CN114698372B - 声波换能单元及其制作方法、声波换能器 - Google Patents

声波换能单元及其制作方法、声波换能器 Download PDF

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Abstract

公开一种声波换能单元及其制作方法、声波换能器，声波换能单元包括：衬底；设置在所述衬底上的第一电极；支撑部，位于所述第一电极远离所述衬底的一侧；振膜层，位于所述支撑部远离所述衬底的一侧；释放孔，所述释放孔至少贯穿所述振膜层；其中，所述支撑部、所述振膜层和所述第一电极限定出振动腔，所述振动腔与所述释放孔连通，所述支撑部与所述第一电极的晶格匹配，且所述支撑部与所述振膜层的晶格匹配；所述支撑部的材料能够在激光作用下分解为金属单质和气体；所述支撑部的光学分子能隙小于所述振膜层的光学分子能隙。

Description

声波换能单元及其制作方法、声波换能器
技术领域
本公开涉及声波换能领域，具体涉及一种声波换能单元及其制作方法、声波换能器。
背景技术
超声波检测在医学成像、治疗、工业流量计、汽车雷达、室内定位等多方面有应用。声波换能器为一种可用于进行超声波检测的设备，声波换能单元为声波换能器中的核心器件。
发明内容
本公开的多个方面提出了一种声波换能单元及其制作方法、声波换能器。
第一方面，本公开实施例提供一种声波换能单元，包括：
衬底；
设置在所述衬底上的第一电极；
支撑部，位于所述第一电极远离所述衬底的一侧；
振膜层，位于所述支撑部远离所述衬底的一侧；
释放孔，所述释放孔至少贯穿所述振膜层；
其中，所述支撑部、所述振膜层和所述第一电极限定出振动腔，所述振动腔与所述释放孔连通，所述支撑部与所述第一电极的晶格匹配，且所述支撑部与所述振膜层的晶格匹配；所述支撑部的材料能够在激光作用下分解为金属单质和气体；所述支撑部的光学分子能隙小于所述振膜层的光学分子能隙。
在一些实施例中，所述衬底为玻璃衬底，所述第一电极的材料包括钼，所述支撑层的材料包括氮化镓，所述振膜层的材料包括氮化铝。
在一些实施例中，所述声波换能单元还包括：晶格缓冲层，所述晶格缓冲层位于所述第一电极与所述支撑部之间，所述晶格缓冲层至少与所述支撑部的晶格匹配。
在一些实施例中，所述晶格缓冲层在所述衬底上的正投影与所述支撑部在所述衬底上的正投影重合。
在一些实施例中，所述晶格缓冲层的材料包括氧化锌。
第二方面，本公开实施例还提供一种声波换能器，包括：多个声波换能阵元，所述声波换能阵元包括至少一个上述的声波换能单元。
第三方面，本公开实施例还提供一种声波换能单元的制作方法，包括：
在衬底上形成第一电极；
依次形成支撑层和振膜层，所述支撑层位于所述第一电极远离所述衬底的一侧，所述振膜层位于所述支撑层远离所述衬底的一侧；所述第一电极与所述支撑层的晶格匹配，所述支撑层与所述振膜层的晶格匹配，所述支撑层的光学分子能隙小于所述振膜层的光学分子能隙；所述支撑层包括牺牲部和环绕所述牺牲部的支撑部；
形成释放孔，所述释放孔至少贯穿所述振膜层，并与所述牺牲部接触；
对所述牺牲部进行激光刻蚀，以使所述牺牲部分解为金属单质和气体；
通过所述释放孔去除所述金属单质，以使所述牺牲部所在的位置形成振动腔。
在一些实施例中，所述衬底为玻璃衬底，所述第一电极的材料包括钼，所述支撑层的材料包括氮化镓，所述振膜层的材料包括氮化铝。
在一些实施例中，对所述牺牲部进行激光刻蚀的步骤中，采用的激光的波长在245nm～250nm之间，能量密度在1.0J/cm2～1.5J/cm2之间。
在一些实施例中，形成所述支撑层的步骤包括：采用溅射工艺形成支撑材料层，并对所述支撑材料层进行构图工艺，以形成所述支撑层的图形；
