电容式超声换能器的制备方法及电容式超声换能器技术

本发明专利技术涉及超声换能器技术领域，公开了一种电容式超声换能器的制备方法及电容式超声换能器。其中，电容式超声换能器的制备方法，包括：在衬底基板上依次形成第一牺牲层和第二牺牲层，所述第一牺牲层的致密性小于所述第二牺牲层的致密性；在所述第二牺牲层上形成振膜层，并在所述振膜层中形成过孔；通过所述过孔对所述第一牺牲层和第二牺牲层进行刻蚀以形成空腔结构。上述制备方法，可以在保证电容式超声换能器的制备良率的前提下，大大减小形成电容式超声换能器的空腔结构的时间，从而提高电容式超声换能器的制备效率。

【技术实现步骤摘要】
电容式超声换能器的制备方法及电容式超声换能器
本专利技术涉及超声换能器
，特别涉及一种电容式超声换能器的制备方法及电容式超声换能器。
技术介绍
超声成像是指利用超声波束对目标物体进行探测，并对接收到的回波或透射波信号进行检测、存储等处理步骤后，根据不同的成像方式获得目标距离、轮廓以及内部结构等信息，最终以图像的方式将上述信息显示出来。超声换能器是超声成像的关键部件之一，作为一种换能装置，超声换能器的主要功能有：在发射阶段，换能器在激励信号作用下将输入的电能转换为机械能传递出去，实现超声波的发射；在接收阶段，换能器将声波转换为电信号，实现超声波的接收。电容式微机械超声换能器(CMUT)是近年来发展最为快速的一种超声波换能器，其具有结构简单、尺寸小，设计灵活，灵敏度高等优点。
技术实现思路
本专利技术公开了一种电容式超声换能器的制备方法及电容式超声换能器，具体提供以下技术方案：一种电容式超声换能器的制备方法，包括：在衬底基板上依次形成第一牺牲层和第二牺牲层，所述第一牺牲层的致密性小于所述第二牺牲层的致密性；在所述第二牺牲层上形成振膜层，并在所述振膜层中形成过孔；通过所述过孔对所述第一牺牲层和第二牺牲层进行刻蚀以形成空腔结构。上述电容式超声换能器的制备方法中，在衬底基板上依次形成了第一牺牲层和第二牺牲层两层牺牲层，由于第一牺牲层(底层牺牲层)的致密性较小，即较疏松，腐蚀液在其内部流动扩散快、接触面积大，可迅速完成对该层(第一牺牲层)的腐蚀；并且，随着腐蚀液对第一牺牲层的腐蚀速度加快，腐蚀液与第二牺牲层(上层牺牲层)接触面积也逐步变大，可以对第二牺牲层进行大面积腐蚀，从而进一步提高第二牺牲层的腐蚀效率。另外，由于第二牺牲层(上层牺牲层)致密性较大，即较致密，可以使得在该膜层上形成的振膜层平整致密，进而可以保证电容式超声换能器的良率。综上所述，上述制备方法，可以在保证电容式超声换能器的制备良率的前提下，大大减小形成电容式超声换能器的空腔结构的时间，从而提高电容式超声换能器的制备效率。可选的，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材料相同。可选的，所述在衬底基板上依次形成第一牺牲层和第二牺牲层，具体包括：通过第一次等离子体化学气相沉积工艺形成第一层SiO2；通过第二次等离子体化学气相沉积工艺在所述第一层SiO2上形成第二层SiO2，所述第二次等离子体化学气相沉积工艺相比于所述第一次等离子体化学气相沉积工艺的反应压强低、和/或射频功率高、和/或SiH4气体流量高。可选的，所述在衬底基板上依次形成第一牺牲层和第二牺牲层，具体包括：采用金属有机化合物化学气相沉积工艺形成第一层ZnO；采用磁控溅射工艺在所述第一层ZnO上形成第二层ZnO。可选的，所述第一牺牲层的厚度大于所述第二牺牲层的厚度。可选的，所述第一牺牲层与所述第二牺牲层的厚度之比为1.5～4。可选的，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层在衬底基板上的投影重合。可选的，所述衬底基板包括玻璃衬底。可选的，所述通过所述过孔对所述第一牺牲层和第二牺牲层进行刻蚀以形成空腔结构之后，还包括：填充所述振膜层的所述过孔；在所述振膜层上形成顶电极；所述顶电极在衬底基板上的投影位于所述空腔结构在衬底基板上的投影内，且与所述过孔在衬底基板上的投影没有交叠。可选的，所述在衬底基板上依次形成第一牺牲层和第二牺牲层之前，还包括：在衬底基板上形成底电极；在所述底电极上形成腐蚀停止层。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种电容式超声换能器的制备方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种电容式超声换能器在制备形成振膜层后的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种电容式超声换能器的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种电容式超声换能器的制备方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：步骤101，在衬底基板上依次形成第一牺牲层和第二牺牲层，所述第一牺牲层的致密性小于所述第二牺牲层的致密性；步骤102，在所述第二牺牲层上形成振膜层，并在所述振膜层中形成过孔；步骤103，通过所述过孔对所述第一牺牲层和第二牺牲层进行刻蚀以形成空腔结构。