[发明专利]基于SOI埋氧层牺牲释放技术的电容式微机械超声换能器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于SOI埋氧层牺牲释放技术的电容式微机械超声换能器，包括圆形的SOI片，SOI片自上而下依次为器件层、埋氧层和衬底层，其特征在于：器件层的顶面中心处设置有圆形的金属上电极，金属上电极的直径小于SOI片的直径；衬底层的底面设置有圆形的金属下电极，金属下电极的直径等于SOI片的直径；埋氧层经过腐蚀处理形成中部的空腔以及外部的环状埋氧层，在空腔内紧贴环状埋氧层的位置设置有截面为倒J型的SiC边缘支撑，SiC边缘支撑由位于埋氧层内的底支撑、穿过器件层的竖支撑以及与金属上电极平齐并外延至器件层外边缘的上支撑组成；底支撑、器件层以及衬底层之间合围形成密封真空电容腔，器件层形成硅振动薄膜；金属上电极的顶部设置有Parylene-C密封层，Parylene-C密封层包括覆盖在金属上电极及上支撑整体顶部的平面密封层，平面密封层的直径等于SOI片的直径，平面密封层的底面上向下延设有一圈凸缘，凸缘依次穿过金属上电极和器件层后位于密封真空电容腔的腔顶处；

所述的基于SOI埋氧层牺牲释放技术的电容式微机械超声换能器的制备方法，包括如下步骤：

1）取SOI片，将其双面浓硼扩散，BOE漂洗去除表面硼硅玻璃；

2）在SOI片的器件层溅射金属Cr/Au并图形化，合金退火，形成金属上电极；

3）在SOI片的器件层上紧贴金属上电极外缘一圈的位置进行第一次正面光刻，刻蚀掉部分器件层、部分埋氧层后停止于衬底层位置处，最终形成供SiC边缘支撑中竖支撑沉积的空位；

4）对步骤3）所得到的器件使用BOE湿法腐蚀，将埋氧层位于竖支撑沉积空位的两侧部分腐蚀掉，最终形成供SiC边缘支撑中底支撑沉积的空位，同时，该空位与其正上方的器件层形成屋檐结构；

5）将步骤4）所得到的器件进行SiC的沉积，沉积完成后进行第二次正面光刻，刻蚀掉多余的SiC，露出金属上电极和Pad区域；其中，在埋氧层的空位上形成底支撑、在器件层的空位上形成竖支撑、在器件层的顶部形成上支撑，底支撑、竖支撑和上支撑最终组成一体式的SiC边缘支撑；

6）对步骤5）得到的器件进行第三次正面光刻，刻蚀掉部分金属上电极、部分器件层和部分埋氧层，释放窗口，以便后续使用HF刻蚀掉部分埋氧层而形成密封真空电容腔，同时也在金属上电极、器件层上形成供Parylene-C密封层中凸缘沉积的空位；

7）对步骤6）得到的器件从刻蚀口进行BOE湿法腐蚀，腐蚀掉位于底支撑内的埋氧层部分，并最终形成密封真空电容腔；

8）对步骤7）得到的器件在其背面溅射金属Cr/Au，合金退火，形成金属下电极；

9）对步骤8）得到的器件进行压焊、引线并在其正面沉积Parylene-C密封层中的平面密封层，划片后即得到了所述的基于SOI埋氧层牺牲释放技术的电容式微机械超声换能器。

2.根据权利要求1所述的基于SOI埋氧层牺牲释放技术的电容式微机械超声换能器，其特征在于：金属上电极采用金属铬金上电极，金属下电极采用金属铬金下电极。

3.根据权利要求1或2所述的基于SOI埋氧层牺牲释放技术的电容式微机械超声换能器，其特征在于：金属上、下电极的厚度均为330nm，密封真空电容腔的高度为0.2-0.5μm、直径为50-80μm。