形成所述支撑材料层的溅射工艺的参数包括：
溅射靶的材料包括氮化镓；
溅射功率在100W～200W之间；
工艺气体包括第一惰性气体，所述第一惰性气体的流量在10sccm～50sccm之间。
在一些实施例中，形成所述振膜层的步骤包括：采用溅射工艺形成振膜材料层，并对所述振膜材料层进行构图工艺，以形成所述振膜层的图形；
形成所述振膜材料层的溅射工艺的参数包括：
溅射靶的材料包括铝；
溅射功率在25W～100W之间；
工艺气体包括：氮气和第二惰性气体，所述氮气和所述第二惰性气体的流量均在4sccm～6sccm之间。
在一些实施例中，通过所述释放孔去除所述金属单质，包括：
向所述释放孔通入刻蚀液，以刻蚀掉所述金属单质。
在一些实施例中，所述制作方法还包括：形成晶格缓冲层，所述晶格缓冲层位于所述支撑层与所述第一电极之间，所述晶格缓冲层至少与所述支撑层的晶格匹配。
在一些实施例中，所述晶格缓冲层的材料包括氧化锌。
在一些实施例中，形成所述晶格缓冲层的步骤包括：采用溅射工艺形成晶格缓冲材料层，并对所述晶格缓冲材料层进行构图工艺，以形成所述晶格缓冲层的图形；
形成所述晶格缓冲材料层的溅射工艺的参数包括：
溅射靶的材料包括氧化锌；
溅射功率在100W～150W之间；
工艺气体包括第三惰性气体，所述第三惰性气体的流量在10sccm～20sccm之间。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1A至图1G为一个示例中提供的声波换能单元的制作过程图。
图2A为本公开的一些实施例中提供的声波换能单元的俯视图。
图2B为沿图2A中A-A线的剖视图。
图2C为沿图2A中A-A线的另一剖视图。
图3为本公开的一些实施例中提供的声波换能器的结构示意图。
图4为图3中Q区域的局部放大图。
图5为本公开的一些实施例中提供的声波换能单元的制作方法流程图。
图6为本公开的另一些实施例中提供的声波换能单元的制作方法流程图。
图7A至图7H为本公开的另一些实施例中提供的声波换能单元的制作过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
压电超声传感器是应用较为广泛的一种声电转换元件。但由于传统的压电传感器存在着空气与普通的压电材料之间严重不耦合现象，因此压电传感器并不是高效率的超声源。通过在空气与压电材料间增加耦合层，可以提高压电传感器的效率，但这样会降低传感器带宽。现在，随着MEMS(Microelectro Mechanical Systems，微机电系统)技术的发展，一种全新的超声传感器已经出现，即，电容式微加工超声传感器(cMUT)。电容式微加工超声传感器采用了表面微加工等微加工工艺，可以很好地克服压电传感器的许多缺点，且具有易于制造、尺寸小、自身噪声低、工作温度范围大以及易于实现电子集成等众多优点。
声电转换元件中的核心器件为声波换能单元，图1A至图1G为一个示例中提供的声波换能单元的制作过程图，如图1A至图1G所示，声波换能单元的制作方法包括：
如图1A所示，在第一衬底1上形成支撑层2。
之后，如图1B所示，并对支撑层2进行构图工艺，形成容纳槽V1。
之后，如图1C所示，在容纳槽V1中形成第一电极3。
另外，该制作方法还包括在第二衬底4上依次形成缓冲层5、振膜材料层6；之后，如图1D所示，将第一衬底1与第二衬底2相对设置，并使第一衬底1上的支撑层2与第二衬底4上的振膜材料层6连接在一起。需要说明的是，虽然图1D中未示出，但实际上，在将第一衬底1与第二衬底2相对设置之前，可以在支撑层2上和振膜材料层6分别制作金属层，之后，通过金属层与金属层键合的方式，使得支撑层2与振膜材料层6连接在一起；或者，在支撑层2和/或振膜材料层6上设置一层较薄的粘结层，并通过粘结层将支撑层2与振膜材料层6粘结。
