超声换能基板、换能基板的制作方法以及检测方法技术

本公开提供了一种超声换能基板、换能基板的制作方法以及检测方法，超声换能基板包括：基底，以及位于所述基底上的多个发射单元和多个接收单元；其中：所述发射单元，包括第一换能结构层，所述第一换能结构层被配置为将接收到的电信号转换为超声波信号；所述接收单元，包括像素电路结构，以及与所述像素电路结构耦合的第二换能结构层，所述像素电路结构靠近所述基底设置，所述第二换能结构层被配置为将接收到的超声波信号转换为电信号后输入给所述像素电路结构。素电路结构。素电路结构。

【技术实现步骤摘要】
超声换能基板、换能基板的制作方法以及检测方法


[0001]本公开涉及超声检测
，特别是涉及一种超声换能基板、换能基板的制作方法以及检测方法。

技术介绍

[0002]微机械超声换能器(Micromachined Ultrasonic Transducer，MUT)是一类通过电效应使压电薄膜振动，从而发射或者接收超声波信号的MEMS(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System，微机电系统)器件。其中，微机械超声换能器包括PMUT(Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer，压电微机械超声换能器)和CMUT(Capacitance Micromachined Ultrasonic Transducer，电容式微机械超声波换能器)。
[0003]上述两种微机械超声换能器，能够给超声成像技术带来革命性变化。

