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_3

文档序号:9510016阅读:来源:国知局
。具体地说,为了实现良好的密封性,需要减小位于蚀刻开口部分附近的间隙的高度(即,位于蚀刻开口部分下方及其周边处的牺牲层的高度),但是对于减小高度存在限制。基于使得具有给定粘度的蚀刻剂能够渗入的高度来确定下限值。以上提及的蚀刻剂具有较低的粘度,但是如果高度过小(例如,50nm或更小),则存在蚀刻剂不能进入腔体内部的风险。然而,当气体用作蚀刻剂时,可以进一步减小高度。
[0060]第二电极7是形成振动膜17的一部分的材料,因此第二电极7需要由具有相对较小的应力的材料制成。例如,可以使用钛、铝等。
[0061]参照图3A至图3D,下面描述在通过牺牲层蚀刻形成间隙和腔体之后在蚀刻开口部分13中及其上沉积密封薄膜以密封蚀刻开口部分13的步骤。图3A至图3D例示在通过牺牲层蚀刻移除牺牲层12之后通过在蚀刻开口部分13中及其上沉积由第二膜6制成的密封薄膜来密封间隙的过程。当通过ΡΕ-CVD在蚀刻开口部分13中形成薄膜时,该薄膜被沉积在蚀刻开口部分13的底表面上以及在其中蚀刻开口部分13被开口的第一膜5的侧表面和顶表面上(图3A至图3C)。沉积在蚀刻开口部分13的底表面上的薄膜以及沉积在第一膜5的侧表面上的薄膜相互连接成连续的薄膜,从而密封蚀刻开口部分(图3D)。此时,密封所必需的薄膜取决于间隙的在其中形成有蚀刻开口部分的区域中的高度,具体地说,间隙的高度三倍大的高度是必需的。在本发明的电容式换能器中,位于振动膜下方的腔体8的高度以及位于蚀刻开口部分下方及其周边处的间隙9的高度互不相同,并且间隙9的高度小于腔体8的高度。在这种情况下,密封电容式换能器的间隙部分所必需的密封厚度不是基于腔体8的高度确定,而是基于位于用于移除牺牲层的蚀刻开口部分附近的间隙9的高度确定。因此,通过将间隙9的高度设置为小于腔体8的高度,可以在不改变影响性能的腔体8的高度的情况下减小密封间隙部分所需的密封厚度,因此改进密封的可靠性。
[0062]位于电容式换能器的振动膜下方的腔体对应于在其中振动膜振动以发送和接收超声波的区域,因此腔体的高度大大地影响其性能。例如,在使振动膜振动以发送超声波的情况下,有必要增大振动膜的振动位移以便增大将发送的超声波的声压。一般地,振动膜在振动膜不与腔体的底表面接触的条件下被使用,因此有必要增大腔体的高度以便增大振动膜的振动位移。然而,为了密封间隙部分,有必要沉积其厚度约为间隙部分的厚度三倍大的密封薄膜。因此,在相关技术中,就设计而言,当增大腔体的高度时,需要形成更厚的密封薄膜以便密封间隙部分,因此密封变得困难,以致降低了密封的可靠性。
[0063]本发明的电容式换能器适用于使用声波的对象信息获取装置。换能器从对象接收声波,对象信息获取装置可以使用输出的电信号来获取反映对象的光学特性值的对象信息(诸如光吸收系数)、反映声阻抗的差异的对象信息、以及其他的这样的信息。更具体地说,根据本发明的实施例的对象信息获取装置用光(包括可见射线或红外射线的电磁波)照射对象。换能器接收作为光照射的结果在对象中的多个位置(位点)处产生的光声波,对象信息获取装置获取特性分布,该特性分布表示与对象中的相应多个位置对应的特性信息的分布。要通过光声波获取的特性信息与光的吸收相关,并且包括特性信息,该特性信息反映通过光照射产生的光声波的初始声压、或者从初始声压推导的光能量吸收密度、吸收系数、组织的物质的浓度等。物质的浓度例如是氧饱和度、总血红蛋白浓度、氧合血红蛋白浓度或脱氧血红蛋白浓度。此外,对象信息获取装置还可以用于人类或动物恶性肿瘤和血管疾病的诊断、化疗的跟进等的目的。因此,可假定的对象是活体,具体地说,诸如人类或动物乳房、颈部和腹部之类的诊断主体。位于对象内部的光吸收体是在该对象内部具有相对较高的吸收系数的组织。例如,当对象是人体的一部分时,光吸收体是氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白、或含有大量这样的血红蛋白的血管、含有大量新生血管的肿瘤、颈动脉壁上的血小板等。另外,专门结合到恶性肿瘤的分子探针以及通过使用金颗粒、石墨等递送药剂的胶囊也是光吸收体。
[0064]此外,不限于光声波的接收,对象信息获取装置可以接收由于当从包括换能器的探针发送的超声波在对象内部被反射时获得的超声回声而导致的反射波,从而还获取与对象内部的声学特性相关的分布。与声学特性相关的分布包括反映对象内部的组织的声阻抗的差异的分布。然而,超声波的发送和接收以及与声学特性相关的分布的获取不是必需的。
