[发明专利]一种超声波传感器的制造方法

说明书

本申请公开了一种超声波传感器的制造方法。所述方法包括：在半导体衬底中形成阱区，所述阱区围绕第一区域；在所述第一区域中形成掺杂区；在所述第一区域中形成空腔，所述掺杂区位于所述空腔的上方，并且包括到达所述空腔的多个开口；在所述掺杂区上方形成支撑层，所述支撑层封闭所述多个开口；以及在所述支撑层上形成压电叠层。该方法在压电叠层的下方形成空腔以减小应力影响和改善声学性能。

技术领域

本发明涉及生物特征传感器，更具体地，涉及超声波传感器的制造方法。

背景技术

生物特征识别是用于区分不同生物特征的技术，包括指纹、掌纹、脸部、DNA、声音等识别技术。指纹是指人的手指末端正面皮肤上凹凸不平的纹路，纹路有规律的排列形成不同的纹型。指纹识别指通过比较不同指纹的细节特征点来进行身份鉴定。由于具有终身不变性、唯一性和方便性，指纹识别的应用越来越广泛。

在指纹识别中，采用传感器获取指纹图像信息。根据工作原理的不同，指纹传感器可以分为光学、电容、压力、超声传感器。超声波传感器是第三代指纹传感器，其中利用压电材料的逆压电效应产生超声波。在超声波接触到指纹时，在指纹的嵴、峪中表现出不同的反射率和透射率。通过扫描一定面积内的超声波束信号即可读取指纹信息。超声波传感器产生的超声波可以能够穿透由玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石或者塑料制成的手机外壳进行扫描，从而将超声波传感器设置在手机外壳内。超声波传感器内置可以减少其占用的表面积，在手机表面上允许安装更大尺寸的显示屏，因而可以提高手机的屏占比。

图1示出根据现有技术的超声波传感器组件的截面示意图。现有技术中公开了一种超声波传感器组件，包括集成在一个芯片中的CMOS电路和压电叠层。CMOS包括在半导体衬底101中形成的阱区102、在阱区中形成N型晶体管的源极103a和漏极103b、在半导体衬底101中形成P型晶体管的源极104a和104b、栅极介质层105、N型晶体管的栅极导体106、P型晶体管的栅极导体107。压电叠层包括压电层201、下电极202和上电极203。绝缘层111隔开CMOS电路和压电叠层，导电通道112贯穿绝缘层111以实现二者之间的电连接。具体地，N型晶体管的漏极103b经由导电通道112连接至下电极202的上表面，P型晶体管的源极104a经由导电通道112连接至下电极的下表面。

在该超声波传感器中，位于绝缘层111上方的压电叠层利用超声信号提取指纹信息，位于绝缘层111下方的CMOS电路用于处理超声信号。该超声波传感器的结构简单，并且可以高速的读取和鉴定指纹。然而，绝缘层111产生的应力导致超声波传感器的频率不稳定、成品率低、参数一致性差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种超声波传感器的制造方法，其中，在压电叠层的下方形成空腔以减小应力影响和改善声学性能。

根据本发明的一方面，提供一种超声波传感器的制造方法，包括：

在半导体衬底中形成阱区，所述阱区围绕第一区域；

在所述第一区域中形成掺杂区；

在所述第一区域中形成空腔，所述掺杂区位于所述空腔的上方，并且包括到达所述空腔的多个开口；

在所述掺杂区上方形成支撑层，所述支撑层封闭所述多个开口；以及

在所述支撑层上形成压电叠层。

优选地，所述掺杂区为网格形状，所述多个开口作为所述网格的网孔。

优选地，形成空腔的步骤包括：采用蚀刻相对于所述阱区和所述掺杂区去除所述半导体衬底的一部分。

优选地，形成空腔的步骤包括：

采用电化学腐蚀将所述第一区域转变成多孔层，其中，所述阱区和所述掺杂区分别连接电极；以及

采用蚀刻相对于所述半导体衬底、所述阱区和所述掺杂区去除所述多孔层。