机电换能器及其制造方法

申请号 CN201180037100.6 申请日 2011-07-26 公开(公告)号 CN103037984B 公开(公告)日 2015-12-09
申请人 佳能株式会社; 发明人 虎岛和敏; 秋山贵弘;
摘要 本 发明 涉及 机电换能器 及其制造方法,其中,在形成分割沟槽或膜期间维持 基板 刚度 以防止基板被损坏。所述机电换能器包括分别具有至少一个单元的多个元件。在第一基板上形成绝缘层,并且,在绝缘层中形成间隙(3)。第二基板与具有间隙的绝缘层接合。然后,分割沟槽在第一基板中形成并至少部分地被绝缘部件填充。然后,与绝缘层接合的第二基板的厚度减小以形成膜(10)。
权利要求

1.一种机电换能器的制造方法,所述机电换能器包括各自具有至少一个单元的多个元件,该方法包括:
在第一基板上形成绝缘层并在绝缘层中形成间隙;
使第二基板与具有所述间隙的绝缘层接合;
减小第二基板的厚度;
在绝缘层的具有所述间隙的一侧的相对侧,在第一基板中形成分割沟槽以形成多个元件;以及
用绝缘部件至少部分地填充第一基板的分割沟槽,其中,
在使第二基板与绝缘层接合的步骤之后,进行所述在第一基板中形成分割沟槽以形成多个元件的步骤和所述用绝缘部件至少部分地填充第一基板的分割沟槽的步骤,其中在所述用绝缘部件至少部分地填充第一基板的分割沟槽的步骤之后,进行所述减小第二基板的厚度的步骤;以及
其中分割沟槽的宽度等于或大于10μm。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,第一基板和第二基板分别是第一基板和第二硅基板。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述绝缘部件是由正硅酸乙酯形成的硅化物。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,第一基板的形成有间隙的表面侧的分割沟槽的宽度比第一基板的另一表面侧的分割沟槽的宽度小。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,第一基板的内部的分割沟槽的宽度比第一基板的两个表面侧的宽度宽。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,分割沟槽以格状图案被形成,并且,所述绝缘部件以格状图案被形成以便被设置在分割沟槽中。
7.一种机电换能器,包括:
多个元件,所述多个元件中的每一个具有至少一个单元,所述单元包含硅基板、单晶硅振动膜、以及用于以在硅基板的一个表面与所述单晶硅振动膜之间形成间隙的方式保持所述单晶硅振动膜的振动膜保持部分,
其中,所述机电换能器是通过根据权利要求1~6中的任一项所述的机电换能器的制造方法来制造的。
8.根据权利要求7所述的机电换能器,被构成为电容微加工超声换能器阵列。

说明书全文

机电换能器及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及诸如被用作例如超声换能器的电容微加工(micromachined)超声换能器阵列的机电换能器(electromechanical transducer),并且涉及机电换能器的制造方法。

背景技术

[0002] 通过微加工技术制造的微机械部件可被应用于微米量级的制作,并且,已通过使用这些微机械部件实现了各种功能微器件。作为压电器件的替代,已研究了利用这样的技术的电容微加工超声换能器(CMUT)。在这样的CMUT中,通过利用振动膜的振动传送和接收声波,并且,特别地,可以容易地在液体中获得优异的宽带特性。
