[发明专利]一种梳齿式CMUTs流体密度传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种梳齿式CMUTs流体密度传感器，其特征在于，包括CMUTs单元，CMUTs单元包括自下而上依次设置的单晶硅衬底(1)、二氧化硅支柱层(2)、硅结构层(4)、梳齿电极结构和密封支柱层(9)，梳齿电极结构包括间隔设置的梳齿直流电极(6)和梳齿交流电极(7)，二氧化硅支柱层(2)与硅结构层(4)封装形成密封真空腔(3)，其中，单晶硅衬底(1)用做下电极，与梳齿直流电极(6)形成直流偏置电压施加点，也为信号检测端；

梳齿直流电极(6)包括圆形的电极中心(61)，电极中心(61)向外延伸有若干对称设置的第一纵向支柱(62)，第一纵向支柱(62)上并列设置有若干个第一弧形延伸部(63)，第一弧形延伸部(63)关于第一纵向支柱(62)对称布置；梳齿交流电极(7)包括第二纵向支柱(71)，第二纵向支柱(71)上并列设置有若干个第二弧形延伸部(72)，第二弧形延伸部(72)关于第二纵向支柱(71)对称布置；第二纵向支柱(71)设置在两个相邻的第一纵向支柱(62)之间，第一弧形延伸部(63)和第二弧形延伸部(72)交叉设置。

2.根据权利要求1所述的一种梳齿式CMUTs流体密度传感器，其特征在于，硅结构层(4)上设置有二氧化硅绝缘层(5)。

3.根据权利要求2所述的一种梳齿式CMUTs流体密度传感器，其特征在于，硅结构层(4)和二氧化硅绝缘层(5)的厚度之和为1μm-2μm，密封真空腔(3)的高度小于2μm、半径为100μm-250μm。

4.根据权利要求1所述的一种梳齿式CMUTs流体密度传感器，其特征在于，梳齿电极结构上设置有二氧化硅保护层(8)。

5.根据权利要求1所述的一种梳齿式CMUTs流体密度传感器，其特征在于，两梳齿电极之间间距为0.5μm-2μm，梳齿电极厚度为2μm-10μm。

6.一种梳齿式CMUTs流体密度传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、选取一个高掺硅片作为基底，激光打标后清洗，形成单晶硅衬底(1)；再选一个衬底及顶层硅均为单晶硅的SOI片，将该SOI片清洗后备用 ；

步骤2、在单晶硅衬底(1)的上、下表面各形成一层0.5μm～2μm的二氧化硅层；

步骤3、在单晶硅衬底(1)上表面的二氧化硅层上经涂胶和光刻后进行刻蚀，将上表面的二氧化硅层刻穿直至单晶硅衬底(1)，形成圆形的空腔，空腔周围为二氧化硅支柱(2)，然后干法去胶；

步骤4、将步骤1得到SOI片键合在步骤3制得的结构上面，形成密封真空腔(3)，SOI片的顶层硅做为硅结构层(4)，SOI片的二氧化硅埋层做为二氧化硅绝缘层(5)；

步骤5、将步骤4制得结构的顶层SOI片硅衬底减薄至2μm～10μm；

步骤6、在步骤5制得结构的上侧利用掩膜版进行重掺杂硼离子，形成梳齿电极区域；

步骤7、在步骤6制得结构的上侧进行刻蚀，形成梳齿直流电极(6)、梳齿交流电极(7)以及密封支柱层(9)；梳齿直流电极(6)包括圆形的电极中心(61)，电极中心(61)向外延伸有若干对称设置的第一纵向支柱(62)，第一纵向支柱(62)上并列设置有若干个第一弧形延伸部(63)，第一弧形延伸部(63)关于第一纵向支柱(62)对称布置；梳齿交流电极(7)包括第二纵向支柱(71)，第二纵向支柱(71)上并列设置有若干个第二弧形延伸部(72)，第二弧形延伸部(72)关于第二纵向支柱(71)对称布置；第二纵向支柱(71)设置在两个相邻的第一纵向支柱(62)之间，第一弧形延伸部(63)和第二弧形延伸部(72)交叉设置；

步骤8、另选一个单晶硅片，在其上、下表面各形成一层0.2μm～0.4μm二氧化硅层；

步骤9、将步骤8和步骤7制作的结构进行二次键合，其中，步骤8制得的结构在上；

步骤10、自上至下将步骤9的结构上表面的二氧化硅去除，并去除相邻硅层的80％；

步骤11、去除单晶硅衬底(1)二氧化硅层，去除步骤8中单晶硅片上层硅结构层，留下二氧化硅结构层，形成二氧化硅保护层(8)。