CN111203375B - 换能器及其制作方法 - Google Patents
换能器及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111203375B CN111203375B CN201911416898.XA CN201911416898A CN111203375B CN 111203375 B CN111203375 B CN 111203375B CN 201911416898 A CN201911416898 A CN 201911416898A CN 111203375 B CN111203375 B CN 111203375B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- photoresist
- wafer
- etching
- gap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 70
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 70
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 146
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 77
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 33
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 33
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 25
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 77
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/03—Assembling devices that include piezoelectric or electrostrictive parts
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/08—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies
- H10N30/082—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by etching, e.g. lithography
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/206—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using only longitudinal or thickness displacement, e.g. d33 or d31 type devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明涉及压电换能器领域,提供了一种换能器,所述换能器包括第一晶圆和第二晶圆,所述第一晶圆和第二晶圆均包括基底、固定在所述基底一侧的第一氧化物层、固定在所述基底另一侧的金属层、以及在所述第一氧化物层上依次沉积形成的氮化硅层、第一电极、压电层和第二电极,所述基底包括第一硅层、第二硅层和夹设于所述第一硅层和第二硅层之间的第二氧化物层;所述第一晶圆的金属层和所述第二晶圆的金属层固定连接;所述第一晶圆设有空腔和缝隙,所述第二晶圆设有空腔、第一缝隙和第二缝隙。同时,本发明还提供一种换能器的制作方法。与现有技术相比,通过两个晶圆设计,将SPL提升两倍,同时增加结构的稳定性。
Description
【技术领域】
本发明涉及压电换能器技术领域,尤其涉及一种换能器及其制作方法。
【背景技术】
传统的电动声换能器依靠导线和磁体之间的排斥力来移动振膜,从而在空气中产生振动发出声音。与传统的电声换能器不同,压电声换能器利用膜片的压电特性来产生振动运动从而发出声音,因此,压电声换能器可以非常小并且与空气以外的其他物质直接接触,但是,当前的大多数设计在声压级(Sound Pressure Level,SPL)上都有局限性,在结构稳定性上也有缺陷。
