电容式换能器及其制造方法以及对象信息获取装置的制造方法

电容式换能器及其制造方法以及对象信息获取装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将被用作超声换能器等的电容式换能器、制造该电容式换能器的方法、以及对象信息获取装置。
【背景技术】
[0002]随着微加工技术的最近发展，以微米量级的精确度水平处理的各种微机械元件已被实现。通过使用该技术，已经对电容式换能器(电容式微加工超声换能器:CMUT)取得了积极的发展。CMUT是被构造为使轻量级振动膜振动以发送和接收(发送或接收中的至少一个)诸如超声波之类的声波(在下文中有时用“超声波”表示)的超声器件。在液体和空气中也具有优良的宽带特性的CMUT可以容易地获得。因此，CMUT对于医疗应用的使用使得诊断的精度能够高于迄今为止使用的包括压电元件的超声器件的使用，因此CMUT作为其替代方案吸引了关注。注意，如本文中所使用的声波包括音波、超声波和光声波。例如，声波包括当对象的内部被诸如可见射线和红外射线之类的光(电磁波)照射时在对象内部产生的光声波。
[0003]电容式换能器具有例如包括第一电极、第二电极、振动膜和振动膜支承部分的单元结构，第一电极形成在由Si等制成的基板上，第二电极被形成为通过间隙(腔体)与第一电极相对，振动膜由包括第二电极并且被形成在腔体上方的膜制成。然后，所述膜具有密封腔体的结构。制造电容式换能器的一种方法是通过在由Si等制成的基板上堆叠材料来形成电容式换能器。腔体结构通过下述方式而形成:预先在将变为间隙的区域中沉积牺牲层材料，并且通过蚀刻穿过形成在振动膜的一部分中的开口部分(蚀刻开口部分)来移除牺牲层。电容式换能器有时可以被用在诸如水和油之类的液体中。在被构造为通过振动膜的振动来发送和接收超声波的换能器中，当这样的液体渗入腔体时，振动膜的振动特性可能劣化。因此，为了形成腔体而形成的蚀刻开口部分在使用之前需要被密封。
[0004]在非专利文献1中公开的电容式换能器中，通过LP-CVD形成的硅氮化物薄膜被沉积在从蚀刻开口部分连通到位于振动膜下方的腔体的流动路径中，从而密封腔体。LP-CVD代表低压化学气相沉积。在LP-CVD中，因为装置的性质，薄膜被沉积为在从蚀刻开口部分经由流动路径到达腔体的区域中具有基本上均匀的厚度，并且当薄膜被沉积达到流动路径的高度时，腔体被密封。因此，通过减小从蚀刻开口部分连通到腔体的流动路径的高度，便于腔体的密封以改进密封性能。注意，如本文中所使用的“高度”意指垂直于基板的方向上的宽度。当没有误解发生时，高度有时被称为“厚度”。
[0005]同样地在专利文献1中公开的电容式换能器中，类似于非专利文献1，腔体通过经由蚀刻开口部分移除牺牲层而形成。另外，薄膜通过等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)而被沉积在蚀刻开口部分中，从而密封腔体。在PE-CVD中，与LP-CVD不同，薄膜难以进入腔体和流动路径的内部，但是薄膜被形成为被沉积在蚀刻开口部分的区域中。因此，为了密封腔体，有必要沉积高度充分大于腔体的高度的密封薄膜。
[0006]引文列表
[0007]专利文献
[0008]PTL 1:美国专利 N0.5，982，709
[0009]非专利文献
[0010]NPL 1:Arif Sanli Ergun 等人，IEEE Transact1ns on Ultrasonics，第 52 卷，第 12 期，2005 年 12 月，2242-2257

【发明内容】

[0011]技术问题
[0012]用于密封电容式换能器的腔体的密封部分需要厚度大约为腔体的高度三倍的薄膜。因此，随着腔体的高度变更大，密封部分的必要高度或厚度变更大以致降低了密封的可靠性。
[0013]问题的解决方案
[0014]鉴于上述问题，根据本发明的一个实施例，提供了一种电容式换能器，包括:单元，其具有第一电极和振动膜，振动膜包括第二电极，第二电极被形成为通过腔体与第一电极相对；以及密封部分，其用于密封蚀刻开口部分，蚀刻开口部分通过牺牲层蚀刻而形成以便形成腔体，其中，密封部分周边处的间隙的高度小于腔体的高度。
[0015]此外，鉴于上述问题，根据本发明的一个实施例，提供了一种制造电容式换能器的方法，电容式换能器包括单元和密封部分，单元包括第一电极和振动膜，振动膜包括第二电极，第二电极被形成为通过腔体与第一电极相对，所述方法包括:形成牺牲层，其用于形成腔体以及经由蚀刻流动路径连通到腔体的间隙；在具有牺牲层的结构上形成膜；并且在膜中在牺牲层的将变为间隙的区域上形成蚀刻开口层；通过经由蚀刻开口部分移除牺牲层来形成腔体；并且在包括蚀刻开口部分的区域中形成密封部分以便密封蚀刻开口部分，其中，形成牺牲层包括将牺牲层的在将变为间隙的区域中的高度设置为小于牺牲层的在将变为腔体的区域中的高度。
[0016]从以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。
【附图说明】
[0017]图1A是例示根据本发明的实施例的电容式换能器的视图。
[0018]图1B是例示根据本发明的实施例的电容式换能器的视图。
[0019]图2是例示根据本发明的另一实施例的电容式换能器的视图。
[0020]图3A是例示用于密封腔体的密封部分的截面图。
[0021]图3B是例示用于密封腔体的密封部分的截面图。
[0022]图3C是例示用于密封腔体的密封部分的截面图。
[0023]图3D是例示用于密封腔体的密封部分的截面图。
[0024]图4A是例示根据本发明的实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0025]图4B是例示根据本发明的实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0026]图4C是例示根据本发明的实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0027]图4D是例示根据本发明的实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0028]图4E是例示根据本发明的实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0029]图4F是例示根据本发明的实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0030]图4G是例示根据本发明的实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0031]图4H是例示根据本发明的实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0032]图41是例示根据本发明的实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0033]图4J是例示根据本发明的实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0034]图5A是例示根据本发明的另一实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0035]图5B是例示根据本发明的另一实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0036]图5C是例示根据本发明的另一实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0037]图f5D是例示根据本发明的另一实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0038]图5E是例示根据本发明的另一实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0039]图5F是例示根据本发明的另一实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0040]图5G是例示根据本发明的另一实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0041]图5H是例示根据本发明的另一实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0042]图51是例示根据本发明的另一实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0043]图5J是例示根据本发明的另一实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0044]图5K是例示根据本发明的另一实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0045]图5L是例示根据本发明的另一实施例的制造电容式换能器的方法的视图。
[0046]图6A是例示根据本发明的实施例的包括本发明的电容式换能器的装置的示图。
[0047]图6B是例示根据本发明的实施例的包括本发明的电容式换能器的装置的示图。
【具体实施方式】
[0048]现在将根据附图来详细地描述本发明的优选实施例。
[0049]在本发明的电容式换能器中，在用于密封蚀刻开口部分的密封部分被形成之后的状态下，密封部分周边处的间隙的高度小于位于振动膜下方的腔体的高度。此外，在其制造方法的中间，在牺牲层被形成之后的状态下，牺牲层的在将要变为经由蚀刻开口路径连通到腔体的间隙的区域中的高度被设置为小于牺牲层的在将要变为腔体的区域中的高度。然后，蚀刻开口部分被形成在位于牺牲层的将要变为间隙的区域上的膜中。在这种情况下，通过牺