[发明专利]声波换能单元及其制备方法和声波换能器

说明书

本公开提供了一种声波换能单元，包括：衬底基板、第一电极、支撑图形、振膜图形和第二电极，第一电极位于衬底基板上，支撑图形位于第一电极远离衬底基板的一侧且围成有振动腔，振膜图形位于支撑图形远离第一电极的一侧且能够在振动腔内振动，第二电极位于振膜图形远离第一电极的一侧且与第一电极相对设置；还包括：第一介质图形和/或第二介质图形，第一介质图形位于振动腔的底部，且在由第一介质图形的中心指向边缘的方向上第一介质图形的厚度逐渐增大；第二介质图形位于振动腔的顶部，且在由第二介质图形的中心指向边缘的方向上第二介质图形的厚度逐渐增大。本公开还提供了一种声波换能单元的制备方法和声波换能器。

技术领域

本公开涉及一种声波换能单元及其制备方法和声波换能器。

背景技术

超声波检测在医学成像、治疗、工业流量计、汽车雷达、室内定位等多方面有应用。声波换能器为一种可用于进行超声波检测的设备，声波换能单元为声波换能器中的核心器件。

电容式微机械超声换能单元CMUT具有一致性好，频带宽等特点得到广泛认可。目前，市面上的CMUT器件需要预置一个较大吸合工作电压以实现振膜张紧的效果，以提高灵敏度和实现大的发射声强，较大的吸合工作电压通常比较难以实现，需要高规格的电源芯片；另外，CMUT长时间在高电压下工作，对器件的信赖性以及寿命产生不良影响。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种声波换能单元及其制备方法和声波换能器。

第一方面，本公开实施例提供了一种声波换能单元，包括：衬底基板、第一电极、支撑图形、振膜图形和第二电极，所述第一电极位于所述衬底基板上，所述支撑图形位于所述第一电极远离所述衬底基板的一侧且围成有振动腔，振膜图形位于所述支撑图形远离所述第一电极的一侧且能够在所述振动腔内振动，所述第二电极位于所述振膜图形远离所述第一电极的一侧且与所述第一电极相对设置；

声波换能单元还包括：

第一介质图形，位于所述振动腔的底部，且在由所述第一介质图形的中心指向边缘的方向上所述第一介质图形的厚度逐渐增大；

和/或，第二介质图形，位于所述振动腔的顶部，且在由所述第二介质图形的中心指向边缘的方向上所述第二介质图形的厚度逐渐增大。

在一些实施例中，声波换能单元还包括：

刻蚀阻挡层，位于所述第一电极与所述支撑图形之间。

在一些实施例中，当所述声波换能单元包括有所述第一介质图形时，所述第一介质图形的材料与所述刻蚀阻挡层的材料相同。

在一些实施例中，当所述声波换能单元包括有所述第二介质图形时，所述第二介质图形的材料与所述振膜图形的材料相同。

在一些实施例中，所述第二介质图形与振膜图形相连且两者一体成型。

在一些实施例中，当所述声波换能单元包括有所述第一介质图形时，所述第一介质图形靠近所述第一电极的一侧表面为与所述衬底基板所处平面相平行的平面，所述第一介质图形远离所述第一电极的一侧表面为与所述第一介质图形靠近所述第一电极的一侧表面相交的斜坡面，且坡度角范围包括：(0°，15°]；

当所述声波换能单元包括有所述第二介质图形时，所述第二介质图形靠近所述振膜图形的一侧表面为与所述衬底基板所处平面相平行的平面，所述第二介质图形远离所述振膜图形的一侧表面为与所述第二介质图形靠近所述振膜图形的一侧表面相交的斜坡面，且坡度角范围包括：(0°，15°]。

第二方面，本公开实施例还提供了一种声波换能器，包括：如第一方面提供的所述声波换能单元。

第三方面，本公开实施例还提供了一种声波换能单元的制备方法，可用于制备第一方面提供的所述声波换能单元，该制备方法包括：