[发明专利]空气耦合式的电容式微加工超声换能器、制备方法及用途

权利要求书

1.一种空气耦合式的电容式微加工超声换能器，其特征在于，所述超声换能器包括：

换能器由16个阵元构成线性阵列，每个阵元包含多个串联在一起的敏感单元，各个阵元间距小于一个声波波长；

其中，换能器中每个敏感元件的结构由上到下依次由：上电极、振膜、空腔、以及基底组成，所述基底作为下电极使用；

其中，换能器在空气介质中发射和接收超声波信号，工作频率为100kHz-2MHz；

所述超声换能器还包括：薄膜，所述薄膜为单晶硅薄膜，所述单晶硅薄膜用作超声波发射与接收时的振动薄膜；所述上电极的材料选用金、铝；

所述基底为掺杂的低阻硅材料，空腔为真空或少量气体，所述超声换能器还包括：绝缘层，所述绝缘层为二氧化硅或氮化硅，通过刻蚀低阻硅基底形成沟槽来分隔换能器的阵元，从而构成多阵元的阵列。

2.一种空耦式超声换能器的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1中所述的空耦式超声换能器，所述制备方法采用SOI晶圆键合工艺，包括以下步骤：

(A)准备硅基底，硅基底采用的是掺杂的低阻硅，从而与顶电极组成平行极板电容；

(B)采用反应离子刻蚀或湿法刻蚀，在需要的位置处刻蚀出目标深度的空腔；

(C)在刻蚀完毕的硅基底上通过热氧化镀上一层绝缘层，避免上下电极之间的接触，绝缘层的材料采用二氧化硅；

(D)将硅基底与SOI硅片直接键合；

(E)去除SOI硅片的衬底和BOX层，留下一层单晶硅薄膜，以此作为CMUT敏感单元的振膜；

(F)在顶层蚀刻出沟槽，分离顶层的阵元；

(G)在顶层沉积金电极。