之后，如图1E所示，去除第二衬底4和缓冲层5，并形成过孔V2。
之后，如图1F所示，形成第二电极7和连接第一电极2的引线8。
最后，如图1G所示，对振膜材料层6进行刻蚀修饰，得到最终的振膜图形6a。
在上述制作工艺中，支撑层2采用氮化硅、氧化硅等材料制成，以降低制作成本。而为了防止第一衬底1在支撑层2的刻蚀过程中受到损伤，第一衬底1通常采用硅衬底，而无法采用玻璃衬底。由于硅衬底的尺寸较小，因此，难以制作大型阵列式声波换能单元。
本公开实施例提供一种声波换能单元，图2A为本公开的一些实施例中提供的声波换能单元的俯视图，图2B为沿图2A中A-A线的剖视图，图2C为沿图2A中A-A线的另一剖视图，如图2A至图2C所示，声波换能单元包括：衬底10、第一电极11、支撑部12和振膜层13。声波换能单元还包括释放孔V0，释放孔V0至少贯穿振膜层13。其中，第一电极11设置在衬底10上，支撑部12位于第一电极11远离衬底10的一侧，振膜层13位于支撑部12远离衬底10的一侧。其中，支撑部12、振膜层13和第一电极11限定出振动腔SP，振动腔SP与释放孔V0连通。在一些实施例中，释放孔V0的数量可以为多个，振动腔SP与多个释放孔V0同时连通。本公开实施例对释放孔V0和振动腔SP的形状不作限定，例如，释放孔V0在衬底10上的正投影的形状为圆形，振动腔SP在衬底10上的正投影的形状为方形；又例如，释放孔V0在衬底10上的正投影和振动腔SP在衬底10上的正投影的形状均为六边形、八边形等多边形；又例如，释放孔V0在衬底10上的正投影和振动腔SP在衬底10上的正投影的形状均为圆形。
支撑部12与第一电极11的晶格匹配，且支撑部12与振膜层13的晶格匹配。支撑部12的材料能够在激光作用下分解为金属单质和气体；支撑部12的光学分子能隙(PhotonEnergy，也即，紫外吸收UV absorption)小于振膜层13的光学分子能隙。在一些实施例中，衬底10采用玻璃衬底10，声波换能单元还包括第二电极14，该第二电极14设置在振膜层13远离衬底10的一侧。
在本公开实施例中，支撑部12能够在激光作用下分解为金属单质和气体，支撑部12的光学分子能隙小于振膜层13的光学分子能隙，因此，在制作声波换能单元时，可以在衬底10上形成第一电极11和支撑层，通过对待形成振动腔的区域中的支撑层进行激光刻蚀，以使其分解为金属单质和气体，再去除金属单质即可形成振动腔SP，支撑层中被保留下来的部分即为支撑部12。这样，由于在激光分解支撑层和去除金属单质时，均不会对玻璃造成影响，因此，声波换能单元可以制作在玻璃衬底上，以便于制作大型阵列式声波换能单元。
需要说明的是，本公开实施例中的两个膜层的“晶格匹配”是指，两个膜层的晶格结构相同，并且，两个膜层的晶格系数相近或相同，例如，两个膜层的晶格常数的差值小于0.03nm。
在一些实施例中，第一电极11的材料可以为钼(Mo)、钼的合金、钛(Ti)、氮化钛(TiN x)等金属。在一个具体示例中，第一电极11的材料包括钼，振膜层13的材料包括：氮化铝(AlN)。其中，氮化铝本身具有压电特性，并且具有较低的介电损失(介电损失是指电介质在交变电场中，由于消耗部分电能而使电介质本身发热的现象，其中，电介质发热的原因在于，电介质中含有能导电的载流子，在外加电场作用下，产生导电电流，消耗掉一部分电能，从而转化为热能)，因此，在本公开实施例中，可以采用氮化铝制作振膜层13，从而提高声波换能单元的散热性能。
