[发明专利]压电超声换能器及工艺

权利要求书

1.一种压电微机械超声换能器PMUT，其包括：

衬底，以及

被安置在所述衬底上的多层堆叠，并且所述多层堆叠包含：

被安置在所述衬底上面的锚定结构；

被安置在所述锚定结构上面的压电层堆叠；以及

被安置在所述压电层堆叠的与所述衬底相对的侧面上面的机械层；其中：

所述压电层堆叠被安置在空腔上，所述空腔是通过穿过至少一个释放孔去除所述锚定结构内的牺牲材料而形成；以及

所述机械层密封所述空腔，并且连同所述压电层堆叠受所述锚定结构支撑并在所述空腔上面形成膜片，所述膜片被配置成在所述PMUT接收或发射超声波信号时，进行挠曲运动和振动中的一或两者。

2.根据权利要求1所述的PMUT，其中，所述机械层的厚度为使得所述多层堆叠的中性轴线相对于所述压电层堆叠的中性轴线向所述机械层位移以允许平面外弯曲模式。

3.根据权利要求2所述的PMUT，其中，所述机械层比所述压电层堆叠更厚。

4.根据权利要求2所述的PMUT，其中，所述多层堆叠的所述中性轴线穿过所述机械层。

5.根据权利要求1所述的PMUT，其中，所述压电层堆叠包含压电层、被安置在所述压电层下面的下部电极和被安置在所述压电层上面的上部电极。

6.根据权利要求1所述的PMUT，其中，所述机械层包含所述机械层局部变薄的凹部。

7.根据权利要求1所述的PMUT，其进一步包括被安置在所述压电层堆叠上面的声耦合介质，其中所述PMUT被配置成通过所述耦合介质接收或发射超声波信号。

8.一种压电微机械超声换能器PMUT，包括：

衬底；以及

被安置在所述衬底上的多层堆叠，并且所述多层堆叠包含：

被安置在所述衬底上面的锚定结构；

被安置在所述锚定结构上面的压电层堆叠，所述压电层堆叠包含压电层、安置在所述压电层下面接近所述压电层的面向所述衬底的侧面的下部电极，以及安置在所述压电层上面接近所述压电层的与所述衬底相对的侧面的上部电极；以及

被安置在所述压电堆叠的与所述衬底相对的侧面上面的机械层，所述机械层包含所述机械层局部变薄的凹部；其中

所述压电层堆叠被安置在空腔上面，所述空腔是通过穿过至少一个释放孔去除所述锚定结构内的牺牲材料而形成；以及

所述机械层连同所述压电层堆叠受所述锚定结构支撑并且在所述空腔上面形成膜片，所述膜片被配置成当所述PMUT接收或发射超声波信号时，进行挠曲运动和振动中的一或两者。

9.根据权利要求8所述的PMUT，其中

所述空腔是通过穿过至少一个释放孔去除牺牲材料而形成；

所述机械层是在去除所述牺牲材料之后形成；以及

形成所述机械层通过密封所述至少一个释放孔而密封所述空腔。

10.根据权利要求8所述的PMUT，其进一步包括被安置在所述压电层堆叠上面的声耦合介质，其中所述PMUT被配置成通过所述耦合介质接收或发射超声波信号。

11.一种制作压电微机械超声换能器PMUT的方法，其包括：

在衬底上面形成锚定结构，所述锚定结构被安置成接近牺牲材料的区；

在所述锚定结构上面形成压电层堆叠；

去除所述牺牲材料以便在所述压电层堆叠下面形成空腔；并且

将机械层安置于所述压电层堆叠的与所述衬底相对的侧面上面，其中所述压电层堆叠和所述机械层形成多层堆叠的一部分，所述机械层密封所述空腔，并且连同所述压电层堆叠受所述锚定结构支撑并且在所述空腔上面形成膜片，所述膜片被配置成当所述PMUT接收或发射超声波信号时，进行挠曲运动和振动中的一或两者，其中，去除所述牺牲材料包含穿过至少一个释放孔去除所述牺牲材料，且所述机械层密封所述至少一个释放孔。