[0065]图6A例示使用光声效应的对象信息获取装置。从光源2010振荡的脉冲光经由光学构件2012 (诸如透镜、反射镜和光纤)照射对象2014。对象2014内部的光吸收体2016吸收脉冲光的能量以产生作为声波的光声波2018。包括在探针2022中的本发明的电容式换能器2018接收光声波2018以将光声波2018转换为电信号,并且将该电信号输出到信号处理器2024。信号处理器2024对输入的电信号进行信号处理,诸如A/D转换和放大,并且将所得的信号输出到数据处理器2026。数据处理器2026使用输入信号来获取对象信息(反映对象的光学特性值的特性信息,诸如光吸收系数)作为图像数据。在这种情况下,信号处理器2024和数据处理器2026统称为处理器。显示单元2028基于从数据处理器2026输入的图像数据来显示图像。
[0066]图6B例示使用声波的反射的对象信息获取装置,诸如超声回声诊断装置。从包括在探针2122中的本发明的电容式换能器2120发送到对象2114的声波被反射器2116反射。换能器2120接收反射的声波(反射波)2118以将声波2118转换为电信号,并且将该电信号输出到信号处理器2124。信号处理器2124对输入的电信号进行信号处理,诸如A/D转换和放大,并且将所得的信号输出到数据处理器2126。数据处理器2126使用输入信号来获取对象信息(反映声阻抗的差异的特性信息)作为图像数据。同样地在这种情况下,信号处理器2124和数据处理器2126统称为处理器。显示单元2128基于从数据处理器2126输入的图像数据来显示图像。
[0067]注意,探针可以被构造为机械地扫描,或者可以被构造为被用户(诸如医生和技术员)相对于对象移动(手持类型)。此外,在如图6B中所示的使用反射波的装置的情况下,用于发送声波的探针可以与用于接收声波的探针分开提供。另外,该装置可以被构造为兼有图6A和图6B的装置的功能,以便获取反映对象的光学特性值的对象信息以及反映声阻抗的差异的对象信息两者。在这种情况下,图6A的换能器2020可以被构造为不仅接收光声波,而且还发送声波和接收反射波。
[0068]现在,描述更具体的例子。
[0069][例子1]
[0070]图4A至图4J例示制造根据本发明的电容式换能器的方法的例子1。图4A至图4J例示例子1的处理流程。在例子1中,给出了制造仅包括一个单元10的电容式换能器的方法的描述,然而,可以形成任何数量的单元结构。此外,图4A至图4J例示如下的结构,在该结构中,一个单元10具有一个蚀刻开口部分,但是在一个单元10中可以形成任何数量的蚀刻开口部分。另外,在多个单元10中可以形成一个蚀刻开口部分。同样地在这种情况下,在形成密封部分的状态下,对为了通过牺牲层蚀刻形成多个腔体而形成的一个蚀刻开口部分进行密封的密封部分的周边处的间隙的高度小于所述多个腔体的高度。此外,紧接着在牺牲层被形成之后的状态下,牺牲层的在将变为位于在其中将形成一个蚀刻开口部分的区域附近的间隙的区域中的高度,小于牺牲层的在将变为所述多个腔体的区域中的高度。
[0071]例子1的电容式换能器包括厚度为300 μ m的硅基板1、形成在基板1上的由热氧化薄膜制成的绝缘薄膜2、形成在绝缘薄膜2上的由钛制成的第一电极3、以及形成在第一电极3上的由娃氧化物薄膜制成的绝缘薄膜4。电容式换能器还包括单元10,其包括形成在第一电极3和第二电极7之间的腔体、形成在腔体上方的振动膜17、以及用于支承振动膜17的振动膜支承部分16。振动膜17包括形成在腔体上方的第一膜5、用于密封腔体的第二膜6以及第二电极7。电容式换能器还包括电压施加单元,其被构造为在第一电极3和第二电极7之间施加电压。
[0072]例子1的电容式换能器的间隙部分是通过执行图4A至图4H中所示的牺牲层蚀刻步骤而形成的。首先,在娃基板1上形成由热氧化薄膜制成的绝缘薄膜2、由钛制成的第一电极3、以及由娃氧化物薄膜制成的绝缘薄膜4。接着,在绝缘薄膜4上形成厚度为200nm的作为牺牲层材料的铬薄膜。执行光刻和使用Cl2气体的干式蚀刻以蚀刻在其中将形成用于移除牺牲层12的蚀刻开口部分的区域,从而将该区域中的厚度设置为80nm(图4D)。接着,执行光刻和使用(:12气体的干式蚀刻来进行图案化
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