[发明专利]适合高密度系统集成的SOC PMUT、阵列芯片及制造方法

权利要求书

1.一种适合高密度系统集成的SOC PMUT，其特征在于包括：第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆布置硅衬底（160），所述硅衬底（160）上方布置至少一CMOS单元，所述至少一CMOS单元的金属互连层（201）通过金属引线孔（212）与位于所述金属互连层（201）上方的第二层金属布线（202）垂直互连；所述硅衬底（160）中布置实现所述金属互连层（201）与所述硅衬底（160）背面垂直互连的硅正反面穿孔TSV（162）；所述第一、第二晶圆通过混合键合堆叠，第一、第二晶圆通过布置在两晶圆混合键合界面的键合金属块（300-1、300-2）电学互连；所述第一晶圆混合键合界面布置的键合金属块（300-1）与所述第二层金属布线（202）电学互连；所述第二晶圆布置所述SOC PMUT的机械层（130），所述机械层（130）下方布置至少一空腔体（120），所述机械层（130）中布置支持所述SOC PMUT工作的至少一CMOS辅助电路，所述CMOS辅助电路的金属互连层（301）通过金属互连孔（312）与位于其下方的第二层金属（302）垂直互连；所述第二层金属（302）与所述第二晶圆混合键合界面布置的键合金属块（300-2）电学互连；所述机械层（130）上方布置所述SOC PMUT的下层金属层（112）、压电材料层（115）和上层金属层（114），所述CMOS辅助电路的金属互连层（301）通过上层金属连接孔ZTM（163-1）与所述上层金属层（114）垂直互连，通过下层金属连接孔ZBM（163-2）与所述下层金属层（112）垂直互连。

2.如权利要求1所述的适合高密度系统集成的SOC PMUT，其特征在于所述机械层（130）采用与所述硅衬底（160）相同的材料。

3.如权利要求1所述的适合高密度系统集成的SOC PMUT，其特征在于所述机械层（130）底层布置停止层金属结构（303），所述上层金属连接孔ZTM（163-1）、下层金属连接孔ZBM（163-2）通过所述停止层金属结构（303）与所述CMOS辅助电路的金属互连层（301）电学互连。

4.如权利要求1所述的适合高密度系统集成的SOC PMUT，其特征在于所述硅衬底（160）在所述第二层金属布线（202）上方还设置了至少一层金属布线，所述至少一层金属布线的各层金属布线通过金属引线孔垂直互连，所述至少一层金属布线的最下面一层金属布线通过金属引线孔与所述第二层金属布线垂直互连，所述至少一层金属布线的最上面一层金属布线与所述第一晶圆混合键合界面布置的键合金属块（300-1）电学互连。

5.一种阵列芯片，其特征在于包括多个权利要求1-4任一所述的适合高密度系统集成的SOC PMUT，所述多个SOC PMUT分别通过所述上层金属连接孔ZTM（163-1）将所述上层金属层（114）垂直连接到所述CMOS辅助电路，再通过所述金属互连孔（312）垂直连接到所述第二晶圆的第二层金属（302），然后通过两晶圆混合键合界面布置的键合金属块（300-1、300-2）垂直连接到所述第一晶圆的第二层金属布线（202），继而分别通过所述金属引线孔（212）垂直连接到所述CMOS单元的金属互连层（201），再分别通过所述硅正反面穿孔TSV引到硅芯片背面接到印刷电路板。