2024.12.09. 韩国科学技术院(KAIST)研究团队在《Nature Electronics》上发表评论文章 “Turning integrated circuits into ultrasonic transducers”，介绍了一种将集成电路转化为超声换能器的技术。![]()
MEMS与IC集成的挑战与优势：MEMS与集成电路(IC)直接集成面临热预算和材料限制等挑战，但可带来高集成密度等益处。混合集成虽可绕过这些问题，但成本高且电气连接会降低系统性能，因此单片集成更具优势。
电容式微加工超声换能器(CMUTs)的潜力：CMUTs与标准CMOS制造工艺兼容的材料构成，自1994年以来，多种CMUT-CMOS集成方式被探索，但此前报道的单片集成方法灵活性欠佳。在旧金山举行的2024年IEEE国际电子器件会议上，Sheng-Shian Li及其同事展示了一种经济高效的单片集成方案，该方案利用传统集成电路后端(BEOL)电容器来创建MEMS超声换能器。研究团队利用先前开发的多间隙工艺，通过金属湿法蚀刻访问CMOS芯片的BEOL组件。在台积电0.18μm节点射频芯片上，获取氮化钛(TiN)膜间的铝铜(AlCu)合金堆叠电容结构，去除AlCu层形成薄真空腔，TiN膜作电极，制得含8个垂直集成阵元的一维CMUT阵列。通过选择不同金属层作牺牲层满足设计灵活性需求。如利用台积电芯片特定金属层制得双间隙CMUT-on-CMOS，其180nm间隙的金属-绝缘体-金属结构和400nm间隙的TiN电容结构，接收灵敏度约达3,800mV/kPa，比以往方法高约20倍。
https://doi.org/10.1038/s41928-024-01326-6Oh, C., Lee, H.J. Turning integrated circuits into ultrasonic transducers. Nat Electron (2024). https://doi.org/10.1038/s41928-024-01326-6Chen, H.-Y. et al. Design and implementation of a novel dual-gap CMOS-MEMS CMUT array. In Proc. 2024 IEEE Int. Electron Devices Meeting (IEEE, 2024); https://ieee-iedm.org/program/