上述制备方法具体可以为电容式微机械超声换能器(CMUT)的制备方法，该制备方法中，如图2所示，在衬底基板1上依次形成了第一牺牲层21和第二牺牲层22两层牺牲层，由于第一牺牲层(底层牺牲层)21的致密性较小，即较疏松，腐蚀液在其内部流动扩散快、接触面积大，可迅速完成对该层(第一牺牲层21)的腐蚀；并且，随着腐蚀液对第一牺牲层21的腐蚀速度加快，腐蚀液与第二牺牲层(上层牺牲层)22接触面积也逐步变大，可以对第二牺牲层22进行大面积腐蚀，从而进一步提高第二牺牲层22的腐蚀效率。另外，由于第二牺牲层(上层牺牲层)22的致密性较大，即较致密，可以使得在该膜层上形成的振膜层3平整致密，进而可以保证电容式超声换能器的良率。综上所述，上述制备方法，可以在保证电容式超声换能器的制备良率的前提下，大大减小形成电容式超声换能器的空腔结构的时间，从而提高电容式超声换能器的制备效率。具体的，膜层的致密性可用刻蚀速度来表示，腐蚀速率越低，薄膜越致密，即致密性越大；反之，越疏松，致密性越小。具体的，第一牺牲层的刻蚀速度可以是第二牺牲层刻蚀速度的2倍以上。另外，膜层的致密性，具体表现为膜层中的孔隙率与孔径尺寸，孔隙率越小、孔径越小，则膜层致密性越好；反之，则膜层致密性越差。具体的，本申请中，第一牺牲层的致密性小于第二牺牲层的致密性，第一牺牲层的孔隙率和孔径尺寸均较大，在原子力显微镜下具有较明显的孔洞结构，孔洞直径可以为大于100nm；第二牺牲层的孔隙率和孔径尺寸均较小，表面没有明显的孔洞结构，而是显示为许多尺寸相近的颗粒，均匀、致密地分布在膜面上，没有明显的缺陷。一种具体的实施方式，如图2所示，第一牺牲层21和第二牺牲层22的材料相同。具体地，第一牺牲层21和第二牺牲层22的材料可以选择氧化硅(SiO2)或者氧化锌(ZnO)。具体的，如图2和图3所示，步骤103中，具体可以采用湿法刻蚀工艺对所述第一牺牲层21和第二牺牲层22进行刻蚀以形成空腔结构20。具体的，第一牺牲层21和第二牺牲层22的材料为SiO2时，可以采用缓冲氧化物刻蚀液(BOE，BufferedOxideEtch)进行湿法刻蚀。第一牺牲层21和第二牺牲层22的材料为ZnO时，可以采用NH4CL水溶液进行湿法刻蚀。一种具体的实施例中，步骤101，在衬底基板上依次形成第一牺牲层和第二牺牲层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容式超声换能器的制备方法，其特征在于，包括：/n在衬底基板上依次形成第一牺牲层和第二牺牲层，所述第一牺牲层的致密性小于所述第二牺牲层的致密性；/n在所述第二牺牲层上形成振膜层，并在所述振膜层中形成过孔；/n通过所述过孔对所述第一牺牲层和第二牺牲层进行刻蚀以形成空腔结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种电容式超声换能器的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底基板上依次形成第一牺牲层和第二牺牲层，所述第一牺牲层的致密性小于所述第二牺牲层的致密性；
在所述第二牺牲层上形成振膜层，并在所述振膜层中形成过孔；
通过所述过孔对所述第一牺牲层和第二牺牲层进行刻蚀以形成空腔结构。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层的材料相同。


3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，
所述在衬底基板上依次形成第一牺牲层和第二牺牲层，具体包括：
通过第一次等离子体化学气相沉积工艺形成第一层SiO2；
通过第二次等离子体化学气相沉积工艺在所述第一层SiO2上形成第二层SiO2，所述第二次等离子体化学气相沉积工艺相比于所述第一次等离子体化学气相沉积工艺的反应压强低、和/或射频功率高、和/或SiH4气体流量高。


4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述在衬底基板上依次形成第一牺牲层和第二牺牲层，具体包括：
采用金属有机化合物化学气相沉积工艺形成第一层ZnO；
采用磁控溅射工艺在所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：花慧，陶永春，党宁，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11