【发明内容】
本发明提供一种换能器,针对现有技术中的SPL局限性和结构稳定性的缺陷,提升SPL性能及改进结构稳定性。
一种换能器,所述换能器包括第一晶圆和第二晶圆,所述第一晶圆和第二晶圆均包括基底、固定在所述基底一侧的第一氧化物层、固定在所述基底另一侧的金属层、以及在所述第一氧化物层上依次沉积形成的氮化硅层、第一电极、压电层和第二电极,所述基底包括第一硅层、第二硅层和夹设于所述第一硅层和第二硅层之间的第二氧化物层,所述第一氧化物层形成于所述第一硅层,所述金属层形成于所述第二硅层;所述第一晶圆的金属层和所述第二晶圆的金属层固定连接;所述第一晶圆设有空腔和缝隙,所述第二晶圆设有空腔、第一缝隙和第二缝隙,所述第一晶圆的空腔和第二晶圆的空腔合围形成所述换能器的空腔,所述第一晶圆的缝隙与所述第二晶圆的第一缝隙连通,所述第二晶圆的第二缝隙与所述第二晶圆的空腔连通。
优选地,所述第一晶圆的缝隙沿所述第一晶圆中心对称设置。
优选地,所述第二晶圆的第一缝隙和第二缝隙均沿所述第二晶圆中心对称设置。
优选地,所述第二晶圆在其空腔内形成有凸起。
优选地,所述压电层由钛酸铅锆、氮化铝和钛酸钡的任何原子百分比组成。
同时,本发明还提供一种换能器的制作方法,所述换能器的制作方法包括:
步骤S10:制作第一晶圆,具体包括:
步骤S101:将第一硅层、第二氧化层和第二硅层依次沉积固定形成基底;
步骤S102:自所述第一硅层远离所述第二氧化层的表面依次沉积第一氧化层和氮化硅层,得到第一晶圆的蚀刻处理表面;
步骤S103:在所述蚀刻处理表面上涂一层光刻胶;
对所述光刻胶进行显影处理,保留与所述氮化硅层预设面积大小一致的光刻胶;
根据光刻胶保留的面积依次对氮化硅层和第一氧化层进行蚀刻;
除去所述光刻胶;
步骤S104:在所述氮化硅层表面沉积第二电极,形成新的蚀刻处理表面;
步骤S105:在所述新的蚀刻处理表面上涂一层光刻胶;对所述光刻胶进行显影处理,保留与所述第二电极预设面积大小一致的光刻胶;根据光刻胶保留的面积对第二电极进行蚀刻;除去所述光刻胶;
步骤S106:在所述第二电极表面依次沉积压电层和第一电极,形成新的蚀刻处理表面;在所述新的蚀刻处理表面上涂一层光刻胶;对所述光刻胶进行显影处理,保留与所述第一电极预设面积大小一致的光刻胶;根据光刻胶保留的面积对第一电极和压电层进行蚀刻;除去所述光刻胶;
步骤S107:在所述蚀刻处理表面涂一层光刻胶,根据预设的第一缝隙对所述光刻胶进行显影处理,再根据所述光刻胶的显影处理结果对所述第一硅层蚀刻到第一氧化物层位置,得到所述第一缝隙;再将所述光刻胶除去;
步骤S108:在所述第二硅层远离所述第一氧化物层的表面沉积金属层;
步骤S109:在所述金属层表面涂一层光刻胶,根据预设的金属层对所述光刻胶进行显影处理,再根据所述光刻胶的显影处理结果对所述金属层蚀刻;
步骤S110:对所述第二硅层进行蚀刻,形成空腔和第二缝隙;
步骤S111:除去所述光刻胶,得到第一晶圆;
步骤S20:制作第二晶圆,具体包括:
步骤S201:将第一硅层、第二氧化层和第二硅层依次沉积固定形成基底;
步骤S202:自所述第一硅层远离所述第二氧化层的表面依次沉积第一氧化层和氮化硅层,得到第二晶圆的蚀刻处理表面;
步骤S203:在所述蚀刻处理表面上涂一层光刻胶;
对所述光刻胶进行显影处理,保留与所述氮化硅层预设面积大小一致的光刻胶;
根据光刻胶保留的面积依次对氮化硅层和第一氧化层进行蚀刻;
除去所述光刻胶;
步骤S204:在所述氮化硅层表面沉积第二电极,形成新的蚀刻处理表面;
步骤S205:在所述新的蚀刻处理表面上涂一层光刻胶;对所述光刻胶进行显影处理,保留与所述第二电极预设面积大小一致的光刻胶;根据光刻胶保留的面积对第二电极进行蚀刻;除去所述光刻胶;
步骤S206:在所述第二电极表面依次沉积压电层和第一电极,形成新的蚀刻处理表面;在所述新的蚀刻处理表面上涂一层光刻胶;对所述光刻胶进行显影处理,保留与所述第一电极预设面积大小一致的光刻胶;根据光刻胶保留的面积对第一电极和压电层进行蚀刻;除去所述光刻胶;
步骤S207:在所述蚀刻处理表面涂一层光刻胶,根据预设的第一缝隙和第二缝隙对所述光刻胶进行显影处理,再根据所述光刻胶的显影处理结果对所述第一硅层蚀刻到第一氧化物层位置,得到所述第一缝隙和第二缝隙;再将所述光刻胶除去;
步骤S208:在所述第二硅层远离所述第一氧化物层的表面沉积金属层;
步骤S209:在所述金属层表面涂一层光刻胶,根据预设的金属层对所述光刻胶进行显影处理,再根据所述光刻胶的显影处理结果对所述金属层蚀刻,再将所述光刻胶除去;
