一种用于超声扫描显微镜的高频换能器及其制备方法与流程

本发明涉及超声扫描显微镜检测技术领域，尤其涉及用于超声扫描显微镜的高频换能器及其制备方法。

背景技术：

超声扫描显微镜在半导体器件和微电子机械系统(mems)器件的无损检测、生物和医学领域的显微组织分析等方面有重要应用。随着超声扫描显微镜换能器频率的提高，所采用的压电材料越来越薄，所以其薄膜缺陷会明显增加，严重影响着换能器的灵敏度和显微成像质量。

另外，超声扫描显微镜换能器一般都有一个带有一定曲率半径球面的导声柱，导声柱一般要求具有较低的声损耗。

工作时，在电信号的作用下，换能器发出声波，声波在导声柱中传播，并在球面前聚焦，并向介质中传播声波。通常导声柱的一面(正面)制备有电极/压电膜/电极构成的换能器，另外一面(背面)包含用于聚焦的球面和周围平面。

由于周围的平面会对声波进行反射，因此会对超声显微成像造成干扰，一定程度上影响了超声扫描显微镜的检测精度。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述技术问题，提供了一种用于超声扫描显微镜的高频换能器及其制备方法，其结构合理，采用低温隔离层，降低了压电薄膜的针孔等缺陷，同时提高了压电薄膜的电阻率，降低了换能器的电容值，使高频换能器中发射电压的加载变得相对容易；采用吸声层结构较为彻底的吸收了导声柱聚焦球面的外反射声波，从而消除了发射声波对显微成像的干扰，提高了超声扫描显微镜的检测精度，并且采用氧化锌作为牺牲材料的工艺方法，较为简单的解决了吸声层的图形化问题。

本发明的技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于超声扫描显微镜的高频换能器包括基底，设置在基底背部的吸声层及透声层，设置在基底正面的底电极、压电层及顶电极；基底背部设置有聚焦球面，透声层设置在聚焦球面上；底电极设置在基底的正面上，压电层设置在底电极与顶电极之间，压电层与顶电极之间还设置有低温隔离层。

进一步地，所述基底为单晶硅，其厚度为0.2～20mm；所述聚焦球面的曲率半径为40μm～20mm。

进一步地，所述压电层为氧化锌压电膜、氮化铝薄膜、锆钛酸铅压电膜、弛豫型压电膜，其厚度为0.5～60μm。

进一步地，所述底电极与顶电极为ti/pt复合膜、cr/pt复合膜或cr/au复合膜，其厚度为0.01～0.1μm/0.1～0.5μm。

进一步地，所述低温隔离层为低温二氧化硅或低温氮化硅薄膜，其厚度为0.1～1μm。

进一步地，所述吸声层为聚酰亚胺膜、含有钨粉的聚酰亚胺膜、含有铜粉的聚酰亚胺膜，其厚度为1～10μm；所述透声层为二氧化硅膜，其厚度为换能器工作频率的四分之一波长。

本发明还提供了一种用于超声扫描显微镜的高频换能器制备方法，其具体包括以下步骤：

s1，在基底的背面沉积一层刻蚀掩膜，对刻蚀掩膜进行光刻并图形化处理；

s2，对基底进行各向同性湿法刻蚀，形成聚焦球面，并去除刻蚀掩膜；

s3，在基底上沉积ti/pt复合膜、cr/pt复合膜或cr/au复合膜，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化形成底电极；

s4，在底电极上沉积压电层，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化形成压电层；

s5，在压电层上沉积低温隔离层，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化形成低温隔离层；

s6，在低温隔离层上沉积ti/pt复合膜、cr/pt复合膜或cr/au复合膜，并采用标准剥离工艺图形化形成顶电极；

s7，在基底背面上沉积透声材料，并通过标准光刻腐蚀方法图形化，形成透声层；

s8，基底背面沉积厚度为1.5～11μm的氧化锌牺牲膜，并通过标准光刻腐蚀方法或标准剥离工艺图形化，在聚焦球面上留下氧化锌牺牲膜；

s9，在基底背面涂覆吸声层，并在氧化锌腐蚀液中去除聚焦球面上的吸声材料，形成吸声层。

进一步地，在步骤s1中，所述刻蚀掩膜为ti/pt复合膜、cr/pt或者cr/au复合膜。

进一步地，在步骤s4中，所述压电层的沉积方法为溶胶-凝胶法、溅射法或激光脉冲沉积。

进一步地，在步骤s5及s7中，所述低温隔离层及透声层的沉积方法为等离子体辅助化学气相法。

本发明有益效果：

本发明提供的一种用于超声扫描显微镜的高频换能器及其制备方法，其结构合理，制备工艺简单，具有以下有益效果：

(1)采用低温隔离层，降低了压电薄膜的针孔等缺陷。以0.5微米厚的氧化锌作为压电层为例，加上0.2微米厚的低温二氧化硅作为低温隔离层后，可以基本消除针孔等缺陷引起的上下电极短路问题。