表1为多种压电材料的特性参数表，表1中示出了锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)、铌酸锂(LiNbO3)、氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)的压电特性参数，压电特性参数包括：压电常数(Piezoelectric constant)、压电系数(Piezoelectric coefficient)、机电耦合系数(Electromechanical coupling coefficient)、弹性模量(Elastic modulus)、硬度(Hardness)、电阻率(Resistivity)、热膨胀特性(Thermal expansion)、声学速度(Acoustic velocity)、介质损耗角正切(Dielectric loss angle tan)。从表1可以看出，氮化铝的各种电性能优良。
表1
Figure BDA0002746684980000071
Figure BDA0002746684980000081
当振膜层13采用氮化铝、第一电极11采用钼金属时，支撑部12可以采用与氮化铝、钼金属晶格匹配的材料制作，例如，支撑部12的材料包括氮化镓(GaN)。
示例性地，第一电极11的厚度在1μm～2μm之间，振膜层13的厚度在1μm～2μm，支撑部12的厚度在200nm～500nm之间。
在一些实施例中，如图2C所示，声波换能单元还可以包括：晶格缓冲层15，晶格缓冲层15位于第一电极11与支撑部12之间，晶格缓冲层15在衬底10上的正投影至少覆盖支撑部12在衬底10上的正投影。晶格缓冲层15至少与支撑部12的晶格匹配，以便于支撑部12的生长。例如，晶格缓冲层15与第一电极11、支撑部12的晶格均匹配。
例如，晶格缓冲层15的材料包括氧化锌(ZnO)。晶格缓冲层15的厚度在80nm～120nm之间，例如，晶格缓冲层的厚度为100nm。
在一些示例中，晶格缓冲层15在衬底10上的正投影与支撑部12在衬底10上的正投影重合。
表2为不同材料的光学分子能隙、晶格结构和晶格常数对比，如表2所示，氧化锌、氮化镓、氮化铝的晶格结构(Lattice Structure)相同，晶格常数(Lattice Constant)相近。在制作声波换能单元的过程中，通过激光照射和湿法刻蚀的方式来形成振动腔SP时，由于氧化锌的光学分子能隙小于氮化镓的光学分子能隙，因此，在激光照射氮化镓时，会同时将氧化锌汽化，从而在最终形成的声波换能单元中，晶格缓冲层15在衬底10上的正投影与支撑部12在衬底10上的正投影重合。
表2
光学分子能隙 晶格结构 晶格常数
钼金属 BCC a＝0.314
氧化锌 3.2eV wurtzite a＝0.322
氮化镓 5eV wurtzite a＝0.3189
氮化铝 6eV wurtzite a＝0.3112
本公开实施例还提供一种声波换能器，图3为本公开的一些实施例中提供的声波换能器的结构示意图，如图3所示，声波换能器包括：多个声波换能阵元，声波换能阵元100包括至少一个声波换能单元110，声波换能单元110采用上述实施例提供的声波换能单元，对于声波换能单元的具体描述可参见前面实施例中相应内容，此处不再赘述。
每个声波换能阵元100配置有两个信号端子，分别为第一电信号端子101和第二电信号端子102；其中，声波换能单元110中的第一电极11与其所属声波换能阵元110的第一电信号端子101电连接，声波换能单元110中的第二电极14与其所属声波换能阵元100的第二电信号端子102电连接。
