[发明专利]电气机械换能器及其制造方法

说明书

技术领域

实施例的一个公开方面涉及一种电气机械换能器和制造该换能器的方法。更具体地，实施例涉及一种用作超声换能器的电气机械换能器。

背景技术

电气机械换能器(诸如通过微加工技术制造的电容微加工超声换能器(CMUT))已被作为压电器件的代替物进行了研究。这些电容性电气机械换能器可通过振动膜的振动来接收和发送超声波。

其中通过蚀刻牺牲层来形成腔的方法已知是一种制造电气机械换能器CMUT的方法。在美国专利公开No.2005/0177045中所述的方法中，为了防止上电极(第二电极)在牺牲层蚀刻期间被蚀刻，将第二电极设置在第一膜片与第二膜片之间，并且蚀刻牺牲层。

有时在水中使用诸如CMUT的电气机械换能器，因此，腔被密封。也就是说，通过蚀刻牺牲层来形成腔，然后密封蚀刻孔。在美国专利公开No.2005/0177045中所述的方法中，在第二电极形成之后形成第二膜片，然后蚀刻牺牲层。随后，用密封膜密封蚀刻孔。在如美国专利公开No.2005/0177045中所述的方法中那样形成用于密封蚀刻孔的膜的情况下，密封膜还沉积在第二膜片上。例如通过蚀刻而移除沉积在第二膜片上的密封膜引起振动膜的厚度和应力的变化，这些变化可引起电气机械换能器的灵敏度和带宽在元件之间的变化。

发明内容

在实施例中，可减小振动膜之间的厚度和应力变化。

根据实施例的方面的制造电气机械换能器的方法包括：在第一电极上形成绝缘膜；在绝缘膜上形成牺牲层；在牺牲层上形成第一膜片；在第一膜片上形成第二电极；在第一膜片中形成蚀刻孔，并且通过蚀刻孔移除牺牲层；在第二电极上形成第二膜片；并且密封蚀刻孔。形成第二膜片和密封蚀刻孔在一个操作中执行。

根据一个实施例的方面的电气机械换能器包括：第一电极；绝缘膜，其设置在第一电极上；和振动膜，其包括第一膜片、第二电极和第二膜片，所述第一膜片设置在绝缘膜上，并且在第一膜片与绝缘膜之间有间隙，所述第二电极设置在第一膜片上与第一电极相对，所述第二膜片在间隙的相对侧设置在第二电极上。所述间隙通过下述方式形成，即，通过形成在第一膜片层中的蚀刻孔来移除设置在绝缘膜上的牺牲层。密封蚀刻孔的密封部分的厚度与第二电极上的第二膜片的厚度相同。

根据一个实施例，可减小振动膜的厚度和应力变化，从而可减小电气机械换能器的灵敏度和带宽在元件之间的变化。

从以下参照附图对示例性实施例的描述，实施例的进一步特征将变得明白。

附图说明

图1A至图1C是示出可应用根据一个实施例的方面的示例1的电气机械换能器的示意图。

图2A至图2C是示出可应用根据一个实施例的方面的示例2的电气机械换能器的示意图。

图3A至图3G是沿着图1A的线III-III截取的截面图，用于示出制造可应用一个实施例的示例1的电气机械换能器的方法。

图4A至图4G是沿着图1A的线IV-IV截取的截面图，用于示出可应用一个实施例的示例1的电气机械换能器。

具体实施方式

现在将参照附图对实施例进行描述。

电气机械换能器的构造

图1A是根据一个实施例的方面的电气机械换能器的俯视图，图1B和图1C是分别沿着图1A的线IB-IB和IC-IC截取的截面图。实施例的电气机械换能器包括多个元件2，每个元件2由彼此电连接的多个单元结构1组成。在图1A中，每个元件2由九个单元结构组成，但是单元结构的数量没有特别限制。图1A所示的电气机械换能器具有四个元件，但是元件的数量没有特别限制。图1A所示的单元结构1为圆形，但是它们可以是例如正方形或六边形。

单元结构1包括基板11、设置在基板11上的第一绝缘膜12、设置在第一绝缘膜12上的第一电极13和设置在第一电极13上的第二绝缘膜14。单元结构1还包括由第一膜片16、第二膜片18和第二电极4组成的振动膜。第一膜片16和第二膜片18是绝缘膜。第一绝缘膜16由膜片支承部分20支承。振动膜布置在第二绝缘膜14上，在振动膜与第二绝缘膜14之间有间隙，即，腔3。第一电极13和第二电极4彼此相对，并且通过电压施加单元(未显示)将电压施加于第一电极13与第二电极4之间。