(2)采用低温隔离层，提高了压电薄膜的电阻率，降低了换能器的电容值；随着换能器频率的增加，换能器阻抗降低，因此发射电压不能有效加载到换能器上。低温隔离层的增加，可以明显降低换能器的电容值，从而使换能器的阻抗适度增加。例如，当0.5微米厚的氧化锌作为压电层时，假如采用0.2微米厚的低温二氧化硅作为隔离层，则电容量降低为原来的0.6倍。

(3)采用吸声层结构较为彻底的吸收了导声柱聚焦球面的外反射声波，从而消除了反射声波对显微成像的干扰，提高了超声扫描显微镜的检测精度。若在一定频率下，选择适当材料和厚度的吸声层，可基本消除反射声波。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1为本发明所述一种应用于超声扫描显微镜高频换能器的结构示意图；

图2为背面体刻蚀掩膜图形化后的器件剖面示意图；

图3为体刻蚀后的器件剖面示意图；

图4为完成底电极制备的器件剖面图；

图5为完成压电层制备的器件剖面图；

图6为完成低温隔离层制备的器件剖面图；

图7为完成顶电极制备的器件剖面图；

图8为完成透声层制备的器件剖面图；

图9为完成氧化锌剥离材料制备的器件剖面图。

附图中，各标号所代表的部件如下：

1.基底；2.底电极；3.顶电极；4.压电层；5.低温隔离层；6.吸声层；7.透声层；8.聚焦球面；9.刻蚀掩膜10.氧化锌牺牲膜。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，对本发明一种用于超声扫描显微镜的高频换能器及其制备方法进行详细说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

图1至图9是本发明所述一种用于超声扫描显微镜的高频换能器及其制备方法的相关示意图。

图1为本发明所述一种应用于超声扫描显微镜高频换能器的结构示意图，其包括基底1，设置在基底1背部的吸声层6及透声层7，设置在基底1正面的底电极2、压电层4及顶电极3；基底1背部设置有聚焦球面8，透声层7设置在聚焦球面8上；底电极2设置在基底1的正面上，压电层4设置在底电极2与顶电极3之间，压电层4与顶电极3之间还设置有低温隔离层5。

所述基底1为单晶硅，其厚度为0.2～20mm；所述聚焦球面8的曲率半径为40μm～20mm。

所述压电层4为氧化锌压电膜、氮化铝薄膜、锆钛酸铅压电膜、弛豫型压电膜，其厚度为0.5～60μm。

所述底电极2与顶电极3为ti/pt复合膜、cr/pt复合膜或cr/au复合膜，其厚度为0.01～0.1μm/0.1～0.5μm。

所述低温隔离层5为低温二氧化硅或低温氮化硅薄膜，其厚度为0.1～1μm。

所述吸声层6为聚酰亚胺膜、含有钨粉的聚酰亚胺膜、含有铜粉的聚酰亚胺膜，其厚度为1～10μm；所述透声层7为二氧化硅膜，其厚度为换能器工作频率的四分之一波长。

本申请还公开了一种用于超声扫描显微镜的高频换能器制备方法，其具体包括以下步骤：

s1，在基底1的背面沉积一层刻蚀掩膜9，对刻蚀掩膜9进行光刻并图形化处理；

在步骤s1中，所述刻蚀掩膜9为ti/pt复合膜、cr/pt或者cr/au复合膜。图2为背面体刻蚀掩膜9图形化后的器件剖面示意图。

s2，对基底1进行各向同性湿法刻蚀，形成聚焦球面8，并去除刻蚀掩膜9；

图3为体刻蚀后的器件剖面示意图，对基底1进行各向同性湿法刻蚀，形成聚焦球面8。

s3，在基底1上沉积ti/pt复合膜、cr/pt复合膜或cr/au复合膜，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化形成底电极2；