在一些实施例中，声波换能阵元100包括多个声波换能单元110；位于同一声波换能阵元100内的多个声波换能单元110的第一电极11电连接，且与对应的第一电信号端子101电连接；位于同一声波换能阵元100内的多个声波换能单元110的第二电极14电连接，且与对应的第二电信号端子102电连接；即，位于同一声波换能阵元100内的多个声波换能单元110并联。位于不同声波换能阵元100内的声波换能单元110的第一电极11之间可以断开，也可以连接为一体，位于不同声波换能阵元12内的声波换能单元13的第二电极9之间相互电绝缘。通过上述设置，可使得位于同一声波换能阵元12内的多个声波换能单元110能够同时被驱动。
需要说明的是，图3中仅示例性画出的两个声波换能阵元12，且每个声波换能阵元12包括5行、3列共计15个声波换能单元110的情况，本领域技术人员应该知晓的是，图3所示情况仅起到示例性作用，其不会对本公开的技术方案产生限制。在实际应用中，可根据需要来设计声波换能阵元100的数量和排布、以及每个声波换能阵元100内所包含声波换能单元110的数量和排布。
在一些实施例中，在同一个声波换能阵元100中，彼此相邻的至少两个声波换能单元110的振动腔SP连通至同一个释放孔V0。即，彼此相邻的声波换能单元110之间可以共用释放孔V0。图4为图3中Q区域的局部放大图，如图4所示，在Q区域内，存在呈阵列2×2排布的4个声波换能单元110a、110b、110c、110d，该4个声波换能单元110a、110b、110c、110d沿不同方向彼此相邻且共用同一释放孔Va。另外，彼此相邻的声波换能单元110a、110c共用同一释放孔Vb；彼此相邻的声波换能单元110b、110d共用同一释放孔Vc。当然，不同的声波换能单元110的振动腔SP所连通的释放孔V0也可以是相互独立的，即，不同的声波换能单元110不共用释放孔V0。
图5为本公开的一些实施例中提供的声波换能单元的制作方法流程图，声波换能单元为上述实施例中的声波换能单元。如图5所示，声波换能单元的制作方法包括：
步骤S11、在衬底上形成第一电极。
在一些实施例中，第一电极采用金属材料制成。步骤S11可以包括：在衬底上形成第一金属层，并对第一金属层进行光刻构图工艺，形成第一电极。
步骤S12、依次形成支撑层和振膜层，其中，振膜层位于支撑层远离衬底的一侧，支撑层位于第一电极远离衬底的一侧。第一电极与支撑层的晶格匹配，支撑层与振膜层的晶格匹配，支撑层的光学分子能隙小于振膜层的光学分子能隙；支撑层包括支撑部和牺牲部，支撑部环绕牺牲部。
需要说明的是，本公开实施例中的两个膜层的“晶格匹配”是指，两个膜层的晶格结构相同，并且，两个膜层的晶格系数相近或相同，例如，两个膜层的晶格常数的差值小于0.03nm。
步骤S13、形成释放孔，释放孔至少贯穿振膜层，并与牺牲部接触。
步骤S14、对牺牲部进行激光刻蚀，以使牺牲部分解为金属单质和气体。
步骤S15、通过释放孔去除金属单质，以使牺牲部所在的位置形成振动腔。
在一些实施例中，可以向释放孔中通入刻蚀液，以通过湿法刻蚀的方式去除残留的金属单质。
在本公开实施例中，在形成振动腔时，先对牺牲部进行激光刻蚀，以使牺牲部分解为金属单质和气体(需要说明的是，激光刻蚀为图案化刻蚀的一种方式，在对某一膜层进行激光刻蚀时，膜层中被激光照射的部分会发生分解，而未被激光照射的部分不受影响，因此，在对牺牲部进行激光刻蚀、而支撑部未受到激光照射的情况下，支撑部保留不变)；之后，通过释放孔来去除金属单质，从而形成振动腔，该振动腔被保留下来的支撑部所环绕；而激光刻蚀并不会对玻璃衬底造成影响，且用于去除金属单质的刻蚀液也不会对玻璃衬底造成影响，因此，采用本公开实施例的制作方法可以在玻璃衬底上制作声波换能单元。另外，由于支撑层的光学分子能隙小于振膜层的光学分子能隙，因此，在对牺牲部进行激光照射时，可以选择一定波长范围的激光，以使牺牲部吸收该波长范围的激光，进行分解；而振膜层不会吸收该波长范围的激光，从而不会受到激光的影响。
