JP2007215177A

JP2007215177A - 容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ並びにその製作方法

Info

Publication number: JP2007215177A
Application number: JP2007020250A
Authority: JP
Inventors: Wei-Cheng Tian; ウェイ−チャン・ティアン; Lowell Scott Smith; ロウエル・スコット・トーマス; Ching-Yeu Wei; チン−ユ・ウェイ; Robert G Wodnicki; ロバート・ギデオン・ウォッドニッキ; Rayette A Fisher; レイエッット・アン・フィッシャー; David M Mills; デイビッド・マーティン・ミルズ; Stanley Chienwu Chu; スタンリー・チェンウー・チュウ; Hyon-Jin Kwon; ヒョン−ジン・クォン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2007-08-23
Also published as: FR2897051A1; DE102007007178A1; US20070180916A1; CN101018428A; TW200738027A

Abstract

【課題】設計の柔軟性及び製作コスト低減が得られるｃＭＵＴセルの製作方法を提供する。
【解決手段】容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルを製作する方法を提供する。本方法は、ガラスを含む担体サブストレート（１０）を提供する工程を含む。ガラス・サブストレートを提供するこの工程は、ガラス・サブストレート内にバイア穴（１７１）を形成する工程を含むことがある。本方法はさらに、隔壁（１４）を提供する工程であって、この担体サブストレート（１０）または隔壁（１４）のうちの少なくとも１つがキャビティ深度を規定するように構成させた支持支柱（１２）を備えるような隔壁提供工程を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は全般的には、診断用イメージングの分野に関し、またより具体的には、容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ（ｃＭＵＴ）並びにその製作方法に関する。

トランスジューサは、ある形態をした入力信号を別の形態をした出力信号に変換するデバイスである。よく用いられるトランスジューサには、光センサ、熱センサ及び音響センサが含まれる。音響センサの一例は、医用イメージング、非破壊的評価、及びその他の用途で実現できる超音波トランスジューサである。

目下のところ、超音波トランスジューサの一形態に、容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄｕｌｔｒａｓｏｕｎｄｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ｃＭＵＴ）がある。ｃＭＵＴセルは一般に、サブストレートと、このサブストレートに結合し得る底側電極と、このサブストレートの上に支持支柱によって吊着させた隔壁と、上側電極の役割をする金属化層と、を含んでいる。底側電極、隔壁及び上側電極によってキャビティの垂直方向の範囲が規定されており、一方支持支柱によってキャビティの横方向の範囲が規定されている。典型的には、ｃＭＵＴセルで利用されるサブストレートは、多量ドープのシリコンなど極めて伝導性が高い材料を含んでいる。このため、ｃＭＵＴセル内の寄生キャパシタンス及び漏れ電流の値が高くなる。さらに、シリコンなどの目下のサブストレートは高温処理を必要とし、このためより多くの処理工程が必要となる。例えば、ｃＭＵＴセルにシリコンのサブストレートを利用する一方で、隔壁と支持支柱（典型的には、サブストレート上に成長させた酸化物）を９００℃を超える温度で実施される融合結合（ｆｕｓｉｏｎｂｏｎｄｉｎｇ）を利用して互いに結合させている。ｃＭＵＴセルの様々な層の熱膨張率（ＣＴＥ）に不整合が存在すると、こうした高温での処理によって、デバイスの歩留まりを低下させることがあるサブストレートのラッピングや薄膜剥離を生じさせがちとなる。デバイス歩留まりが低いだけでなく、各層の界面で発生した熱応力によって隔壁の境界条件が変化してこれにより隔壁設計（例えば、共鳴周波数や崩壊（ｃｏｌｌａｐｓｅｄ）電圧）が予測不可能となる。上で言及した高温により生じる影響を緩和するためには、高温アニーリングなどの幾つかの方法を使用しなければならなくなるが、こうした処理のために追加的な工程が必要となる。したがって、処理の統合をさせるような設計の柔軟性を得るために、またさらには製作処理のコスト低減のためには、より低い温度でより少ない工程数で製作できるｃＭＵＴセルがあることが望ましい。
米国特許第５９８２７０９号米国特許第５８９４４５２号米国特許第５８７０３５１号

さらに、送信器及び受信器としての動作時の寄生キャパシタンスを低下させかつ漏れ電流を低くすることによってｃＭＵＴの感度及び動作性能を向上させることが望ましい。

本技法の一態様では、容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルを製作する方法を提供する。本方法は、ガラスを含む担体サブストレートを提供する工程を含む。本方法はさらに、隔壁を提供する工程であって担体サブストレートと該隔壁の少なくとも一方がキャビティ深度を規定するように構成させた支持支柱を備えるような隔壁提供工程を含む。本方法はさらに、担体サブストレート、隔壁及び支持支柱によって１つの音響キャビティが規定されるように支持支柱を用いて隔壁を担体サブストレートに結合させる工程を含む。

本技法の別の態様では、容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルを製作する方法は第１の表面及び第２の表面を有するガラスを含む担体サブストレートを提供する工程を含む。本方法はさらに、担体サブストレート内に担体サブストレートの第１の表面から第２の表面までに及ぶバイア穴を形成する工程を含む。本方法はさらに、１つの音響キャビティを規定するように担体サブストレートに隔壁を結合させる工程であって、該音響キャビティの深度は支持支柱によって規定されており、かつ該担体サブストレートと該隔壁のうちの一方が該支持支柱を備えている結合工程を含む。

本技法のさらに別の態様では、容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・アレイを製作する方法は、第１の表面及び第２の表面を有するガラス・サブストレートを提供する工程であって、該第１の表面は複数の部分に仕切られている提供工程を含む。本方法はさらに、ガラス・サブストレート内に該ガラス・サブストレートの第１の表面からガラス・サブストレートの第２の表面までに及ぶバイア穴を形成する工程を含む。本方法はさらに、ガラス・サブストレートの第１の表面の各部分のそれぞれの上に底側電極（１９８）を付着する工程と、その各々がガラス・サブストレートの１つの部分と結合して１つの音響キャビティを規定するように複数の隔壁をガラス・サブストレートに結合させる工程であって該音響キャビティの深度は該ガラス・サブストレートまたは隔壁のうちの一方の内部に配置された支持支柱によって規定されている結合工程と、を含む。本方法はさらに、該ガラス・サブストレートのうちの該音響キャビティを利用しない部分上に形成させた接触パッドを該ガラス・サブストレートの第１の表面上に付着する工程であって該接触パッドのそれぞれは対応する１つのバイア穴と電気的に連絡している付着工程を含む。

本発明の別の態様では、容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルは、第１の表面及び第２の表面を有するガラス・サブストレートと、該ガラス・サブストレートの第１の表面に結合させた隔壁であって該ガラス・サブストレートの第１の表面または該隔壁のうちの一方によって１つのキャビティが規定されている隔壁と、を含む。