图4为完成底电极制备的器件剖面图，在基底1上沉积ti/pt复合膜、cr/pt复合膜或cr/au复合膜。

s4，在底电极2上沉积压电层4，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化形成压电层4；

在步骤s4中，所述压电层4的沉积方法为溶胶-凝胶法、溅射法或激光脉冲沉积。图5为完成压电层制备的器件剖面图。

s5，在压电层4上沉积低温隔离层5，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化形成低温隔离层5；

在该步骤中，所述低温隔离层5的沉积方法为等离子体辅助化学气相法。图6为完成低温隔离层制备的器件剖面图。

s6，在低温隔离层5上沉积ti/pt复合膜、cr/pt复合膜或cr/au复合膜，并采用标准剥离工艺图形化形成顶电极3；

图7为完成顶电极制备的器件剖面图，在低温隔离层5上沉积ti/pt复合膜、cr/pt复合膜或cr/au复合膜，并采用标准剥离工艺图形化形成顶电极3。

s7，在基底1背面上沉积透声材料，并通过标准光刻腐蚀方法图形化，形成透声层7；

在该步骤中，所述透声层7的沉积方法为等离子体辅助化学气相法。图8为完成透声层制备的器件剖面图。

s8，基底1背面沉积厚度为1.5～11μm的氧化锌牺牲膜10，并通过标准光刻腐蚀方法或标准剥离工艺图形化，在聚焦球面8上留下氧化锌牺牲膜10；

图9为完成氧化锌剥离材料制备的器件剖面图。

s9，在基底1背面涂覆吸声层6，并在氧化锌腐蚀液中去除聚焦球面8上的吸声材料，形成吸声层6。

图1为完成吸声层制备的器件剖面图，在基底1背面涂覆吸声层6，并在氧化锌腐蚀液中去除聚焦球面8上的吸声材料。

在步骤s5及s7中，所述低温隔离层5及透声层7的沉积方法为等离子体辅助化学气相法。

以下结合具体实施例，介绍本发明提供的一种应用于超声扫描显微镜的高频换能器及其制备方法。

实施例一：

1)清洗基片

用标准清洗方法对硅片进行清洗，首先分别利用酸性清洗液和碱性清洗液进行煮沸清洗，然后用去离子水进行清洗，最后用氮气吹干。

2)背面淀积体刻蚀掩膜刻蚀掩膜，并图形化

如图2所示，利用离子束溅射设备在硅片背面淀积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，并利用标注光刻腐蚀工艺图形化。

3)硅的各向同性腐蚀，形成聚焦球面

如图3所示，利用硅的各向同性腐蚀(腐蚀液为氢氟酸、硝酸和醋酸的混合液)加工出聚焦球面，并去除背面的体刻蚀掩膜9。

4)制备底电极

如图4所示，在硅基片的正面，利用真空蒸镀设备制备cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)；在cr/au复合膜上涂正性光刻胶，利用karlsuss双面曝光机进行双面曝光，形成光刻图形，并采用腐蚀工艺图形化，形成底电极2。

5)制备压电层

如图5所示，在底电极2的表面上制备60μm氧化锌为压电层，在压电层的表面上涂正性光刻胶，光刻曝光，形成压电层光刻图形，用稀磷酸腐蚀液腐蚀压电膜，形成所需图形的压电层4，去除残余光刻胶，完成压电层4的制备。

6)制备低温隔离层

如图6所示，在压电层4的表面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅，厚度为0.3μm，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温隔离层5制备。

7)制备顶电极

如图7所示，在硅基片正面上涂光刻胶，光刻曝光，形成顶电极反图形，再用真空蒸镀设备沉积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，用丙酮去光刻胶，完成顶电极3的制备。

8)制备透声层

如图8所示，在硅基片背面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅；利用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温透声层7的制备。

9)在透声层上制备氧化锌牺牲膜

如图9所示，在基片的背面制备10μm氧化锌牺牲膜10，并利用标准光刻腐蚀工艺图形化，完成透声层7上氧化锌牺牲膜10的制备。

10)制备吸声层

如图1所示，在基底1背面涂覆5μm含有钨粉的聚酰亚胺膜，烘干处理后；在氧化锌腐蚀液中去除取出聚焦球面8上的氧化锌材料，这样只在聚焦球面8的外围保留吸声材料，完成吸声层6的制备。

