[发明专利]超声波指纹传感器及其制造方法

权利要求书

1.一种制造超声波指纹传感器的方法，包括：

形成超声波换能器，包括第一衬底、位于所述第一衬底上的机械支撑层、以及位于所述机械支撑层上的压电叠层，所述超声波换能器包括彼此相对的第一表面和第二表面；

形成CMOS电路，包括第二衬底、在所述第二衬底中形成的至少一个晶体管、以及位于所述至少一个晶体管上的多个布线层和多个层间介质层，所述CMOS电路包括彼此相对的第三表面和第四表面；

将所述超声波换能器和所述CMOS电路彼此连接，其中，所述超声波换能器的第二表面与所述CMOS电路的第三表面相对；以及

在所述超声波换能器的第一表面中形成超声波波导结构，

其中，所述机械支撑层为低应力层；所述低应力层为外延多晶层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成超声波换能器的步骤还包括：

对所述外延多晶层进行原位掺杂，以减小应力。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，形成超声波换能器的步骤还包括：

对所述外延多晶层进行退火，以减小应力。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述外延多晶层为硅层。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述外延多晶层沿着厚度方向晶粒的尺寸逐渐增大。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压电叠层包括压电层、与所述压电层的下表面接触的第一电极、以及与所述压电层的上表面接触的第二电极，形成超声波换能器的步骤还包括：

形成与所述第一电极连接的第一接触；以及

形成与所述第二电极连接的第二接触，

其中，所述第一接触和所述第二接触彼此隔开。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，形成CMOS电路还包括：在所述CMOS电路的第三表面形成第一凹槽，所述第一凹槽暴露所述多个布线层中的第一布线层的至少一部分表面。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述连接的步骤包括：采用焊料或共晶键合，将所述超声波换能器的第一接触、第二接触与所述CMOS电路的第一布线层之间彼此连接。

9.根据权利要求8所述的方法，在连接的步骤之前，还包括：在所述第一接触和所述第二接触上形成键合层。

10.根据权利要求8所述的方法，在连接的步骤之前，还包括：在所述第一布线层上形成键合层。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述键合层由Si、Ge、In之一组成，所述第一布线层由Au、Al之一组成。

12.根据权利要求6所述的方法，其中，形成超声波换能器的步骤还包括：在形成第一接触的步骤和形成第二接触的步骤之前，

在所述压电层上形成第一绝缘层；以及

将所述第一绝缘层图案化形成第一凸部和第二凸部，使得所述第一接触和所述第二接触各自的一部分分别位于所述第一凸部和所述第二凸部上。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一绝缘层由氧化硅或氮化硅组成。

14.根据权利要求6所述的方法，其中，形成超声波换能器的步骤还包括：在所述机械支撑层上形成种子层。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述压电层和所述种子层分别由氮化铝组成。