超声换能单元及其制备方法 |
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| 申请号 | CN202080002544.5 | 申请日 | 2020-10-30 | 公开(公告)号 | CN114698410B | 公开(公告)日 | 2023-12-01 |
| 申请人 | 京东方科技集团股份有限公司; | 发明人 | 花慧; 李延钊; | ||||
| 摘要 | 本 申请 公开一种超声换能单元及其制备方法，其中所述超声换能单元包括：基底；设置在基底上的第一 电极 ；设置在第一电极上的绝缘层；设置在绝缘层上的振膜层,其中所述振膜层和所述绝缘层之间形成有封闭空腔；以及设置在振膜层上的第二电极；其中，所述振膜层的材料为 光刻 胶 。本公开的超声换能单元采用光刻胶作为绝缘层和/或振膜层的材料，可以获得性能更加好的超声换能单元。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种超声换能单元,包括: |
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| 说明书全文 | 超声换能单元及其制备方法技术领域背景技术[0002] 使用微机电系统(MEMS)工艺制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)的声阻抗较低且可以调节，因此制造超声探头的时候不需要添加阻抗匹配层，不仅减少了探头制造的难度，也提升了带宽。CMUT器件制备工艺与CMOS集成电路的工艺相兼容，通常使用光刻蚀技术，采用光刻胶配合膜层图形化工艺来制备高集成度、大规模阵列的超声探头，可以满足临床医学领域中对信息获取日益增长的需求。发明内容 [0003] 本公开提供了一种超声换能单元及其制备方法。 [0005] 设置在第一电极上的振膜层；以及设置在振膜层上的第二电极，所述第一电极在所述基底上的正投影和所述第二电极在所述基底上的正投影存在重叠区域，所述振膜层和所述第一电极在所述重叠区域处形成有封闭空腔；其中，所述振膜层的材料为光刻胶。 [0006] 在一个实施例中，所述超声换能单元还包括贯穿所述振膜层并与空腔连通的通孔，以及填充所述通孔的填充图形。 [0007] 在一个实施例中，所述超声换能单元还包括设置在第一电极上和所述空腔之间的绝缘层，其中，所述绝缘层的材料为光刻胶。 [0008] 在一个实施例中，所述光刻胶包括DL‑1000‑C胶或者SU8胶。 [0009] 在一个实施例中，所述振膜层的材料为DL‑1000‑C胶，以及所述振膜层的厚度大于等于1.5μm并且小于等于3μm；或者所述振膜层的材料为SU8胶，以及所述振膜层的厚度大于等于5μm并且小于等于40μm。 [0010] 在一个实施例中，所述绝缘层的材料为DL‑1000‑C胶，以及所述绝缘层的厚度大于等于1.5μm并且小于等于3μm；或者所述绝缘层的材料为SU8胶，以及所述绝缘层的厚度大于等于5μm并且小于等于40μm。 [0012] 在一个实施例中，所述超声换能单元还包括与所述第一电极同层设置在基底上并且与所述第一电极电连接的第一电极引线。 [0013] 在一个实施例中，所述空腔在所述基底上的正投影位于第一区域，所述基底还包括第二区域，所述第二区域围绕所述第一区域，所述振膜层的至少一部分和所述绝缘层的至少一部分在所述第二区域直接接触；或者所述超声换能单元还包括设置在所述振膜层和所述绝缘层之间的支撑图形，所述支撑图形位于所述第二区域。 [0014] 在一个实施例中，所述支撑图形的材料为光刻胶。 [0015] 本公开还提供了一种制备超声换能单元的方法，包括：在基底上形成第一电极；在第一电极上形成牺牲材料图形；在所述牺牲材料图形上形成光刻胶图形，其中，所述光刻胶图形在所述基底上的正投影与所述第一电极在所述基底上的正投影存在重叠区域；去除所述牺牲材料图形，以使得所述光刻胶图形和所述第一电极在所述重叠区域出形成封闭空腔；以及在所述光刻胶图形上形成第二电极，其中，所述第二电极在所述基底上的正投影与所述重叠区域至少部分重叠。 [0016] 在一个实施例中，形成所述光刻胶图形的材料包括DL‑1000‑C胶或者SU8胶。 [0017] 在一个实施例中，在第一电极上形成牺牲材料图形包括：在第一电极上形成第一光刻胶层；采用掩膜板对所述第一光刻胶层进行曝光显影以及后烘处理以形成绝缘层；以及至少在绝缘层上的所述重叠区域形成所述牺牲材料图形。 [0018] 在一个实施例中，在所述牺牲材料图形上形成光刻胶图形包括：在所述牺牲材料图形上和所述绝缘层的暴露部分上形成第二光刻胶层；以及采用掩膜板对所述第二光刻胶层进行曝光显影以及后烘处理以形成具有至少一个贯穿所述第二光刻胶层的通孔的所述光刻胶图形。 [0019] 在一个实施例中，去除所述牺牲材料图形包括：通过所述至少一个通孔去除所述牺牲材料图形；以及在所述至少一个通孔中形成填充图形。 [0020] 在一个实施例中，所述空腔在所述基底上的正投影位于第一区域，所述基底还包括第二区域，所述第二区域围绕所述第一区域，以及在第一电极上形成牺牲材料图形包括：在第一电极上形成第一光刻胶层；采用掩膜板对所述第一光刻胶层进行曝光显影以及后烘处理以形成绝缘层；在所述绝缘层上形成第三光刻胶层，对所述第三光刻胶层进行曝光显影以及后烘处理以在所述第二区域形成支撑图形；以及在所述支撑图形中形成所述牺牲材料图形。 [0021] 在一个实施例中，在基底上形成第一电极的步骤的同时，所述方法还包括在基底上形成与所述第一电极同层且彼此电连接的第一电极引线。 [0023] 在一个实施例中，所述绝缘层的材料包括DL‑1000‑C胶或者SU8胶。 [0025] 下面将参照附图对本公开的实施例进行详细介绍。 [0026] 图1A示出了根据本公开实施例的超声换能单元的俯视图； [0027] 图1B示出了根据本公开实施例的超声换能单元的截面示意图； [0028] 图1C示出了根据本公开实施例的超声换能单元的俯视图； [0029] 图1D示出了根据本公开实施例的超声换能单元的截面示意图； [0030] 图2示出了根据本公开实施例的超声换能单元的结构示意图； [0031] 图3示出了根据本公开实施例的超声换能单元的制备方法的流程图； [0032] 图4A至图4F示出了根据本公开实施例的超声换能单元的制备过程的结构示意图； [0033] 图5示出了根据本公开实施例的超声换能单元的制备方法的流程图；以及[0034] 图6示出了根据本公开实施例的超声换能单元的制备过程的结构示意图。 具体实施方式[0035] 为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开进行详细描述。 [0036] 本申请的超声换能单元可以为电容式微机械超声换能器(Capacitive Micro‑machined Ultrasonic Transducer,CMUT)，其通常包括基底(例如玻璃)、在基底上依次形成的底电极、绝缘层、振膜层和顶电极，其中在绝缘层和振膜层之间形成有密闭空腔。超声换能单元还包括形成所述空腔时在振膜层中形成的填充孔以及对填充孔进行填充后形成的填充层。 [0038] 例如，在制备绝缘层时，可以使用低压力化学气相沉积(LPCVD)工艺沉积单层氮化硅一种材料或者使用干式氧化工艺及低压力化学气相沉积(LPCVD)工艺沉积二氧化硅与氮化硅两种材料的复合层构成。在形成的绝缘层上可以形成多晶硅薄膜层作为牺牲材料层，并且对其进行图形化，经过图形化的多晶硅层的尺寸决定了超声换能单元的空腔的尺寸，例如决定了空腔的厚度。在图形化的多晶硅层和暴露出的绝缘层上例如使用低压力化学气相沉积(LPCVD)工艺沉积低残余应力的氮化硅的振动薄膜，振动薄膜厚度例如可以选择处于0.3至2μm的范围内，这取决于对超声换能单元输出声压的要求。 [0039] 接下来，为了去除图形化的多晶硅层而形成空腔，首先在氮化硅的振动薄膜上涂覆光刻胶，然后利用掩膜板对氮化硅的振动薄膜进行刻蚀形成腐蚀孔，例如可以形成直径约2μm的腐蚀孔，利用干法刻蚀技术将腐蚀孔区域内的氮化硅蚀刻掉，使得腐蚀孔直通到多晶硅的牺牲材料层，这个步骤后需要去除光刻胶。 [0040] 如上所述，在相关技术中，在振膜层中形成用于形成空腔的腐蚀孔时，需要在氮化硅层或氧化硅层上涂覆光刻胶，经过光刻胶涂覆、利用掩膜板的干法刻蚀和去除光刻胶的步骤，这个工序复杂，占用生产设备较多，耗时较长。 [0041] 为此，本申请提出了一种超声换能单元，其振膜层由光刻胶制备，即，在形成振膜层后形成空腔的过程中，仅仅需要涂覆光刻胶，利用掩膜板对光刻胶进行曝光显影后，即可在光刻胶层中形成腐蚀孔，这极大地简化了制备工艺，提高了生产效率。相对于相关技术中的氮化硅膜层和氧化硅膜层而言，不仅仅能够降低形成光刻胶层材料的延展性更好，因此其作为超声换能单元的振膜层而言，在超声换能单元工作过程中，振膜层不易损坏，使得形成的超声换能单元更加可靠。 [0042] 图1A和图1B分别示出了根据本公开的超声换能单元的俯视图和截面示意图，其中图1B是沿着图1A所示的AA’截取所获得的截面图。该超声换能单元包括：基底10；设置在基底10上的第一电极(底电极)11；设置在第一电极11上的绝缘层12；设置在绝缘层12上的振膜层14；设置在振膜层14上的第二电极(顶电极)15，第一电极11在基底10上的正投影和第二电极15在基10底上的正投影存在重叠区域，振膜层14和第一电极11在所述重叠区域处形成有封闭空腔13。该超声换能单元还包括贯穿振膜层14从而与空腔13连通的通孔和填充所述通孔的填充图形18。该通孔用作形成空腔13时的刻蚀液的通道。 [0043] 在本申请中，振膜层14的材料为光刻胶，例如DL‑1000‑C胶或者SU8胶。DL‑1000‑C胶主要含聚酰亚胺，其属于正性光刻胶，不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，其所包含的交联聚合物能通过光照而被截断从而变得可溶于显影溶剂。SU8就属于负性光刻胶，其在曝光后形成了交联聚合物，不容易被溶剂溶解。 [0044] 与相关技术中通常采用氮化硅和/或氧化硅形成振膜层的超声换能单元相比，在本申请中，采用光刻胶作为振膜层的材料。由于光刻胶作为膜层的延展性较好，因此所形成的超声换能单元在操作过程中进行反复振动时振膜层不易损坏。振膜层的材料和厚度对超声换能单元的工作频率起决定作用。在频率一定时，相对于氮化硅和/或氧化硅而言，光刻胶材料的振膜层的厚度较厚，这将会使得振膜层在操作的反复振动时会更加可靠。 [0045] 在振膜层的材料为DL‑1000‑C胶时，其厚度可以大于等于1.5μm且小于等于3μm；在振膜层的材料为SU8胶时，其厚度可以大于等于5μm且小于等于40μm。相关技术中采用氮化硅材料形成振膜层时，其厚度通常在0.3μm至2μm之间。因此，在一定频率下，采用光刻胶材料制备的振膜层厚度相对较厚，这进一步增加了超声换能单元的产品可靠性，以避免振膜层多次往复运动而易于损坏的发生。 [0046] 另外，SU8胶是透明的材料，利用SU8胶作为超声换能单元的振膜层材料，可以形成完全透明的超声换能单元，从而形成透过率更高的超声换能单元。 [0047] 图1A和图1B示出的实施例的超声换能单元包括了绝缘层12，但是本公开不限于此。本公开的超声换能单元可以不包括绝缘层，而是在振膜层和第一电极之间形成密闭空腔。 [0048] 在本申请中，振膜层的材料为光刻胶。在形成空腔时，为了避免对光刻胶材料的振膜层产生不利影响，可以采用诸如Mo(钼)或AlNd(铝钕合金)金属材料作为牺牲材料。此时，为了避免对第一电极11造成不利影响，在第一电极上形成的非金属材料的绝缘层12可以避免之后形成牺牲材料和去除牺牲材料时所用的工艺对第一电极的不利影响。