本発明の別の態様は、複数の容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルを有するトランスジューサ・アレイを含んだシステムであって、そのセルの各々は、第１の表面及び第２の表面を有するガラス・サブストレートと、該ガラス・サブストレートの第１の表面に結合させた隔壁であって該ガラス・サブストレートの第１の表面または該隔壁のうちの一方は支持支柱を含んでおりかつ該ガラス・サブストレート、該隔壁及び該支持支柱によって１つのキャビティが規定される隔壁と、該キャビティ内に配置されかつガラス・サブストレートの第１の表面に結合された電気絶縁層と、該キャビティ内に配置された底側電極と、を含む。

本発明に関するこれらの特徴、態様及び利点、並びにその他の特徴、態様及び利点については、同じ参照符号が図面全体を通じて同じ部分を表している添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってより理解が深まるであろう。

医用イメージングや非破壊的評価などの多くの分野では、高品質の診断画像の作成を可能とさせる超音波トランスジューサを利用することが望ましい。高品質の診断画像は、送信器及び受信器としての動作時における寄生キャパシタンスを低下させかつ漏れ電流を減少させることにより容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ（ｃＭＵＴ）の感度及び動作性能を向上させることによって達成することができる。

ここで図１を見ると、ｃＭＵＴセルを製作する方法に関する各工程を表した概要流れ図を示している。図面は例示を目的としており縮尺通りでないことは当業者であれば理解されよう。図示した実施形態では、本方法は担体サブストレート１０を提供することによって開始される。詳細については以下で記載することにするが、ある種の実施形態では、そのサブストレート１０はサブストレート１０の２つの側の間の電気的連絡を提供するためのバイア穴（図示せず）を含むことがある。担体サブストレート１０はガラスを含むことがある。幾つかの実施形態では、そのガラスはナトリウム豊富なガラス（ｓｏｄｉｕｍｒｉｃｈｇｌａｓｓ）を含むことがある。例示的な一実施形態では、そのナトリウム豊富な材料はホウケイ酸ガラスを含むことがある。このナトリウム豊富なガラスは別のサブストレート（これは、ナトリウム豊富とすることもナトリウム豊富としないこともある）の上に付着させることがある。ナトリウム豊富なガラスは、ガラス・サブストレート、セラミック・サブストレート、プラスチック・サブストレート、ポリマー・サブストレート、あるいはシリコン・サブストレートなどの半導体サブストレートといったサブストレート上へのナトリウム豊富なガラスのスパッタリングまたはスピニング（ｓｐｉｎｎｉｎｇ）によって形成させることがある。ガラス・サブストレートは、ナトリウム豊富とすることもナトリウム豊富としないこともある。半導体サブストレートは、固有の抵抗率と高い抵抗率のいずれとすることもできる。

ガラス・サブストレートは、ｃＭＵＴセル内の担体サブストレートとして通常利用されているシリコンなどの半導体サブストレートと比べてより低い導電率を示すことが理解されよう。したがって、ガラス・サブストレートはこれと同等の半導体式のものと比較して有する寄生キャパシタンスが比較的低くなる。半導体サブストレートを用いた従来のｃＭＵＴでは、ｃＭＵＴ動作のための静電エネルギーまたは音響エネルギーの一部が寄生キャパシタンスにおいて無駄になりｃＭＵＴに効率よく使用されないことがある。一方、ガラス・サブストレートを使用する場合、低い値の寄生キャパシタンスが得られると共に、起こりうる漏れ経路がこの低い値によってすべて排除されてデバイス動作性能及び堅牢性を向上させることができる。

担体サブストレート１０は支持支柱１２を含むことがある。さらに、この支持支柱１２上にこれに結合させて隔壁すなわちダイアフラム１４を配置させることがある。別法として、この隔壁１４は図５の実施形態に図示したように支持支柱１２を含むことがある。支持支柱１２はキャビティ深度１３を有するキャビティ１１を規定するように構成させることがある。さらに、支持支柱１２はキャビティ１１の横方向範囲を規定する。一般に、支持支柱１２の高さは概ね１０分の数マイクロメートルから数１０マイクロメートルの程度である。支持支柱１２は、例えば担体サブストレート１０の一部分をエッチング除去することによって製作されることがある。別法として、その支持支柱１２は隔壁１４上に薄膜（図示せず）を付着する及び／またはパターン形成することによって製作されることがある。詳細については以下で記載することにするが、支持支柱１２は隔壁１４と担体サブストレート１０の間の結合を容易にし得る材料を含むことがある。幾つかの実施形態では、その支持支柱１２は担体サブストレート１０または隔壁１４の材料を含むことがある。別の実施形態では、その支持支柱１２は、金属、金属合金、ガラス、プラスチック、ポリマー及び半導体材料（ただし、これらに限らない）などの材料から製作されることがある。半導体材料は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、単結晶シリコン、エピタクシー・シリコン、または多結晶シリコンを含むことがある。

さらに、支持支柱１２が担体サブストレート１０内に製作される実施形態では、支持支柱１２の最上面上に酸化物層を付着させ、隔壁をこの酸化物と結合させて担体サブストレート１０と直接接触しないようにすることがある。一方、図５に関連して詳細に記載することにする隔壁１４が支持支柱１２を含むような実施形態では、隔壁を直接担体サブストレート１０に結合させることがある。いずれの実施形態の場合も、担体サブストレート１０、支持支柱１２及び隔壁１４によって１つの音響キャビティ１１が規定される。さらに、ｃＭＵＴセルを製作するのに利用されるマイクロマシン加工方法に応じて、窒化ケイ素、酸化ケイ素、単結晶シリコン、エピタクシー・シリコン、多結晶シリコン及び別の半導体材料（ただし、これらに限らない）などの材料を利用して隔壁１４が製作されることがある。隔壁１４の厚さは例えば、概ね０．１から１０マイクロメートルの範囲とすることがある。隔壁１４はシリコンなどの半導体材料を含むことがある。幾つかの実施形態では、その隔壁１４は多量ドープした単結晶シリコン、多結晶シリコン、またはエピシリコンを含むことがある。これらの実施形態では、その隔壁１４はシリコンウェハ上に付着させることがある。

