本技術屬于mems傳感芯片，尤其涉及一種mems超聲傳感器件、制備方法及傳感設備。

背景技術：

1、mems超聲傳感芯片工作原理分為彎曲振動模式和厚度振動模式，其中彎曲振動模式是基于橫向壓電系數(shù)d31使得薄膜發(fā)生平面外向上/下彎曲，帶動周圍介質發(fā)生振動，振動透過周圍介質粒子傳播，形成聲波。在彎曲振動模式下，器件工作頻率較低，處于音頻和超聲頻域，振動幅度較大。通常在音頻域被用作為智能手機和可穿戴設備中的微型麥克風和揚聲器等。工作在超聲域的彎曲振動模式器件被稱為微型壓電超聲換能器(piezoelectricmicromachined?ultrasonic?transducers，pmuts)。鑒于超聲波具有方向性強，穿透能力高等優(yōu)點，被廣泛應用到短距離傳感、無損測試、人機交互、流速傳感、目標識別及指紋識別等領域。目前pmut常用的薄膜壓電材料有氧化鋅(zno)，鋯鈦酸鉛壓電陶瓷(pzt)和氮化鋁(aln)。

2、縱向振動模式壓電聲波器件是基于縱向壓電系數(shù)d33使得薄膜在厚度方向產(chǎn)生一定的形變，在薄膜體內產(chǎn)生縱波，其諧振工作頻率主要由薄膜壓電材料及其厚度決定，目前縱向振動常用的薄膜壓電材料有氧化鋅(zno)，鋯鈦酸鉛壓電陶瓷(pzt)、聚偏二氟乙烯(pvdf)和氮化鋁(aln)等。目前，如何提高mems超聲傳感芯片的發(fā)射、接收靈敏度是亟待解決的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本技術提出一種mems超聲傳感器件、制備方法及傳感設備，通過在壓電振動層的前側增加了諧振腔，讓超聲傳感芯片的接收聲信號或者發(fā)射的聲信號在諧振腔內形成共振，增大了超聲傳感芯片的發(fā)射、接收靈敏度。

2、第一方面，本技術提供了一種mems超聲傳感器件，包括：

3、基底，形成有第一腔和暴露第一腔的第一開口；

4、壓電振動層，設于基底上，且覆蓋第一開口；

5、鈍化層，設于基底上，且環(huán)繞壓電振動層布置；

6、諧振結構，設于鈍化層遠離基底的一側，諧振結構形成有第二腔、暴露第二腔的第二開口和暴露第二腔的第三開口，第二開口和第三開口位于第二腔相對的兩側，第二開口朝向鈍化層布置，且暴露壓電振動層，第二腔和第三開口共同作用下的諧振頻率等于壓電振動層的諧振頻率。

7、根據(jù)本技術的mems超聲傳感器件，在壓電振動層的前側增加了諧振腔，等效于在傳統(tǒng)超聲傳感芯片的基礎上增加了代表諧振腔的等效聲容和聲質量，讓超聲傳感芯片的接收聲信號或者發(fā)射的聲信號在諧振腔內形成共振，從而增大超聲傳感芯片處的聲壓/往外發(fā)射的聲壓，即增大了超聲傳感芯片的發(fā)射、接收靈敏度。

