【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及基于mems芯片超聲波傳感器制備，尤其涉及一種基于有機聚合物結構的超聲波傳感器及制備方法。
技術介紹
1、基于mems芯片的超聲波傳感器是將超聲波信號轉換成其他能量信號(通常是電信號)的傳感器。超聲波是振動頻率高于20khz的機械波。它具有頻率高、波長短、繞射現象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中。
2、超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成反射回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。超聲波傳感器廣泛應用在工業、國防、生物醫學等方面。
3、傳統的壓電mems芯片由層疊設置的開設背腔的襯底和壓電層構成，襯底中的頂硅層承擔中性面的功能，中性面位于頂硅層處，進而導致超聲波傳感器諧振頻率高，不利于低頻超聲波傳感器的生產設計和制造。
4、傳統的超聲波傳感器采用號筒提升自身的聲壓級時，大多采取在封裝結構上設置號筒或將號筒鍵合在器件上，會增加器件的尺寸，導致芯片的一致性降低，同時增加工藝步驟，增加芯片mems受損的可能，降低良品率。
5、申請號為202410813175.8的專利技術申請公開一種mems傳感器、mems傳感器的制備方法及電子設備。從其方案可以或者其中性面在結構層，不利于低頻超聲波傳感器的生產設計和制造；同時壓電層上側沒有有機聚合物層，不利于增加振膜的振動幅度。
技術實現思路
1、針對上述存在的問題，本專利技術的目的在于提供一種基于有機聚合物結構的
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案實現：一種基于有機聚合物結構的超聲波傳感器及制備方法，包括襯底，所述襯底具有相對的正面及背面，所述襯底正面形成壓電層，所述襯底背面開設有貫穿至壓電層的背腔，所述壓電層表面形成有有機聚合物層；
3、其中，有機聚合物層的楊氏模量很低，不高于2gpa。
4、作為本專利技術再進一步地方案，所述有機聚合物層的材質為聚酰亞胺(pi)或聚二甲基硅氧烷(pdms)等。
5、作為本專利技術再進一步地方案，所述有機聚合物層的厚度大于壓電層中壓電薄膜的厚度，使中性面位于所述有機聚合物層橫向投影面積范圍內。
6、作為本專利技術再進一步地方案，所述有機聚合物層內部開設槽形成用于確定聲波視場的號筒。
7、作為本專利技術再進一步地方案，形成號筒的槽為圓柱體結構。
8、作為本專利技術再進一步地方案，形成號筒的槽為錐臺結構，形成號筒的槽沿靠近所述壓電層到遠離所述壓電層的方向直徑逐漸增大。
9、作為本專利技術再進一步地方案，形成號筒的槽為類錐臺結構，形成號筒的槽沿靠近所述壓電層到遠離所述壓電層的方向直徑逐漸增大。
10、作為本專利技術再進一步地方案，所述號筒作為質量塊，用于增加超聲波傳感器振膜的振動范圍。
11、一種應用于上述超聲波傳感器的制備方法，所述制備方法步驟為：
12、s1、準備襯底，襯底具有相對的正面及背面，在襯底的正面生長壓電層；
13、s2、刻蝕壓電層，使壓電層圖形化；
14、s3、在圖形化后的壓電層表面生長有機聚合物層；
15、s4、刻蝕有機聚合物層，使有機聚合物層圖形化；
16、其中，有機聚合物層內部因刻蝕形成用于確定聲波視場的號筒；
17、s5、貫穿刻蝕襯底，形成背腔；
18、其中，所述有機聚合物層的材質為pi或pdms，有機聚合物層的楊氏模量不高于2gpa。
19、作為本專利技術再進一步地方案，所述s5中開設背腔工藝為：
20、先采用干法工藝從襯底的背面刻蝕部分襯底，再采用濕法工藝刻蝕貫穿襯底的背腔。
21、本專利技術的有益效果：
22、1、本專利技術通過在壓電層上生成有機聚合物層，有機聚合物的楊氏模量很低，一般不高于2gpa，不會限制壓電層振幅，可以增加振膜的振動幅度。