さらに、隔壁１４を提供する工程はさらに、電気絶縁層１６を隔壁１４まで成長させる、あるいは隔壁１４に付着させる工程を含むことがある。図示のように、隔壁１４を担体サブストレート１０に結合させる際に音響キャビティ１１の内部に電気絶縁層１６を配置させる。これらの実施形態では、電気絶縁層１６の表面とキャビティ１１内部に配置させた底側電極２２の表面の間で音響キャビティ１１の深度が規定される。電気絶縁層は、底側電極２２と隔壁１４の間を電気絶縁するように隔壁１４上に成長及び／またはパターン形成させることがある。これらの実施形態では、その電気絶縁層１６は、窒化ケイ素、あるいは高温酸化物、低圧力で化学蒸着した酸化物、プラスマ増強化学蒸着した酸化物または熱成長の酸化物などの酸化物といった非電気伝導性の材料を含むことがある。誘電層は隔壁１４上に付着させ、続いて研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）及び／またはリソグラフィを実施することがある。

ｃＭＵＴセルの製作の際に、隔壁１４はシリコン・サブストレート（隔壁１４）、埋め込み酸化物（ボックス）層１８及びシリコン・ハンドルウェハ２０を含む事前製作のＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハ１５と一体化させることがあることは当業者であれば理解されよう。図示した実施形態では、その隔壁１４はガラス・サブストレート１０に結合させる前に埋め込み酸化物（ボックス）層１８と結合させることがある。一方、埋め込み酸化物（ボックス）層１８はハンドルウェハ２０と結合してＳＯＩウェハ１５を形成させることがある。ＳＯＩウェハ１５ではなく、多量ドープのシリコンウェハ（図示せず）を隔壁１４と一体化させることがあることを理解されたい。同様に図１、５、６、７、８及び９に図示した実施形態では、ＳＯＩウェハと多量ドープのシリコンウェハを交換可能に利用することができる。

図示したようにさらに、担体サブストレート１０上に底側電極２２をキャビティ１１の内部に配置されるようにして配置させることがある。この実施形態では、底側電極２２及び隔壁１４が音響キャビティ１１を境界している。底側電極２２はアルミニウムや電気伝導性ポリマーなどの電気伝導性の材料を含むことがある。さらに、底側電極２２の厚さは、例えば概ね１０分の数マイクロメートルから数マイクロメートルの範囲とすることがある。

さらに、誘電層２４によって底側電極２２を囲繞し、これによって底側電極２２が周囲の支持支柱１２や電気絶縁層１６と接触しないようにさせることがある。図示していないが代替的な一実施形態では、誘電層２４などの誘電層を、隔壁に対面している底側電極２２の最上部だけに配置させ、底側電極２２の側面部分を覆わせないことがある。誘電層２４は、例えば酸化ケイ素または窒化ケイ素を含むことがある。幾つかの実施形態では、底側電極２２を付着させるための金属化は、誘電層２４を付着させる前に実施されることがある。図１、５、６、７及び８に図示した実施形態は絶縁層１６、４２、５８、７０、８４などの絶縁層と誘電層２４、５０、６４、７６、９２などの誘電層との両方を利用するｃＭＵＴセルを表しているが、ある種の実施形態では、これらの層のうちの一方のみを使用して底側電極と隔壁の間に電気絶縁を提供することがあることに留意すべきである。

引き続いて、隔壁１４、埋め込み酸化物層１８及びハンドルウェハ２０を含むＳＯＩウェハ１５を担体サブストレート１０に結合させる。隔壁１４は、陽極性結合、はんだ結合、ＶＳＥエッチング（ｖｅｒｙｓｌｉｇｈｔｅｔｃｈ：ＶＳＥ）などの化学結合、あるいはこれらを組み合わせたものなどの低温度結合技法を利用することによって担体サブストレート１０または支持支柱１２と結合させることがある。こうした低温度結合技法に関する結合温度は約２５℃から約６００℃までの範囲とすることがある。高い温度の場合に隔壁１４、担体サブストレート１０または支持支柱１２などの系内の様々な構成要素の熱膨張率の不整合のために生じる可能性があるような系内の残留応力が、こうした低い温度では低下することを理解されたい。ガラスの熱膨張率は約３．９ｐｐｍ／℃であり、また隔壁１４に通常利用される材料であるシリコンの熱膨張率は約３．３ｐｐｍ／℃である。したがって、これら２つの構成要素の熱膨張率の値は約６００℃未満の温度など低い温度において親和性である。さらに、低温度処理のために、ｃＭＵＴセルを有するセンサと、その他の相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）性の電子回路との一体化が可能となる。

さらに、低い温度ではその結合が金属化工程に関してなんら制限を生じさせることがない。すなわち、ｃＭＵＴセルに関して例えば電極を付着する金属化工程を、担体サブストレート１０とＳＯＩウェハ１５を融合結合させる前に実施できない融合結合ではこのようにならない。一方低温度結合では、２つの工程は互いに独立とすることができる。したがって、担体サブストレート１０とＳＯＩウェハ１５を結合することによる音響キャビティ１１の形成の前または後にいずれにおいても電極を形成させることができる。

上で指摘したように、担体サブストレート１０はナトリウム豊富なガラスを含むことがある。陽極性結合などの低温度結合技法では、典型的にはガラス・サブストレート−ＳＯＩウェハ複合体の両端に電位を加えてガラス内のナトリウムイオンをガラス・サブストレート−ＳＯＩウェハ複合体の界面から遠ざけさせる電界を発生させ、これによりガラス・サブストレート１０とＳＯＩウェハ１５の界面位置にナトリウム欠乏ゾーンを形成している。ナトリウムイオンがガラス・サブストレート１０の方向に移動するため、この欠乏ゾーンはナトリウムイオンの移動によって残された酸素分子が豊富となる。ガラスからのこれらの酸素分子はＳＯＩウェハ１５のシリコン内に拡散し、非晶質のシリカの層を形成することによりＳＯＩウェハ１５のシリコンとで永続的な共有結合が形成される。この共有結合は極めて堅牢であることを理解されたい。陽極性結合では、担体サブストレート１０またはＳＯＩウェハ１５のいずれかが正極性に維持され、またガラス・サブストレート−ＳＯＩウェハ１５複合体のもう一方の構成要素が負極性に維持されることがある。ガラス・サブストレート１０に負極性が与えられる例示的な一実施形態では、約５００ボルトから約１５００ボルトの範囲の電圧を大気圧で印加し、約３００℃〜約４５０℃の結合温度による陽極性結合を実現させることがある。別の実施形態では、その陽極性結合は約１０００ボルトの電圧の印加によって４００℃で実施されることがある。結合強度は、結合構成要素の極性、結合圧力、結合温度、結合時間、その他などの結合パラメータに応じて異なることがある。

上で指摘した陽極性結合その他の低温度結合では、表面平坦性の寛容度が融合結合の寛容度より大きくなる。したがって、これらの低温度結合は結合前の表面の平滑化や研磨を必要とせず、このため製造プロセスの工程数及びコストを低減させることができる。低温度結合に関する表面平坦性の寛容度は概ね数１０ナノメートルから数１００ナノメートルとすることができる。

