PMUT器件及其制备方法

本发明属于微机电系统，具体涉及一种pmut器件及其制备方法。

背景技术：

1、随着微机械加工技术的逐渐成熟，pmut在智能家居、无人驾驶、医学成像等领域应用越来越广泛。pmut器件通过振动压电薄膜，从而产生毫伏级别的电压信号。由于这种电压信号十分微弱，因此其极易收到环境中特定频率的噪声干扰，从而降低pmut器件的信噪比，并降低其灵敏度。

2、现有技术主要通过算法进行超声去噪，然而该种方法所需内存较大，增大了pmut器件功耗，延长反应时间且成本较高；此外，还会利用电容电阻组合进行滤波，此滤波器的陡峭性欠佳，无法精确地滤除特定的噪声。

3、因此，针对上述技术问题，有必要提供一种pmut器件及其制备方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种pmut器件及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

3、一种pmut器件，所述pmut器件包括：衬底、位于所述衬底上的振动结构、及位于所述衬底下方和/或所述振动结构上方的滤波结构，所述振动结构包括依次位于所述衬底上方的第一电极层、压电层及第二电极层，所述衬底中形成有空腔，所述滤波结构中形成有与所述空腔不同直径的谐振腔。

4、一实施例中，所述空腔为固定直径的空腔或渐变直径的空腔。

5、一实施例中，所述滤波结构中形成有多个不同直径和/或不同高度的谐振腔，最远离所述振动结构的所述谐振腔为固定直径的谐振腔或渐变直径的谐振腔。

6、一实施例中，所述振动结构位于所述空腔的轴向投影范围内。

7、一实施例中，所述衬底上包括若干阵列分布的振动结构，所述衬底中形成有阵列分布的空腔，所述滤波结构中形成有阵列分布的谐振腔，每个振动结构与空腔及谐振腔对应设置。

8、一实施例中，所述振动结构还包括设于所述衬底和第一电极层之间的支撑层和/或刻蚀截止层。

9、本发明另一实施例提供的技术方案如下：

10、一种pmut器件的制备方法，包括以下步骤：

11、s1、提供一soi硅片，该soi硅片具有相对的第一表面和第二表面；

12、s2、在soi硅片的第一表面上制备振动结构，所述振动结构包括依次位于soi硅片上方的第一电极层、压电层及第二电极层；

13、s3、在soi硅片的第二表面和/或所述振动结构上方固定滤波结构，所述soi的衬底硅片中形成有开口远离所述振动结构的空腔，所述滤波结构中形成有与所述空腔不同直径的谐振腔。

14、一实施例中，所述空腔为固定直径的空腔或渐变直径的空腔。

15、一实施例中，所述滤波结构中形成有多个不同直径和/或不同高度的谐振腔，最远离所述振动结构的所述谐振腔为固定直径的谐振腔或渐变直径的谐振腔。

16、一实施例中，所述步骤s2包括：

17、s21、在soi硅片的第一表面上，依次制备第一电极层和压电层；

18、s22、刻蚀所述压电层和第一电极层；

19、s23、在所述压电层上制备第二电极层。

20、本发明具有以下有益效果：

21、本发明提供一种pmut器件及其制备方法，在pmut器件的结构上设置了滤波结构，并通过设计谐振腔，可以滤除噪声，有效提高了pmut器件检测的信噪比，改善pmut器件的灵敏度、检测精度及检测范围；同时，该pmut器件的频率响应较快，可节省功耗及算力，且制备方法简单，可批量化生产，有利于推广发展。

技术特征：

1.一种pmut器件，其特征在于，所述pmut器件包括：衬底、位于所述衬底上的振动结构、及位于所述衬底下方和/或所述振动结构上方的滤波结构，所述振动结构包括依次位于所述衬底上方的第一电极层、压电层及第二电极层，所述衬底中形成有空腔，所述滤波结构中形成有与所述空腔不同直径的谐振腔。

2.根据权利要求1所述的pmut器件，其特征在于，所述空腔为固定直径的空腔或渐变直径的空腔。

3.根据权利要求2所述的pmut器件，其特征在于，所述滤波结构中形成有多个不同直径和/或不同高度的谐振腔，最远离所述振动结构的所述谐振腔为固定直径的谐振腔或渐变直径的谐振腔。

4.根据权利要求1所述的pmut器件，其特征在于，所述振动结构位于所述空腔的轴向投影范围内。

5.根据权利要求1所述的pmut器件，其特征在于，所述衬底上包括若干阵列分布的振动结构，所述衬底中形成有阵列分布的空腔，所述滤波结构中形成有阵列分布的谐振腔，每个振动结构与空腔及谐振腔对应设置。

6.根据权利要求1所述的pmut器件，其特征在于，所述振动结构还包括设于所述衬底和第一电极层之间的支撑层和/或刻蚀截止层。

7.一种pmut器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述空腔为固定直径的空腔或渐变直径的空腔。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述滤波结构中形成有多个不同直径和/或不同高度的谐振腔，最远离所述振动结构的所述谐振腔为固定直径的谐振腔或渐变直径的谐振腔。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2包括：

技术总结本发明公开了一种PMUT器件及其制备方法，PMUT器件包括：衬底、位于衬底上的振动结构、及位于衬底下方和/或振动结构上方的滤波结构，振动结构包括依次位于衬底上方的第一电极层、压电层及第二电极层，衬底中形成有空腔，滤波结构中形成有与空腔不同直径的谐振腔。本发明提供一种PMUT器件及其制备方法，在PMUT器件的结构上设置了滤波结构，并通过设计谐振腔，可以滤除噪声，有效提高了PMUT器件检测的信噪比，改善PMUT器件的灵敏度、检测精度及检测范围；同时，该PMUT器件的频率响应较快，可节省功耗及算力，且制备方法简单，可批量化生产，有利于推广发展。技术研发人员：商文玲,李加东,苗斌,王丹芮受保护的技术使用者：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所技术研发日：技术公布日：2024/1/11