在一个实施例中，绝缘层12可以与振膜层14一样，采用光刻胶材料(例如DL‑1000‑C胶或者SU8胶)制备。在绝缘层12的材料为DL‑1000‑C胶时，其厚度可以大于等于1.5μm且小于等于3μm；在绝缘层12的材料为SU8胶时，其厚度可以大于等于5μm且小于等于40μm。 [0049] 如图1B所示，该超声换能单元还包括贯穿光刻胶材料的振膜层14以直通空腔13的通孔，在该通孔中形成有填充图形18。在一个实施例中，可以采用非晶硅来填充通孔，该填充图形可以通过所述通孔延伸至空腔13的底部，如图1B所示。但是本发明不限于此，例如还可以采用氮化硅等作为填充材料。 [0050] 在进行超声波检测时，超声换能单元先处于发射状态，再切换至接收状态。当处于发射状态时，在第二电极15和第一电极11之间加载正向直流偏置电压VDC，振膜层14将在静电作用下向下(靠近第一电极11的一侧)弯曲变形。在此基础上，在第二电极15和第一电极11之间施加一定频率f(f的大小根据实际需要来设定)的交流电压VAC，激励振膜层14大幅度往复运动(在靠近第一电极11的方向和远离第一电极11的方向上进行往复运动)，实现电能向机械能的转换，振膜层14向介质环境辐射能量，产生超声波；其中，部分超声波可在待测对象的表面发生反射，并返回至超声换能单元，以供超声换能单元进行接收、检测。当超声换能单元处于接收状态时，在第二电极15和第一电极11之间只加载直流偏置电压，振膜层14在静电力和薄膜回复力的作用下达到静态平衡，当有声波作用在振膜层14上时，激励振膜层14振动，第二电极15和第一电极11之间的空腔间距发生变化，引起板间电容量的变化，从而产生可检测的电信号，基于该电信号可实现对接收到的超声波的检测。 [0051] 基底10可包括空腔13在其上的正投影所处的第一区域和围绕第一区域的第二区域，如图1A和1B所示，振膜层14的至少一部分和绝缘层12的至少一部分在所述第二区域直接接触。在一个实施例中，所述空腔13可以仅由光刻胶材料围成。换句话说，在绝缘层13由光刻胶材料制备时，空腔13的顶面、底面和侧面的材料均为诸如DL‑1000‑C胶和SU8胶的光刻胶。 [0052] 另外，在一个实施例中，如图1A和图1B所示，超声换能单元还可包括与第一电极11同层设置在基底10上的第一电极引线16，其与所述第一电极11电连接，用于将第一电极11引出至外部，以便在超声换能单元工作时对第一电极11施加电信号。第一电极引线16上可以设有贯穿振膜层14和所述绝缘层12的通孔，以用于外接信号线。 [0053] 图1C和图1D分别示出了根据本公开实施例的超声换能单元的俯视图和截面示意图，其中图1D是沿着图1C所示的AA’线截取所获得的截面图。与图1A和图1B所示的实施例不同的是，图1C和图1D示出的超声换能单元的空腔13包括中心部25和一个或多个从中心部25向外延伸的作为其分支的连接部26，其中贯穿振膜层14从而与空腔13连通的通孔和填充所述通孔的填充图形18设置在连接部26上，即设置在中心部25以外的区域。这种结构可以减轻填充图形18对振膜层14的振动的影响，使其具有较佳的振动性能。 [0054] 图1A和图1B所示出的实施例的空腔在基底上的正投影为六边形，图1C和图1D所示出的实施例的空腔在基底上的正投影为六边形，但是本申请不限于此，例如空腔在基底1上的正投影可以为正方形或圆形。 [0055] 图2示出了根据本公开实施例的超声换能单元的截面示意图。如图2所示，在该实施例中，超声换能单元包括设置在基底10上的第一电极5、绝缘层6、振膜层8和第二电极9。与图1A至图1D所示的实施例不同，在该实施例中，通过支撑图形7，例如环状的中空的支撑图形7，来围成振动空腔，空腔在基底10上的正投影为第一区域，基底10还包括第二区域，而第二区域围绕第一区域，如图所示，支撑图形7位于第二区域。振膜层8形成在支撑图形7上来封闭振动空腔，从而形成封闭空腔11。该超声换能单元也包括贯穿振膜层8形成的直通空腔的通孔以及在通孔中形成的填充图形12。 [0056] 在该实施例中，振膜层8的材料为光刻胶，例如DL‑1000‑C胶或者SU8胶。相对于常规的采用氮化硅和/或氧化硅形成的振膜层的超声换能单元相比，本申请的光刻胶材料的振膜层的延展性更好，并且在特定频率下可以采用较厚的光刻胶材料，因此使得振膜层在操作时的反复振动时会更加可靠，不容易损坏。另外，在该实施例中，绝缘层6和支撑图形7的材料也可以为光刻胶，例如DL‑1000‑C胶或者SU8胶。 [0057] 在该实施例中，在振膜层的材料为DL‑1000‑C胶时，其厚度大于等于1.5μm并且小于等于3μm；在振膜层的材料为SU8胶时，其厚度大于等于5μm并且小于等于40μm。在绝缘层的材料为DL‑1000‑C胶，以及所述绝缘层的厚度大于等于1.5μm并且小于等于3μm；在绝缘层的材料为SU8胶时，所述绝缘层的厚度大于等于5μm并且小于等于40μm。 [0058] 图2所示的实施例的其他构造与图1所示的实施例相同，在此不进行赘述。在一个实施例中，该超声换能单元还可包括与第一电极5同层设置在基底10上的并且与第一电极5电连接的电极引线，用于将第一电极5引出至外部，以便在超声换能单元工作时对第一电极5施加电信号。 [0059] 图3示出了根据本公开实施例的超声换能单元的制备方法的流程图。该制备方法包括如下步骤S11至S18。 [0060] 在步骤S11中，在基底上形成第一电极，第一电极材料例如为AlNd或者Au。 [0061] 在步骤S12中,在第一电极上形成绝缘层。 [0062] 在一个实施例中，可以采用如氮化硅和/或氧化硅等的非金属材料形成绝缘层，例如，可以在形成有第一电极的基底上形成绝缘材料层；在绝缘材料层上形成光刻胶层；利用掩膜板对光刻胶层进行曝光显影，形成光刻胶图形；对绝缘材料层进行刻蚀形成绝缘层，并且去除光刻胶图形。 [0063] 在一个实施例中，也可以采用例如DL‑1000‑C胶或者SU8胶的光刻胶材料形成绝缘层，例如，在形成有第一电极的基底上直接涂覆DL‑1000‑C胶或者SU8胶的光刻胶材料层；利用掩膜板对光刻胶材料层进行曝光显影，形成光刻胶图形，作为绝缘层。在采用例如DL‑1000‑C胶或者SU8胶的光刻胶材料形成绝缘层时，对曝光显影后形成的光刻胶图形进行后烘处理，使得所形成的绝缘层耐酸腐蚀，耐酒精丙酮等清洗和去胶液，从而避免在后续的工艺中被破坏。对于DL‑1000‑C胶，例如可以采用200℃至300℃下后烘大约1小时来对其进行变性，使得后烘处理后的DL‑1000‑C胶耐酸耐丙酮；对于SU8胶，例如可以采用90℃至100℃下后烘大约2至6分钟来对其进行变性，使得后烘处理后的SU8胶耐酸耐丙酮。经过后烘处理，可以避免后续形成图形工艺对所形成的绝缘层造成不利影响。 [0064] 在步骤S13中,在绝缘层上与第一电极重叠的区域形成牺牲材料图形，其中所述牺牲材料图形暴露出所述绝缘层的一部分。在一个实施例中，可以采用Mo或AlNd等金属材料形成牺牲材料图形200，该牺牲材料图形的厚度将决定空腔的厚度，如图4A所示。 [0065] 在一个实施例中，首先，在形成有包括绝缘层12的基底上形成Mo或AlNd等金属材料层；其次，在金属材料层上涂覆光刻胶，例如AZ5214或者AZ4620系列的光刻胶，然后利用掩膜板对光刻胶进行曝光显影；对金属材料层进行刻蚀形成牺牲材料图形200，所形成的牺牲材料图形与第一电极11部分重叠，如图4A和图4B所示。 [0066] 在步骤S14中,在所述牺牲材料图形和所述绝缘层的暴露部分上形成光刻胶层。例如，所形成的光刻胶层可以完全覆盖牺牲材料图形，并且覆盖绝缘层的暴露部分，如图4C和图4D所示。在一个实施例中，可以采用例如DL‑1000‑C胶或者SU8胶形成光刻胶层，DL‑1000‑C胶的光刻胶层厚度可以大于等于1.5μm且小于等于3μm范围内；而如果采用SU8胶，其厚度可以大于等于5μm且小于等于40μm范围内。