Entwurfs- und Herstellungsverfahren von PMUT mit Isolationsgraben

Entwurfs- und Herstellungsverfahren eines Pmut mit Isolationsgraben

technischen Bereich

1. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet von pmut, insbesondere auf ein Design- und Herstellungsverfahren eines pmut mit einem Isolationsgraben.

Hintergrundtechnik:

2. Die MEMS-Technologie ist eine mechatronische Systemtechnologie im Mikromaßstab, die in den letzten Jahrzehnten entwickelt wurde. Basierend auf der MEMS-Technologie entwarfen und fertigten die Forscher einen mikrobearbeiteten Ultraschallwandler. Verglichen mit herkömmlichen Ultraschallwandlern hat es die Vorteile der Miniaturisierung, Integration, hohen Leistung und niedrigen Kosten und ist zu einer der wichtigen Forschungsrichtungen von Ultraschallwandlern geworden. Entsprechend dem Arbeitsprinzip kann mut in kapazitive mikrobearbeitete Ultraschallwandler und piezoelektrische mikrobearbeitete Ultraschallwandler unterteilt werden. cmut erfordert normalerweise eine hohe DC-Vorspannung, um eine hohe Sende- und Empfangsempfindlichkeit zu erreichen, was einige Schwierigkeiten beim Schaltungsdesign und der Integration und der Geräteherstellung verursacht. cmut erfordert normalerweise eine hohe DC-Vorspannung, um eine hohe Sende- und Empfangsempfindlichkeit zu erreichen, was bestimmte Schwierigkeiten für das Schaltungsdesign und die Integration und die Geräteherstellung verursacht. Im Vergleich zu cmut erfordert pmut keine Hochspannung, um eine hohe Empfindlichkeit zu erreichen, und hat einen geringen Einfluss auf parasitäre Kapazitäten, einen geringen Stromverbrauch und ist einfach in CMOS-Schaltungen zu integrieren. Das Grundprinzip von pmut ist hauptsächlich der piezoelektrische Effekt. Wenn der piezoelektrische Kristall durch Aufbringen einer äußeren Kraft in eine bestimmte Richtung verformt wird, werden auf den beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Kristalls positive und negative entgegengesetzte Ladungen erzeugt, was als positiver piezoelektrischer Effekt bezeichnet wird; und wenn ein elektrisches Feld in der Kristallpolarisationsrichtung angelegt wird, führt dies dazu, dass der Kristall verformt wird und der Kristall nach dem Entfernen des elektrischen Felds in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Dieses Phänomen wird als inverser piezoelektrischer Effekt bezeichnet. Wenn pmut als Sender verwendet wird, bewirkt die Spannung zwischen der oberen und der unteren Elektrode, dass die piezoelektrische Schicht einen inversen piezoelektrischen Effekt hat, der eine hochfrequente Vibration erzeugt und dann Ultraschallwellen ausstrahlt; Bei Verwendung als Empfänger wirkt der Schalldruck auf die piezoelektrische Schicht, was zu einer Verformung führt. Aufgrund des positiven piezoelektrischen Effekts wird ein elektrisches Signal zwischen der oberen und der unteren Elektrode erzeugt. Die Grundstruktur von pmut ist eine typische aufgehängte Filmstruktur, die piezoelektrische Schicht befindet sich zwischen der oberen und der unteren Elektrodenschicht, und das unterste Substrat ist im Allgemeinen ein isolierendes Substratsilizium (Silizium-auf-Isolator, soi). Die isolierende Schicht ist in der Regel Siliziumdioxid (sio2). Die Hauptfunktion im Arbeitsprozess ist die aufgehängte Filmstruktur, die aus der oberen Elektrode, der piezoelektrischen Schicht, der unteren Elektrodenschicht und der Isolierschicht besteht.

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