[0003] 已提出了具有通过例如接合而在基板上形成的单晶硅振动膜的电容微加工超声换能器阵列(参见PTL 1)。在PTL 1中描述的构造中,使用具有单晶硅振动膜的硅膜作为共用电极,并且,硅基板被分割。分割的硅基板被用作信号提取电极以构成电容微加工超声换能器阵列。此外,为了提高器件的刚度,在信号提取电极的周边设置框架结构。另外,在该构造的制造方法中,在第一绝缘体上硅(SOI)基板上形成化物膜和间隙,并且,第一SOI基板的活性层被分割以分离各电容微加工超声换能器元件。然后,第二SOI基板被接合,并且,操作(handle)层和埋入氧化物(BOX)层被去除以形成具有单晶硅振动膜的硅膜。此外,为了电连接第一SOI基板的活性层和操作层,蚀刻具有单晶硅振动膜的硅膜、氧化物膜、以及第一SOI基板的活性层和BOX层,并且形成导体的膜。然后,为了电气分离具有单晶硅振动膜的硅膜和导体,具有单晶硅振动膜的硅膜被分割,以制成电容微加工超声换能器阵列。
[0004] 在其中如上面那样通过例如接合而在硅基板上形成单晶硅振动膜的电容微加工超声换能器阵列中,可以通过分割硅基板而将硅基板用作信号提取电极。在这种情况下,由于硅基板被分割,因此,换能器阵列的刚度降低,并且,会由于例如安装期间的热应而导致损坏。此外,当在电容微加工超声换能器阵列的制造工艺中露出具有单晶硅振动膜的硅膜时,单晶硅振动膜会在诸如热施加或硅基板的后表面的处理的随后的工艺中被损坏。在这种情况下,电容微加工超声换能器阵列的制造成品率(production yield rate)趋于下降。
[0005] 引文列表
[0006] 专利文献
[0007] PTL 1美国专利公布No.US2008/0048211

发明内容

[0008] 鉴于上述的问题,本发明的包括分别具有至少一个单元的多个元件的机电换能器的制造方法包括以下的步骤:在第一基板上形成绝缘层并在绝缘层中形成间隙的步骤;使第二基板与具有所述间隙的绝缘层接合的步骤;减小第二基板的厚度的步骤;在绝缘层的具有所述间隙的一侧的相对侧在第一基板中形成分割沟槽以形成多个元件的步骤;以及用绝缘部件至少部分地填充第一基板的分割沟槽的步骤。在使第二基板与绝缘层接合的步骤之后,进行在第一基板中形成分割沟槽以形成多个元件的步骤和用绝缘部件至少部分地填充第一基板的分割沟槽的步骤。此外,在用绝缘部件至少部分地填充第一基板的分割沟槽的步骤之后,进行减小第二基板的厚度的步骤。一般地,第一基板和第二基板分别是第一硅基板和第二硅基板。
[0009] 此外,鉴于上述的问题,本发明的机电换能器包括分别具有至少一个单元的多个元件。所述单元包含硅基板、单晶硅振动膜和用于以在硅基板的一个表面与振动膜之间形成间隙的方式保持振动膜的振动膜保持部分。所述单元的特征在于是通过上述的机电换能器的制造方法制成的。一般地,机电换能器被构成为电容微加工超声换能器阵列。
[0010] 根据本发明,在接合第二基板之后,在第一基板中形成分割沟槽并用绝缘部件填充分割沟槽。因此,即使在第一基板中形成分割沟槽,也可维持基板刚度。另外,在用绝缘部件填充第一基板的分割沟槽之后,第二基板的厚度减小。通过这样做,由于可以在提高第一基板的刚度之后减小第二基板的厚度,因此,可以防止厚度减小步骤期间损坏基板。附图说明
[0011] 图1A~1F是示出本发明的机电换能器的制造方法的实施例和例子的截面图。
[0012] 图2是示出本发明的机电换能器的实施例和例子的顶视图。
[0013] 图3是示出与本发明的机电换能器有关的例子2的截面图。
