[发明专利]同频异构的压电超声波换能器及其制备方法

权利要求书

1.一种同频异构的压电超声波换能器，其特征在于，包括：形成于同一衬底上的用于发射超声波的第一PMUT单元及用于接收超声波的第二PMUT单元；

其中，所述第一PMUT单元和所述第二PMUT单元的结构互不相同；

所述第一PMUT单元包括形成于所述衬底上的第一槽形空腔及覆盖于所述第一槽形空腔上方的第一振动膜；

所述第一振动膜包括依次层叠设置的第一机械层、第一下电极、第一压电层和第一上电极，所述第一上电极包括内电极和围绕于所述内电极外周的外电极，并且所述内电极和所述外电极之间形成有间隙。

2.如权利要求1所述的同频异构的压电超声波换能器，其特征在于，所述外电极上形成有开口部，所述开口部用于布置与所述内电极电连接的导电线路。

3.如权利要求1所述的同频异构的压电超声波换能器，其特征在于，所述第一振动膜上形成有镂空结构，所述镂空结构在所述第一振动膜上界定形成至少一个位于所述外电极外周的悬梁部。

4.如权利要求1~3中任一项所述的同频异构的压电超声波换能器，其特征在于，所述第二PMUT单元包括形成于所述衬底上的第二槽形空腔及覆盖于所述第二槽形空腔上方的第二振动膜；

所述第二振动膜包括依次层叠设置的第二机械层、第二下电极、第二压电层和第二上电极。

5.如权利要求4所述的同频异构的压电超声波换能器，其特征在于，所述第一上电极的所述外电极与所述第二上电极电连接，所述第一下电极和所述第二下电极被配置成连续共通，所述第一机械层和所述第二机械层被配置成连续共通。

6.如权利要求4所述的同频异构的压电超声波换能器，其特征在于，所述衬底为SOI硅片，和/或

所述第一压电层和所述第二压电层的材料为氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅压电陶瓷或掺钪的氮化铝。

7.如权利要求4所述的同频异构的压电超声波换能器，其特征在于，所述第一下电极和所述第二下电极的材料为金、铂、铝或锡，和/或

所述第一上电极和所述第二上电极的材料为钼、铂、铝或锡。

8.如权利要求1所述的同频异构的压电超声波换能器，其特征在于，所述同频异构的压电超声波换能器包括多个第二PMUT单元，并且所述多个第二PMUT单元分布于所述第一PMUT单元外周。

9.一种同频异构的压电超声波换能器的制备方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在衬底的一面上依次溅射形成下电极和压电层薄膜；

刻蚀形成结构互不相同的第一PMUT结构和第二PMUT结构；

在所述压电层薄膜溅射形成分别对应于所述第一PMUT结构和所述第二PMUT结构的上电极；

在所述衬底的另一面刻蚀形成分别对应于所述第一PMUT结构和所述第二PMUT结构的槽形空腔，得到同频异构的压电超声波换能器；

其中，所述第一PMUT结构包括依次层叠设置的第一机械层、第一下电极和第一压电层，且对应于所述第一PMUT结构的上电极包括内电极和围绕于所述内电极外周的外电极，所述内电极和所述外电极之间形成有间隙。