【技术实现步骤摘要】
本专利技术的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种具有空隙部的pmut结构、其制造方法及包含其的电子设备。
技术介绍
1、压电微机械超声换能器(piezoelectric micromachined ultrasonictransducer,pmut)是利用压电材料的正逆压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-mechanical system，微机电系统)器件。pmut既可以做执行器发射声波，又可以做传感器接收声波，并且基于mems标准工艺的批量化生产和晶圆级封装使pmut成本极大的降低，非常适合大规模商业应用。pmut在超声测距、超声成像、超声无损检测、超声指纹识别、超声流量检测、超声力学反馈等方面都有较好的应用前景，比如在超声成像仪、超声雷达、声呐探测、扫地机器人、超声烟雾报警器、超声流量计等具体产品和场景中都会用到。上述应用都涉及pmut的超声信号发射及超声信号接收，因此pmut的发射和接收性能是其关键指标，决定了产品的优劣。
2、图1a是一种已知的pmut结构。如图1a所示，该pmut结构包括基底100、第二电极层200、压电层300、第一电极层400以及支撑层600。第二电极层200、压电层300和第一电极层400构成pmut900。基底100的上表面设置有空腔101。空腔101上方的pmut工作时呈弯曲振动，进而发射和接收超声波。可以看到，图1a中的pmut被空腔101边界的基底完全支撑或约束。同等条件下，pmut发射声压的大小、接收声压的灵敏度都与pmut
3、图1b是另一种已知的pmut结构，该结构引入了空隙部301。空隙部301可以将pmut从基底100释放，使中心的pmut与基底100间隔一定的距离，从而减弱了基底100对pmut的支撑或约束，提高了pmut的有效面积，提升了pmut的性能。在图1a中，中心的pmut到空腔101之间的距离(以下称其为边缘空隙部宽度)为a。边缘空隙部宽度a越大，基底100对中心的pmut的约束越弱，pmut的有效面积越大，pmut的声学性能越好。
4、然而图1b中的pmut结构会面临以下问题。参见图1b和图1c，对于该pmut结构，需要在空隙部301上方设置保护结构(例如支撑层600和/或保护层700等)以防止空隙部301受到后续制程或者外部环境的影响。保护结构通常采用沉积的方式形成。在边缘空隙部宽度a较小(例如小于0.5μm)时，参见图1b，可以在pmut及空隙部301上方直接沉积形成保护结构(即支撑层600)。但是较小的边缘空隙部宽度a会限制pmut结构的声学性能的提升。在边缘空隙部宽度a较大(例如超过1.0μm)时，参见图1c，在沉积保护结构(即支撑层600和保护层700)时，沉积物质(以600和700表示)会通过空隙部301进入空腔101，并且残留在空腔101和空隙部301中，使空腔101尺寸减小并且空隙部301堵塞，这会给pmut的中心谐振频率带来难以预知的影响，同时也会使空隙部301释放支撑或约束的能力减弱，进而导致pmut的性能降低。
5、现实中存在减少基底或pmut结构的除pmut之外的结构对pmut的约束，以提高pmut的声学性能的需求。
技术实现思路
1、为缓解或解决现有技术中的上述问题的至少一个方面，提出本专利技术。
2、根据本专利技术的实施例的一个方面，提出了一种pmut结构，包括：
3、基底，基底设置有空腔；
4、pmut，包括第一电极层、压电层和第二电极层，压电层的一侧和另一侧分别设置第一电极层和第二电极层；
5、至少一个空隙部，所述空隙部沿pmut厚度方向贯穿至少所述压电层且与所述空腔在pmut厚度方向至少部分重叠，所述空隙部的靠近所述空腔的开口端与所述空腔相通；和
6、阻挡层，
7、其中：
8、所述阻挡层覆盖所述空隙部的远离所述空腔的开口端面。
9、根据本专利技术的实施例的又一个方面，提出了一种pmut结构，包括：
10、基底，基底设置有空腔；
11、pmut，包括第一电极层、压电层和第二电极层，压电层的一侧和另一侧分别设置第一电极层和第二电极层；
12、支撑层，设置在所述pmut的上侧；和
13、至少一个减薄部，所述减薄部包括沿所述pmut的周边布置在所述pmut的上侧的部分，所述减薄部用于减少pmut结构的pmut之外的膜层对pmut振动的约束，
14、其中：
15、所述减薄部包括贯穿所述支撑层或者移除部分所述支撑层而形成的气隙，或者所述减薄部包括减薄支撑层后形成的减薄层。
16、根据本专利技术的实施例的另一个方面，提出了一种pmut结构的制造方法，包括：
17、提供基底，其中，所述基底包括空腔，所述空腔内填充空腔用牺牲材料；
18、在所述基底上形成第一电极层、压电层和第二电极层，压电层的一侧和另一侧分别设置第一电极层和第二电极层；
19、形成至少一个空隙部，所述空隙部沿pmut结构的厚度方向贯穿至少所述压电层且与所述空腔在pmut结构的厚度方向至少部分重叠，所述空隙部的靠近所述空腔的开口与所述空腔相通；
