用于高频应用的MEMS换能器器件以及制造方法与流程

本公开涉及微机电(mems)器件，特别是电声换能器器件，并且涉及所述微机电器件的制造方法。

背景技术：

1、已知的是，大量的超声学传感器目前可用于发射和接收具有频率高于20khz的声学。通常地，超声学传感器包括电声换能器和被用于驱动该换能器的电路制造，以及用于放大由相同的换能器在接收声学回波信号后生成的电信号。换能器因此在不同的时间段内表现为声学发射器和声学接收器。

2、参考激励声学信号和响应声学信号来指示相应的由换能器发射的声学信号(或波束)以及撞击在换能器上的声学信号(或波束)，例如随着激励声学信号被障碍物反射，的需求已知，例如在超声学领域，需要能够集中激励声学信号。为了控制激励声学信号到空间中的发射，已知的技术被提供用于具有发射球形声波的多个换能器，并且用于使用彼此合适地相移的驱动信号控制这些换能器，从而使由换能器生成的激励声学信号之和形成具有期望的空间分布的声学波束。

3、也就是说，为了提高性能，特别是回波放大方面，通常由根据矩阵布置的对应的mems器件形成的换能器需要被布置得尽可能靠近电路装置，并且特别是电路装置中负责放大由换能器生成的电信号的部分。然而，这一需求与通常使用的高数目(数以千计)的换能器相冲突。

4、在实践中，因为每个换能器被耦合至相应的专用集成电路(asic)，其中该专用集成电路形成驱动电路和与换能器相关联的接收器，通过控制由不同的信道(每个信道被理解为由换能器、对应的驱动电路和对应的接收器形成)引入的延迟以及在不同信道之间呈现的抖动，在换能器与其被连接的asic电路之间存在需要被处置的数以千计的连接。

5、也就是说，针对半导体的第一晶片和半导体的第二晶片，以在第一晶片内形成多个换能器并且在第二晶片上形成多个asic电路的制造过程目前已知。随后，第一晶片和第二晶片被耦合至彼此，使得换能器被耦合至对应的asic电路。然而，这个过程被表征为降低的灵活性，这是因为它为驱动电路和接收器电路二者提供了被采用的单一的制造技术。更进一步地，直到同一过程结束为止，这一制造过程不允许asic电路被测试。再一次地，这一制造过程要求在第一晶片和第二晶片内的电连接焊盘的节距相同。

6、专利文献ep3599217论述了以下内容，为了提高性能并且特别是在回波放大方面，建议的是将换能器(通常地由根据矩阵布置的对应的mems器件形成)被布置为尽可能靠近电路装置，并且特别是电路装置的具有放大由换能器生成的电信号的功能的部分。该专利文献的作者提供了在现有技术下制造部分地克服这种缺点的mems器件的方法。

7、然而，由于一些工艺限制，包括如最小腔-腔距离以及膜的最小厚度，已知的制造工艺不允许制造高于4mhz的宽频带pmut。

技术实现思路

1、本公开旨在提供一种mems器件以一种制造mems器件的方法，以至少部分地克服现有技术的缺点。

2、本公开的mems器件可以被概括为包括：信号处理组件；换能模块，该换能模块包括多个换能器器件，这些换能器器件被相互地布置以形成彼此相邻并且由换能模块的表面区域彼此分离的布置图案；增强结构，该增强结构在换能模块的所述表面区域上，至少部分地围绕每个所述多个换能器器件的每个换能器器件；多个导电耦合元件，在增强结构上延伸并且被配置为将换能模块物理耦合以及电耦合至信号处理组件，每个导电耦合元件被与其他导电耦合元件物理分离并且电绝缘；以及多个第一导电轨道，每个第一导电轨道被电连接至换能器器件以及被电连接至相应的导电耦合元件，该第一导电轨道的特征在于所述导电耦合元件具有拥有相应的形状的截面，该形状例如使得在相应的换能器器件的周围与增强结构的重叠表面最大化的形状。

