一种超声换能基板及其制作方法、设备与流程

本公开涉及超声检测，特别涉及一种超声换能基板及其制作方法、设备。

背景技术：

1、微机械超声换能器(micromachined ultrasonic transducer，mut)是一类通过电效应使压电薄膜振动，从而发射或者接收超声波信号的mems(micro-electro-mechanicalsystem，微机电系统)器件。其中，微机械超声换能器包括pmut(piezoelectricmicromachined ultrasonic transducer，压电微机械超声换能器)和cmut(capacitancemicrmachined ultrasonic transducer，电容式微机械超声换能器)。

2、上述两种微机械超声换能器，能够给超声成像技术带来革命性变化。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种超声换能基板及其制作方法、设备，具体方案如下：

2、本公开实施例提供的一种超声换能基板，包括衬底基板以及设置在所述衬底基板上的多个超声换能单元，所述超声换能单元包括：

3、超声发射结构，所述超声发射结构被配置为将接收到的电信号转换为超声波信号；

4、超声接收结构，所述超声接收结构在所述衬底基板上的正投影环绕所述超声发射结构在所述衬底基板上的正投影，所述超声接收结构被配置为将接收到的超声波信号转换为电信号后输出；

5、驱动电路，设置在所述衬底基板和所述超声接收结构之间，且所述驱动电路与所述超声接收结构电连接，所述驱动电路被配置为接收所述超声接收结构输出的电信号。

6、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，所述超声发射结构包括：

7、空腔，靠近所述衬底基板设置；

8、第一钝化层，设置在所述空腔背离所述衬底基板的一侧，所述第一钝化层在所述衬底基板上的正投影覆盖所述空腔在所述衬底基板上的正投影；

9、第一电极，设置在所述第一钝化层背离所述衬底基板的一侧，所述第一电极被配置为接收驱动电压；

10、第一压电结构，设置在所述第一电极背离所述衬底基板的一侧；

11、第二电极，设置在所述第一压电结构背离所述衬底基板的一侧，所述第二电极接地。

12、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，所述超声发射结构还包括与所述空腔连通的刻蚀孔，所述第一钝化层在所述衬底基板上的正投影与所述刻蚀孔在所述衬底基板上的正投影不交叠。

13、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，所述第一钝化层在所述衬底基板上的正投影形状与所述空腔在所述衬底基板上的正投影形状相同。

14、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，所述第一钝化层的尺寸与所述空腔的尺寸之比大于或等于1.2且小于或等于1.5。

15、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，多个所述超声换能单元在所述衬底基板上呈阵列分布；其中，

16、各所述空腔对应的各所述刻蚀孔相互独立设置，或，同一列所述空腔对应的各所述刻蚀孔相互连通。

17、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，所述第一电极在所述衬底基板上的正投影形状包括圆形或方形。

18、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，所述超声接收结构包括：

19、第三电极，所述第三电极与所述第一电极间隔设置，所述第三电极与所述第一电极位于所述空腔的同一侧，且所述第三电极在所述衬底基板上的正投影环绕所述第一电极在所述衬底基板上的正投影，所述第三电极与所述驱动电路电连接；

20、第二压电结构，设置在所述第三电极背离所述衬底基板的一侧；

21、第四电极，设置在所述第二压电结构背离所述衬底基板的一侧，所述第四电极接地。

22、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，所述第一电极和所述第三电极同层设置。

23、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，所述第一电极和所述第三电极异层设置，所述第一电极和所述第三电极之间设置有第二钝化层。

24、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，所述第一电极靠近所述衬底基板设置，或所述第三电极靠近所述衬底基板设置。

25、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，所述第二电极和所述第四电极为整面设置的一体结构，所述第一压电结构和所述第二压电结构为整面设置的一体结构。

26、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，所述第二电极和所述第四电极间隔设置，且所述第四电极在所述衬底基板上的正投影环绕所述第二电极在所述衬底基板上的正投影；

27、所述第一压电结构和所述第二压电结构间隔设置，且所述第二压电结构在所述衬底基板上的正投影环绕所述第一压电结构在所述衬底基板上的正投影。

28、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，还包括：设置在所述第一电极和/或所述第三电极与所述第一压电结构之间整面设置的第三钝化层，以及设置在第一电极和/或所述第三电极与所述第一钝化层之间整面设置的有机层。

29、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，还包括与所述空腔同层且间隔设置的第一搭接电极，所述第三电极与所述第一搭接电极电连接，所述第一搭接电极与所述驱动电路电连接；其中，

30、所述空腔和所述第一搭接电极外围填充树脂层。

31、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述超声换能基板中，所述第一压电结构的材料和所述第二压电结构的材料包括聚偏二氟乙烯。

32、相应地，本公开实施例还提供了一种设备，包括本公开实施例提供的上述超声换能基板。

33、相应地，本公开实施例还提供了一种超声换能基板的制作方法，用于制作本公开实施例提供的上述超声换能基板，所述制作方法包括：

34、提供衬底基板；

35、在所述衬底基板的一侧形成多个超声换能单元；

36、形成所述超声换能单元包括：

37、在所述衬底基板的一侧形成驱动电路；

38、在所述驱动电路背离所述衬底基板的一侧形成超声发射结构和超声接收结构，所述驱动电路与所述超声接收结构电连接，所述超声接收结构在所述衬底基板上的正投影环绕所述超声发射结构在所述衬底基板上的正投影；其中，所述超声发射结构被配置为将接收到的电信号转换为超声波信号，所述超声接收结构被配置为将接收到的超声波信号转换为电信号后输出，所述驱动电路被配置为接收所述超声接收结构输出的电信号。

39、在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述制作方法中，所述超声发射结构包括依次层叠设置的空腔、第一钝化层、第一电极、第一压电结构和第二电极；其中，形成所述空腔，包括：

40、在背离所述衬底基板的一侧形成金属薄膜，所述金属薄膜包括空腔区、非空腔区和刻蚀孔区，所述刻蚀孔区与所述空腔区连通；

41、对所述非空腔区进行刻蚀以去除所述非空腔区的金属；

42、在去除所述金属的非空腔区内填充树脂层；

43、在所述空腔区背离所述衬底基板的一侧形成所述第一钝化层，对所述第一钝化层进行刻蚀，使得所述第一钝化层在所述衬底基板上的正投影覆盖所述空腔区在所述衬底基板上的正投影，且所述第一钝化层在所述衬底基板上的正投影与所述刻蚀孔区在所述衬底基板上的正投影不交叠；

44、向所述刻蚀孔区内注入刻蚀液，对所述空腔区进行刻蚀以去除所述空腔区内的金属，形成所述空腔。