在该实施例中，在牺牲材料图形200上直接形成光刻胶层，该光刻胶层覆盖了牺牲材料层200的侧面和正面，将牺牲材料图形200完全覆盖。 [0067] 在步骤S15中，在所述光刻胶层中形成暴露所述牺牲材料图形的一部分的至少一个通孔以形成光刻胶图形，然后对光刻胶图形进行后烘处理，从而形成振膜层。例如如图4E所示，在光刻胶层14中形成穿透光刻胶层4的通孔100。具体地，利用掩膜板对光刻胶层14进行曝光显影来形成至少一个通孔作为腐蚀孔，暴露牺牲材料层200的一部分，以便后续借由该通孔去除牺牲材料层200形成空腔13。在使用SU8胶或DL‑1000‑C胶来形成振膜层时，曝光显影后会形成特定带填充孔的图形的光刻胶层，经后烘处理后，所形成的光刻胶图形耐酸腐蚀，耐酒精丙酮等清洗和去胶液。如图4E所示，该步骤还可以同时形成了贯穿振膜层14和绝缘层12的通孔17，以暴露第一电极引线16。 [0068] 在步骤S16中，通过所述至少一个通孔去除所述牺牲材料图形。在一个实施例中，例如可以通过通孔100采用硫酸和/或磷酸腐蚀液来去除例如Mo或AlNd的牺牲材料的牺牲材料图形，如图4F所示。 [0069] 在步骤S17中，在所述通孔中形成填充图形。填充图形的材料例如可以为非晶硅，如图1所示。 [0070] 在步骤S18中，在所述光刻胶图形上与所述第一电极重叠的区域形成第二电极。 [0071] 在本公开中，在制备第一电极或第二电极时，可以先涂覆一层金属层，例如AlNd或Au，然后可以在金属层上涂覆例如AZ5214或者AZ4620光刻胶，通过曝光显影形成第一电极或第二电极的图形，然后可以采用丙酮等来去除此处所使用的光刻胶，而这种去除不会对振膜层和绝缘层造成任何影响和损害。 [0072] 如图4A所示，所述制备方法还包括在基底10上形成第一电极11的同时在基底10上形成第一电极引线16，该第一电极引线16电连接至第一电极11，用于将第一电极11外接至信号线，以对第一电极11施加电信号。另外，在对用于形成振膜层的光刻胶层曝光显影形成通孔的同时，所述方法还可以包括形成穿透绝缘层12和振膜层14的通孔17，以暴露第一电极引线16，便于外接信号线。 [0073] 在一个实施例中，在绝缘层与振膜层一样由光刻胶制备时，所形成的超声换能单元的空腔的侧面和顶面均为光刻胶材料，由于光刻胶材料的延展性较好，因此所形成的超声换能单元的振膜层在操作的反复振动时会更加可靠。 [0074] 如上方法制备的超声换能单元包括绝缘层，但是本公开的超声换能单元可以不包括上述的绝缘层。在此情况下，制备超声换能单元的方法可以包括在第一电极上直接形成牺牲材料图形，然后在牺牲材料图形上形成用作振膜层的光刻胶图形。其他步骤类似于如上所述的各步骤，在此不再赘述。 [0075] 图5示出了根据本公开实施例的超声换能单元的制备方法的流程图。该制备方法包括如下步骤S21至S28。 [0076] 在步骤S21中，在基底上形成第一电极，第一电极材料例如为AlNd或者Au。 [0077] 在步骤S22中，在第一电极上形成绝缘层。 [0078] 在一个实施例中，可以采用如氮化硅和/或氧化硅等的非金属材料形成绝缘层，例如，可以在形成有第一电极的基底上形成绝缘材料层；在绝缘材料层上形成光刻胶层；利用掩膜板对光刻胶层进行曝光显影，形成光刻胶图形；对绝缘材料层进行刻蚀形成绝缘层，然后去除光刻胶。 [0079] 在一个实施例中，也可以采用例如DL‑1000‑C胶或者SU8胶的光刻胶材料形成绝缘层，例如，在形成有第一电极的基底上直接涂覆DL‑1000‑C胶或者SU8胶的光刻胶材料层；利用掩膜板对光刻胶层进行曝光显影，形成光刻胶图形，作为绝缘层。在采用例如DL‑1000‑C胶或者SU8胶的光刻胶材料形成绝缘层时，对曝光显影后形成的图案化的绝缘层进行后烘处理，使得所形成的光刻胶图形耐酸腐蚀，耐酒精丙酮等清洗和去胶液，从而避免在后续的工艺中被破坏。 [0080] 在步骤S23中，在绝缘层上形成环状的支撑图形。在此步骤中，形成环状的支撑图形7，如图6所示。