超声波换能器及其制备方法、超声波指纹模组及电子设备与流程

本技术实施例涉及超声波换能器，尤其涉及一种超声波换能器及其制备方法、超声波指纹模组及电子设备。

背景技术：

1、超声波换能器利用压电材料的机械-电转化特性，一方面藉由驱动电路输出的电压激励对外发射超声波信号，另一方面将从外界反射回来的超声波信号转换为电信号，从而获取到外界感应面信息，可被广泛应用于包括但不限于生物特征识别领域(例如，一个示例的应用可以用于超声波指纹模组，可采集指纹信息以进行指纹识别)。现有的制备工艺得到的超声波传感器的性能较差，因此，有必要改善超声波换能器的制备工艺，以提高制备出的超声波换能器的性能。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种超声波换能器及其制备方法、超声波指纹模组及电子设备。

2、根据本技术实施例中的第一方面，提供了一种超声波换能器的制备方法，包括：在衬底的上表面形成底电极，并在所述衬底的上方形成覆盖所述底电极的压电层；在所述衬底的上方形成覆盖所述压电层的顶电极材料层；将所述顶电极材料层的第二材料层部分去除，保留所述顶电极材料层中预定用于形成顶电极的第一材料层部分，其中，所述第二材料层部分为所述顶电极材料层中除所述第一材料层部分以外的其他部分；基于保留的所述第一材料层部分形成顶电极，以得到所述超声波换能器。

3、在一些可选的实施例中，所述顶电极的至少一个外侧壁与所述衬底的法线之间的夹角小于等于45°。

4、在一些可选的实施例中，所述顶电极的至少一个外侧壁与所述衬底的法线之间的夹角小于等于5°。

5、在一些可选的实施例中，所述方法还包括：制备得到覆盖至少部分所述顶电极的保护层。

6、在一些可选的实施例中，所述将所述顶电极材料层的第二材料层部分去除，保留所述顶电极材料层中预定用于形成顶电极的第一材料层部分，包括：将包括至少一个第一漏光区域和至少一个第一遮光区域的第一光罩，罩设在所述顶电极材料层上方进行第一曝光处理，通过所述第一曝光处理使所述第一漏光区域下方的所述第二材料层部分，转化为第一化学成分，并通过所述第一遮光区域的遮罩，避免所述第一遮光区域下方的第一材料层部分在所述第一曝光处理的过程中转化为所述第一化学成分；将已转化成第一化学成分的所述第二材料层部分去除，将所述第一材料层部分保留；所述基于保留的所述第一材料层部分形成顶电极，以得到所述超声波换能器，包括：将保留的所述第一材料层部分作为所述顶电极，以得到所述超声波换能器。

7、在一些可选的实施例中，所述将已转化成第一化学成分的所述第二材料层部分去除，包括：通过第一显影溶液将已转化成第一化学成分的所述第二材料层部分溶解，并将溶解后的所述第二材料层部分去除。

8、在一些可选的实施例中，所述将溶解后的所述第二材料层部分去除，包括：对所述顶电极材料层进行清洗处理，以将溶解后的所述第二材料层部分去除。

9、在一些可选的实施例中，所述将所述顶电极材料层的第二材料层部分去除，保留所述顶电极材料层中预定用于形成顶电极的第一材料层部分，包括：将包括至少一个第三漏光区域和至少一个第三遮光区域的第三光罩，罩设在所述顶电极材料层上方进行第三曝光处理，通过所述第三曝光处理使所述第三漏光区域下方的所述第一材料层部分，转化为第三化学成分，并通过所述第三遮光区域的遮罩，避免所述第三遮光区域下方的第二材料层部分在所述第三曝光处理的过程中转化为所述第三化学成分；将未转化成所述第三化学成分的所述第二材料层部分去除，将被转化为第三化学成分的第一材料层部分保留；所述基于保留的所述第一材料层部分形成顶电极，以得到所述超声波换能器，包括：将保留的所述被转化为第三化学成分的第一材料层部分作为所述顶电极，以得到所述超声波换能器。

10、在一些可选的实施例中，所述将未转化成第三化学成分的所述第二材料层部分去除，包括：通过第三显影溶液将未转化成第三化学成分的所述第二材料层部分溶解，并将溶解后的所述第二材料层部分去除。

11、在一些可选的实施例中，所述将溶解后的所述第二材料层部分去除，包括：对所述顶电极材料层进行清洗处理，以将溶解后的所述第二材料层部分去除。

12、在一些可选的实施例中，所述将所述顶电极材料层的第二材料层部分去除，保留所述顶电极材料层中预定用于形成顶电极的第一材料层部分，包括：形成覆盖所述顶电极材料层的上表面的阻挡层；将所述阻挡层的覆盖于所述第二材料层部分的第二阻挡层部分去除，以将所述第二材料层部分露出，并保留所述阻挡层的覆盖于所述第一材料层部分的第一阻挡层部分；通过刻蚀工艺将已露出的所述第二材料层部分去除，并通过所述第一阻挡层部分的阻挡，避免所述第一阻挡层部分下方的所述第一材料层部分在所述刻蚀工艺的过程中被去除，以保留所述第一材料层部分；所述基于保留的所述第一材料层部分形成顶电极，以得到所述超声波换能器，包括：将保留的所述第一材料层部分作为所述顶电极，以得到所述超声波换能器。