技术特征：

1.一种mems器件，包括：

2.根据权利要求1所述的器件，其中所述多个导电耦合元件中的一个或多个相应的导电耦合元件具有以下形状中的至少一者的截面：具有大于或等于3的尖点数目的内摆线形状、三角形形状或四边形形状。

3.根据权利要求1所述的器件，其中所述布置图案是矩阵型，所述矩阵型包括行与列，并且所述多个换能器器件中的每个相应的换能器器件被布置在所述行与所述列的相应的行与相应的列的相交处，并且所述多个换能器器件中的每个相应的换能器器件由四个导电耦合元件围绕。

4.根据权利要求1所述的器件，其中所述布置图案是蜂窝型，并且所述多个换能器器件中的每个相应的换能器器件由六个导电耦合元件围绕。

5.根据权利要求1所述的器件，其中所述多个换能器器件中的每个相应的换能器器件包括：相应的膜和与所述相应的膜成整体的相应的换能器元件，以及

6.根据权利要求5所述的器件，其中所述多个换能器器件的所述换能器元件的每个相应的换能器元件包括多层，所述多层包括：

7.根据权利要求6所述的器件，还包括进一步相对于所述多个第一导电轨道的第二导电轨道，所述第二导电轨道被耦合至所述底电极并且被耦合至所述多个导电耦合元件中的另一相应的导电耦合元件，并且其中所述底电极在所述多个换能器元件之间被共用。

8.根据权利要求6所述的器件，其中：

9.根据权利要求6所述的器件，还包括多个第二导电轨道，所述多个第二导电轨道中的每个相应的第二导电轨道被电耦合至相应的底电极并且被电耦合至相应的导电耦合元件。

10.根据权利要求1所述的器件，其中所述增强结构完全围绕所述多个换能器器件中的每个相应的换能器器件延伸，并且其中所述多个导电耦合元件中的每个相应的导电耦合元件完全围绕所述多个换能器器件中的对应的换能器器件延伸。

11.根据权利要求1所述的器件，其中所述导电耦合元件的数目等于二，并且

12.根据权利要求1所述的器件，其中：

13.根据权利要求12所述的器件，其中所述信号处理组件还包括控制模块，

14.根据权利要求13所述的器件，其中所述导电耦合元件、所述连接焊盘、所述再分配导电路径、以及所述另外的连接焊盘形成多个导电路径，所述多个导电路径被配置为承载在所述控制模块与所述换能模块之间的电信号。

15.根据权利要求1所述的器件，其中所述mems器件是超声换能器器件，或者pmut。

16.一种制造mems器件的方法，包括：

17.根据权利要求16所述的方法，其中形成所述多个换能器器件中的每个相应的换能器器件包括：形成相应的膜以及与所述相应的膜成整体的相应的换能器元件，

18.根据权利要求17所述的方法，还包括为每个膜形成支撑件，包括：

19.一种器件，包括：

20.根据权利要求19所述的器件，其中所述第一导电耦合元件以及所述第二导电耦合元件是相同的。

技术总结本公开涉及用于高频应用的MEMS换能器器件以及制造方法。MEMS器件包括：信号处理组件；包括多个换能器器件的换能模块；增强结构，至少部分地围绕于每个换能器器件；针对每个换能器器件的一个或多个耦合支柱，一个或多个耦合支柱在增强结构上延伸并且被配置为将换能模块物理地耦合以及电耦合至信号处理组件，从而承载换能器器件的控制信号。每个导电耦合原件具有截面，所述截面的形状诸如最大化与相应的换能器器件周围的增强结构重叠的表面的形状。所述形状包括等于或大于3的尖点数的内摆线；三角形；四边形。技术研发人员：D·朱斯蒂,F·夸利亚,M·费雷拉,C·L·佩瑞里尼,A·S·萨沃亚受保护的技术使用者：意法半导体股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29