20、在所述空隙部中填充空隙部用牺牲材料；
21、设置阻挡层，所述阻挡层至少覆盖所述空隙部的远离所述空腔的开口处的空隙部用牺牲材料；
22、释放所述空隙部用牺牲材料以及所述空腔用牺牲材料。
23、根据本专利技术的实施例的还一个方面，提出了一种pmut结构，包括：
24、基底，基底设置有空腔；
25、pmut，包括第一电极层、压电层和第二电极层，压电层的一侧和另一侧分别设置第一电极层和第二电极层；
26、至少一个空隙部，所述空隙部沿pmut厚度方向贯穿至少所述压电层且与所述空腔在pmut厚度方向至少部分重叠，所述空隙部的靠近所述空腔的开口与所述空腔相通，
27、其中：
28、所述空隙部的内侧壁与所述空腔的侧壁在垂直于pmut厚度方向的最小距离大于或者等于1.0μm，再进一步的，1.5μm，更进一步的，2μm，且所述空隙部为完全空隙部。
29、本专利技术的实施例也涉及一种电子设备，包括上述的pmut结构或者根据上述方法制造的pmut结构。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种PMUT结构，包括：
2.根据权利要求1所述的PMUT结构，其中：
3.根据权利要求1所述的PMUT结构，其中：
4.根据权利要求1所述的PMUT结构，还包括：
5.根据权利要求4所述的PMUT结构，其中：
6.根据权利要求5所述的PMUT结构，其中：
7.根据权利要求5所述的PMUT结构，其中：
8.根据权利要求4所述的PMUT结构，其中：
9.根据权利要求4所述的PMUT结构，其中：
10.根据权利要求1所述的PMUT结构，还包括：
11.根据权利要求10所述的PMUT结构，其中：
12.根据权利要求1所述的PMUT结构，其中：
13.根据权利要求1所述的MPUT结构，其中：
14.根据权利要求13所述的PMUT结构，其中：
15.根据权利要求1所述的PMUT结构，其中：
16.根据权利要求1-15中任一项所述的PMUT结构，其中：
17.根据权利要求16所述的PMUT结构，其中
18.根据权利要求17所述的PMUT结构，其中：
19.一种PMUT结构，包括：
20.根据权利要求19所述的PMUT结构，还包括：
21.根据权利要求19所述的PMUT结构，其中：
22.根据权利要求19所述的PMUT结构，其中：
23.根据权利要求22所述的PMUT结构，其中：
24.根据权利要求22所述的PMUT结构，其中：
25.根据权利要求19所述的PMUT结构，其中：
26.根据权利要求1-25中任一项所述的PMUT结构，其中：
27.一种PMUT结构的制造方法，包括：
28.根据权利要求27所述的方法，其中；
29.根据权利要求28所述的方法，其中：
30.根据权利要求27所述的方法，其中：
31.根据权利要求27所述的方法，其中：
32.根据权利要求27所述的方法，还包括：
33.根据权利要求32所述的方法，其中，在所述阻挡层的远离所述空隙部的一侧形成沉积结构的步骤包括：
34.根据权利要求33所述的方法，其中，在所述阻挡层的远离所述空隙部的一侧形成沉积结构的步骤包括：
35.根据权利要求34所述的方法，其中：
36.根据权利要求34所述的方法，其中：
37.一种PMUT结构，包括：
38.一种电子设备，包括根据权利要求1-26以及37中任一项所述的PMUT结构，或者根据权利要求27-36中任一项所述的制造方法制造的PMUT结构。
39.根据权利要求38所述的电子设备，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种pmut结构，包括：
2.根据权利要求1所述的pmut结构，其中：
3.根据权利要求1所述的pmut结构，其中：
4.根据权利要求1所述的pmut结构，还包括：
5.根据权利要求4所述的pmut结构，其中：
6.根据权利要求5所述的pmut结构，其中：
7.根据权利要求5所述的pmut结构，其中：
8.根据权利要求4所述的pmut结构，其中：
9.根据权利要求4所述的pmut结构，其中：
10.根据权利要求1所述的pmut结构，还包括：
11.根据权利要求10所述的pmut结构，其中：
12.根据权利要求1所述的pmut结构，其中：
13.根据权利要求1所述的mput结构，其中：
14.根据权利要求13所述的pmut结构，其中：
15.根据权利要求1所述的pmut结构，其中：
16.根据权利要求1-15中任一项所述的pmut结构，其中：
17.根据权利要求16所述的pmut结构，其中：
18.根据权利要求17所述的pmut结构，其中：
19.一种pmut结构，包括：
20.根据权利要求19所述的pmut结构，还包括：
21.根据权利要求19所述的pmut结构，其中：
...【专利技术属性】
技术研发人员：庞慰，牛鹏飞，张孟伦，
申请(专利权)人：广州乐仪投资有限公司，
类型：发明
国别省市：
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