最后把整个基片在去离子水中清洗，完成换能器的制备。

实施例二：

1)清洗基片

用标准清洗方法对硅片进行清洗，首先分别利用酸性清洗液和碱性清洗液进行煮沸清洗，然后用去离子水进行清洗，最后用氮气吹干。

2)背面淀积体刻蚀掩膜刻蚀掩膜，并图形化

如图2所示，利用离子束溅射设备在硅片背面淀积ti/pt复合膜(厚度为0.05μm/0.2μm)，并利用标注光刻腐蚀工艺图形化。

3)硅的各向同性腐蚀，形成聚焦球面

如图3所示，利用硅的各向同性腐蚀(腐蚀液为氢氟酸、硝酸和醋酸的混合液)加工出聚焦球面，并去除背面的体刻蚀掩膜9。

4)制备底电极

如图4所示，在硅基片的正面，利用真空蒸镀设备制备ti/pt复合膜(厚度为0.05μm/0.2μm)；在ti/pt复合膜上涂正性光刻胶，利用karlsuss双面曝光机进行双面曝光，形成光刻图形，并采用腐蚀工艺图形化，形成底电极2。

5)制备压电层

如图5所示，在底电极2的表面上制备厚度为10μm的pzt膜，在压电膜的表面上涂正性光刻胶，光刻曝光，形成压电膜光刻图形，用腐蚀液腐蚀压电膜，形成所需图形的压电层4，去除残余光刻胶，完成压电层4的制备。

6)制备低温隔离层

如图6所示，在压电层4的表面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温氮化硅，厚度为0.1μm，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温隔离层5制备。

7)制备顶电极

如图7所示，在硅基片正面上涂光刻胶，光刻曝光，形成顶电极反图形，再用真空蒸镀设备沉积ti/pt复合膜(厚度为0.05μm/0.2μm)，用丙酮去光刻胶，完成顶电极3的制备。

8)制备透声层

如图8所示，在硅基片背面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅；利用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温透声层7的制备。

9)在透声层上制备氧化锌牺牲膜

如图9所示，在基片的背面制备12μm氧化锌牺牲膜10，并利用标准光刻腐蚀工艺图形化，完成透声层7上氧化锌牺牲膜10的制备。

10)制备吸声层

如图1所示，在基底1背面涂覆10μm含有铜粉的聚酰亚胺膜，烘干处理后；在氧化锌腐蚀液中去除取出聚焦球面8上的氧化锌材料，这样只在聚焦球面的外围保留吸声材料，完成吸声层6的制备。最后把整个基片在去离子水中清洗，完成换能器的制备。

实施例三：

1)清洗基片

用标准清洗方法对硅片进行清洗，首先分别利用酸性清洗液和碱性清洗液进行煮沸清洗，然后用去离子水进行清洗，最后用氮气吹干。

2)背面淀积体刻蚀掩膜刻蚀掩膜，并图形化

如图2所示，利用离子束溅射设备在硅片背面淀积cr/pt复合膜(厚度为0.04μm/0.2μm)，并利用标注光刻腐蚀工艺图形化。

3)硅的各向同性腐蚀，形成聚焦球面

如图3所示，利用硅的各向同性腐蚀(腐蚀液为氢氟酸、硝酸和醋酸的混合液)加工出聚焦球面，并去除背面的体刻蚀掩膜9。

4)制备底电极

如图4所示，在硅基片的正面，利用真空蒸镀设备制备cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)；在cr/au复合膜上涂正性光刻胶，利用karlsuss双面曝光机进行双面曝光，形成光刻图形，并采用腐蚀工艺图形化，形成底电极2。

5)制备压电膜

如图5所示，在底电极2的表面上制备5μm氮化铝为压电膜，在压电膜的表面上涂正性光刻胶，光刻曝光，形成压电膜光刻图形，用腐蚀液腐蚀压电膜，形成所需图形的压电层4，去除残余光刻胶，完成压电层4的制备。

6)制备低温隔离层5

如图6所示，在压电层4的表面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅，厚度为0.2μm，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温隔离层5制备。

7)制备顶电极3

如图7所示，在硅基片正面上涂光刻胶，光刻曝光，形成顶电极反图形，再用真空蒸镀设备沉积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，用丙酮去光刻胶，完成顶电3的制备。

8)制备透声层

如图8所示，在硅基片背面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅；利用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温透声层7的制备。

