[發(fā)明專利]一種電容式微加工超聲傳感器及其制備與應(yīng)用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210068766.4
• 申請(qǐng)日: 2012-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102620878A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙立波;李支康;蔣莊德;趙玉龍;苑國(guó)英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L9/00
• 分類號(hào): G01L9/00;B81C1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種電容式微加工超聲傳感器，其特征在于：其整體結(jié)構(gòu)自上而下依次為：?jiǎn)尉Ч枵駝?dòng)薄膜(1)、二氧化硅支柱(2)，以及單晶硅基座(3)，其中，所述二氧化硅支柱(2)中間的部分為空腔(6)，所述單晶硅振動(dòng)薄膜(1)的中間部分經(jīng)硼離子重?fù)诫s形成上電極，所述單晶硅基座(3)的中間部分經(jīng)硼離子重?fù)诫s形成下電極，上電極和下電極的橫向尺寸小于或等于空腔(6)的橫向尺寸且大于空腔(6)橫向尺寸的一半。

2.如權(quán)利要求1所述的一種電容式微加工超聲傳感器，其特征在于：所述單晶硅振動(dòng)薄膜(1)的厚度為0.06～0.12um。

3.如權(quán)利要求1所述的一種電容式微加工超聲傳感器，其特征在于：所述單晶硅振動(dòng)薄膜(1)的有效振動(dòng)薄膜橫向尺寸為5μm～15μm，所述有效振動(dòng)薄膜為空腔(6)以上的振動(dòng)薄膜部分。

4.如權(quán)利要求3所述的一種電容式微加工超聲傳感器，其特征在于：所述空腔(6)的橫向尺寸與有效振動(dòng)薄膜的橫向尺寸相等，為5～15μm，空腔(6)高度與二氧化硅支柱(2)相等，為0.08～0.15μm。

5.如權(quán)利要求1所述的一種電容式微加工超聲傳感器，其特征在于：所述上電極和下電極的電阻率小于10^-3Ω·cm。

6.一種電容式微加工超聲傳感器的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)取<111>晶向單晶硅，采用局部離子注入技術(shù)在單晶硅中部注入硼離子，使其電阻率小于10^-3Ω·cm，其中，重?fù)诫s單晶硅部分形成下電極(5)，其余部分為CMUT基座(3)；

(2)采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)在CMUT基座(3)上沉積二氧化硅層，然后光刻該二氧化硅層，形成空腔圖形窗口，接著用緩沖刻蝕液刻蝕掉暴露于圖形窗口中二氧化硅層，剩余的二氧化硅層形成二氧化硅支柱(2)，最后采用化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)對(duì)二氧化硅支柱(2)的上表面進(jìn)行拋光，形成第一部分；

(3)取SOI晶片，采用干法氧化技術(shù)將SOI晶片的頂部單晶硅薄片的上表面進(jìn)行干法氧化形成二氧化硅層，其中氧化形成的二氧化硅層的厚度與生成二氧化硅層時(shí)所消耗的單晶硅薄片厚度之比為1∶0.44，未被氧化的部分稱為單晶硅層；

(4)用緩沖刻蝕液將步驟(3)形成的二氧化硅層刻蝕掉，露出未被氧化的單晶硅層，然后，在單晶硅層的中部采用局部離子注入技術(shù)重?fù)诫s硼離子，使其電阻率小于10^-3Ω·cm，其中，重?fù)诫s單晶硅部分形成上電極(4)，最后對(duì)單晶硅層的上表面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，形成第二部分；

(5)在真空環(huán)境下，將步驟(2)得到的第一部分和步驟(4)得到的第二部分進(jìn)行陽(yáng)極鍵合，其中，第一部分的二氧化硅支柱(2)的上表面與第二部分的單晶硅層的上表面進(jìn)行鍵合；

(6)將步驟(5)得到的器件采用濕法刻蝕自上而下依次去除SOI晶片的襯底單晶硅和80％的埋層二氧化硅，然后再用緩沖刻蝕液刻蝕剩余20％的埋層二氧化硅。

7.一種如權(quán)利要求1所述的電容式微加工超聲傳感器的應(yīng)用方法，其特征在于：所述電容式微加工超聲傳感器用于實(shí)現(xiàn)靈敏度高于150Hz/Pa和量程低于300Pa的超低微壓測(cè)量。