[发明专利]一种体声波传感器及其制造方法

说明书

本发明提供了一种体声波传感器的制造方法，包括：提供衬底并在该衬底上形成第一布拉格反射层；在所述第一布拉格反射层上依次形成下电极、压电层以及上电极，所述上电极、所述压电层、所述下电极以及所述第一布拉格反射层在传感器厚度方向上形成有重叠区域，所述下电极包括下电极主体部以及下电极框架部，所述下电极框架部形成在所述下电极主体部上且位于所述重叠区域的边缘处，其中，所述下电极框架部包括第一凸起部和/或第一凹陷部；在所述上电极上形成第二布拉格反射层。本发明还提供一种体声波传感器。本发明可以提升器件的Q值、灵敏度以及简化制造工艺。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种体声波传感器及其制造方法。

背景技术

请参考图1，图1是现有技术中常见体声波传感器的剖面示意图。如图所示，该体声波传感器从下至上依次包括衬底10、布拉格反射层11(布拉格反射层由高声学阻抗材料层和低声学阻抗材料层交替形成，为简明起见图1并未区分声学阻抗材料层和低声学阻抗材料层)、下电极12、压电层13、上电极14以及敏感膜15，其中，敏感层15、上电极14、压电层13、下电极12以及布拉格反射层11在器件厚度方向上存在重叠区域。敏感层15主要用于感受物理、化学、生物信息并将其转变为电信息。

上述现有体声波传感器的不足之处包括：(1)当现有体声波传感器工作在液体环境中时，工作在纵波模式下的声波在传播到上电极之后会透过敏感层泄露至体液中，导致体声波传感器的品质因数(即Q值)下降，进而导致体声波传感器检测敏感性的下降。(2)一直以来，现有体声波传感器都存在声波横向泄露而导致器件Q值下降进而导致器件检测敏感度下降的问题。因此，如何减少声波泄露以提高器件Q值进而提升器件检测性能一直是本领域技术人员致力于解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种体声波传感器的制造方法，该制造方法包括：

提供衬底并在该衬底上形成第一布拉格反射层；

在所述第一布拉格反射层上依次形成下电极、压电层以及上电极，所述上电极、所述压电层、所述下电极以及所述第一布拉格反射层在传感器厚度方向上形成有重叠区域，所述下电极包括下电极主体部以及下电极框架部，所述下电极框架部形成在所述下电极主体部上且位于所述重叠区域的边缘处，其中，所述下电极框架部包括第一凸起部和/或第一凹陷部；

在所述上电极上形成第二布拉格反射层。

根据本发明的一个方面，该制造方法中，在第一布拉格反射层上形成下电极的步骤包括：在所述第一布拉格反射层上沉积下电极金属层，对所述下电极金属层进行刻蚀以形成下电极主体部；对所述下电极主体部上表面的第一区域进行刻蚀以形成第一凹陷部，和/或在所述下电极主体部上表面的第二区域沉积形成第一凸起部。

根据本发明的另一个方面，在该制造方法中，所述上电极包括上电极主体部以及与该上电极主体部连接的上电极连接部；形成压电层之后该制造方法还包括：对所述压电层上表面位于待形成的上电极连接部下方的第三区域进行刻蚀以形成凹槽，并在该凹槽内形成上表面高于所述压电层上表面的材料层，该材料层具有遇热体积收缩且收缩后体积保持稳定的特性；形成所述上电极的步骤包括：沉积覆盖所述压电层以及所述材料层的上电极金属层；对该上电极金属层进行刻蚀以形成所述上电极，其中，所述上电极主体部位于所述重叠区域内，所述上电极连接部的至少部分区域形成在所述材料层上；对所述材料层进行加热处理以在所述上电极连接部和所述材料层之间形成空气隙。

根据本发明的又一个方面，该制造方法中，加热处理后的所述材料层其上表面低于所述压电层上表面；或加热处理后所述材料层其上表面与所述压电层上表面齐平；或加热处理后所述材料层其上表面高于所述压电层上表面。

根据本发明的又一个方面，该制造方法中，所述上电极连接部靠近所述上电极主体部的部分其上表面呈高低起伏形状。