9)在透声层上制备氧化锌牺牲膜

如图9所示，在基片的背面制备5μm氧化锌牺牲膜10，并利用标准光刻腐蚀工艺图形化，完成透声层7上氧化锌牺牲膜10的制备。

10)制备吸声层

如图1所示，在基底1背面涂覆3μm含有钨粉的聚酰亚胺膜，烘干处理后；在氧化锌腐蚀液中去除取出聚焦球面8上的氧化锌材料，这样只在聚焦球面8的外围保留吸声材料，完成吸声层6的制备。最后把整个基片在去离子水中清洗，完成换能器的制备。

实施例四：

1)清洗基片

用标准清洗方法对硅片进行清洗，首先分别利用酸性清洗液和碱性清洗液进行煮沸清洗，然后用去离子水进行清洗，最后用氮气吹干。

2)背面淀积体刻蚀掩膜刻蚀掩膜，并图形化

如图2所示，利用离子束溅射设备在硅片背面淀积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，并利用标注光刻腐蚀工艺图形化。

3)硅的各向同性腐蚀，形成聚焦球面

如图3所示，利用硅的各向同性腐蚀(腐蚀液为氢氟酸、硝酸和醋酸的混合液)加工出聚焦球面，并去除背面的体刻蚀掩膜9。

4)制备底电极

如图4所示，在硅基片的正面，利用真空蒸镀设备制备ti/pt复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)；在ti/pt复合膜上涂正性光刻胶，利用karlsuss双面曝光机进行双面曝光，形成光刻图形，并采用腐蚀工艺图形化，形成底电极2。

5)制备压电膜

如图5所示，在底电极2的表面上制备10μm的pmn-pt膜，在压电膜的表面上涂正性光刻胶，光刻曝光，形成压电膜光刻图形，用腐蚀液腐蚀压电膜，形成所需图形的压电层4，去除残余光刻胶，完成压电层4的制备。

6)制备低温隔离层5

如图6所示，在压电层4的表面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅，厚度为1μm，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温隔离层5制备。

7)制备顶电极3

如图7所示，在硅基片正面上涂光刻胶，光刻曝光，形成顶电极反图形，再用真空蒸镀设备沉积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，用丙酮去光刻胶，完成顶电3的制备。

8)制备透声层

如图8所示，在硅基片背面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅；利用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温透声层7的制备。

9)在透声层上制备氧化锌牺牲膜

如图9所示，在基片的背面制备12μm氧化锌牺牲膜10，并利用标准光刻腐蚀工艺图形化，完成透声层7上氧化锌牺牲膜10的制备。

10)制备吸声层

如图1所示，在基底1背面涂覆10μm的聚酰亚胺膜，烘干处理后；在氧化锌腐蚀液中去除取出聚焦球面8上的氧化锌材料，这样只在聚焦球面8的外围保留吸声材料，完成吸声层6的制备。最后把整个基片在去离子水中清洗，完成换能器的制备。

实施例五：

1)清洗基片

用标准清洗方法对硅片进行清洗，首先分别利用酸性清洗液和碱性清洗液进行煮沸清洗，然后用去离子水进行清洗，最后用氮气吹干。

2)背面淀积体刻蚀掩膜刻蚀掩膜，并图形化

如图2所示，利用离子束溅射设备在硅片背面淀积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，并利用标注光刻腐蚀工艺图形化。

3)硅的各向同性腐蚀，形成聚焦球面

如图3所示，利用硅的各向同性腐蚀(腐蚀液为氢氟酸、硝酸和醋酸的混合液)加工出聚焦球面，并去除背面的体刻蚀掩膜9。

4)制备底电极

如图4所示，在硅基片的正面，利用真空蒸镀设备制备cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)；在cr/au复合膜上涂正性光刻胶，利用karlsuss双面曝光机进行双面曝光，形成光刻图形，并采用腐蚀工艺图形化，形成底电极2。

5)制备压电膜

如图5所示，在底电极2的表面上制备10μm氧化锌为压电膜，在压电膜的表面上涂正性光刻胶，光刻曝光，形成压电膜光刻图形，用稀磷酸腐蚀液腐蚀压电膜，形成所需图形的压电层4，去除残余光刻胶，完成压电层4的制备。

6)制备低温隔离层5

如图6所示，在压电层4的表面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温氮化硅，厚度为0.4μm，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温隔离层5制备。

7)制备顶电极3

如图7所示，在硅基片正面上涂光刻胶，光刻曝光，形成顶电极反图形，再用真空蒸镀设备沉积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，用丙酮去光刻胶，完成顶电3的制备。

