[发明专利]多重应力集中式MEMS仿生水听器

权利要求书

1.一种多重应力集中式MEMS仿生水听器，其特征在于：包括圆形的底层硅（1），在底层硅（1）上氧化有氧化层（2），氧化层（2）上键合有圆形的顶层硅（3）；顶层硅（3）的中部按行列形式布置有四组四梁纤毛式声电换能结构（4），四组四梁纤毛式声电换能结构（4）以顶层硅（3）的圆心对称布置，其中，所述的四梁纤毛式声电换能结构（4）包括开设于顶层硅（3）上的正方形窗口（4-4），正方形窗口（4-4）的中心处设有正方形的中心连接体（4-3），中心连接体（4-3）的四边通过四根悬臂梁（4-1）与正方形窗口（4-4）的四边连接，中心连接体（4-3）上设有纤毛（4-2），悬臂梁（4-1）的两端分别设有一个压敏电阻，其中四个压敏电阻组成探测X方向信号的惠斯通电桥、剩余四个压敏电阻组成探测Y方向信号的惠斯通电桥；四组四梁纤毛式声电换能结构（4）正下方的氧化层（2）被刻蚀掉；四梁纤毛式声电换能结构（4）中的悬臂梁（4-1）的两端从顶部向下开设有沉降槽（4-1-1），沉降槽（4-1-1）槽底的两边为内缩的豁口（4-1-2）设计；四梁纤毛式声电换能结构（4）中悬臂梁（4-1）上的压敏电阻设于其两端的沉降槽（4-1-1）槽底上；四组四梁纤毛式声电换能结构（4）的四根纤毛（4-2）长短不等；氧化层（2）上在其周缘处均布有四个被氧化刻蚀的空腔（5），顶层硅（3）的顶面上正对每个空腔（5）的位置分别溅射有上电极（6），底层硅（1）的底面上正对每个空腔（5）的位置分别溅射有下电极（7），上、下电极（6、7）的直径均小于空腔（5）的直径；顶层硅（3）上围绕每个上电极（6）的四周都均布有四个贯穿顶层硅（3）且与空腔（5）相通的注油孔（8）。

2.根据权利要求1所述的多重应力集中式MEMS仿生水听器，其特征在于：上、下电极（6、7）的直径均为空腔（5）直径的一半。

3.根据权利要求1或2所述的多重应力集中式MEMS仿生水听器，其特征在于：顶层硅（3）上围绕每个上电极（6）及其四个注油孔（8）外刻蚀有环形隔离槽（9），环形隔离槽（9）的直径大于其对应的空腔（5）的直径。

4.根据权利要求1或2所述的多重应力集中式MEMS仿生水听器，其特征在于：四梁纤毛式声电换能结构（4）中，中心连接体（4-3）的边长为600μm、厚度为40μm，悬臂梁（4-1）的长度为1000μm、宽度为120μm、厚度为40μm，沉降槽（4-1-1）的长度为80μm、深度为20μm，沉降槽（4-1-1）离端面的距离为10μm；圆形的顶层硅（3）的直径为2mm、厚度为0 .002mm，氧化层（2）上的空腔（5）高度为2μm，注油孔（8）的直径为0 .2mm。

5.根据权利要求3所述的多重应力集中式MEMS仿生水听器，其特征在于：四梁纤毛式声电换能结构（4）中，中心连接体（4-3）的边长为600μm、厚度为40μm，悬臂梁（4-1）的长度为1000μm、宽度为120μm、厚度为40μm，沉降槽（4-1-1）的长度为80μm、深度为20μm，沉降槽（4-1-1）离端面的距离为10μm；圆形的顶层硅（3）的直径为2mm、厚度为0.002mm，氧化层（2）上的空腔（5）高度为2μm，注油孔（8）的直径为0.2mm。