用于电容式微机械加工的超声换能器的方法和系统与流程

本文所公开的主题的实施方案涉及微机电系统(mems)设备，并且更具体地，涉及微机械加工的超声换能器。

背景技术：

1、微机电系统(mems)超声设备(在下文中，mems设备)可用于对目标诸如人体中的器官和软组织以及非人目标进行成像和/或治疗。例如，除了人类、动物等的超声成像之外，mems设备还可用于诸如超声/声学感测、无损评估(nde)、超声治疗(例如，高强度聚焦超声(hifu))等的应用。mems设备可依赖于具有第一电极的膜的振动来接收和发射信号。膜可通过mems设备中的间隙与第二电极间隔开。因此，间隙内突出结构的存在可能干扰膜的振动并降低mems设备的性能。

2、mems设备可使用实时的、非侵入性高频(例如，在100khz至数十mhz的范围内)声波来产生一系列二维(2d)图像和/或三维(3d)图像。声波可由发射换能器发射，并且所发射的声波的反射可由接收换能器接收。然后可处理所接收的声波以显示目标的图像。对于用作发射换能器和/或接收换能器的一些类型的mems设备诸如电容式微机械加工的超声换能器(cmut)，cmut可包括顶部电极和底部电极。顶部电极可在接收电信号时移动以生成声波，或可在接收声波时移动以生成可被处理的电信号。顶部电极和底部电极可由间隙隔开，其中该间隙可包括一定程度的真空或者填充有例如空气。然而，用于制造cmut的过程可能在间隙内产生可能不利地影响cmut的性能的结构。

技术实现思路

1、在一个实施方案中，一种微机电系统(mems)设备包括：硅晶片，该硅晶片具有第一氧化物涂层；位于该第一氧化物涂层中的腔体，该腔体具有由该第一氧化物涂层的层形成的基本上平坦的底面，该第一氧化物涂层的层在该mems设备的柱区域处与该第一氧化物涂层相连，该腔体在沉积掩模层之前蚀刻到第一深度。该mems设备还包括膜，该膜耦接到该硅晶片并且与该腔体的该基本上平坦的底面间隔开该腔体的第二深度，其中该腔体的该深度是沉积该掩模层之前的该腔体的高度和在从这些柱区域去除该掩模层之后形成在该mems设备的这些柱区域处的第二氧化物涂层的高度的总和。例如，该基本上平坦的底面可具有小于0.1nm的均方根(rms)粗糙度值。以这种方式，可以低成本的方式制造mems设备，该方式阻止在该腔体中形成不期望的结构。

2、应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实现方式。

技术特征：

1.一种微机电系统(mems)设备，包括：

2.根据权利要求1所述的mems设备，其中所述mems设备是电容式微机械加工的超声换能器(cmut)(426)。

3.根据权利要求1所述的mems设备，其中所述第一氧化物涂层(204,304)连续地涂覆所述硅晶片(200,300)的表面，包括所述腔体(206,306)的所述基本上平坦的底面(212,312)处的表面。

4.根据权利要求1所述的mems设备，其中所述第一深度(208,308)等于或小于所述掩模层(216,320)的厚度(218,322)。

5.根据权利要求1所述的mems设备，其中所述腔体(206,306)的所述第一深度(208,308)和所述第二深度(228,332)都不延伸到所述硅晶片(200,300)中。

6.根据权利要求1所述的mems设备，其中所述腔体(206,306)的所述第二深度(228,332)等于所述掩模层(216,320)的厚度(218,322)加上所述柱区域(214,314)处的场氧化高度(226,330)。

7.根据权利要求1所述的mems设备，其中所述柱区域(214,314)的表面不被蚀刻。

8.根据权利要求1所述的mems设备，其中所述基本上平坦的底面(212,312)的粗糙度等于或小于0.1nm，所述粗糙度通过均方根确定。

9.一种用于形成微机电系统(mems)设备的方法，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述腔体(206,306)被蚀刻到等于或小于所述掩模层(216,320)的厚度(218,322)的深度。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述一个或多个附加层还包括牺牲层(316)，所述牺牲层在沉积所述掩模层(216,320)之前沉积在所述柱区域处，并且其中所述牺牲层具有破坏所述掩模层在所述腔体(206,306)和所述柱区域(214,314)之间的连续性的厚度(318)，并且其中所述牺牲层(316)是使用光刻法沉积的光致抗蚀剂层。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述一个或多个附加层通过化学蚀刻从所述柱区域(214,314)去除。

13.根据权利要求9所述的方法，其中从所述柱区域(214,314)去除所述一个或多个附加层包括从所述柱区域蚀刻所述一个或多个附加层。

14.根据权利要求9所述的方法，其中在从所述腔体(206,306)去除所述掩模层(216,320)的所述部分之后，所述第一氧化物涂层(204,304)的层保留在所述腔体的所述基本上平坦的底面(212,312)处，所述第一氧化物涂层的所述层在所述柱区域(214,314)处与所述第一氧化物涂层相连。

15.根据权利要求9所述的方法，还包括：在蚀刻所述腔体(206,306)之前氧化所述衬底以形成所述第一氧化物涂层(204,304)，并且其中蚀刻所述腔体包括不将所述腔体蚀刻到大于所述第一氧化物涂层的厚度的深度以在所述腔体的所述基本上平坦的底面(212,312)处提供垫氧化物层(210,310)。

技术总结提供了用于微机电系统(MEMS)设备的各种方法和系统。在一个示例中，该MEMS设备可包括：硅晶片(200,300)，该硅晶片具有第一氧化物涂层(204,304)；位于该第一氧化物涂层中的腔体(206,306)，该腔体具有由该第一氧化物涂层的层形成的基本上平坦的底面(212,312)并且在沉积掩模层(216,320)之前被蚀刻到第一深度(208,308)；以及膜(422)，该膜耦接到该硅晶片并且与该腔体的该基本上平坦的底面间隔开该腔体的第二深度(228,332)。该第二深度是该第一深度和在从柱区域去除该掩模层之后形成在该MEMS设备的这些柱区域处的第二氧化物涂层(224,328)的高度(226,330)的总和。技术研发人员：R·巴丹罗伊受保护的技术使用者：通用电气精准医疗有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5