图6为本公开的另一些实施例中提供的声波换能单元的制作方法流程图，图7A至图7H为本公开的另一些实施例中提供的声波换能单元的制作过程示意图，如图6至图7H所示，声波换能单元的制作方法包括：
步骤S21、对衬底进行清洗，以去除衬底表面上的杂质。可选地，衬底为玻璃衬底。例如，在40℃～70℃温度下对衬底清洗10分钟，之后，利用丙酮、酒精、异丙醇(IPA)进行超声波清洗20分钟。
步骤S22、如图7A所示，在衬底10上形成第一电极11。其中，第一电极11的材料可以为钼(Mo)、钼的合金、钛(Ti)、氮化钛(TiN x)等金属。在一个具体示例中，第一电极11的材料包括钼。
例如，步骤S22包括：
步骤S22a、在衬底10上形成第一金属层。
在一些实施例中，第一金属层采用溅射工艺形成。例如，可以采用直流磁控溅射(DC)工艺或射频磁控溅射(RF)工艺形成第一金属层，第一金属层的膜厚在1μm～2μm之间。
具体地，溅射工艺在溅射腔室中进行，溅射腔室中设置有基座和溅射靶，基座用于承载衬底10。在进行溅射工艺时，工艺气体输入到溅射腔室中，同时对溅射靶施加直流或射频功率，以激发等离子体并轰击溅射靶，溅射靶上被轰击下来的粒子落在衬底10表面形成薄膜。
步骤S22b、对第一金属层进行光刻构图工艺，形成第一电极11。
具体地，步骤S22b包括：在第一金属层上涂覆光刻胶，之后对光刻胶进行曝光和显影，以保留待形成第一电极的区域的光刻胶；之后，对光刻胶未覆盖的第一金属层进行刻蚀(例如，采用湿法刻蚀)；最后，去除残留的光刻胶。
步骤S23、如图7B所示，形成晶格缓冲层15，该晶格缓冲层15至少与后续形成的支撑层的晶格匹配，以便于后续支撑层的生长。例如，晶格缓冲层15与第一电极11、后续形成的支撑层的晶格均匹配。
例如，当第一电极11的材料包括钼，后续形成的支撑层的材料包括氮化镓时，晶格缓冲层15的材料包括氧化锌。晶格缓冲层15的厚度在80nm～120nm之间，例如，晶格缓冲层的厚度为100nm。
在一些实施例中，步骤S23具体可以包括：采用溅射工艺形成晶格缓冲材料层，并对晶格缓冲材料层进行构图工艺，形成晶格缓冲层15的图形。其中，对晶格缓冲材料层进行构图工艺的过程可以参见上文中的光刻构图工艺，在光刻构图工艺中对晶格缓冲材料层进行刻蚀时，可以采用干法刻蚀。形成晶格缓冲材料层的溅射工艺的工艺参数包括：溅射腔室的真空度在4×10-4Pa～6×10-4Pa之间，例如，真空度为5×10-4Pa；溅射功率在120W～180之间，例如，溅射功率为150W；工艺气体包括第三惰性气体(例如，氩气)，第三惰性气体的流量在10sccm～20sccm之间，例如为15sccm。通过第三惰性气体对溅射靶进行轰击，从而在衬底10上溅射形成氧化锌膜层。其中，在溅射形成晶格缓冲材料层时，可以对衬底10加热，使其温度达到250℃～350℃，例如达到300℃；形成晶格缓冲材料层之后，对衬底进行退火，例如进行快速热退火(rapid thermal annealing，RTA)，退火时间约为2min，退火温度约400℃，从而使晶格缓冲层15内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能。
需要说明的是，步骤S23也可以省略。
步骤S24、如图7C所示，形成支撑层12a，支撑层12a包括支撑部12和牺牲部12’，其中，支撑部12环绕牺牲部12’，牺牲部12’在后续制作过程中进行去除，从而使支撑部12限定出振动腔；支撑部12在衬底10上的正投影与牺牲部12’在衬底10上的正投影无交叠。可选地，支撑层12a的材料包括氮化镓(GaN)，厚度在200nm～500nm之间。