ある種の実施形態では、陽極性結合の形成を結合領域の色の変化によって確認することができる。例えば、結合領域に黒色が出現することによって陽極性結合の形成が指示されることがある。

担体サブストレート１０をＳＯＩウェハ１５に結合するためには、はんだ結合、化学結合、共融（ｅｕｔｅｃｔｉｃ）結合、熱圧縮結合、ガラスフリット結合、ポリマー結合のうちの１つまたは幾つかなどの別の低温度結合技法が利用されることもある。別法として、金属層、合金層、ポリマー層などの介在層を用いて担体サブストレート１０とＳＯＩウェハ１５を結合させることがある。こうした介在層は、約２５℃〜約６００℃の範囲の温度で担体サブストレート１０及びＳＯＩウェハ１５の両者との結合を形成することがある。一実施形態では、その介在層は、約５５０℃未満の温度で担体サブストレート１０及びＳＯＩウェハ１５との結合を形成することがある。詳細については以下で記載することにするが例示的な一実施形態では、その介在層材料が支持支柱１２に利用されることがある。この実施形態では、支持支柱１２は担体サブストレート１０または隔壁１４のうちの一方の上に付着され、さらに結合後に別の構成要素との結合を形成し、これによりこの２つの構成要素を結合して１つの音響キャビティ１１を規定することがある。

熱圧縮結合は各表面上の金属層の溶接によって２つの表面を接合させることを含むことを理解されたい。熱圧縮結合はその金属として金を利用することがある。さらに、この金属の層と共に適当な接着層が利用されることもある。熱圧縮結合では、約３００℃〜約４００℃の範囲の温度で表面上に圧力を加えることが必要である。温度が低く（≒３００℃）かつ圧力が適度（１０^６Ｐａ）であるため、その処理過程は金属化などの別の処理工程と容易に整合することができる。熱圧縮結合によれば排気したキャビティ１１の封止に関して比較的低いガス放出を提供できるので有利である。

別の実施形態では、約４００℃〜約６５０℃の範囲の温度並びに約１０^５Ｐａの圧力によるガラスフリット結合が利用されることがある。典型的には、結合させようとする構成要素同士の間にガラス層が付着される。例えばこのガラス層は、支持支柱と隔壁１４及び担体サブストレート１０のうちの一方との間で利用されることがある。このガラス層はプレフォーム、スピンオン（ｓｐｉｎ−ｏｎ）、スクリーンプリント、スパッタ薄膜、その他として付着されることがある。さらにこのガラス層はパターン形成されてその結合エリアを規定することがある。ガラスフリット結合は、例えば排気され封止されたキャビティを作成するために真空内で実施されることがある。詳細については以下で記載することにするが、真空内でこの結合処理過程を実施することによって、担体サブストレート１０と隔壁１４を結合した後にキャビティを排気するという追加の工程が回避され、これによって当該処理過程に関する工程数を減少させることができる。

別法として、キャビティ１１の形成のためにはんだ結合が利用されることがある。はんだ結合処理は、低融点金属のリフロー（ｒｅ−ｆｌｏｗｉｎｇ）によって封止を形成することによって機能する。はんだ結合では、金、スズ、銅、鉛、インジウムなどの１つまたは複数の金属が利用されることがある。この金属または金属合金は、様々な薄膜付着技法によって付着させることがある。この付着技法は、金属介在層がはんだ結合のために溶融を要する点で熱圧縮結合と異なっている。はんだ結合は粒子及び表面が粗いことに対して寛容であるので有利である。

別の実施形態では、そのキャビティ１１は、化学結合または接着結合を利用することによってそれぞれの表面を結合させることによって形成されることがある。接着結合の形成には、エポキシ、シリコーン、フォトレジスト、ポリイミドなどの様々な接着剤を使用できることを理解されたい。この結合技法では現場位置合わせを使用することが可能である。接着剤は、スピニングや吹付けなどのコーティング技法によって塗布されることがある。さらにこの接着結合は、利用する接着剤及び加える圧力に応じて室温から約４００℃までの温度間で実施されることがある。この接着結合は粒子及び表面が粗いことに対して寛容である。

さらに、支持支柱１２を担体サブストレート１０または隔壁１４と結合させることによってキャビティ１１を形成するために共融結合が適用されることがある。２材料系の共融温度はその２つの材料のうちの最低融点の組成に対応することを理解されたい。共融結合では、共融系の２つの材料が２つの部分で別々にコーティングされ、これらを結合して音響キャビティ１１を形成させる。コーティングに続いて、これらの部分を加熱して接触状態にさせ、その界面の位置に拡散を生じさせ、さらに合金を形成させて結合が作成される。界面の位置の共融組成合金はそのいずれの側の材料と比べても有する融点がより低く、これにより融解して薄い層になるのが制限されることを理解されたい。幾つかの実施形態では、その共融材料は融点が約３６３℃の金−スズ共融組成、あるいは融点が約１８３℃の鉛−スズ共融組成を含むことがある。

さらに、ハーメチックまたは真空封止結合のために力を加えることがある。幾つかの実施形態ではその力は、隔壁１４、担体サブストレート１０または支持支柱１２の表面が粗いことや平坦でないことを補償するために加えられることがある。真空封止されたキャビティ（これについては、図２に関連して以下で記載する）は、真空中で誘電層または金属層の化学蒸着の間にキャビティを現場封止することによって形成されることがある。ある種の実施形態では、真空中で低温度結合を利用する際に現場真空封止が実施されることがあるため、その真空孔封止工程は任意選択とすることがある。

さらに、結合強度を高めるために、担体サブストレート１０、支持支柱１２または隔壁１４のうちの１つまたは幾つかに対して、これらの構成要素間の結合を強化するために表面から不純物を除去する目的で、結合工程の前に表面処理を施すことがある。一実施形態ではその表面処理はスパッタリングまたはエッチングを含むことがある。例えば、支持支柱１２の表面は結合前にプラスマエッチングによって処理されることがある。

図示していないが、ＳＯＩウェハ１５を担体サブストレート１０に結合させる低温度結合の形成に続いて、ハンドルウェハ２０及びボックス層１８を除去することがある。ハンドルウェハ２０は、機械研磨または研削（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）などの処理に続いて、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）、カリウムヒドロキシド（ＫＯＨ）、エチレンジアミンピロカテコール（ＥＤＰ）（ただし、これらに限らない）などの化合物を用いたウェットエッチングを行うことによって除去されることがある。ハンドルウェハ２０の除去に続いて、緩衝ふっ化水素酸（ＢＨＦ）によって酸化物ボックス層１８を除去することがある。この後に真空中でのキャビティの封止、並びに上側電極の付着が続くことがある。