[0014] 图4是示出与本发明的机电换能器有关的例子3的截面图。
[0015] 图5A和图5B是示出与本发明的机电换能器有关的例子4的示图。

具体实施方式

[0016] 本发明的特征如下。在所谓的联接型的机电换能器及其制造方法中,在接合稍后将被减小厚度的第二基板的步骤之后,进行在第一基板中形成用于在第一基板上形成的元件之间的分离和绝缘的分割沟槽的步骤和至少部分地用绝缘部件填充分割沟槽的步骤。然后,在至少部分地用绝缘部件填充分割沟槽的步骤之后,进行减小第二基板的厚度的步骤。基于该观点,本发明的机电换能器及其制造方法基本上具有在发明内容中描述的构造。本发明可适用于的机电换能器一般是联接型的CMUT,但是,本发明也可适用于具有磁膜的机电换能器,该机电换能器可被构成为诸如磁微加工超声换能器(MMUT)之类的联接型的。
[0017] 以下将描述本发明的机电换能器及其制造方法的实施例和例子。将参照图2和图3描述作为本发明的实施例的电容微加工超声换能器 阵列的构造和驱动原理。图2是实施例的电容微加工超声换能器阵列的顶视图,图3是沿图2中的线III-III切取的截面图。
电容微加工超声换能器阵列包含分别具有至少一个单元102的多个元件101。在图2中,只绘出六个元件101,但是,元件的数量不被限制。类似地,每个元件101由十六个单元102组成,但是,单元的数量不被限制。单元的形状在本例子中为圆形,但是,可以为例如四边形或六边形。多个元件101通过分割沟槽103相互电气分离。
[0018] 如图3所示,单元102由单晶硅振动膜21、间隙22、用于保持单晶硅振动膜21的振动膜保持部分23和硅基板20构成。以在硅基板20的一个表面与单晶硅振动膜21之间形成间隙22的方式,保持部分23保持单晶硅振动膜21。与通过叠层形成的振动膜(例如,硅氮化物膜)相比,单晶硅振动膜21几乎不具有残余应力,并且具有低的厚度变化和低的弹簧常数的变化。因此,元件的性能的变化和单元的性能的变化小。保持部分23可以是绝缘体,并且可由例如硅氧化物或硅氮化物形成。当保持部分23不是绝缘体时,为了在硅基板20与单晶硅振动膜21之间绝缘,例如,需要在硅基板20上形成绝缘层。具有单晶硅振动膜21的硅膜24被用作元件的共用电极,并因此可以是容易形成欧姆接触并具有0.1Ωcm或更小的电阻率的低电阻基板。术语“欧姆接触”指的是不管电流方向和电压电平如何,电阻值都是恒定的。为了改善单晶硅振动膜21的导电特性,可以在具有单晶硅振动膜21的硅膜24上形成薄膜。硅基板20可通过在其中形成分割沟槽25而被用作信号提取电极。因此,由于硅基板20被用作信号提取电极,所以它可以是具有0.1Ωcm或更小的电阻率的低电阻基板。在硅基板20的后表面上,为了容易地形成用作各元件的信号提取电极的硅基板20的欧姆接触,形成金属膜(未示出)。例如,形成/铂/金的叠层结构。分割沟槽
25被绝缘部件填充。通过该构造,可以增加电容微加工超声换能器阵列的基板刚度。
[0019] 现在将描述本发明的驱动原理。当电容微加工超声换能器阵列接收超声波时,通过电压施加装置(未示出)向具有单晶硅振动膜21 的硅膜24施加DC电压。由于单晶硅振动膜21因接收超声波而变形,因此,单晶硅振动膜21与硅基板20之间的距离变化而导致电容的变化。电容的这种变化在由分割沟槽25分割的硅基板20的各部分中导致电流。该电流通过电流-电压转换器(未示出)被转换成电压,并由此可以接收超声波作为电压。
另外,通过向具有单晶硅振动膜21的硅膜24施加DC电压和AC电压,单晶硅振动膜21可通过静电力振动。这样,可以传送超声波。
