜結構及一第二薄膜結構分別設置於該第一電容結構之表面及該第二電容結構之表面。
- 如請求項9所述之電容式超聲波傳感裝置的製造方法,更包含: 一雷射步驟,係透過一雷射製程分別將該第一電容結構之一部分介電層及該第二電容結構之一部分介電層移除而形成二導電層; 一佈線步驟,係將二導電結構分別設置於該第一電容結構及該第二電容結構之該二導電層,其中該二導電結構分別電性連接該第一電容結構及該第二電容結構;及 一隔離層設置步驟,係將二隔離層分別包覆該二導電結構。
- 如請求項9所述之電容式超聲波傳感裝置的製造方法,其中該第二蝕刻步驟包含: 一頻率匹配步驟,係根據該第二蝕刻步驟之一蝕刻時間對該第一電容結構之一共振頻率及該第二電容結構之一共振頻率進行調整。
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- 2022-12-18 US US18/067,721 patent/US20240099695A1/en active Pending
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