[发明专利]压电器件的形成

说明书

一种用于生产超声换能器或超声换能器阵列的方法，该方法包括：在衬底上设置或沉积压电材料层。压电材料是掺杂的、共沉积的或合金化的压电材料。压电材料包括：掺杂的、共沉积的或合金化的金属氧化物或金属氮化物，该金属氧化物或金属氮化物与钒或其化合物掺杂、共沉积或合金化；或者与过渡金属或其化合物掺杂、共沉积或合金化的氧化锌。可选地，压电材料层的沉积是通过例如使用包括掺杂或合金化的压电材料的溅射靶的溅射镀膜来实现的。在示例中，压电材料层使用高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)来沉积到衬底上。在压电材料层的沉积期间，可以使用衬底偏置(例如DC和/或RF)来获得进一步的增强。在另外的示例中，衬底在沉积压电材料层时设置在转鼓上。

【技术领域】

本公开涉及诸如超声换能器的压电器件的形成。

【背景技术】

超声跨越的声频范围高于人类能够听到的范围，并且超声通常具有大于20kHz的频率。典型的运行范围从100kHz一直延伸到几千兆赫。由于涉及高得多的频率，超声装置通常与一般用于可听应用的那些装置非常不同。

使用超声波的分析在一系列应用中显示出很大的前景，特别是在诸如医学成像的成像中，而且也在诸如非破坏性测试(Non-destructive Testing，NDT)的领域中，特别是在工业NDT中。使用超声技术的牙科成像是合适应用的一个示例，其中，超声成像可以用于确定牙齿的层的特性，例如牙釉质、牙本质以及牙髓的特性，并且确定并表征层的厚度和其中的任何缺陷、疾病或其它问题。然而，超声具有广泛的用途，并且超声的应用不限于这些示例。

超声换能器可操作为产生被传输到样本(例如牙齿或硬质材料)中的超声波，并且检测从样本的层之间的界面(例如牙釉质与牙本质之间或牙本质与牙髓之间的界面)反射的超声波的反射。通过使用诸如飞行时间和其它分析的技术，可以对样本(例如牙齿)的层进行成像，从而表征样本。在本申请中应用超声是特别有利的，因为对牙齿成像的传统技术涉及使用X射线，这对接受者和施用辐射的医师这两者都是潜在有害的并且需要安全、昂贵且耗时的放射性物质控制。

常规的超声换能器通常由大块陶瓷材料形成，这可能是高成本的、大体积的并且难以制造，特别是关于许多应用所期望的形状和特性。超声中使用的传统陶瓷材料通常不适于非常高的温度运行，这使得它们不适于一些应用。特别地，能够在高温下运行并且具有足够分辨率的组合对于许多传统超声换能器来说是成问题的。此外，传统的超声换能器不容易使用自动化技术制造，并且通常需要高度的手动操作。因此，期望改进的超声换能器及其制造方法。

【发明内容】

本发明的各个方面在独立权利要求中限定。从属权利要求中限定了一些优选特征。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于生产诸如超声换能器或超声换能器阵列的压电器件的方法，该方法包括：

在衬底上设置或沉积压电材料层。

压电材料层的沉积可以通过溅射镀膜来实现。压电材料层可以仅设置或沉积在衬底的一个表面上，例如一个平坦表面上。压电材料层可以设置或沉积在衬底的表面(例如，一个平坦表面)的一部分或全部上。

压电材料可以是或包括掺杂或合金化的压电材料。溅射镀膜可以包括使用溅射靶，该溅射靶由形成最终压电器件中的压电材料层的压电材料形成、包括该压电材料或具有与该压电材料相同的成分。