[0020] 将参照图1A~1F描述实施例的电容微加工超声换能器阵列的制造方法。首先,如图1A所示,在第一硅基板1上形成绝缘膜2。第一硅基板1可以是具有0.1Ωcm或更小的电阻率的低电阻基板。绝缘膜2由例如硅氧化物或硅氮化物制成,并且可通过例如化学气相沉积(CVD)或热氧化而被形成。然后,如图1B所示,形成间隙3。可通过例如干蚀刻或湿蚀刻而形成间隙3。间隙3构成电容微加工超声换能器阵列的电容器。然后,如图1C所示,在绝缘膜2上接合第二硅基板4。可例如用树脂或通过直接或熔融接合来接合第二硅基板4。直接接合是对于接合而使得接合界面活性化(activate)的方法。熔融接合是抛光硅基板或上面具有SiO2膜的硅基板被设置在绝缘膜2上并且对它们加热以通过分子间力而使它们接合的方法。通过在空气中使表面相互接触,源自Si-OH的OH基与另一OH基形成氢键。通过在这种状态下加热到几百摄氏度,从OH基消除H2O分子,Si原子通过氧原子相互接合。此外,通过加热到1000℃或更高的温度,氧扩散到硅晶片中,并且,形成Si原子之间的键,从而导致粘接力的增加。此外,第二硅基板4可以是SOI基板,该SOI基板是具有其中作为硅氧化物层的BOX层6被设置在硅基板(操作层)7与作为表面硅层的活性层5之间的结构的基板。由于SOI基板的活性层5具有低的厚度变化,因此,可以减少单晶硅振动膜的厚度的变化,并且,可以减少单晶硅振动膜的弹簧常数的变化。因此,可减少电容微加工超声换能器阵列的元件的性能的变化。
[0021] 然后,如图1D所示,在绝缘膜2的具有间隙3的一侧的相对侧, 在第一硅基板1中形成分割沟槽8。可通过蚀刻形成分割沟槽8。通过形成分割沟槽8,第一硅基板1被电气分割,并且可由此被用作多个电极。分割的硅基板的各部分可被用作电容微加工超声换能器阵列的各元件的信号提取电极。然后,如图1E所示,用绝缘部件9填充分割沟槽8。填充分割沟槽8的绝缘部件9不被限制,只要它是绝缘体即可,并且可以为例如硅氧化物或树脂。在通过热氧化或从正硅酸乙酯(tetraethoxysilane,TEOS)而形成的硅氧化物的情况下,由于工艺均匀性高,因此,可以容易地在分割沟槽8的侧壁上形成膜。另外,在从TEOS膜形成的硅氧化物的情况下,由于可以容易地形成厚的膜,因此,分割沟槽8的宽度可以是大的。通过这样做,元件之间的距离可以大,以减小元件之间的电容。因此,可以减少元件之间的串扰。只要可以确保基板的刚度,分割沟槽8可以不被绝缘部件9完全填充。
[0022] 然后,如图1F所示,第二硅基板4的厚度减小以形成具有单晶硅振动膜10的活性层5,其中活性层5为硅膜。为了使得形成单晶硅振动膜的硅膜的厚度为几微米或更小,通过例如蚀刻、研磨化学机械抛光(CMP)来执行第二硅基板4的厚度的减小。如图1F所示,通过去除操作层7和BOX层6执行SOI基板的厚度的减小。可通过研磨、CMP或蚀刻来去除操作层7。可通过氧化物膜的蚀刻(干蚀刻或利用氟化氢等的湿蚀刻)来去除BOX层6。在利用例如氟化氢的湿蚀刻中,由于可以防止硅被蚀刻,因此,可有利地减少由于蚀刻导致的单晶硅振动膜10的厚度的变化。当用于形成单晶硅振动膜的第二基板不是SOI基板时,通过例如背面研磨(back grinding)或CMP,可将厚度减小到约2μm。与上面同样,可以制成包含具有单元的多个元件的电容微加工超声换能器阵列。所述单元中的每一个包含单晶硅振动膜10、间隙3、用于保持振动膜10的振动膜保持部分11和硅基板1。具有振动膜10的作为硅膜的活性层5被用作元件的共用电极。