步骤S210:在所述第二硅层和金属层表面涂上一层光刻胶,根据预设的第三缝隙、空腔和凸起的位置对所述光刻胶进行显影处理,再根据所述光刻胶的显影处理结果对所述第二硅层蚀刻到所述凸起的位置,再将所述光刻胶除去;
步骤S211:重新在第二硅层和金属层表面涂上一层光刻胶,根据预设的第三缝隙、空腔和凸起的位置对所述光刻胶进行显影处理,再根据所述光刻胶的显影处理结果对所述第二硅层蚀刻到所述第二氧化层的位置,得到第三缝隙、空腔和凸起;
步骤S212:除去所述光刻胶,得到第二晶圆;
步骤S30:将所述第一晶圆和第二晶圆结合得到换能器,具体包括:
步骤S310:将所述第一晶圆的金属层和第二晶圆的金属层固定连接;
步骤S320:对所述第一氧化物层进行气态氢氟酸刻蚀氧化层,得到所述换能器。
与现有技术相比,本发明提供一种换能器,通过两个晶圆设计,将SPL 提升两倍,同时增加结构的稳定性。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图,其中:
图1为本发明实施例一提供的第一晶圆的剖面结构示意图;
图2为本发明实施例一提供的第二晶圆的剖面结构示意图;
图3为本发明实施例一提供的第一晶圆和第二晶圆结合的剖面结构示意图;
图4(1-21)为本发明实施例一提供的换能器的制作方法中的步骤S10 的示意图;
图5(1-15 )为本发明实施例一提供的换能器的制作方法中的步骤S20 中的示意图;
图6为本发明实施例一提供的换能器的制作方法中的步骤S30中的示意图;
图7为本发明实施例一提供的换能器的立体的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请一并参阅图1和图2,本发明提供一种换能器,所述换能器包括第一晶圆100和第二晶圆200,图1显示第一晶圆100的剖面结构示意图,图2显示第二晶圆200的剖面结构示意图,所述第一晶圆100包括基底110、固定在所述基底110一侧的第一氧化物层105、固定在所述基底另一侧的金属层114、以及在所述第一氧化物层105上依次沉积形成的氮化硅层104、第一电极103、压电层102和第二电极101;所述基底110包括第一硅层 111、第二硅层113、夹设于所述第一硅层111和第二硅层113之间的第二氧化物层112,所述基底110设有空腔122、第一缝隙121和第二缝隙123,所述第一缝隙121和第二缝隙123沿所述第一晶圆100中心对称设置;所述第一缝隙121和第二缝隙123对应设置在所述第二氧化物层112的上下两侧。所述压电层102由钛酸铅锆、氮化铝和钛酸钡的任何原子百分比组成。
所述第二晶圆200包括基底210、固定在所述基底210一侧第一氧化物层205、固定在所述基底另一侧的金属层、以及在所述第一氧化物层205 上依次沉积形成的氮化硅层204、第一电极203、压电层202和第二电极 201;所述基底210包括第一硅层211、第二硅层213、夹设于所述第一硅层211和第二硅层213之间的第二氧化物层212,所述基底210设有空腔 222、第一缝隙221、第二缝隙223和第三缝隙225,所述第一缝隙221、第二缝隙223和第三缝隙225沿所述第一晶圆200中心对称设置;所述第一缝隙221和第二缝隙223设于所述第二氧化物层212的上方,所述第三缝隙225设于所述第二氧化物层212的下方,所述第一缝隙221和第三缝隙225对应设于所述第二氧化物层212的上下两侧,在所述空腔222内形成有凸起215。所述压电层202由钛酸铅锆、氮化铝和钛酸钡的任何原子百分比组成。
请参阅图3,第一晶圆100的金属层113和第二晶圆200的金属层213 固定连接,所述第一晶圆100的空腔122和第二晶圆200的空腔222合并成统一的所述换能器的空腔12。通过所述第一晶圆100的第一氧化物层112 的气态氢氟酸刻蚀氧化层,以及第二晶圆200的第一氧化物层212的气态氢氟酸刻蚀氧化层,所述第一晶圆的第一缝隙121和第二缝隙123连通,所述第二晶圆的第一缝隙221连通和第三缝隙225连通,所述第二晶圆200 的第二缝隙223与所述空腔222连通。本发明还提供一种换能器的制作方法,所述换能器的制作方法包括:
请参阅图4,步骤S10:制作第一晶圆,具体包括:
步骤S101:将第一硅层111、第二氧化层112和第二硅层113依次沉积固定形成基底;如图4(1)所示,所述第一硅层111和第二硅层113为绝缘衬底上的硅(Silicon-On-Insulator,SOI),所述第二氧化物层112夹设于所述第一硅层111和第二硅层113之间。