例如，可以形成圆环或者多边形环状的支撑图形，该支撑图形7在基板上限定了要形成封闭空腔的区域，该支撑图形的高度将决定要形成的空腔的高度(例如，140nm至400nm)，该支撑图形的面积也决定了空腔的大小。该支撑图形的材料选择是需要考虑的，其选择的考虑依据是必须与用于腐蚀掉其内部的牺牲材料形成空腔时所用到的工艺兼容，在该实施例中，例如也可以选择DL‑1000‑C胶或者SU8胶的光刻胶。该实施例与图4A至图4E所示的实施例不同，单独形成了用于限定空腔13尺寸的支撑图形7，提高了制备工艺的自由度。 [0081] 在步骤S24中，在所述环状的支撑图形中形成牺牲材料图形。在一个实施例中，可以采用Mo或AlNd等金属材料形成牺牲材料图形110，该牺牲材料图形110的厚度将决定空腔的厚度，如图6所示。在Mo或AlNd金属作为牺牲材料时，也可选择光刻胶作为支撑图形7的材料。即，可以选择相同的材料形成绝缘层6、支撑图形7以及随后要形成的振膜层8。例如，可以使用SU8胶或DL‑1000‑C胶来形成支撑图形层，曝光显影后会形成环状的支撑图形7，然后经后烘处理后，所形成的支撑图形7耐酸腐蚀，耐酒精丙酮等清洗和去胶液，以避免后续工艺其被破坏。 [0082] 在步骤S25中，在所述牺牲材料图形和所述支撑图形上形成暴露部分所述牺牲材料图形的至少一个通孔的光刻胶图形，然后对光刻胶图形进行后烘处理，以形成振膜层。在一个实施例中，在此步骤中，可以采用例如DL‑1000‑C胶或者SU8胶形成光刻胶层，DL‑1000‑C胶的光刻胶层的厚度可以大于等于1.5μm且小于等于3μm；而如果采用SU8胶，光刻胶层的厚度可以大于等于5μm且小于等于40μm。可以利用掩膜板对光刻胶层进行曝光显影，形成如图6所示的振膜层8的图形。在使用SU8胶或DL‑1000‑C胶来形成振膜层时，曝光显影后会形成带填充孔120的光刻胶图形，经后烘处理后，所形成的振膜层耐酸腐蚀，耐酒精丙酮等清洗和去胶液。 [0083] 在步骤S26中，通过所述至少一个通孔去除所述牺牲材料图形。在一个实施例中，例如可以通过通孔120采用硫酸和/或磷酸来去除例如Mo或AlNd等金属的牺牲材料。 [0084] 在步骤S27中，在所述通孔中形成填充图形。填充材料例如可以为非晶硅，如图2所示。 [0085] 在步骤S28中，在所述光刻图形上与所述第一电极重叠的区域形成第二电极。 [0086] 在本公开中，在制备第一电极或第二电极时，先涂覆一层金属层，例如AlNd或Au，然后可以在金属层上涂覆例如AZ5214或者AZ4620光刻胶，通过曝光显影形成第一电极或第二电极的图形，然后可以采用丙酮等溶液去除此处所使用的光刻胶，而这种去除不会对振膜层和绝缘层造成任何影响和损害。 [0087] 如上所述，在本申请中，采用光刻胶材料作为超声换能单元的振膜层的材料，例如DL‑1000‑C胶或者SU8胶。相对于相关技术的采用氮化硅和/或氧化硅形成的振膜层，本申请的光刻胶材料的振膜层的延展性更好，并且为了获得一定频率，可以采用较厚的光刻胶材料，因此振膜层在操作时的反复振动时会更加可靠，不容易损坏。 [0088] 另外，在制备超声换能单元的方法中，形成振膜层时，仅仅需要涂覆光刻胶，并且对光刻胶进行曝光显影后烘即可形成所需要的振膜层图形，例如，振膜层图形形成有直通牺牲材料图形的通孔。因此，相对于现有技术中形成例如氮化硅和/或氧化硅材料的振膜层时需要先形成氮化硅和/或氧化硅材料层、涂覆光刻胶、曝光显影、刻蚀氮化硅和/或氧化硅形成振膜层图形相比，本申请中的制备超声换能单元的方法更加简单，节省了工艺程序。另外，本公开中的绝缘层也可以采用形成振膜层的光刻胶来形成，这样可以进一步降低制备复杂性和工艺程序。 [0089] 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。 |
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