8)制备透声层

如图8所示，在硅基片背面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅；利用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温透声层7的制备。

9)在透声层上制备氧化锌牺牲膜

如图9所示，在基片的背面制备8μm氧化锌牺牲膜10，并利用标准光刻腐蚀工艺图形化，完成透声层7上氧化锌牺牲膜10的制备。

10)制备吸声层

如图1所示，在基底1背面涂覆5μm含有铜粉的聚酰亚胺膜，烘干处理后；在氧化锌腐蚀液中去除取出聚焦球面8上的氧化锌材料，这样只在聚焦球面8的外围保留吸声材料，完成吸声层6的制备。最后把整个基片在去离子水中清洗，完成换能器的制备。

实施例六：

1)清洗基片

用标准清洗方法对硅片进行清洗，首先分别利用酸性清洗液和碱性清洗液进行煮沸清洗，然后用去离子水进行清洗，最后用氮气吹干。

2)背面淀积体刻蚀掩膜刻蚀掩膜，并图形化

如图2所示，利用离子束溅射设备在硅片背面淀积cr/pt复合膜(厚度为0.04μm/0.2μm)，并利用标注光刻腐蚀工艺图形化。

3)硅的各向同性腐蚀，形成聚焦球面

如图3所示，利用硅的各向同性腐蚀(腐蚀液为氢氟酸、硝酸和醋酸的混合液)加工出聚焦球面，并去除背面的体刻蚀掩膜9。

4)制备底电极

如图4所示，在硅基片的正面，利用真空蒸镀设备制备ti/pt复合膜(厚度为0.05μm/0.2μm)；在ti/pt复合膜上涂正性光刻胶，利用karlsuss双面曝光机进行双面曝光，形成光刻图形，并采用腐蚀工艺图形化，形成底电极2。

5)制备压电膜

如图5所示，在底电极2的表面上制备5μm的pzt膜，在压电膜的表面上涂正性光刻胶，光刻曝光，形成压电膜光刻图形，用腐蚀液腐蚀压电膜，形成所需图形的压电层4，去除残余光刻胶，完成压电层4的制备。

6)制备低温隔离层5

如图6所示，在压电层4的表面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅，厚度为0.5μm，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温隔离层5制备。

7)制备顶电极3

如图7所示，在硅基片正面上涂光刻胶，光刻曝光，形成顶电极反图形，再用真空蒸镀设备沉积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，用丙酮去光刻胶，完成顶电3的制备。

8)制备透声层

如图8所示，在硅基片背面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅；利用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温透声层7的制备。

9)在透声层上制备氧化锌牺牲膜

如图9所示，在基片的背面制备5μm氧化锌牺牲膜10，并利用标准光刻腐蚀工艺图形化，完成透声层7上氧化锌牺牲膜10的制备。

10)制备吸声层

如图1所示，在基底1背面涂覆3μm含有钨粉的聚酰亚胺膜，烘干处理后；在氧化锌腐蚀液中去除取出聚焦球面8上的氧化锌材料，这样只在聚焦球面8的外围保留吸声材料，完成吸声层6的制备。最后把整个基片在去离子水中清洗，完成换能器的制备。

实施例七：

1)清洗基片

用标准清洗方法对硅片进行清洗，首先分别利用酸性清洗液和碱性清洗液进行煮沸清洗，然后用去离子水进行清洗，最后用氮气吹干。

2)背面淀积体刻蚀掩膜刻蚀掩膜，并图形化

如图2所示，利用离子束溅射设备在硅片背面淀积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，并利用标注光刻腐蚀工艺图形化。

3)硅的各向同性腐蚀，形成聚焦球面

如图3所示，利用硅的各向同性腐蚀(腐蚀液为氢氟酸、硝酸和醋酸的混合液)加工出聚焦球面，并去除背面的体刻蚀掩膜9。

4)制备底电极

如图4所示，在硅基片的正面，利用真空蒸镀设备制备cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)；在cr/au复合膜上涂正性光刻胶，利用karlsuss双面曝光机进行双面曝光，形成光刻图形，并采用腐蚀工艺图形化，形成底电极2。

5)制备压电膜

如图5所示，在底电极2的表面上制备0.5μm氧化锌为压电膜，在压电膜的表面上涂正性光刻胶，光刻曝光，形成压电膜光刻图形，用稀磷酸腐蚀液腐蚀压电膜，形成所需图形的压电层4，去除残余光刻胶，完成压电层4的制备。