请参见图4(2),步骤S102:自所述第一硅层111远离所述第二氧化层112的表面依次沉积第一氧化层105和氮化硅层104,得到第一晶圆的蚀刻处理表面;
步骤S103:在所述蚀刻处理表面上涂一层光刻胶1001;
请一并参见图4(3)、图4(4)和图4(5),对所述光刻胶1001进行显影处理,保留与所述氮化硅层104预设面积大小;
根据光刻胶1001保留的面积依次对氮化硅层104和第一氧化层105 进行蚀刻;
除去所述光刻胶1001;
请一并参见图4(6)、图4(7)、图4(8),步骤S104:在所述氮化硅层104表面沉积第二电极103;
步骤S105:在所述蚀刻处理表面上涂一层光刻胶1002,对所述光刻胶 1002进行显影处理,保留与预设的第二电极103面积大小一致的光刻胶 1002,根据光刻胶保留的面积对第二电极103进行蚀刻,通过蚀刻得到所述第二电极103,再除去光刻胶1002。
请一并参见图4(9)、图4(10)、图4(11)和图4(2),步骤S106:在所述第二电极103表面依次沉积压电层102和第一电极101,在所述蚀刻处理表面上涂一层光刻胶1003,对所述光刻胶1003进行显影处理,保留与预设的压电层102和第一电极101面积大小一致的光刻胶1003,根据光刻胶保留的面积对第一电极101和压电层102进行蚀刻,通过蚀刻得到所述压电层102和第一电极101,再除去光刻胶1003。
请一并参见图4(13)、图4(14)、图4(15)和图4(16),步骤S107:在所述蚀刻处理表面涂一层光刻胶1004,根据预设的第一缝隙121对所述光刻胶1004进行显影处理,再根据所述光刻胶1004的显影处理结果对所述第一硅层111蚀刻到第一氧化物层112位置,得到第一缝隙121;再将所述光刻胶1004除去;
请一并参见图4(17)、图4(18)和图4(19),步骤S108:在所述第二硅层113远离所述第一氧化物层112的表面沉积金属层114;
步骤S109:在所述金属层114表面涂一层光刻胶1005,根据预设的金属层114的面积大小对所述光刻胶1005进行显影处理,再根据所述光刻胶 1005的显影处理结果对所述金属层114进行蚀刻,得到所述第一晶圆的金属层114。
请一并参见图4(20)和图4(21),步骤S110,根据所述第一晶圆的金属层114的大小对所述第二硅层113进行蚀刻,得到第二缝隙123和空腔122。
步骤S111,除去所述光刻胶1005,得到第一晶圆100。
请参见图5,步骤S20:制作第二晶圆,所述步骤S20的步骤S201至 S206与上述步骤S101至S106相同,在此不再赘述,所述步骤S20的其他步骤包括:
请一并参见图5(1)、图5(2 )、图5(3 )和图5(4 ),所述步骤 S207:在所述蚀刻处理表面涂一层光刻胶2004,根据预设的第一缝隙221 和第二缝隙223对所述光刻胶2004进行显影处理,再根据所述光刻胶2004 的显影处理结果对所述第一硅层211蚀刻到第一氧化物层212位置,得到所述第一缝隙221和第二缝隙223;再将所述光刻胶2004除去。
请一并参见图5(5 )、图5(6 )、图5(7 )和图5(8 ),所述步骤 S208:在所述第二硅层214远离所述第一氧化物层212的表面沉积金属层 214。
步骤S209:在所述金属层214的表面涂一层光刻胶2005,根据预设的金属层214的大小对所述光刻胶2005进行显影处理,再根据所述光刻胶 2005的显影处理结果对所述金属层214进行蚀刻,得到所述金属层214,再除去所述光刻胶2005。
请一并参见图5(9 )、图5(10 )和图5(11 ),所述步骤S210:在所述第二硅层213和金属层214表面涂上一层光刻胶2006,根据预设的第三缝隙225、空腔222和凸起215的位置对所述光刻胶2006进行显影处理,再根据所述光刻胶2006的显影处理结果对所述第二硅层213蚀刻到所述凸起215的位置,再将所述光刻胶除去;
请一并参见图5(12 )、图5(13 )和图5(14 ),所述步骤S211:重新在第二硅层213和金属层214表面涂上一层光刻胶2007,根据预设的第三缝隙225、空腔222和凸起215的位置对所述光刻胶2007进行显影处理,再根据所述光刻胶2007的显影处理结果对所述第二硅层213蚀刻到所述第二氧化层212的位置,得到第三缝隙225、空腔222和凸起215;
请参见图5(15 ),除去所述光刻胶2007,得到第二晶圆200。
上述步骤S10和步骤S20没有先后执行的顺序,可以先执行步骤S10,再执行步骤S20;也可以先执行步骤S20,再执行步骤S10;或者同时执行步骤S10和步骤S20,所述步骤S10和步骤S20的执行顺序本发明不作限定。