[0023] 在实施例的电容微加工超声换能器阵列的制造方法中,在接合第二基板之后,执行在第一基板中形成用于电气分离的分割沟槽的步骤和用绝缘部件填充分割沟槽的步骤。通过分割第一基板,基板刚度明 显降低。因此,为了避免第一基板的损坏,需要用于保持第一基板的机构。但是,在实施例的方法中,即使第一基板被分割,也可维持基板刚度。另外,在用绝缘部件至少部分地填充第一基板的分割沟槽的步骤之后,进行减小第二基板的厚度的步骤(根据厚度减小的程度,第二基板将更像是膜)。通过这样做,由于可以在增加第一基板的刚度之后减小第二基板的厚度,因此,在减小厚度的步骤期间,可以防止损坏基板。
[0024] 如果在减小第二基板的厚度的步骤之后进行处理第一基板的后表面的步骤或施加热的步骤,那么振动膜会受到损坏而导致制造成品率降低。但是,在实施例的方法中,不在通过减小第二基板的厚度而形成振动膜的步骤之后进行处理第一基板的后表面的步骤或施加热的步骤。因此,可以提高制造成品率。另外,可通过使用两个基板或一个基板和一个SOI基板来形成具有振动膜的电容微加工超声换能器。因此,与使用两个SOI基板的构造相比,可以减少昂贵的SOI基板的数量,从而导致成本降低。
[0025] 通过实施例的方法制成的电容微加工超声换能器阵列可提高器件强度。因此,即使在实施例的电容微加工超声换能器阵列与PCB基板、IC等连接时向该阵列施加应力,也可防止该阵列被损坏。另外,当填充分割沟槽的绝缘部件9是由TEOS膜形成的硅氧化物时,由于可以容易地形成厚的膜,因此,即使分割沟槽具有大的宽度,所述沟槽也可被该部件填充。由于分割的硅基板被用作各元件的信号提取电极,因此,分割沟槽的小的宽度可导致寄生电容和串扰。因此,在由TEOS膜形成的硅氧化物中,具有10μm或更大的大宽度的分割沟槽可容易地被绝缘膜填充,并且,可以减少上述的问题。
[0026] 此外,如图3所示,在基板中形成的分割沟槽可具有锥形形状。术语“锥形形状”意味着第一基板的上面形成间隙22的表面侧的分割沟槽25的宽度比第一基板的另一表面侧的分割沟槽25的宽度小。由于分割的基板被用作信号提取电极,因此,对于减少信号提取电极之间的寄生电容以减少串扰来说,分割沟槽的更宽的宽度更好。但是, 由于具有大量的单元的元件被设置在各信号提取电极上,因此,分割沟槽的更宽的宽度导致元件之间的更大的距离。因此,如本例子中那样利用锥形形状可在不加宽元件之间的距离的情况下减小信号提取电极之间的寄生电容。这样,可以形成其中换能器以高的密度排列但串扰低的电容微加工超声换能器阵列(参见后面描述的例子2)。
[0027] 作为替代方案,具有其中第一基板的内部的宽度比第一基板的两个表面侧的宽度宽的结构的分割沟槽可被绝缘部件填充。通过该构造,信号提取电极之间的寄生电容可减小,以减少串扰,并且,还可提高电容微加工超声换能器阵列的刚度(参见后面描述的例子3)。
[0028] 此外,可以在分割沟槽中设置格状图案的绝缘部件。在该构造中,当形成分割沟槽时,以格状图案分割第一基板。然后,通过热氧化形成硅氧化物。在通过热氧化形成硅氧化物时,由于硅也被氧化,因此,可通过以格状图案分割硅基板并然后执行热氧化,在分割沟槽中形成格状图案的绝缘部件。通过该构造,即使分割沟槽不被绝缘部件完全填充,也可提高电容微加工超声换能器阵列的刚度(参见后面描述的例子4)。
[0029] 以下参照更具体的例子来详细描述本发明。
[0030] 例子1
