The invention discloses a transceiver performance balance MEMS ultrasonic transducer array probe, comprising a silicon substrate (1), the silicon substrate (1) on the surface of the oxide layer (2), the oxide layer (2) on the surface is provided with a plurality of cavities (3), the oxidation layer (2) on the surface of the bonding vibrating film (4), the vibration film (4) on the surface of the isolation layer is arranged on the isolation layer (5), (5) the edges and its interior is equipped with a groove sink (6), the isolation groove (6) passes through the isolation layer (5) and vibration film (4), the groove bottom is opened in the oxide layer (2); the isolation layer (5) on the upper surface of each cavity (3) is the center position is provided with an upper electrode (7). The ultrasonic probe of the invention has the advantages of novel structure, small size, wide frequency band, high sensitivity, low noise, good stability, and balanced transmitting and receiving performance.
【技术实现步骤摘要】
收发性能平衡的微机电超声换能器面阵探头及其制备方法
本专利技术涉及MEMS传感器领域中的电容式微机械超声换能器,具体是一种用于测距和成像的电容式微机电超声换能器结构设计及其制备方法,具有收发能力均衡的特点。
技术介绍
随着微机电系统(MEMS,Micro-electromechanicalSystems)和微纳米技术的迅速发展,传感器的制造进入了一个全新的阶段。目前,超声传感器类型主要有压电式,压阻式和电容式三大类。其中,电容式微机械超声换能器(capacitivemicro-machinedultrasonictransducer,CMUT)设计、加工灵活,受温度的影响较小,响应宽频带,制作材料与介质阻抗匹配好,易于阵列加工。还可将集成电路加工在传感器的背面,减少电路间的寄生电容影响和干扰信号的引入。待制造工艺流程确定之后,可大幅降低超声传感器的制造成本。目前,微加工电容超声换能器在接收与发射能力方面只能使得其中一方具有较好的性能。当CMUT用于收发一体系统中时,在相同的条件下发射能力较弱。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题,而提出一种收发平衡的新型电容式微机电超声换能器结构及其制备方法。本专利技术是采用如下技术方案实现的:一种收发性能平衡的微机电超声换能器面阵探头,包括硅衬底,所述硅衬底的上表面为氧化层,所述氧化层的上表面开设有若干空腔,所述氧化层的上表面键合振动薄膜,所述振动薄膜的上表面设隔离层,围绕隔离层的四周边缘处及其内部开设有下沉的隔离槽,所述隔离槽贯穿隔离层和振动薄膜后,其槽底开设于氧化层上;所述隔离层的上表面上正 ...
【技术保护点】
一种收发性能平衡的微机电超声换能器面阵探头,其特征在于:包括硅衬底(1),所述硅衬底(1)的上表面为氧化层(2),所述氧化层(2)的上表面开设有若干空腔(3),所述氧化层(2)的上表面键合振动薄膜(4),所述振动薄膜(4)的上表面设隔离层(5),围绕隔离层(5)的四周边缘处及其内部开设有下沉的隔离槽(6),所述隔离槽(6)贯穿隔离层(5)和振动薄膜(4)后,其槽底开设于氧化层(2)上;所述隔离层(5)的上表面上正对每个空腔(3)的中心位置处设有上电极(7);所述氧化层(2)上的若干空腔(3)位于同一隔离区域内后形成一个阵元;一个阵元内,空腔(3)分为A、B两种深度;所述隔离层(5)的上表面位于一个阵元内的边缘处位置设有一个焊盘(8),一个阵元内每排的两个相邻上电极(7)之间以及每列的两个相邻上电极(7)之间通过金属引线(9)连接,所述焊盘(8)与离其最近的一个上电极(7)之间通过金属引线(9)连接;或者,所述隔离层(5)的上表面位于一个阵元内的边缘处位置设有两个焊盘(8),一个阵元内深度为A的空腔(3)所对应的上电极(7)通过金属引线(9)与其中一个焊盘(8)连接;一个阵元内深度为B的 ...
【技术特征摘要】
1.一种收发性能平衡的微机电超声换能器面阵探头,其特征在于:包括硅衬底(1),所述硅衬底(1)的上表面为氧化层(2),所述氧化层(2)的上表面开设有若干空腔(3),所述氧化层(2)的上表面键合振动薄膜(4),所述振动薄膜(4)的上表面设隔离层(5),围绕隔离层(5)的四周边缘处及其内部开设有下沉的隔离槽(6),所述隔离槽(6)贯穿隔离层(5)和振动薄膜(4)后,其槽底开设于氧化层(2)上;所述隔离层(5)的上表面上正对每个空腔(3)的中心位置处设有上电极(7);所述氧化层(2)上的若干空腔(3)位于同一隔离区域内后形成一个阵元;一个阵元内,空腔(3)分为A、B两种深度;所述隔离层(5)的上表面位于一个阵元内的边缘处位置设有一个焊盘(8),一个阵元内每排的两个相邻上电极(7)之间以及每列的两个相邻上电极(7)之间通过金属引线(9)连接,所述焊盘(8)与离其最近的一个上电极(7)之间通过金属引线(9)连接;或者,所述隔离层(5)的上表面位于一个阵元内的边缘处位置设有两个焊盘(8),一个阵元内深度为A的空腔(3)所对应的上电极(7)通过金属引线(9)与其中一个焊盘(8)连接;一个阵元内深度为B的空腔(3)所对应的上电极(7)通过金属引线(9)与其中另一个焊盘(8)连接;所述硅衬底(1)背面注入磷,并进行金属溅射形成下电极(10);多个阵元成排、列对齐布置,形成CMUT面阵,该面阵排列为M*N,构成微机电超声换能器面阵探头。2.根据权利要求1所述的收发性能平...
【专利技术属性】
技术研发人员:何常德,张斌珍,奚水,高文友,薛晨阳,张文栋,梁伟健,
申请(专利权)人:中北大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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