図１に示したｃＭＵＴセルなどのアレイ状のｃＭＵＴセルでは、ハンドルウェハ２０及びボックス層１８の除去に続いて、隔壁１４をパターン形成してｃＭＵＴセルを互いから電気的に絶縁させると共に真空封止孔３０が規定される。図３は、図２のＣＭＵＴアレイを複数のｃＭＵＴセルを連ねた線３−３に沿って切った断面図を表している。図示した実施形態では、ｃＭＵＴセルに関する底側電極２２及び真空孔３０の位置を示している。底側電極２２は一般に、図１３に示すようにパターン形成されている。図示していないが、底側電極２２は図１３に関連してより詳細に説明するような構成をしている。

引き続いて図４に示すように、真空孔３０内に誘電層３２を付着させこの孔を封止することがある。誘電層３２は真空孔３０を覆うようにパターン形成し得る１つの層の形態で付着させることがある。一実施形態では、誘電層３２をパターン形成するためにフォトリソグラフィが利用されることがある。引き続いて、上側電極３４を付着させるために金属化が実施される。上側電極３４は、金属の層を付着させた後に金属が図示した位置に保持されるようにこの層をパターン形成することによって形成させることがある。別法として一実施形態では、その真空孔３０は、上側電極層３４の材料と同じ材料を利用して封止されることがある。この実施形態では、真空孔３０の封止、並びに上側電極層３４の付着及びパターン形成は、処理をさらに簡略化するために同時に実施されることがある。

図５は、図１に示すようなｃＭＵＴを製作する方法の代替的な一実施形態を表している。図示した実施形態では、担体サブストレート３６及び隔壁３８が提供される。この実施形態では、その支持支柱４０が初めに、担体サブストレート３６に結合されておらず隔壁３８内に組み込みとなっている。さらに、隔壁３８に対して電気絶縁層４２が結合される。さらに、ＳＯＩウェハの隔壁３８に対してボックス層４４及びハンドルウェハ４６を結合させることがある。担体サブストレート３６上には金属化及びパターン形成を用いて底側電極４８を付着させることがある。引き続いて、底側電極４８上に絶縁層５０を付着させることがある。この絶縁層は電気的に非伝導性の層とすることがあり、また誘電材料や酸化物を含むことがある。

図６は、支持支柱５４を有する担体サブストレート５２を提供するさらに別の実施形態を表している。図示した実施形態では、隔壁５６がその一方の側で電気絶縁層５８と結合され、またもう一方の側でハンドルウェハ６０と結合されている。ＳＯＩウェハは一般に高価であるため、本実施形態は図１及び５に示した実施形態と比較してかなり費用対効果が高い。さらに図示した実施形態では、担体サブストレート５２上に底側電極６２を付着させている。

図７は、図６に示した方法の代替的な一実施形態を表している。図示した実施形態では、担体サブストレート６６が提供される。さらにこの実施形態では、隔壁６８は支持支柱７１を含むと共に、電気絶縁層７０が提供される。図示した実施形態では、図６の場合と同様に、その隔壁６８は、その間にボックス層を配置させずに直接ハンドルウェハ７２と結合させている。さらに、担体サブストレート６６上には底側電極７４と誘電層７６などの絶縁層とを配置させている。

図８及び９は、その支持支柱を結合材料から形成できる実施形態を表している。これらの実施形態では、この支持支柱を担体サブストレートと隔壁の間の結合を形成するために使用することがある。例えば、ｃＭＵＴセルの２つの構成要素を結合させるために、圧縮結合、はんだ結合あるいはＶＳＥエッチング（ＶＳＥ）が利用されることがある。これらの実施形態では、図１〜７の実施形態の場合と同様に、そのキャビティ深度が支持支柱の高さによって規定されることがある。さらに、担体サブストレートと隔壁を結合する前に例えばプラスマエッチングを用いてこれらの支持支柱を表面処理することがある。

幾つかの実施形態では、例えばウェハ結合装置によって結合界面が誘導されるように２つの表面、支持支柱と隔壁を一緒にさせている。これらの実施形態では、典型的には結合界面の幾つかの箇所において自発的結合が発生し、これが界面全体に伝播することがある。ある種の実施形態では、初期結合が伝播し始めるに連れて、支持支柱の材料と隔壁及び担体サブストレートの材料との間で、ポリマー化などの化学結合を生じさせる化学変化が発生することがある。

図８に示した実施形態では、担体サブストレート７８が支持支柱８０を含む。この支持支柱８０は、金属、金属合金、ガラスフリットのうちの１つまたは幾つかを含むことがある。さらに、隔壁８２、ボックス層８６及びハンドルウェハ８８を有するＳＯＩウェハ８１が設けられることがある。隔壁８２は電気絶縁層８４と結合させることがある。さらに、担体サブストレート７８には、その上に誘電層９２が配置された底側電極９０を結合させることがある。

図９は、図８に示した方法の代替的な一実施形態を表している。図示した実施形態では、担体サブストレート９４が支持支柱９６を含んでいる。この支持支柱９６は支持支柱８０（図８）と同様とすることがある。さらに支持支柱には、隔壁９８、ボックス層１０２及びハンドルウェハ１０４を有するＳＯＩウェハ９７を結合させることがある。隔壁９８はさらに電気絶縁層１００を含む。ｃＭＵＴセルはさらに担体サブストレート９４上に配置させて底側電極１０６を含む。

上で指摘したようにある種の実施形態では、その担体サブストレートは担体サブストレートの相対する側に配置させた構成要素同士を電気的に接続するための１つまたは複数のバイア穴を含むことがある。このバイア穴はガラス・サブストレートの厚みを貫通して延びることがある。このバイア穴は、１つまたは複数の絶縁層によって分離された異なる導電層や金属化層を相互接続する電気伝導性の構造であることは当業者であれば理解されよう。この方式により、多層構造内の異なる層や導体間で電気信号を伝達することができる。幾つかの実施形態では、そのバイア穴は、隔壁と、音響キャビティを形成する表面の反対側にあるサブストレートの表面上でこれに結合させた電気回路との間に電気的な連絡を提供するように構成させることがある。すなわち、バイア穴はｃＭＵＴセルを担体サブストレートの反対側と電気的に接続するために使用されることがある。一方、担体サブストレートの反対側は、はんだバンプなどのパッケージ形成技法を用いて電子回路に結合させることがある。ある種の実施形態では、そのバイア穴はサブストレート上へのｃＭＵＴの製作前にサブストレート上に形成させることがある。ガラス・サブストレート内にバイア穴を使用すると、シリコンベースのサブストレートを有するｃＭＵＴの製作で利用されることになるような幾つかのリソグラフィ工程、深反応イオンエッチング、あるいは別の高温処理過程を不要にすることができ、これによってその処理過程の費用対効果が高くなることがある。