6)制备低温隔离层5

如图6所示，在压电层4的表面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅，厚度为0.2μm，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温隔离层5制备。

7)制备顶电极3

如图7所示，在硅基片正面上涂光刻胶，光刻曝光，形成顶电极反图形，再用真空蒸镀设备沉积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，用丙酮去光刻胶，完成顶电3的制备。

8)制备透声层

如图8所示，在硅基片背面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅；利用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温透声层7的制备。

9)在透声层上制备氧化锌牺牲膜

如图9所示，在基片的背面制备9μm氧化锌牺牲膜10，并利用标准光刻腐蚀工艺图形化，完成透声层7上氧化锌牺牲膜10的制备。

10)制备吸声层

如图1所示，在基底1背面涂覆5μm含有铜粉的聚酰亚胺膜，烘干处理后；在氧化锌腐蚀液中去除取出聚焦球面8上的氧化锌材料，这样只在聚焦球面8的外围保留吸声材料，完成吸声层6的制备。最后把整个基片在去离子水中清洗，完成换能器的制备。

实施例八：

1)清洗基片

用标准清洗方法对硅片进行清洗，首先分别利用酸性清洗液和碱性清洗液进行煮沸清洗，然后用去离子水进行清洗，最后用氮气吹干。

2)背面淀积体刻蚀掩膜刻蚀掩膜，并图形化

如图2所示，利用离子束溅射设备在硅片背面淀积ti/pt复合膜(厚度为0.05μm/0.2μm)，并利用标注光刻腐蚀工艺图形化。

3)硅的各向同性腐蚀，形成聚焦球面

如图3所示，利用硅的各向同性腐蚀(腐蚀液为氢氟酸、硝酸和醋酸的混合液)加工出聚焦球面，并去除背面的体刻蚀掩膜9。

4)制备底电极

如图4所示，在硅基片的正面，利用真空蒸镀设备制备cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)；在cr/au复合膜上涂正性光刻胶，利用karlsuss双面曝光机进行双面曝光，形成光刻图形，并采用腐蚀工艺图形化，形成底电极2。

5)制备压电膜

如图5所示，在底电极2的表面上制备12μm氧化锌为压电膜，在压电膜的表面上涂正性光刻胶，光刻曝光，形成压电膜光刻图形，用稀磷酸腐蚀液腐蚀压电膜，形成所需图形的压电层4，去除残余光刻胶，完成压电层4的制备。

6)制备低温隔离层5

如图6所示，在压电层4的表面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅，厚度为0.3μm，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温隔离层5制备。

7)制备顶电极3

如图7所示，在硅基片正面上涂光刻胶，光刻曝光，形成顶电极反图形，再用真空蒸镀设备沉积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，用丙酮去光刻胶，完成顶电3的制备。

8)制备透声层

如图8所示，在硅基片背面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅；利用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温透声层7的制备。

9)在透声层上制备氧化锌牺牲膜

如图9所示，在基片的背面制备3μm氧化锌牺牲膜10，并利用标准光刻腐蚀工艺图形化，完成透声层7上氧化锌牺牲膜10的制备。

10)制备吸声层

如图1所示，在基底1背面涂覆1μm含有钨粉的聚酰亚胺膜，烘干处理后；在氧化锌腐蚀液中去除取出聚焦球面8上的氧化锌材料，这样只在聚焦球面8的外围保留吸声材料，完成吸声层6的制备。最后把整个基片在去离子水中清洗，完成换能器的制备。

实施例九：

1)清洗基片

用标准清洗方法对硅片进行清洗，首先分别利用酸性清洗液和碱性清洗液进行煮沸清洗，然后用去离子水进行清洗，最后用氮气吹干。

2)背面淀积体刻蚀掩膜刻蚀掩膜，并图形化

如图2所示，利用离子束溅射设备在硅片背面淀积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，并利用标注光刻腐蚀工艺图形化。

3)硅的各向同性腐蚀，形成聚焦球面

如图3所示，利用硅的各向同性腐蚀(腐蚀液为氢氟酸、硝酸和醋酸的混合液)加工出聚焦球面，并去除背面的体刻蚀掩膜9。

4)制备底电极

如图4所示，在硅基片的正面，利用真空蒸镀设备制备ti/pt复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)；在ti/pt复合膜上涂正性光刻胶，利用karlsuss双面曝光机进行双面曝光，形成光刻图形，并采用腐蚀工艺图形化，形成底电极2。