在一些实施例中，步骤S24具体可以包括：采用溅射工艺形成支撑材料层，并对支撑材料层进行构图工艺，形成支撑层12a的图形。其中，对支撑材料层进行的构图工艺可以为上述光刻构图工艺，在光刻构图工艺中，对支撑材料层进行的刻蚀可以为干法刻蚀。形成支撑材料层的溅射工艺的工艺参数包括：溅射腔室的真空度在1.96×10-1Pa～2.00×10- 1Pa之间，例如，溅射腔室的真空度为1.99×10-1Pa；溅射腔室中的溅射靶的材料包括氮化镓；溅射功率在100W～200W之间，例如，溅射功率在150W；工艺气体包括第一惰性气体(例如，氩气)，第一惰性气体的流量在10sccm～50sccm之间，例如，第一惰性气体的流量为30sccm。衬底10的温度在250℃～350℃之间，例如为300℃。可选地，在形成支撑材料层时，可以对衬底10进行加热，并在支撑材料层形成之后进行退火，退火的参数不做限定，例如，退火方式可以为上述的快速热退火，退火时间约为2min，退火温度约400℃。
S25、如图7D所示，形成振膜层13。例如，振膜层13的材料包括氮化铝(AlN)。
在一些实施例中，振膜层13的厚度在1μm～2μm之间。
步骤S25具体可以包括：采用溅射工艺形成振膜材料层，并对振膜材料层进行构图工艺，形成振膜层13的图形。其中，对振膜材料层进行的构图工艺可以为光刻构图工艺，在光刻构图工艺中对振膜材料层进行的刻蚀可以为干法刻蚀。形成振膜材料层的溅射工艺的参数包括：溅射靶的材料包括铝；溅射功率在25W～100W之间；工艺气体包括：氮气和第二惰性气体(例如为氩气)，氮气和所述第二惰性气体的流量均在4sccm～6sccm之间。例如，氮气和第二惰性气体的流量均为5sccm。可选地，在形成振膜材料层时，可以对衬底10进行加热，并在振膜材料层形成之后进行退火，退火的参数不做限定，例如，退火方式可以为上述的快速热退火，退火时间约为2min，退火温度约400℃。
S26、如图7E所示，形成释放孔V0，释放孔V0至少贯穿支撑层12a，并与牺牲部12’接触。其中，释放孔V0可以采用光刻构图工艺形成，其中，在光刻构图工艺中的刻蚀过程中，可以利用离子束刻蚀(IBE)或RIE-ICP对振膜层13和支撑层12a刻蚀，以形成贯穿振膜层13和支撑层的释放孔V0。在一些示例中，释放孔V0的数量为多个，例如，四个。
S27、如图7F所示，对牺牲部12’进行激光刻蚀，以使牺牲部12’分解为金属单质M和气体。
在一些实施例中，晶格缓冲层15的材料为氧化锌，牺牲部12’的材料为氮化镓，振膜层13的材料为氮化铝。从上文的表2可以看出，氮化镓的光学分子能隙大于氧化锌的光学分子能隙，且小于氮化铝的光学分子能隙；在对牺牲部12’进行激光刻蚀的过程中，可以选择一定波长范围的激光，从而使得牺牲部12’被分解，而氮化铝不受激光的影响。例如，步骤S27中采用激光的波长在245nm～250nm之间，能量密度在1.0J/cm2～1.5J/cm2之间。可以理解的是，由于晶格缓冲层15的光学分子能隙小于牺牲部12’的光学分子能隙，因此，在对牺牲部12’进行激光刻蚀时，晶格缓冲层15中与牺牲部12’正对的至少一部分也会吸收激光而汽化。在一些示例中，在对牺牲部12’进行激光刻蚀之后，晶格缓冲层15中与牺牲部12’正对的区域全部汽化，从而使得剩余的晶格缓冲层15在衬底10上的正投影与支撑部12在衬底10上的正投影重合。
S28、通过释放孔V0去除金属单质M，以使牺牲部12’所在的位置形成振动腔SP，如图7G所示。
在一些实施例中，步骤S28包括：向释放孔V0通入刻蚀液，以刻蚀掉金属单质。例如，刻蚀液为盐酸(HCL)。