図１０〜１２は、担体サブストレート１０、３６、５２、６６、７８または９４などの担体サブストレート内にバイア穴を製作するための方法の代替的実施形態を表している。これらのバイア穴は異なる断面を有することがある（例えば、そのバイア穴は円形の断面、楕円形の断面、あるいは別の任意の幾何学形状を有することがある）。さらにそのバイア穴が異なる形状を有することがある。例えば、そのバイア穴は円筒形であることや、円錐形であることがある。さらに、担体サブストレート表面に対するバイア穴の向きも様々とすることができる。例えば、そのバイア穴を担体サブストレートの表面に対して垂直とすることがある。別法として、そのバイア穴は担体サブストレートの表面に対してスキュー位置とすることがある。例えば、そのバイア穴は一方の表面では集束性としまたもう一方の面では発散性とすることがある。すなわち、バイア穴はデバイスのファンアウト（ｆａｎ−ｏｕｔ）配列を容易にするような向きとすることがある。

図１０に示した実施形態では、担体サブストレート１０８がバイア穴を形成するようにして提供される。担体サブストレート１０８は固有抵抗または低抵抗のシリコンウェハとすることがある。エッチングマスク１１０を形成させバイア穴直径を規定させるためにはリソグラフィが実施される。エッチングマスク１１０は酸化物や窒化物などの誘電材料、フォトレジストなどの弾性材料、あるいは金属のうちの１つまたは幾つかを含むことがある。引き続いて、バイア穴１１２はサンドブラスト、超音波きりもみ加工、レーザーきりもみ加工、あるいは別のマイクロマシン加工などの処理を利用することによるマイクロマシン加工を受けることがある。幾つかの実施形態では、ウェットエッチング、電気化学的エッチング、あるいはドライエッチングを用いてマイクロマシン加工が実施されることがある。ある種の実施形態では、ウェットエッチングはＫＯＨ、ＥＤＰまたはＴＭＡＨのうちの１つまたは幾つかを利用することがある。

バイア穴１１２を形成させた後、エッチングマスク１１０が除去される。次に、バイア穴１１２上で酸化物層１０９を形成するための熱酸化を実施することによって電気絶縁が設けられることがある。次に、担体サブストレート１０８に対してハンドルウェハ１１４が結合される。ハンドルウェハ１１４はその上に多層構造１１５を配置して含むことがある。多層構造１１５はフォトレジスト１１６の２つの層間に配置させる金属層１１８を含むことがある。構造１１８はバイア穴１１２内の金属を電気めっきするためのシード層の役割をすることがある。次に、パターン形成した担体サブストレート１０８をフォトマスクとして用いて多層構造１１５に紫外光（ＵＶ）を露光する。この露光に続いて、構造１１５からこのフォトレジストの露光層を洗い流す。引き続いて、バイア穴１１２内に導電性の金属層１２０を付着するために金属電気めっきが実施される。この導電性金属層１２０は、銅、ニッケル、または電気めっき処置を受けることが可能な別の金属を含むことがある。別法として、バイア穴１０８内の相互接続としてアンチモンなど別の任意の導体材料からなる溶融はんだが用いられることがある。

溶剤や現像剤を用いてハンドルウェハが除去され、また、担体サブストレート１０８の両側に対してエッチング剤または溶剤を用いた化学機械的研磨（ＣＭＰ）が実施される。引き続いて、バイア穴１０８の両側にある電子回路に関する相互接続１２２及び１２４を規定するためにウェット金属エッチング／リソグラフィが実施される。引き続いて、担体サブストレート１０８の一方の側に上述した方法を用いてｃＭＵＴを製作することができる。また担体サブストレート１０８のもう一方の側には、フリップチップやチップオンボードなどの電子パッケージ形成を結合させることがある。

図１１は、担体サブストレート１２６内にバイア穴１３２を製作する方法の代替的な一実施形態を表している。担体サブストレート１２６はガラスウェハとすることがある。本方法は、担体サブストレート１２６及びエッチングマスク１２８を提供する工程を含む。エッチングマスク１２８はフォトリソグラフィを用いてパターン形成される。引き続いて、図１０に関連して記載した処理過程を利用することによって担体サブストレート１２６内にバイア穴１３２が規定される。マスク１２８はサブストレート１２６の両側のそれぞれに配置されることがあること、あるいは図示したようにサブストレート１２６の一方の側だけに配置させることがあることに留意すべきである。引き続いて、パターン形成したフォトマスク１２８が除去される。次に、バイア穴１３２の内側壁上及び担体サブストレート１２６の表面上にシード層１３０が付着される。シード層１３０は、クロム、金、ニッケル、銅、または別の導体材料を含むことがある。シード層１３０はスパッタリングを用いて付着させることがある。

シード層１３０の付着に続いて、担体サブストレート１２６をサブストレート・ハンドルウェハ１４２上に配置させる。ハンドルウェハ１４２は多層構造１４３を含むことがある。多層構造１４３は２つのフォトレジスト層１４４の間に配置させたシード金属層１４６を含む。次に、フォトレジスト層１４４のうちの一方を、上で検討したようにフォトリソグラフィによってエッチング除去する。次に、バイア穴１３２を満たすように導電性金属層１３４が電気めっきされる。

バイア穴１３２を導電性金属層１３４で満たした後、ハンドルウェハ１４２が除去され、担体サブストレート１２６の両表面が表面粗さに関するＣＭＰによる処理を受ける。引き続いて、この２つの側の相互接続を規定するようにリソグラフィ及びウェットエッチングが実施される。図示していないが、相互接続１３８及び１４０を形成するために第２のマスクが利用されることがある。

図１２は、担体サブストレート１４８などのガラス担体サブストレート内にバイア穴を製作する方法のさらに別の代替的な実施形態である。図１０及び１１の実施形態の場合と同様に、図１２ではエッチングマスク１５０を利用して担体サブストレート１４８内にバイア穴１５６を形成している。引き続いて、パターン形成した担体サブストレート１４８に対して、フォトレジスト層１５４をその上に有するハンドルウェハ１５２を結合させる。次に、例えば相互接続のためのスパッタリングによってバイア穴１５６の壁面上に導体材料層１５８が付着される。導体材料層１５８は、クロム、アルミニウム、金、ニッケル、銅、あるいはこれらを組み合わせたものを含むことがある。引き続いて、層１５８の厚さを増大させかつこのバイア穴１５６をポリイミドなどの非導体材料１６０によって満たすために電気めっきが実施される。電気めっきで使用される金属は、タングステン、モリブデン、アルミニウム、クロム、ニッケル、または銅のうちの１つまたは幾つかを含むことがある。