5)制备压电膜

如图5所示，在底电极2的表面上制备5μm的pmn-pt膜，在压电膜的表面上涂正性光刻胶，光刻曝光，形成压电膜光刻图形，用腐蚀液腐蚀压电膜，形成所需图形的压电层4，去除残余光刻胶，完成压电层4的制备。

6)制备低温隔离层5

如图6所示，在压电层4的表面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅，厚度为0.8μm，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温隔离层5制备。

7)制备顶电极3

如图7所示，在硅基片正面上涂光刻胶，光刻曝光，形成顶电极反图形，再用真空蒸镀设备沉积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，用丙酮去光刻胶，完成顶电3的制备。

8)制备透声层

如图8所示，在硅基片背面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅；利用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温透声层7的制备。

9)在透声层上制备氧化锌牺牲膜

如图9所示，在基片的背面制备8μm氧化锌牺牲膜10，并利用标准光刻腐蚀工艺图形化，完成透声层7上氧化锌牺牲膜10的制备。

10)制备吸声层

如图1所示，在基底1背面涂覆5μm含有钨粉的聚酰亚胺膜，烘干处理后；在氧化锌腐蚀液中去除取出聚焦球面8上的氧化锌材料，这样只在聚焦球面8的外围保留吸声材料，完成吸声层6的制备。最后把整个基片在去离子水中清洗，完成换能器的制备。

实施例十：

1)清洗基片

用标准清洗方法对硅片进行清洗，首先分别利用酸性清洗液和碱性清洗液进行煮沸清洗，然后用去离子水进行清洗，最后用氮气吹干。

2)背面淀积体刻蚀掩膜刻蚀掩膜，并图形化

如图2所示，利用离子束溅射设备在硅片背面淀积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，并利用标注光刻腐蚀工艺图形化。

3)硅的各向同性腐蚀，形成聚焦球面

如图3所示，利用硅的各向同性腐蚀(腐蚀液为氢氟酸、硝酸和醋酸的混合液)加工出聚焦球面，并去除背面的体刻蚀掩膜9。

4)制备底电极

如图4所示，在硅基片的正面，利用真空蒸镀设备制备cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)；在cr/au复合膜上涂正性光刻胶，利用karlsuss双面曝光机进行双面曝光，形成光刻图形，并采用腐蚀工艺图形化，形成底电极2。

5)制备压电膜

如图5所示，在底电极2的表面上制备10μm的pzt膜，在压电膜的表面上涂正性光刻胶，光刻曝光，形成压电膜光刻图形，用腐蚀液腐蚀压电膜，形成所需图形的压电层4，去除残余光刻胶，完成压电层4的制备。

6)制备低温隔离层5

如图6所示，在压电层4的表面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅，厚度为0.5μm，并采用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温隔离层5制备。

7)制备顶电极3

如图7所示，在硅基片正面上涂光刻胶，光刻曝光，形成顶电极反图形，再用真空蒸镀设备沉积cr/au复合膜(厚度为0.04μm/0.1μm)，用丙酮去光刻胶，完成顶电3的制备。

8)制备透声层

如图8所示，在硅基片背面上利用等离子体辅助化学气相法(pecvd)沉积方法制备低温二氧化硅；利用标准光刻腐蚀工艺图形化低温二氧化硅，完成低温透声层7的制备。

9)在透声层上制备氧化锌牺牲膜

如图9所示，在基片的背面制备10μm氧化锌牺牲膜10，并利用标准光刻腐蚀工艺图形化，完成透声层7上氧化锌牺牲膜10的制备。

10)制备吸声层

如图1所示，在基底1背面涂覆8μm含有铜粉的聚酰亚胺膜，烘干处理后；在氧化锌腐蚀液中去除取出聚焦球面8上的氧化锌材料，这样只在聚焦球面8的外围保留吸声材料，完成吸声层6的制备。最后把整个基片在去离子水中清洗，完成换能器的制备。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明提供的用于超声扫描显微镜的高频换能器及其制备方法，其结构合理，制备工艺简单，采用低温隔离层，降低了压电薄膜的针孔等缺陷，同时提高了压电薄膜的电阻率，降低了换能器的电容值；采用吸声层结构较为彻底的吸收了导声柱聚焦球面的外反射声波，从而消除了发射声波对显微成像的干扰，提高了超声扫描显微镜的检测精度。

本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。