S29、如图7H所示，形成第二电极14。例如，第二电极14的材料可以包括钼。形成第二电极14的步骤可以与第一电极11相同。
需要说明的是，在上述实施方式中，对支撑材料层的构图工艺、对晶格缓冲材料层的构图工艺、对振膜材料层的构图工艺分别进行，且均在形成释放孔之前进行；在另一些实施例中，也可以同时对支撑材料层、晶格缓冲层和振膜材料层进行构图工艺，并且，也可以在形成释放孔的同时，对支撑材料层、晶格缓冲层和振膜材料层进行构图工艺。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (7)

1.一种声波换能单元的制作方法，包括：
在衬底上形成第一电极；
依次形成支撑层和振膜层，所述支撑层位于所述第一电极远离所述衬底的一侧，所述振膜层位于所述支撑层远离所述衬底的一侧；所述第一电极与所述支撑层的晶格匹配，所述支撑层与所述振膜层的晶格匹配，所述支撑层的光学分子能隙小于所述振膜层的光学分子能隙；所述支撑层包括牺牲部和环绕所述牺牲部的支撑部；
形成释放孔，所述释放孔至少贯穿所述振膜层，并与所述牺牲部接触；
对所述牺牲部进行激光刻蚀，以使所述牺牲部分解为金属单质和气体；
通过所述释放孔去除所述金属单质，以使所述牺牲部所在的位置形成振动腔；
所述衬底为玻璃衬底，所述第一电极的材料包括钼，所述支撑层的材料包括氮化镓，所述振膜层的材料包括氮化铝；
对所述牺牲部进行激光刻蚀的步骤中，采用的激光的波长在245nm～250nm之间，能量密度在1.0J/cm2～1.5J/cm2之间；
形成所述支撑层的步骤包括：采用溅射工艺形成支撑材料层，并对所述支撑材料层进行构图工艺，以形成所述支撑层的图形；
形成所述支撑材料层的溅射工艺的参数包括：
溅射靶的材料包括氮化镓；
溅射功率在100W～200W之间；
工艺气体包括第一惰性气体，所述第一惰性气体的流量在10sccm～50sccm之间；
所述制作方法还包括：形成晶格缓冲层，所述晶格缓冲层位于所述支撑层与所述第一电极之间，所述晶格缓冲层至少与所述支撑层的晶格匹配。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其中，形成所述振膜层的步骤包括：采用溅射工艺形成振膜材料层，并对所述振膜材料层进行构图工艺，以形成所述振膜层的图形；
形成所述振膜材料层的溅射工艺的参数包括：
溅射靶的材料包括铝；
溅射功率在25W～100W之间；
工艺气体包括：氮气和第二惰性气体，所述氮气和所述第二惰性气体的流量均在4sccm～6sccm之间。
3.根据权利要求1至2中任意一项所述的制作方法，其中，通过所述释放孔去除所述金属单质，包括：
向所述释放孔通入刻蚀液，以刻蚀掉所述金属单质。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其中，所述晶格缓冲层的材料包括氧化锌。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其中，形成所述晶格缓冲层的步骤包括：采用溅射工艺形成晶格缓冲材料层，并对所述晶格缓冲材料层进行构图工艺，以形成所述晶格缓冲层的图形；
形成所述晶格缓冲材料层的溅射工艺的参数包括：
溅射靶的材料包括氧化锌；
溅射功率在100W～150W之间；
工艺气体包括第三惰性气体，所述第三惰性气体的流量在10sccm～20sccm之间。
6.一种声波换能单元，其中，所述声波换能单元采用权利要求1至5中任一项所述的制作方法制备得到。
7.一种声波换能器，包括：多个声波换能阵元，所述声波换能阵元包括至少一个权利要求6所述的声波换能单元。
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