別法として、バイア穴１５６を満たすためにポリイミド、パリレンなどの非導電性ポリマーが使用されることがある。スピニングや化学蒸着法などの付着技法を利用してバイア穴内に導電性ポリマーを付着させることがある。さらに、導電性ポリマーはバイア穴１５６を満たした後で硬化させることがある。

引き続いて、層１５８を露出させるために非導体材料１６０がエッチングまたは研磨処理されることがある。さらに、導体材料層１５８の露出部分１５９を覆うように金属化が実施されることがあり、またハンドルウェハ１５２が除去されて担体サブストレート１４８の同じ側にｃＭＵＴが製作されることがある。

図１３〜１６は、図１０〜１２に示した方法のうちの１つによって形成した担体サブストレート上にｃＭＵＴセルを形成する方法を表している。この担体サブストレートはバイア穴及び相互接続を有する。図１３は、複数の底側電極１７２とその上に配置させた複数の相互接続１７４を有する担体サブストレート１７０の上面図を表している。図示した実施形態では、底側電極は金属化に続いてリソグラフィを実施することによって形成させることがある。相互接続１７４は図１０の相互接続１２２または１２４、図１１の相互接続１３８または１４０、図１２の相互接続１６２と同様とすることがある。引き続いて、図１〜９に関連して上で記載した技法を用いて担体サブストレート１７０上にｃＭＵＴセルが製作されることがある。ある種の実施形態では、化学蒸着法処理を用いた真空封止の工程が省略されることがある。その代わりに、真空環境内でキャビティを結合することによって音響キャビティ内部に真空を達成させることがある。

さらに次いで、担体ウェハ１７０上にガラス薄膜を付着させることがある。このガラス薄膜は担体サブストレート１７０上にスパッタ形成またはスピン付着されることや、ガラス薄膜が音響キャビティのためのキャビティ深度の規定のために使用されることがある。さらに、担体サブストレートを隔壁に結合させるためにガラス薄膜が使用されることがある。別法として、支持支柱及びキャビティ深度を規定するために隔壁がエッチングされることがある。図１４及び１５に示すように、キャビティ深度を規定した後、図１〜９に関連して上で検討した結合技法を用いて担体サブストレート１７０と隔壁１７６が結合される。この結合は真空中で実施されることがある。サブストレート１７０はバイア穴１７１を含んでおり、このバイア穴１７１が導体材料１７３で満たされると共に、担体サブストレート１７０の２つの表面に相互接続１７５を形成している。

引き続いて、担体サブストレート１７０上に接触パッド１７８を露出させるために番号１８０などの部分に上側電極が開口されるように隔壁１７６をパターン形成させることがある。さらに、ｃＭＵＴアレイのうち担体サブストレート１７０上に配置させた要素間に電気絶縁１８２を形成させることがある。この電気絶縁は隔壁１７６の一部分を除去することによって形成させることがある。

さらに図示した実施形態では、そのｃＭＵＴセルは、隔壁１７６上に設けることができる電気絶縁層１８４を含む。図示していないが、この隔壁１７６上に上側電極を形成させるために導体材料を付着させることがある。上側電極に対する金属化はさらに、隔壁１７６が除去された後の部分に付着させることがある。すなわち、開口部１８０に金属化を生じさせ、これによって上側電極と相互接続１７８の間の電気的接続を形成させることがある。引き続いて、上側電極のパターン形成のためにリソグラフィが実施されることがある。

図１６は、図１５に示したｃＭＵＴアレイの代替的な一実施形態を表している。図示した実施形態では、担体サブストレート１８８は支持支柱１９０を含む。担体サブストレート１８８はさらに、図１０〜１２に関連して上で指摘したような導体材料で満たされたバイア穴１９２を含む。バイア穴１９２はさらに、担体サブストレート１８８の相対する２つの表面に形成させた相互接続１９６及び１９８を含む。相互接続１９８はｃＭＵＴ向けの底側電極として使用するように構成させることがある。担体サブストレート１８８上には、例えば金属化に続くリソグラフィ処理によって追加的な底側電極２００を形成させることがある。さらに、ｃＭＵＴは電気絶縁層２０４をその上に配置させた隔壁２０２を含むことがあり、ここで電気絶縁層２０４の各々は底側電極１９８または２００に対応する。ｃＭＵＴはさらに上側電極２０６を含むことがある。上側電極２０６は図１５に関連して上で記載した方法を用いて形成されることがある。上で指摘したように、電気的接続２０８は、上側電極２０６を付着する処理過程の間に形成させることがある。さらにｃＭＵＴは、隔壁２０２のうち支持支柱の近傍にありかつ上側電極２０６及び底側電極１９８から離れた位置にある部分を除去することによって形成される電気絶縁２１０を含むことがある。

本技法についてｃＭＵＴデバイスに関連して検討してきたが、同様の技法は、隔壁ベースのデバイスなどの別の半導体デバイス向けにも使用できることに留意すべきである。例えば、本技法のバイア穴は、マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）で利用することもできる。さらに、相互接続上にＭＥＭＳやｃＭＵＴが製作されることや、フリップチップや別のパッケージ形成技法を用いてこのサブストレートの下側に電子回路を装着させることがある。

本発明のある種の特徴についてのみ本明細書において図示し説明してきたが、当業者によって多くの修正や変更がなされるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範囲に属するこうした修正や変更のすべてを包含させるように意図したものであることを理解されたい。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本技法のある種の実施形態による容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルを製作するための例示的一方法に関する各工程を表した概要流れ図である。本技法のある種の実施形態による接触パッド及び真空孔の配置を表している例示的な容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・アレイの上面図である。図２の容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・アレイを線３−３に沿って切って見た側面断面図である。上側電極と真空孔を封止するためにこの上に配置させた金属または誘電層とを有する図３の容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・アレイの側面断面図である。本技法のある種の実施形態による容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルの製作に関する各工程を表した概要流れ図である。本技法のある種の実施形態による容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルの製作に関する各工程を表した概要流れ図である。本技法のある種の実施形態による容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルの製作に関する各工程を表した概要流れ図である。本技法のある種の実施形態による容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルの製作に関する各工程を表した概要流れ図である。本技法のある種の実施形態による容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルの製作に関する各工程を表した概要流れ図である。本技法のある種の実施形態による容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルのために担体サブストレート内にバイア穴を製作するための例示的方法に関する各工程を表した概要流れ図である。本技法のある種の実施形態による容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルのために担体サブストレート内にバイア穴を製作するための例示的方法に関する各工程を表した概要流れ図である。本技法のある種の実施形態による容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルのために担体サブストレート内にバイア穴を製作するための例示的方法に関する各工程を表した概要流れ図である。本技法のある種の実施形態に従って、底側電極と、担体サブストレートの表面上に配置した接触パッドと結合させたバイア穴と、を有する担体サブストレートを利用した例示的な容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・アレイの上面図である。本技法のある種の実施形態に従った電気絶縁エッチングの後の例示的な容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・アレイを表した上面図である。図１４のアレイの側面断面図である。本技法のある種の実施形態による上側電極をさらに利用した図１５のアレイの側面断面図である。