8、根據(jù)本技術的一個實施例，第二開口和第三開口同軸布置，第二開口的開口面積大于第三開口的開口面積。

9、根據(jù)本技術的一個實施例，在沿第一方向的截面上，壓電振動層中靠近第二開口的電極層在第二方向上的寬度為第二開口在第二方向上的寬度的50％～90％；

10、其中，第一方向為mems超聲傳感器件層疊方向，第二方向與第一方向垂直。

11、根據(jù)本技術的一個實施例，在截面上，第二腔的截面形狀呈矩形。

12、根據(jù)本技術的一個實施例，諧振結構的材料為玻璃。

13、根據(jù)本技術的一個實施例，第一腔的諧振頻率等于壓電振動層的諧振頻率。

14、根據(jù)本技術的一個實施例，mems超聲傳感器件還包括：

15、導電件，穿設于鈍化層和基底，導電件的第一端與壓電振動層電性連接，導電件的第二端暴露于基底遠離壓電振動層的一側。

16、根據(jù)本技術的一個實施例，導電件的第二端設有焊球。

17、根據(jù)本技術的一個實施例，導電件包括：

18、第一導電件，形成于鈍化層內，且與壓電振動層電性連接；

19、第二導電件，沿平行于mems超聲傳感器件的膜層堆疊方向穿設于鈍化層和基底，且與第一導電件電性連接，第二導電件的一端暴露于基底遠離壓電振動層的一側。

20、根據(jù)本技術的一個實施例，鈍化層設有第一tsv穿孔，基底設有第二tsv穿孔，第一tsv穿孔和第二tsv穿孔同軸布置，第二導電件設于第一tsv穿孔和第二tsv穿孔內。

21、根據(jù)本技術的一個實施例，第二導電件包括位于第一tsv穿孔內的第一部分和位于第二tsv穿孔內的第二部分，第一部分和第二部分一體成型。

22、第二方面，本技術提供了一種mems超聲傳感器件的制備方法，包括：

23、在第一基底上形成壓電振動層；

24、在第一基底上形成圍繞壓電振動層的鈍化層；

25、在第一基底遠離壓電振動層的一側形成第一腔，壓電振動層暴露于第一腔；

26、在鈍化層遠離第一基底的一側形成諧振結構，諧振結構形成有第二腔、暴露第二腔的第二開口和暴露第二腔的第三開口，第二開口和第三開口位于第二腔相對的兩側，第二開口朝向鈍化層布置，且暴露壓電振動層。

27、根據(jù)本技術的mems超聲傳感器件的制備方法，在壓電振動層的前側增加了諧振腔，等效于在傳統(tǒng)超聲傳感芯片的基礎上增加了代表諧振腔的等效聲容和聲質量，讓超聲傳感芯片的接收聲信號或者發(fā)射的聲信號在諧振腔內形成共振，從而增大超聲傳感芯片處的聲壓/往外發(fā)射的聲壓，即增大了超聲傳感芯片的發(fā)射、接收靈敏度。

28、根據(jù)本技術的一個實施例，在第一基底上形成圍繞壓電振動層的鈍化層之后，還包括：

29、在鈍化層內形成第一導電件；

30、在第一基底遠離壓電振動層的一側進行刻蝕出第一通孔，第一通孔穿過第一基底和鈍化層，且暴露第一導電件；

31、在第一通孔內形成第二導電件。

32、根據(jù)本技術的一個實施例，鈍化層內形成第一導電件，包括：

33、在鈍化層形成第二通孔和第三通孔，第二通孔暴露壓電振動層的下電極，第三通孔暴露壓電振動層的上電極；

34、在第二通孔形成第一導電部，在第三通孔內形成第二導電部；

35、在鈍化層遠離第一基底的一側形成第三導電部和第四導電部，第三導電部和第一導電部電性連接，第四導電部和第二導電部電性連接，以形成第一導電件；

36、在第三導電部和第四導電部遠離鈍化層一側形成絕緣層；

37、去除壓電振動層遠離第一基底一側，且位于第二通孔和第三通孔之間部分的鈍化層。

38、根據(jù)本技術的一個實施例，在第一基底遠離壓電振動層的一側形成第一腔，包括：

39、在第一基底遠離壓電振動層的一側形成暴露壓電振動層的鏤空結構；

40、在第一基底遠離壓電振動層的一側設置覆蓋鏤空結構的第二基底，使鏤空結構形成第一腔。

41、第三方面，本技術提供了一種傳感設備，傳感設備包括根據(jù)前述的mems超聲傳感器件，或者包括根據(jù)前述的制備方法所制備的mems超聲傳感器件。

42、根據(jù)本技術的傳感設備，采用的mems超聲傳感器件帶有與壓電振動層的諧振頻率相同的諧振腔，發(fā)射、接收靈敏度高，提高了傳感設備的性能。

43、本技術的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術的實踐了解到。