[0031] 将参照图1A~1F和图2描述例子1的电容微加工超声换能器阵列的制造方法。图1A~1F是示出本例子的方法的截面图,图2是本例子的电容微加工超声换能器阵列的顶视图。在本例子的方法中,首先,如图1A所示,在第一硅基板1上形成绝缘膜2。第一硅基板1的电阻率为0.01Ωcm。绝缘膜2是通过热氧化形成的硅氧化物,并且具有400nm的厚度。通过热氧化形成的硅氧化物的表面粗糙度(roughness)非常低,并且,即使在第一硅基板上形成硅氧化物,硅氧化物的粗糙度也不由于第一硅基板的表面粗糙度而增大,并且,该表面粗糙度Rms为0.2nm或更小。在通过直接接合或熔融接合进行的接合中,如果表面粗糙度大(例如,Rms为0.5nm或大),那么接合是困难的,并且,可能出现接合的失败。在通过热氧化形成的硅氧化物中,由于表面粗 糙度不增加,因此,几乎不出现接合的失败,并且,可以提高制造成品率。
[0032] 然后,如图1B所示,形成间隙3。可通过例如干蚀刻或湿蚀刻来形成间隙3。间隙的深度为200nm。间隙3构成电容微加工超声换能器阵列的电容器。然后,如图1C所示,通过熔融接合来接合第二硅基板4。使用SOI基板作为第二硅基板,并且,SOI基板与其活性层5接合。活性层5将被用作具有单晶硅振动膜的硅膜。活性层5具有1μm的厚度、±5%或更小的厚度变化、以及0.01Ωcm的电阻率。
[0033] 然后,如图1D所示,通过硅深蚀刻而在第一硅基板1中形成分割沟槽8。分割沟槽8被构成为穿过第一硅基板1并具有10μm的宽度。通过分割沟槽8,第一硅基板1被电气分割并且可由此被用作多个电极。分割的硅基板的各部分可被用作电容微加工超声换能器阵列的各元件的信号提取电极。然后,如图1E所示,分割沟槽8被绝缘部件9填充。填充分割沟槽的绝缘部件9是由TEOS膜形成的硅氧化物。在由TEOS膜形成的硅氧化物的情况下,由于工艺均匀性高,因此,可以容易地在分割沟槽8的侧壁上形成膜。
[0034] 然后,如图1F所示,第二硅基板4的厚度减小以形成具有单晶硅振动膜10的作为硅膜的活性层5。如图1F所示,通过去除操作层7和BOX层6来执行被用作第二硅基板的SOI基板的厚度的减小。可通过例如研磨、CMP或蚀刻来去除操作层7。通过利用氟化氢的湿蚀刻去除BOX层6。由于利用氟化氢的湿蚀刻可防止硅被蚀刻,因此,由于蚀刻导致的单晶硅振动膜10的厚度的变化可以是低的。
[0035] 在本例子的电容微加工超声换能器阵列的制造方法中,在接合第二硅基板4之后,进行在第一硅基板1中形成用于电气分离的分割沟槽8的步骤和用由TEOS膜形成的硅氧化物9填充分割沟槽8的步骤。该过程的效果如上面描述的那样。此外,在用由TEOS膜形成的硅氧化物9填充第一硅基板1的分割沟槽8的步骤之后进行减小第二硅基板4的厚度的步骤。该过程的效果也如上面描述的那样。在本方法中,同样,不在减小第二硅基板4的厚度以形成具有单晶硅振动膜10的作 为硅膜的活性层5的步骤之后进行处理第一硅基板的后表面的步骤或施加热的步骤。因此,可以进一步增加制造成品率。
[0036] 例子2
[0037] 将参照图3描述例子2的电容微加工超声换能器阵列及其制造方法。可通过几乎与例子1中的方法相同的方法制作例子2的电容微加工超声换能器阵列。图3是本例子的电容微加工超声换能器阵列的截面图,并且,其顶视图与图2所示的顶视图几乎相同。
[0038] 本例子的电容微加工超声换能器阵列的单元102和元件101具有图3所示的结构。振动膜保持部分23是通过热氧化形成的硅氧化物。由于具有单晶硅振动膜21的硅膜24被用作元件的共用电极,因此,它被制作为容易地形成欧姆接触。硅膜24的电阻率为0.01Ωcm。硅基板20被用作信号提取电极,并具有0.01Ωcm的电阻率。填充分割沟槽25的绝缘部件25是环氧树脂。通过该构造,可以提高电容微加工超声换能器阵列的基板刚度。本例子的驱动原理如上面描述的那样。