符号の説明

１０担体サブストレート
１１キャビティ
１２支持支柱
１３支持支柱の高さ
１４隔壁
１５ＳＯＩウェハ
１６絶縁層
１８埋め込み酸化物層
２０ハンドルウェハ
２２底側電極
２４誘電層
２８接触パッド
３０真空孔
３２誘電層
３４上側電極
３６担体サブストレート
３８隔壁
４０支持支柱
４２絶縁層
４４埋め込み酸化物層
４６ハンドルウェハ
４８底側電極
５０誘電層
５２担体サブストレート
５４支持支柱
５６隔壁
５８絶縁層
６０ハンドルウェハ
６２底側電極
６４誘電層
６６担体サブストレート
６８隔壁
７０絶縁層
７１支持支柱
７２ハンドルウェハ
７４底側電極
７６誘電層
７８担体サブストレート
８０支持支柱
８１ＳＯＩウェハ
８２隔壁
８４絶縁層
８６埋め込み酸化物層
８８ハンドルウェハ
９０底側電極
９２誘電層
９４担体サブストレート
９６支持支柱
９７ＳＯＩウェハ
９８隔壁
１００絶縁層
１０２埋め込み酸化物層
１０４ハンドルウェハ
１０６底側電極
１０８担体サブストレート
１１０マスク
１１２チャンネル
１１４ハンドルウェハ
１１６フォトレジスト層
１１８シード層
１２０チャンネル内の導体材料
１２２セル向けの電気的相互接続
１２４電子回路向けの電気的相互接続
１２６担体サブストレート
１２８マスク
１３０シード層
１３２チャンネル
１３４チャンネル内の導体材料
１３６金属化部分の表面
１３８セル向けの電気的相互接続
１４０電子回路向けの電気的相互接続
１４２ハンドルウェハ
１４３多層構造
１４４フォトレジスト層
１４６Ｎｉ−クロム層
１４８担体サブストレート
１５０マスク
１５２ハンドルウェハ
１５４フォトレジスト層
１５６チャンネル
１５８シード層
１６０導体材料
１６２電子回路向けの電気的相互接続
１６４バイア穴を有する担体サブストレート
１６６セル向けの電気的相互接続
１６８隔壁
１７０電子回路
１７１バイア穴
１７２電子回路またはセル向けの電気的相互接続
１７３導体材料
１７４接触パッド
１７５相互接続
１７６支持支柱
１７８導体材料
１８０接触パッド
１８２電気絶縁
１８４隔壁
１８８担体サブストレート
１９０支持支柱
１９２バイア穴
１９４バイア穴内の導体材料
１９６相互接続
１９８底側電極
２００底側電極
２０２隔壁
２０４酸化物層
２０６上側電極
２０８電気的接続
２１０電気絶縁

Claims

容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルを製作する方法であって、
ガラスを含む担体サブストレート（１０）を提供する工程と、
隔壁（１４）を提供する工程であって、前記担体サブストレート（１０）または該隔壁（１４）のうちの少なくとも一方がキャビティ深度を規定するように構成された支持支柱（１２）を備えるような提供工程と、
前記支持支柱（１２）を用いて前記隔壁（１４）を前記担体サブストレート（１０）に結合させる工程であって、該担体サブストレート（１０）、該隔壁（１４）及び該支持支柱（１２）によって１つの音響キャビティが規定される結合工程と、
を含む方法。
前記ガラスはナトリウム豊富なガラスを含む、請求項１に記載の方法。
前記ガラスはホウケイ酸ガラスを含む、請求項２に記載の方法。
担体サブストレート（１０）を提供する前記工程は、前記担体サブストレート（１０）上に底側電極（２２）を提供する工程であって該底側電極（２２）と前記隔壁（１４）によって前記音響キャビティが境界される提供工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記結合工程は、陽極性結合、はんだ結合、化学結合、あるいはこれらを組み合わせたものうちの１つを含む、請求項１に記載の方法。
担体サブストレート（１０）を提供する前記工程は、サブストレート（１０）内にバイア穴（１７１）を形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セルを製作する方法であって、
第１の表面及び第２の表面を有するガラスを含んだ担体サブストレート（１０８）を提供する工程と、
前記担体サブストレート（１０８）内に該担体サブストレート（１０８）の第１の表面から第２の表面までに及ぶバイア穴（１１２）を形成する工程と、
１つの音響キャビティを規定するように前記担体サブストレート（１０８）に隔壁（１８４）を結合させる工程であって、該音響キャビティの深度は支持支柱（１７６）によって規定されており、かつ該担体サブストレート（１０８）と該隔壁（１８４）のうちの一方が該支持支柱（１７６）を備えている結合工程と、
を含む方法。
容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・アレイを製作する方法であって、
第１の表面及び第２の表面を有するガラス・サブストレートを提供する工程であって、該第１の表面は複数の部分に仕切られている提供工程と、
前記ガラス・サブストレート内に該ガラス・サブストレートの第１の表面からガラス・サブストレートの第２の表面までに及ぶバイア穴（１９２）を形成する工程と、
前記ガラス・サブストレートの第１の表面の各部分のそれぞれの上に底側電極（１９８）を付着する工程と、
その各々が前記ガラス・サブストレートの１つの部分と結合して１つの音響キャビティを規定するように複数の隔壁（２０２）をガラス・サブストレートに結合させる工程であって、該音響キャビティの深度は該ガラス・サブストレートまたは隔壁（２０２）のうちの一方の内部に配置させた支持支柱（１９０）によって規定されている結合工程と、
前記ガラス・サブストレートのうちの前記音響キャビティを利用しない部分上に形成させた接触パッド（２８）を該ガラス・サブストレートの第１の表面上に付着する工程であって、該接触パッド（２８）のそれぞれは対応する１つのバイア穴と電気的に連絡している付着工程と、
を含む方法。
前記結合は、陽極性結合、はんだ結合、化学結合、あるいはこれらを組み合わせたものを含む、請求項８に記載の方法。
第１の表面及び第２の表面を有するガラス・サブストレートと、
前記ガラス・サブストレートの第１の表面に結合させた隔壁であって、該ガラス・サブストレートの第１の表面または該隔壁のうちの一方によって１つのキャビティが規定されている隔壁と、
を備える容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサ・セル。