[发明专利]一种电容式微机械超声换能器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种超声强度为3-10.8W/cm²，超声频率为98KHz的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述电容式微机械超声换能器包括：第一组件以及第二组件，所述第二组件包括振动极板层和悬壁梁，所述第二组件中的振动极板层通过悬臂梁和第一组件相连，所述第二组件的振动极板层悬设在第一组件的内部；

所述电容式微机械超声换能器通过以下制备方法制备得到：

将裸片通过刻蚀，得到所述电容式微机械超声换能器；

所述裸片的结构包括非金属氧化物层、分布在非金属氧化物层内部的金属层，以及位于非金属氧化物层上表面的氮化硅层；

所述非金属氧化物层为二氧化硅层；

所述金属层的层数为5层，自下而上依次包括M1层、M2层、M3层、M4层以及M5层；

所述刻蚀包括对裸片依次进行第一次反应离子深刻蚀、湿法刻蚀以及第二次反应离子深刻蚀；

所述第一次反应离子深刻蚀为干法刻蚀；

所述第一次反应离子深刻蚀包括刻蚀除去裸片中M5层上表面的氮化硅层和二氧化硅层，以及垂直于M5设置，且未有M5层保护的二氧化硅层，得到预制品A；

所述湿法刻蚀包括酸刻蚀，所述酸刻蚀用酸液的制备方法包括：将磷酸、硝酸、冰醋酸以及去离子水按照体积比为1:1:2:16混合得到；

所述湿法刻蚀包括刻蚀除去预制品A中M2层以及部分M3层，得到预制品B；

所述预制品B中形成有立柱，用于支撑预制品B中的上薄膜层。

2.根据权利要求1所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述第一组件包括下极板层、沿下极板层上表面边缘设置的支撑层，以及设置在下极板层下表面的第一绝缘层。

3.根据权利要求2所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述第一组件还包括设置在下极板层上表面的第二绝缘层，所述支撑层位于所述第二绝缘层的外周缘。

4.根据权利要求3所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述第二绝缘层的位置和第二组件的振动极板层的位置对应设置。

5.根据权利要求3所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述第二绝缘层和支撑层间隔设置。

6.根据权利要求3所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述支撑层包括自下而上连接在一起的第三绝缘层和第一保护层，所述第三绝缘层与下极板层相连。

7.根据权利要求2所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述下极板层的材质为铝。

8.根据权利要求2所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述下极板层和第一绝缘层的形状均为圆柱体。

9.根据权利要求8所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述下极板层的底面半径为10-1054μm。

10.根据权利要求9所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述下极板层的底面半径为50μm。

11.根据权利要求9所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述下极板层的侧面高度为0.5-0.6μm。

12.根据权利要求11所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述下极板层的侧面高度为0.55μm。

13.根据权利要求8所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述第一绝缘层的尺寸与下极板层相同。

14.根据权利要求6所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述第二绝缘层、第三绝缘层以及第一保护层的形状均为空心圆柱体。

15.根据权利要求14所述的电容式微机械超声换能器，其特征在于，所述第二绝缘层的底面外圆半径为7-529μm。