[发明专利]一种全电极凸纹结构CMUT器件的制备方法

权利要求书

1.一种全电极凸纹结构CMUT器件的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：

步骤1：使用高浓度掺杂的硅晶圆作为基底(5)制备基底层；

步骤2：在步骤1中基底(5)上沉积制备绝缘层(4)；

步骤3：在步骤2中的绝缘层(4)上沉积多晶硅薄膜制备牺牲层(81)，并去除多余的多晶硅薄膜层，定义CMUT单元；

步骤4：在步骤3制备的CMUT单元上沉积振动薄膜(1)；

步骤5：去除步骤3中保留的多晶硅薄膜层(8)形成封闭的空腔(2)；

步骤6：沉积用于制备CMUT单元顶电极(61)和底电极极板(62)的导电层(6)；

步骤7：在振动薄膜(1)顶部的导电层(6)上制备凸纹圆环(7)；

步骤8：使用光刻蚀工艺定义导电层(6)，制备全覆盖于振动薄膜(1)的顶电极(61)、底电极极板(62)及导线，并去除多余导电层(6)；完成全电极凸纹结构CMUT器件的制备；所述的步骤5具体包括以下步骤：

步骤51：使用干法刻蚀工艺在保留的多晶硅薄膜层(8)顶部的刻蚀通道上刻蚀腐蚀孔(9)，再使用湿法刻蚀工艺通过腐蚀孔(9)去除保留的多晶硅薄膜层(8)，形成封闭的空腔(2)；

步骤52：使用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)沉积氮化硅层，填充步骤51中的腐蚀孔(9)；

步骤53：使用干法蚀刻工艺，蚀刻步骤52中填充腐蚀孔(9)后的氮化硅层，将振动薄膜厚度减所述步骤4的厚度。

2.根据权利要求1所述的一种全电极凸纹结构CMUT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤7具体包括以下步骤：

步骤71：在振动薄膜(1)顶部的导电层(6)上使用正光阻并结合光刻蚀工艺定义所述凸纹圆环(7)的尺寸；

步骤72：在步骤71定义凸纹圆环(7)的尺寸区域使用电镀工艺制备凸纹圆环(7)。

3.根据权利要求2所述的一种全电极凸纹结构CMUT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤71中凸纹圆环(7)的高度及宽度由所述正光阻经显影后的高度和宽度决定，所述凸纹圆环(7)的高度为0.5～6μm，宽度为0.5～3μm；所述步骤72中凸纹圆环(7)为金属镍。

4.根据权利要求1所述的一种全电极凸纹结构CMUT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤4中振动薄膜(1)为低残余应力氮化硅薄膜，厚度为0.3～2μm；步骤4包括有与所述振动薄膜(1)一体沉积的支撑层(3)。

5.根据权利要求4所述的一种全电极凸纹结构CMUT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤51中湿法刻蚀工艺的刻蚀剂为氢氧化钾溶液。

6.根据权利要求1所述的一种全电极凸纹结构CMUT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的绝缘层(4)为使用低压力化学气相沉积(LPCVD)工艺沉积的单层氮化硅一种材料或者使用干式氧化工艺及低压力化学气相沉积(LPCVD)工艺沉积的二氧化硅与氮化硅两种材料的复合层构成。

7.根据权利要求1所述的一种全电极凸纹结构CMUT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤6具体包括以下步骤：

步骤61：使用干法蚀刻工艺，去掉基底(5)一端的覆盖层，暴露出基底(5)；

步骤62：使用电子束蒸镀(E-beam evaporation)工艺在步骤61制备的CMUT单元上沉积导电层(6)。

8.根据权利要求7所述的一种全电极凸纹结构CMUT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤62中的导电层(6)为铬、金复合结构。

9.根据权利要求1所述的一种全电极凸纹结构CMUT器件的制备方法，其特征在于，所述的全电极凸纹结构CMUT器件工作在塌陷模式时，所述振动薄膜(1)的中心部分在静电力作用下发生塌陷，贴合在基底(5)上的绝缘层(4)表面，形成塌陷薄膜部分(11)；未塌陷部分的薄膜为CMUT器件工作时的振动薄膜部分(12)，所述的凸纹圆环(7)位于振动薄膜部分(12)。