13、在一些可选的实施例中，所述将所述阻挡层的覆盖于所述第二材料层部分的第二阻挡层部分去除，以将所述第二材料层部分露出，并保留所述阻挡层的覆盖于所述第一材料层部分的第一阻挡层部分，包括：将包括至少一个第二漏光区域和至少一个第二遮光区域的第二光罩，罩设在所述阻挡层上方进行第二曝光处理，通过所述第二曝光处理使所述第二漏光区域下方的所述阻挡层的第二阻挡层部分，转化为第二化学成分，通过所述第二遮光区域的遮罩，避免所述第二遮光区域下方的第一阻挡层部分在所述第二曝光处理的过程中转化为所述第二化学成分；将已转化成第二化学成分的所述第二阻挡层部分去除，以将所述第二材料层部分露出，并将所述阻挡层的覆盖于所述第一材料层部分的第一阻挡层部分保留。

14、在一些可选的实施例中，所述将已转化成第二化学成分的所述第二阻挡层部分去除，包括：通过第二显影溶液将已转化成第二化学成分的所述第二阻挡层部分溶解，并将溶解后的所述第二阻挡层部分去除。

15、在一些可选的实施例中，所述形成覆盖所述顶电极材料层的上表面的阻挡层，包括：设置覆盖所述顶电极材料层的上表面的光刻胶，使所述光刻胶固化，以形成所述阻挡层。

16、在一些可选的实施例中，所述将所述阻挡层的覆盖于所述第二材料层部分的第二阻挡层部分去除，以将所述第二材料层部分露出，并保留所述阻挡层的覆盖于所述第一材料层部分的第一阻挡层部分，包括：将包括至少一个第四漏光区域和至少一个第四遮光区域的第四光罩，罩设在所述阻挡层上方进行第四曝光处理，通过所述第四曝光处理使所述第四漏光区域下方的所述阻挡层的第一阻挡层部分，转化为第四化学成分，通过所述第四遮光区域的遮罩，避免所述第四遮光区域下方的第二阻挡层部分在所述第四曝光处理的过程中转化为所述第四化学成分；将未转化成第四化学成分的所述第二阻挡层部分去除，以将所述第二材料层部分露出，并将被转化成第四化学成分的第一阻挡层部分保留。

17、在一些可选的实施例中，所述未转化成第四化学成分的所述第二阻挡层部分去除，包括：通过第四显影溶液将未转化成第四化学成分的所述第二阻挡层部分溶解，并将溶解后的所述第二阻挡层部分去除。

18、在一些可选的实施例中，在形成所述压电层后，所述制备方法的实现温度控制在135℃以下。

19、在一些可选的实施例中，制备所述顶电极材料层的材料包括银浆、基于pedot的导电油墨材料中的至少之一。

20、根据本技术实施例中的第二方面，提供了一种超声波换能器，通过如第一方面中任一项所述的超声波换能器的制备方法制备得到，所述超声波换能器包括：衬底、底电极、压电层和顶电极；所述底电极位于所述衬底的上表面，所述压电层位于所述衬底的上方并覆盖所述底电极，所述顶电极的至少部分位于所述压电层上方；所述顶电极用于被施加激励信号以激发所述压电层发出超声波信号，所述底电极用于接收返回的超声波信号作用于所述压电层时在顶电极和底电极之间产生的超声检测信号。

21、根据本技术实施例中的第三方面，提供了一种超声波指纹模组，包括：前述第二方面提供的超声波换能器。

22、根据本技术实施例中的第四方面，提供了一种电子设备，包括：前述第二方面提供的超声波换能器，或者，前述第三方面提供的超声波指纹模组。

23、本技术实施例中的超声波换能器的制备方案，一方面，可以在衬底的上方形成覆盖底电极的压电层，并在衬底的上方形成覆盖压电层的顶电极材料层，再将顶电极材料层中除预定用于形成顶电极的第一材料层部分以外的第二材料层部分进行去除，并保留第一材料层部分以用于形成顶电极，从而可以有效地制备得到包括衬底、底电极、压电层和顶电极的超声波换能器；另一方面，由于本技术是通过在衬底的上方形成覆盖压电层的顶电极材料层，再对顶电极材料层的不同部分进行选择性地去除和保留，并基于保留的部分来形成顶电极，因此可以使得形成的顶电极的品质更加可控，易于使得顶电极品质稳定性更好，因而有利于保证顶电极的性能，进而可有效提高制备得到的超声波换能器的性能，并且使得超声波换能器的制备工艺更加简单且易于管控；再一方面，相较于相关技术中通过多层丝印的方式制备顶电极的方案来说，本方案在形成需要的目标厚度的顶电极时，也可以省去较多繁琐的丝印操作步骤，可有效降低工艺难度和时间周期，降低生产异常发生的概率。