请结合参照图6和图3,所述步骤S30包括:
步骤S310:将所述第一晶圆100的金属层114和第二晶圆200的金属层214固定连接;所述第一晶圆100的空腔122和第二晶圆200的空腔222 合并成统一的所述换能器的空腔12。
步骤S320:对所述第一晶圆100的第二氧化物层112对应于所述第一缝隙121、第二缝隙123的位置和空腔122的位置进行气态氢氟酸刻蚀氧化层,使所述第一缝隙121和第二缝隙123连通,蚀刻掉第二氧化物层112 露在外面的部分;对所述第二晶圆200的第二氧化物层212对应于所述第一缝隙221、第二缝隙223、第三缝隙225和空腔222的位置进行气态氢氟酸刻蚀氧化层,使所述第一缝隙221和第三缝隙225连通,第二缝隙223 和空腔222连通,蚀刻掉第二氧化物层212露在外面的部分。
请参见图7,为最终得到的所述换能器的立体剖面结构示意图,
通过使用第一晶圆100和第二晶圆200两个晶圆构成所述换能器的两个振动单元,并且可以把两个振动单元策略性地定位在第一晶圆100和第二晶圆200,在所述第一晶圆100和第二晶圆200之间形成空腔12,同时利用第一晶圆100和第二晶圆200基底预留的缝隙,使两个振动单元能够利用所述缝隙和所述空腔产生振动运动而发出声音。
这种结构在不使用聚合振膜的情况下,SPL提高两倍,SPL提高约6dB,同时,第二晶圆能够放大第一晶圆的振幅。同时,第一晶圆和第二晶圆通过各自的金属层实现固定连接,增加了结构的稳定性。
因此,与现有技术相比,本发明提供一种换能器,通过两个晶圆设计,将SPL提升两倍,同时增加结构的稳定性。
以上所述的仅是本发明的实施方式,在此应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出改进,但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种换能器,其特征在于,所述换能器包括第一晶圆和第二晶圆,所述第一晶圆和第二晶圆均包括基底、固定在所述基底一侧的第一氧化物层、固定在所述基底另一侧的金属层、以及在所述第一氧化物层上依次沉积形成的氮化硅层、第一电极、压电层和第二电极,所述基底包括第一硅层、第二硅层和夹设于所述第一硅层和第二硅层之间的第二氧化物层,所述第一氧化物层形成于所述第一硅层,所述金属层形成于所述第二硅层;所述第一晶圆的金属层和所述第二晶圆的金属层固定连接;所述第一晶圆设有空腔和缝隙,所述第二晶圆设有空腔、第一缝隙和第二缝隙,所述第一晶圆的空腔和第二晶圆的空腔合围形成所述换能器的空腔,所述第一晶圆的缝隙与所述第二晶圆的第一缝隙连通,所述第二晶圆的第二缝隙与所述第二晶圆的空腔连通。
2.根据权利要求1所述的换能器,其特征在于,所述第一晶圆的缝隙沿所述第一晶圆中心对称设置。
3.根据权利要求1所述的换能器,其特征在于,所述第二晶圆的第一缝隙和第二缝隙均沿所述第二晶圆中心对称设置。
4.根据权利要求1所述的换能器,其特征在于,所述第二晶圆在其空腔内形成有凸起。
5.根据权利要求1所述的换能器,其特征在于,所述压电层由钛酸铅锆、氮化铝和钛酸钡的任何原子百分比组成。
6.一种换能器的制作方法,其特征在于,所述换能器的制作方法包括:
步骤S10:制作第一晶圆,具体包括:
步骤S101:将第一硅层、第二氧化层和第二硅层依次沉积固定形成基底;
步骤S102:自所述第一硅层远离所述第二氧化层的表面依次沉积第一氧化层和氮化硅层,得到第一晶圆的蚀刻处理表面;
步骤S103:在所述蚀刻处理表面上涂一层光刻胶;
对所述光刻胶进行显影处理,保留与所述氮化硅层预设面积大小一致的光刻胶;
根据光刻胶保留的面积依次对氮化硅层和第一氧化层进行蚀刻;
除去所述光刻胶;
步骤S104:在所述氮化硅层表面沉积第二电极,形成新的蚀刻处理表面;
步骤S105:在所述新的蚀刻处理表面上涂一层光刻胶;对所述光刻胶进行显影处理,保留与所述第二电极预设面积大小一致的光刻胶;根据光刻胶保留的面积对第二电极进行蚀刻;除去所述光刻胶;
步骤S106:在所述第二电极表面依次沉积压电层和第一电极,形成新的蚀刻处理表面;在所述新的蚀刻处理表面上涂一层光刻胶;对所述光刻胶进行显影处理,保留与所述第一电极预设面积大小一致的光刻胶;根据光刻胶保留的面积对第一电极和压电层进行蚀刻;除去所述光刻胶;
步骤S107:在所述蚀刻处理表面涂一层光刻胶,根据预设的第一缝隙对所述光刻胶进行显影处理,再根据所述光刻胶的显影处理结果对所述第一硅层蚀刻到第一氧化物层位置,得到所述第一缝隙;再将所述光刻胶除去;
