[发明专利]多重应力集中式MEMS仿生水听器

摘要

本发明为一种多重应力集中式MEMS仿生水听器，解决现有MEMS矢量水听器只能测声场矢量信息、灵敏度和频率响应带宽均不理想以及左右舷模糊等问题。本发明水听器包括由底层硅、氧化层和顶层硅，在顶层硅上均布四组四梁纤毛式声电换能结构，四组四梁纤毛式声电换能结构底部为空腔，其中悬臂梁的两端设有沉降槽及内缩的豁口；氧化层上均布有四个空腔，顶层硅及底层硅上正对每个空腔的位置溅射有上、下电极，顶层硅上围绕每个上电极均布四个注油孔。本发明水听器结构简单，极大的拓宽了有效频带范围，单片集成便于安装和测试，提高了安装精度，最终以单个传感器实现了小体积内的传感器组阵，克服了在传统的组阵中的各个水听器的不一致性。

主权项

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）。