23、2、本專利技術通過在壓電層上生成有機聚合物層，中性面上移，更利于提高低頻超聲波傳感器的生產設計和制造。
24、3、本專利技術mems工藝制備，無需裝配，一致性高，使用有機聚合物層，可以實現硅基代替傳統soi襯底，大幅降低成本。
25、4、本專利技術通過有機聚合物層刻蝕形成號筒，利用號筒約束聲波的視場，并且能夠提升超聲波發射強度，有利于確定聲波傳遞的視場，提升壓電超聲波傳感器聲波傳遞的性能；同時號筒作為質量塊，形成于振膜表面，利用有機聚合物層的高強度和低楊氏模量特性，可以增加振膜的位移極值，從而提升壓電超聲波傳感器的性能。
26、5、本專利技術在刻蝕有機聚合物層形成圖形化的同時，有機聚合物層內部因刻蝕形成號筒，代替原有的鍵合工藝，使號筒一體成型，簡化工藝步驟，提高設備的一致性，進一步縮小封裝體積。
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1.一種基于有機聚合物結構的超聲波傳感器，其特征在于，包括：襯底(100)，所述襯底(100)具有相對的正面及背面，所述襯底(100)正面形成壓電層(200)，所述襯底(100)背面開設有貫穿至壓電層(200)的背腔(110)，所述壓電層(200)表面形成有有機聚合物層(300)；
2.根據權利要求1所述的超聲波傳感器，其特征在于，所述有機聚合物層(300)的材質為PI或PDMS。
3.根據權利要求1所述的超聲波傳感器，其特征在于，所述有機聚合物層(300)的厚度大于壓電層(200)中壓電薄膜(220)的厚度，使中性面位于所述有機聚合物層(300)橫向投影面積范圍內。
4.根據權利要求1所述的超聲波傳感器，其特征在于，所述有機聚合物層(300)內部開設槽形成用于確定聲波視場的號筒(400)。
5.根據權利要求4所述的超聲波傳感器，其特征在于，形成號筒(400)的槽為圓柱體結構。
6.根據權利要求4所述的超聲波傳感器，其特征在于，形成號筒(400)的槽為錐臺結構，形成號筒(400)的槽沿靠近所述壓電層(200)到遠離所述壓
7.根據權利要求4所述的超聲波傳感器，其特征在于，形成號筒(400)的槽為類錐臺結構，形成號筒(400)的槽沿靠近所述壓電層(200)到遠離所述壓電層(200)的方向直徑逐漸增大。
8.根據權利要求4所述的超聲波傳感器，其特征在于，所述號筒(400)作為質量塊，用于增加超聲波傳感器振膜的振動范圍。
9.基于權利要求1至8任一項所述超聲波傳感器的制備方法，其特征在于，所述制備方法步驟為：
10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述S5中開設背腔(110)工藝為：
...【技術特征摘要】
1.一種基于有機聚合物結構的超聲波傳感器，其特征在于，包括：襯底(100)，所述襯底(100)具有相對的正面及背面，所述襯底(100)正面形成壓電層(200)，所述襯底(100)背面開設有貫穿至壓電層(200)的背腔(110)，所述壓電層(200)表面形成有有機聚合物層(300)；
2.根據權利要求1所述的超聲波傳感器，其特征在于，所述有機聚合物層(300)的材質為pi或pdms。
3.根據權利要求1所述的超聲波傳感器，其特征在于，所述有機聚合物層(300)的厚度大于壓電層(200)中壓電薄膜(220)的厚度，使中性面位于所述有機聚合物層(300)橫向投影面積范圍內。
4.根據權利要求1所述的超聲波傳感器，其特征在于，所述有機聚合物層(300)內部開設槽形成用于確定聲波視場的號筒(400)。
5.根據權利要求4所述的超...
【專利技術屬性】
技術研發人員：杜亦佳，弓冬冬，徐妍，石彥立，
申請(專利權)人：合肥領航微系統集成有限公司，
類型：發明
國別省市：
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