步骤S108:在所述第二硅层远离所述第一氧化物层的表面沉积金属层;
步骤S109:在所述金属层表面涂一层光刻胶,根据预设的金属层对所述光刻胶进行显影处理,再根据所述光刻胶的显影处理结果对所述金属层蚀刻;
步骤S110:对所述第二硅层进行蚀刻,形成空腔和第二缝隙;
步骤S111:除去所述光刻胶,得到第一晶圆;
步骤S20:制作第二晶圆,具体包括:
步骤S201:将第一硅层、第二氧化层和第二硅层依次沉积固定形成基底;
步骤S202:自所述第一硅层远离所述第二氧化层的表面依次沉积第一氧化层和氮化硅层,得到第二晶圆的蚀刻处理表面;
步骤S203:在所述蚀刻处理表面上涂一层光刻胶;
对所述光刻胶进行显影处理,保留与所述氮化硅层预设面积大小一致的光刻胶;
根据光刻胶保留的面积依次对氮化硅层和第一氧化层进行蚀刻;
除去所述光刻胶;
步骤S204:在所述氮化硅层表面沉积第二电极,形成新的蚀刻处理表面;
步骤S205:在所述新的蚀刻处理表面上涂一层光刻胶;对所述光刻胶进行显影处理,保留与所述第二电极预设面积大小一致的光刻胶;根据光刻胶保留的面积对第二电极进行蚀刻;除去所述光刻胶;
步骤S206:在所述第二电极表面依次沉积压电层和第一电极,形成新的蚀刻处理表面;在所述新的蚀刻处理表面上涂一层光刻胶;对所述光刻胶进行显影处理,保留与所述第一电极预设面积大小一致的光刻胶;根据光刻胶保留的面积对第一电极和压电层进行蚀刻;除去所述光刻胶;
步骤S207:在所述蚀刻处理表面涂一层光刻胶,根据预设的第一缝隙和第二缝隙对所述光刻胶进行显影处理,再根据所述光刻胶的显影处理结果对所述第一硅层蚀刻到第一氧化物层位置,得到所述第一缝隙和第二缝隙;再将所述光刻胶除去;
步骤S208:在所述第二硅层远离所述第一氧化物层的表面沉积金属层;
步骤S209:在所述金属层表面涂一层光刻胶,根据预设的金属层对所述光刻胶进行显影处理,再根据所述光刻胶的显影处理结果对所述金属层蚀刻,再将所述光刻胶除去;
步骤S210:在所述第二硅层和金属层表面涂上一层光刻胶,根据预设的第三缝隙、空腔和凸起的位置对所述光刻胶进行显影处理,再根据所述光刻胶的显影处理结果对所述第二硅层蚀刻到所述凸起的位置,再将所述光刻胶除去;
步骤S211:重新在第二硅层和金属层表面涂上一层光刻胶,根据预设的第三缝隙、空腔和凸起的位置对所述光刻胶进行显影处理,再根据所述光刻胶的显影处理结果对所述第二硅层蚀刻到所述第二氧化层的位置,得到第三缝隙、空腔和凸起;
步骤S212:除去所述光刻胶,得到第二晶圆;
步骤S30:将所述第一晶圆和第二晶圆结合得到换能器,具体包括:
步骤S310:将所述第一晶圆的金属层和第二晶圆的金属层固定连接;
步骤S320:对所述第一氧化物层进行气态氢氟酸刻蚀氧化层,得到所述换能器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911416898.XA CN111203375B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 换能器及其制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911416898.XA CN111203375B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 换能器及其制作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111203375A CN111203375A (zh) | 2020-05-29 |
CN111203375B true CN111203375B (zh) | 2021-04-27 |
Family
ID=70784215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911416898.XA Active CN111203375B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 换能器及其制作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111203375B (zh) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101645484B (zh) * | 2009-03-02 | 2011-01-05 | 中国科学院声学研究所 | 软支撑桥式硅微压电超声换能器芯片及其制备方法 |