[0039] 在本例子中,如图3所示,在第一硅基板20中形成的分割沟槽25具有锥形形状。在该锥形形状中,第一硅基板20的上面形成间隙22的表面侧的分割沟槽25的宽度比第一硅基板20的另一表面侧的分割沟槽25的宽度小。如在本例子中那样,通过以锥形形状形成分割沟槽25,可以在不加宽元件之间的距离的情况下减小信号提取电极之间的寄生电容。这样,可以形成其中换能器以高的密度排列但噪声低的电容微加工超声换能器阵列。
[0040] 例子3
[0041] 将参照图4描述例子3的电容微加工超声换能器阵列及其制造方法。可通过几乎与例子1中的方法相同的方法制作例子3的电容微加工超声换能器阵列。例子3的电容微加工超声换能器阵列的构造大致与例子2的电容微加工超声换能器阵列的构造相同。如图4所示,单元包含单晶硅振动膜41、间隙42、用于保持振动膜41的振动膜保持部分43、以及硅基板40。具有振动膜41的硅膜44被用作元件的共用电极。
[0042] 在本例子的电容微加工超声换能器阵列中,分割沟槽45具有其中第一硅基板40的内部的宽度比第一硅基板40的两个表面侧的宽度宽的结构并且分割沟槽45被绝缘部件46填充。在该构造中,其主面具有(100)的晶体取向的硅基板被用作第一硅基板40,并且,通过硅深蚀刻形成垂直的分割沟槽。随后,执行使用四甲基氢氧化铵(tetramethylammonium hydroxide,TMAH)的各向异性湿蚀刻,以形成分割沟槽。绝缘部件46是由TEOS膜形成的硅氧化物。
[0043] 通过该构造,可以在不加宽元件之间的距离的情况下加宽信号提取电极之间的距离的一部分。因此,可以减少信号提取电极之间的寄生电容。这样,可以形成其中换能器以高的密度排列但噪声低的电容微加工超声换能器阵列。此外,分割沟槽45部分地被绝缘部件46填充,这样,由于信号提取电极之间的电容在空气中或在真空中更低,因此,可减少寄生电容。通过上述的构造,可以减少寄生电容,并且,可以提高电容微加工超声换能器阵列的刚度。
[0044] 例子4
[0045] 将参照图5A和图5B描述例子4的电容微加工超声换能器阵列及其制造方法。可通过几乎与例子1中的方法相同的方法制作例子4的电容微加工超声换能器阵列。例子4的电容微加工超声换能器阵列的构造大致与例子2的电容微加工超声换能器阵列的构造相同。如图5B所示,单元包含单晶硅振动膜66、间隙64、用于保持振动膜66的振动膜保持部分65、以及硅基板60。具有振动膜66的硅膜63被用作元件的共用电极。
[0046] 在本例子的电容微加工超声换能器阵列中,在分割沟槽62中设置以格状图案形成的绝缘部件61。在该构造中,当形成分割沟槽62时,以格状图案分割第一硅基板60,并且,通过热氧化形成硅氧化物。在通过热氧化形成硅氧化物时,由于硅也被氧化,因此,以格状图案分割硅基板。因此,可通过利用热氧化将硅氧化而在分割沟槽中形成格状图案的绝缘部件。此外,分割沟槽可被绝缘部件填充。通过该构造,即使分割沟槽不被绝缘部件完全填充,也可提高电容微加工超声换能 器阵列的刚度。
[0047] 虽然已参照示例性实施例描述了本发明,但应理解,本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的变更方式以及等同的结构和功能。
[0048] 本申请要求在2010年8月2日提交的日本专利申请No.2010-173659的权益,在此通过引用将其全部内容并入本文。
QQ群二维码
意见反馈