技术实现思路

[0004]本公开提供了一种超声换能基板，包括：
[0005]基底，以及位于所述基底上的多个发射单元和多个接收单元；其中：
[0006]所述发射单元，包括第一换能结构层，所述第一换能结构层被配置为将接收到的电信号转换为超声波信号；
[0007]所述接收单元，包括像素电路结构，以及与所述像素电路结构耦合的第二换能结构层，所述像素电路结构靠近所述基底设置，所述第二换能结构层被配置为将接收到的超声波信号转换为电信号后输入给所述像素电路。
[0008]可选地，所述第一换能结构层包括：
[0009]第一空腔，靠近所述基底设置；
[0010]第一钝化层，位于所述第一空腔背离所述基底一侧，所述第一钝化层在所述基底上的正投影覆盖所述第一空腔在所述基底上的正投影；
[0011]第一电极层，位于所述第一钝化层背离所述基底一侧；；
[0012]压电结构层，位于所述第一电极层背离所述基底一侧，所述压电结构层包括至少一层第一压电层；
[0013]第二电极层，位于远离所述基底一侧的第一压电层上。
[0014]可选地，所述压电结构层包括两层所述第一压电层，两层所述第一压电层之间设置第三电极层；
[0015]其中，所述第二电极层和所述第一电极层接地，或者所述第三电极层接地。
[0016]可选地，所述第一压电层的材料包括以下至少之一：有机P(VDF
‑
TrFE
‑
CTE)三元共聚物和有机P(VDF
‑
TrFE)二元共聚物。
[0017]可选地，所述第一钝化层在所述基底上的正投影的尺寸，与所述第一空腔在所述基底上的正投影的尺寸之比大于或等于1.2，且小于或等于1.5。
[0018]可选地，所述第二换能结构层，包括：
[0019]第二钝化层，靠近所述基底设置；
[0020]第四电极层，位于所述第二钝化层背离基底一侧，且所述第四电极层与所述像素电路结构耦合；
[0021]第二压电层，位于所述第四电极层背离所述基底一侧；；
[0022]第五电极层，位于所述第二压电层背离所述基底一侧。
[0023]可选地，所述第二换能结构层，还包括：
[0024]第二空腔，位于所述第二钝化层靠近所述基底的一侧，所述第二钝化层在所述基底上的正投影覆盖所述第二空腔在所述基底上的正投影。
[0025]可选地，所述第二压电层的材料包括有机P(VDF
‑
TrFE)二元共聚物。
[0026]可选地，所述第一换能结构层包括至少一层第一压电层，所述第二换能结构层包括至少一层第二压电层，其中，所述第一压电层的层数与所述第二压电层的层数相同或不同。
[0027]可选地，所述第一换能结构层包括至少一层第一压电层，所述第二换能结构层包括至少一层第二压电层，所述第一压电层与所述第二压电层的材料相同或不同。
[0028]可选地，所述第二换能结构层包括一层所述第二压电层，在与所述基底的器件承载平面相垂直的方向上，所述第二压电层的尺寸，大于或等于所述第一换能结构层中至少一个第一压电层的尺寸之和。
[0029]可选地，所述第二压电层与所述第一换能结构层中的第一压电层同层设置。
[0030]可选地，多个所述发射单元和所述多个接收单元在所述基底上阵列排布；其中，一个所述接收单元与至少两个所述接收单元相邻。
[0031]可选地，所述像素电路结构包括薄膜晶体管，在所述像素电路结构与所述第二换能结构层之间设置有连接电极，所述连接电极与所述薄膜晶体管的源极或漏极搭接；
[0032]所述第二换能结构层，位于所述连接电极背离所述基底一侧，并与所述连接电极耦合。
[0033]本公开还提供一种超声换能基板的制作方法，提供基底；
[0034]在所述基底一侧形成多个发射单元和多个接收单元；其中：所述发射单元，包括第一换能结构层，所述第一换能结构层被配置为将接收到的电信号转换为超声波信号；
[0035]所述接收单元，包括像素电路结构，以及位于所述像素电路结构背离基底一侧且与所述像素电路耦合的第二换能结构层，所述第二换能结构层被配置为将接收到的超声波信号转换为电信号后输入给所述像素电路。
[0036]可选地，沿着与所述基底的器件承载平面相垂直的方向，所述第一换能结构层包括依次层叠的第一空腔、第一钝化层、第一电极层、至少一个第一压电层以及第三电极层，其中，在每相邻两个所述第一压电层之间设置第二电极层；其中，所述第一空腔的形成，包括：
[0037]在背离所述基底一侧形成金属薄膜，并在所述金属薄膜上图案化出空腔区和非空腔区；
[0038]对所述非空腔区进行刻蚀以去除所述非空腔区的金属，，对去除所述金属的非空腔区进行填充，填充物材料包括有机树脂材料；在所述非空腔区开设有通向所述空腔区的刻蚀孔；
[0039]在所述空腔区背离基底一侧形成所述第一钝化层，其中，所述第一钝化层在所述基底上的正投影覆盖所述空腔区在所述基底上的正投影，且所述第一钝化层在所述基底上的正投影，与所述刻蚀孔的开口在所述基底上的正投影无交叠；
[0040]向所述刻蚀孔内注入刻蚀液，对所述空腔区进行刻蚀以去除金属薄膜，形成所述第一空腔。
[0041]本公开还一种检测方法，应用于所述的超声换能基板，所述检测方法包括：
[0042]向所述发射单元提供电信号，以使所述发射单元将所述电信号转换为超声波信号，所述超声波信号用于入射至目标物，并经目标物反射至所述接收单元；
[0043]采集所述接收单元根据接收到的超声波信号产生的电信号；
[0044]基于采集的各个所述接收单元的电信号，对所述目标物执行目标检测。
[0045]采用本公开的超声换能基板，包括：基底，以及位于基底上的多个发射单元和多个接收单元；其中：发射单元包括第一换能结构层，接收单元包括像素电路结构，以及位于像素电路结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声换能基板，其特征在于，包括：基底，以及位于所述基底上的多个发射单元和多个接收单元；其中：所述发射单元，包括第一换能结构层，所述第一换能结构层被配置为将接收到的电信号转换为超声波信号；所述接收单元，包括像素电路结构，以及与所述像素电路结构耦合的第二换能结构层，所述像素电路结构靠近所述基底设置，所述第二换能结构层被配置为将接收到的超声波信号转换为电信号后输入给所述像素电路结构。2.根据权利要求1所述的超声换能基板，其特征在于，所述第一换能结构层包括：第一空腔，靠近所述基底设置；第一钝化层，位于所述第一空腔背离所述基底一侧，所述第一钝化层在所述基底上的正投影覆盖所述第一空腔在所述基底上的正投影；第一电极层，位于所述第一钝化层背离所述基底一侧；；压电结构层，位于所述第一电极层背离所述基底一侧，所述压电结构层包括至少一层第一压电层；第二电极层，位于远离所述基底一侧的第一压电层上。3.根据权利要求2所述的超声换能基板，其特征在于，所述压电结构层包括两层所述第一压电层，两层所述第一压电层之间设置第三电极层；其中，所述第二电极层和所述第一电极层接地，或者所述第三电极层接地。4.根据权利要求2所述的超声换能基板，其特征在于，所述第一压电层的材料包括以下至少之一：有机P(VDF
‑
TrFE
‑
CTE)三元共聚物和有机P(VDF
‑
TrFE)二元共聚物。5.根据权利要求2所述的超声换能基板，其特征在于，所述第一钝化层在所述基底上的正投影的尺寸，与所述第一空腔在所述基底上的正投影的尺寸之比大于或等于1.2，且小于或等于1.5。6.根据权利要求1所述的超声换能基板，其特征在于，所述第二换能结构层，包括：第二钝化层，靠近所述基底设置；第四电极层，位于所述第二钝化层背离基底一侧，且所述第四电极层与所述像素电路结构耦合；第二压电层，位于所述第四电极层背离所述基底一侧；；第五电极层，位于所述第二压电层背离所述基底一侧。7.根据权利要求6所述的超声换能基板，其特征在于，所述第二换能结构层，还包括：第二空腔，位于所述第二钝化层靠近所述基底的一侧，所述第二钝化层在所述基底上的正投影覆盖所述第二空腔在所述基底上的正投影。8.根据权利要求6所述的超声换能基板，其特征在于，所述第二压电层的材料包括有机P(VDF
‑
TrFE)二元共聚物。9.根据权利要求1所述的超声换能基板，其特征在于，所述第一换能结构层包括至少一层第一压电层，所述第二换能结构层包括至少一层第二压电层，其中，所述第一压电层的层数与所述第二压电层的层数相同或不同。10.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔钊，赵仲兰，张锋，刘文渠，吕志军，董立文，孟德天，侯东飞，李禹桥，宋梦亚，李国腾，
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：