[发明专利]集成MEMS-CMOS超声波传感器

权利要求书

1.一种制作集成微机电系统和互补金属氧化物半导体(MEMS-CMOS)超声波传感器元件的方法，所述方法包括：

在CMOS晶圆的加工期间至少部分地在该CMOS晶圆的一组集成金属层中沉积第一金属和第二金属；

图案化所述第一金属以形成第一电极路径，所述第一电极路径具有被配置成与电极控制电路系统耦合的第一控制端并且终止于设置在牺牲材料层的顶部上的第一电极；

图案化所述第二金属以形成第二电极路径，所述第二电极路径具有被配置成与所述电极控制电路系统耦合的第二控制端并且终止于第二电极；

穿过所述第一电极蚀刻所述牺牲材料层，以在所述第一电极下方形成声学空腔；以及

在至少所述第一电极的顶部上沉积压电薄膜层，并且图案化所述压电薄膜以形成压电元件，使得所述第一电极和所述第二电极均接触所述压电元件。

2.如权利要求1所述的方法，其中，图案化所述第一金属包括：

在所述CMOS晶圆的加工期间图案化所述第一金属以形成所述第一电极路径的第一部分，所述第一部分终止于所述CMOS晶圆的最上面金属层上的第一暴露金属触点；

在所述牺牲材料层的顶部上的层中沉积所述第一电极路径的附加第一金属，以与所述第一暴露金属触点电耦合；以及

在沉积所述附加第一金属之后图案化所述附加第一金属以形成所述第一电极。

3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：

在所述CMOS晶圆的加工之后并且在沉积所述附加第一金属之前沉积所述牺牲材料层。

4.如权利要求2所述的方法，其中，图案化所述第二金属包括：

在所述CMOS晶圆的加工期间图案化所述第二金属以形成所述第二电极路径的第一部分，所述第一部分终止于所述CMOS晶圆的最上面金属层上的第二暴露金属触点；

在所述压电元件的顶部上的层中沉积所述第二电极路径的附加第二金属，以与所述第二暴露金属触点电耦合；以及

在沉积所述附加第二金属之后图案化所述附加第二金属，以形成所述第二电极，由此将所述压电元件夹置在所述第一电极与所述第二电极之间。

5.如权利要求1所述的方法，其中：

沉积所述第一金属包括在所述CMOS晶圆的最上面金属层中沉积所述第一金属的一部分；并且

图案化所述第一金属包括在所述CMOS晶圆的加工期间图案化所述第一金属的所述部分，以在所述最上面金属层上形成所述第一电极。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括：

在所述最上面金属层中沉积所述第一金属的所述部分之前，在所述CMOS晶圆的位于所述最上面金属层下方的层中沉积所述牺牲材料层，使得所述蚀刻使所述声学空腔集成在所述CMOS晶圆中。

7.如权利要求5所述的方法，其中，图案化所述第二金属包括：

在所述CMOS晶圆的加工期间图案化所述第二金属以形成所述第二电极路径的第一部分，所述第一部分终止于所述CMOS晶圆的最上面金属层上的第二暴露金属触点；

在所述压电元件的顶部上的层中沉积所述第二电极路径的附加第二金属，以与所述第二暴露金属触点电耦合；以及

在沉积所述附加第二金属之后图案化所述附加第二金属，以形成所述第二电极，由此将所述压电元件夹置在所述第一电极与所述第二电极之间。

8.如权利要求5所述的方法，其中：

沉积所述第二金属包括在所述CMOS晶圆的最上面金属层中沉积所述第二金属的一部分；

图案化所述第二金属包括在所述CMOS晶圆的加工期间图案化所述第二金属的所述部分，以在所述最上面金属层上在所述第一电极旁边形成所述第二电极；并且

沉积所述压电薄膜层为使得在所述第一电极和所述第二电极两者的顶部上图案化所述压电元件。

9.如权利要求1所述的方法，其中，蚀刻所述牺牲材料层包括：

在所述第一金属的形成所述第一电极的部分中图案化释放孔；

经由这些释放孔蚀刻所述牺牲材料层以形成所述声学空腔。