CN101712028B (zh) * | 2009-11-13 | 2012-02-01 | 中国科学院声学研究所 | 一种薄膜超声换能器及其制备方法 |
EP2646171B1 (en) * | 2010-12-03 | 2016-03-02 | Research Triangle Institute | Method for forming an ultrasonic transducer, and associated apparatus |
JP6251661B2 (ja) * | 2014-09-26 | 2017-12-20 | 株式会社日立製作所 | 超音波トランスデューサ、その製造方法、超音波トランスデューサアレイ及び超音波検査装置 |
CN108493326A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-09-04 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 基于单晶压电薄膜的声波谐振器及其制备方法 |
-
2019
- 2019-12-31 CN CN201911416898.XA patent/CN111203375B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111203375A (zh) | 2020-05-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101578542B1 (ko) | 마이크로폰 제조 방법 | |
CN106954164B (zh) | 麦克风结构及其制造方法 | |
US20100072860A1 (en) | Piezoelectric microspeaker and method of fabricating the same | |
JP2012217162A (ja) | テーパー面を備えた膜支持部を有する微小機械音響トランスデューサ | |
JP2008517523A (ja) | シリコンマイクロホン | |
CN111063790B (zh) | 压电换能器、制备压电换能器的方法及电子设备 | |
US10616687B2 (en) | Microphone and manufacturing method thereof | |
JP2007504782A (ja) | シリコンマイクの製造方法 | |
US8569850B2 (en) | Ultra low pressure sensor | |
CN110149582A (zh) | 一种mems结构的制备方法 | |
CN110113700A (zh) | 一种mems结构 | |
CN105530579A (zh) | 麦克风及其制造方法 | |
CN111203375B (zh) | 换能器及其制作方法 | |
JP2008252847A (ja) | 静電型トランスデューサ | |
CN112188369A (zh) | 一种扬声器及其制造方法 | |
US20230092374A1 (en) | Piezoelectric mems microphone with cantilevered separation | |
JP2003163998A (ja) | コンデンサマイクロホンの製造方法、コンデンサマイクロホンおよび電子機器 | |
CN114827881B (zh) | 背腔形成方法、具有背腔的器件、mems麦克风及制备方法 | |
JP4567643B2 (ja) | コンデンサ及びその製造方法 | |
US11095998B2 (en) | Acoustic apparatus, system and method of fabrication | |
WO2021134692A1 (zh) | 换能器及其制作方法 | |
JP2008259062A (ja) | 静電型トランスデューサ | |
CN117376796B (zh) | 微机电麦克风的制备方法 | |
JP5376472B2 (ja) | 共振器およびその製造方法 | |
CN114257949B (zh) | 一种扬声器的制造方法及扬声器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |