JP2008110059A - Ultrasonic transducer, method for manufacturing ultrasonic transducer, and ultrasonic endoscope - Google Patents

Ultrasonic transducer, method for manufacturing ultrasonic transducer, and ultrasonic endoscope Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic transducer of high durability, prevented from peeling at a junction interface part of two wafers forming a cavity part between a pair of electrodes. <P>SOLUTION: The ultrasonic transducer 25 comprises the cavity part 51 disposed between the electrodes 31 and 35, a vibrating film 38 in contact with the cavity part to be an ultrasonic wave transmitting/receiving surface, a substrate positioned to face the vibrating film through the cavity part, and a parting wall part forming the circumference of the cavity part. The parting wall part and the substrate surface part in contact with the parting wall part are formed of the same insulation material at least partly. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、2枚の半導体基板を接合加工して製造される静電容量型微細加工の超音波トランスデューサ、該超音波トランスデューサの製造方法、及び該超音波トランスデューサを超音波送受部に備えた超音波内視鏡に関する。   The present invention relates to a capacitive microfabricated ultrasonic transducer manufactured by bonding two semiconductor substrates, a method for manufacturing the ultrasonic transducer, and an ultrasonic transducer including the ultrasonic transducer in an ultrasonic transmission / reception unit. The present invention relates to a sonic endoscope.

近年では、体腔内に超音波を照射し、そのエコー信号から体内の状態を画像化して診断する超音波診断法が広く普及している。このような超音波診断法に用いられる医療装置には、例えば、体表から体内の状態を画像化できる超音波エコー装置、先端部に超音波を送受信する超音波振動子部を備え、体腔内に挿入して体内の状態を画像化できる超音波内視鏡などがある。   In recent years, an ultrasonic diagnostic method in which an ultrasonic wave is irradiated into a body cavity and an internal state is imaged from the echo signal to make a diagnosis is widely used. A medical device used for such an ultrasonic diagnostic method includes, for example, an ultrasonic echo device that can image the state of the body from the body surface, an ultrasonic transducer unit that transmits and receives ultrasonic waves at the tip, There are ultrasonic endoscopes that can be inserted into the camera to image the state of the body.

これらの超音波診断用の医療装置うち、特に超音波内視鏡は、体腔への挿入性の向上、及び患者の苦痛を軽減するために細径化のための種々の工夫がなされている。そのため、超音波振動子部も小型化が進み、そのための種々の工夫がなされている。   Among these medical devices for ultrasonic diagnosis, in particular, an ultrasonic endoscope has been devised in various ways to reduce the diameter in order to improve insertion into a body cavity and reduce patient pain. For this reason, the ultrasonic transducer part has also been miniaturized, and various devices have been made for that purpose.

このような、超音波内視鏡に用いられる従来の超音波トランスデューサには鉛が含まれている場合がある。このため、近年の環境問題を踏まえて、体腔内に挿入されて使用される超音波内視鏡に設けられる超音波トランスデューサの鉛フリー化が望まれている。   Such a conventional ultrasonic transducer used for an ultrasonic endoscope may contain lead. For this reason, in view of recent environmental problems, there is a demand for lead-free ultrasonic transducers provided in an ultrasonic endoscope that is inserted into a body cavity and used.

このように、鉛を用いることなく、小型化を実現することができる超音波トランスデューサには、c−MUT(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer:静電容量型微細加工超音波探触子)を用いることが好適とされる。このc−MUTを含む超音波振動子は、シリコン基板を加工して成形され、例えば、特許文献1、及び特許文献2に記載されるように2枚のウエハを製造時に接合して一対の電極間に空隙部であるキャビティを形成した構造が開示されている。
国際公開No:WO2004/016036 A2号公報 特開2003−153391号公報
Thus, it is preferable to use a c-MUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer) as an ultrasonic transducer that can be miniaturized without using lead. It is said. The ultrasonic transducer including the c-MUT is formed by processing a silicon substrate. For example, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, two wafers are bonded at the time of manufacture to form a pair of electrodes. There is disclosed a structure in which a cavity that is a gap is formed therebetween.
International Publication No .: WO2004 / 016036 A2 Publication JP 2003-153391 A

しかしながら、特許文献1、及び特許文献2の超音波振動子は、一対の電極間に上記キャビティを形成するため2枚のウエハをボンディング接合する際、夫々のウエハの接合面に異種材料、例えば、特許文献1ではSiO2(二酸化ケイ素)−Si(シリコン)による陽極接合などを用いて接合している。   However, in the ultrasonic transducers of Patent Document 1 and Patent Document 2, when two wafers are bonded to form a cavity between a pair of electrodes, different materials, for example, In patent document 1, it joins using the anodic bonding etc. by SiO2 (silicon dioxide) -Si (silicon).

そのため、これら異種材料により接合された2枚のウエハは、後に行う表面に保護膜などを形成するための、CVD(化学気相成長法)などによる高温の熱が加わる製造プロセスにおいて、上記接合面の界面部が剥離してしまうとういう問題があった。また、この製造過程において上記接合面の界面部に剥離が発生しなかったとしても、医療機器である超音波内視鏡のリプロセス工程における高圧蒸気滅菌処理時に、その高熱により上記界面部に剥離が生じる可能性がある。   Therefore, the two wafers bonded with these different materials are bonded to each other in a manufacturing process in which high-temperature heat is applied by CVD (chemical vapor deposition) or the like to form a protective film or the like on the surface to be performed later. There was a problem that the interface part of the film would peel off. Moreover, even if no peeling occurs at the interface portion of the joint surface in this manufacturing process, the high temperature heat causes the peeling at the interface portion during the high pressure steam sterilization process in the reprocessing process of the ultrasonic endoscope that is a medical device. May occur.

そこで、本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、一対の電極間にキャビティを形成している2枚のウエハの接合界面部が剥離による損傷を防止した耐久性の高い超音波トランスデューサ、この超音波トランスデューサの製造方法、及びこの超音波トランスデューサを備えた超音波内視鏡を実現することである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and the object of the present invention is to provide a durability in which the bonding interface between two wafers forming a cavity between a pair of electrodes prevents damage due to peeling. It is to realize a highly reliable ultrasonic transducer, a method for manufacturing the ultrasonic transducer, and an ultrasonic endoscope including the ultrasonic transducer.

上記目的を達成すべく、本発明の超音波トランスデューサは、一対の電極間に配設された空隙部と、該空隙部と接し、超音波送受信面となる振動膜と、上記空隙部を介し上記振動膜と対向する位置にある基板と、上記空隙部の外周を形成する隔壁部と、を有し、上記隔壁部、及び該隔壁部と接触する上記基板表面部の少なくとも一部分を同一の絶縁材料により形成したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an ultrasonic transducer according to the present invention includes a gap disposed between a pair of electrodes, a vibration film in contact with the gap and serving as an ultrasonic transmission / reception surface, and the gap through the gap. A substrate at a position facing the vibration film; and a partition wall portion that forms an outer periphery of the gap portion, and the partition wall portion and at least a part of the substrate surface portion in contact with the partition wall portion are made of the same insulating material It is formed by.

また、本発明の超音波トランスデューサの製造方法は、2枚の基板を接合して、一対の電極間に空隙部を形成するものであって、第1の電極が形成された第1の基板上に接合膜を形成し、第2の電極が形成された第2の基板上に上記接合膜と同一の絶縁部材により上記空隙部の外周壁となる隔壁部を形成し、上記第1の電極と上記第2の電極とが上記空隙部を介在して対向するように、上記第1の基板の上記接合膜、及び上記第2の基板の上記隔壁部の夫々を表面活性化接合したことを特徴とする。   In addition, the ultrasonic transducer manufacturing method of the present invention joins two substrates to form a gap between a pair of electrodes, on the first substrate on which the first electrode is formed. Forming a partition wall serving as an outer peripheral wall of the gap with the same insulating member as the bonding film on the second substrate on which the second electrode is formed; and Each of the bonding film of the first substrate and the partition wall portion of the second substrate is surface-activated bonded so as to face the second electrode with the gap interposed therebetween. And

さらに、本発明の超音波内視鏡は、内視鏡挿入部に1つ、又は複数の上記超音波トランスデューサを配列したことを特徴とする。   Furthermore, the ultrasonic endoscope of the present invention is characterized in that one or a plurality of the above-described ultrasonic transducers are arranged in the endoscope insertion portion.

本発明によれば、一対の電極間に空隙部を形成している2枚のウエハの接合界面部が剥離による損傷を防止した耐久性の高い超音波トランスデューサ、この超音波トランスデューサの製造方法、及びこの超音波トランスデューサを備えた超音波内視鏡を提供することができる。   According to the present invention, a highly durable ultrasonic transducer in which a bonding interface between two wafers forming a gap between a pair of electrodes prevents damage due to peeling, a method of manufacturing the ultrasonic transducer, and An ultrasonic endoscope provided with this ultrasonic transducer can be provided.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(第1の実施の形態)
図1から図17は本発明の第1の実施の形態を示し、図1は超音波内視鏡の概略構成を説明する図、図2は超音波内視鏡の先端部分の概略構成を示す図、図3は超音波振動子部の構成を説明する図、図4は超音波トランスデューサの上面図、図5は図4の円Vを拡大した図、図6は図5のVI−VI線に沿ったc−MUTセルの断面図、図7は図5のVII−VII線に沿ったc−MUTセルの断面図、図8は厚酸化膜付ウエハを示す断面図、図9は厚酸化膜付ウエハ上に下部電極を形成した状態を示す断面図、図10は第1絶縁層を形成した状態の厚酸化膜付ウエハを示す断面図、図11はSOIウエハを示す断面図、図12はSOIウエハにシリコン熱酸化膜を形成した状態を示す断面図、図13は上部電極上のシリコン熱酸化膜をエッチングした状態のSOIウエハを示す断面図、図14は厚酸化膜付ウエハとSOIウエハを接合した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図、図15はSOIウエハのベースシリコンをエッチング除去した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図、図16は絶縁膜が上面に形成された状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図、図17はc−MUTセルの製造工程を示すフローチャートである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 to 17 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic configuration of an ultrasonic endoscope, and FIG. 2 shows a schematic configuration of a tip portion of the ultrasonic endoscope 3 is a diagram illustrating the configuration of the ultrasonic transducer unit, FIG. 4 is a top view of the ultrasonic transducer, FIG. 5 is an enlarged view of a circle V in FIG. 4, and FIG. 6 is a VI-VI line in FIG. 7 is a cross-sectional view of the c-MUT cell taken along line VII-VII in FIG. 5, FIG. 8 is a cross-sectional view of the wafer with a thick oxide film, and FIG. 9 is a thick oxide. 10 is a cross-sectional view showing a state where a lower electrode is formed on a wafer with a film, FIG. 10 is a cross-sectional view showing a wafer with a thick oxide film in a state where a first insulating layer is formed, FIG. 11 is a cross-sectional view showing an SOI wafer, and FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view showing a state in which a silicon thermal oxide film is formed on an SOI wafer, and FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a c-MUT cell in a state where a wafer with a thick oxide film and an SOI wafer are bonded together, and FIG. 15 is a diagram showing etching removal of the base silicon of the SOI wafer. FIG. 16 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the c-MUT cell with the insulating film formed on the upper surface, and FIG. 17 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the c-MUT cell. It is a flowchart which shows.

図1に示すように本実施形態の超音波内視鏡1は、体腔内に挿入される細長の挿入部2と、この挿入部2の基端に位置する操作部3と、この操作部3の側部から延出するユニバーサルコード4とで主に構成されている。   As shown in FIG. 1, an ultrasonic endoscope 1 according to this embodiment includes an elongated insertion portion 2 that is inserted into a body cavity, an operation portion 3 that is located at the proximal end of the insertion portion 2, and the operation portion 3. And a universal cord 4 extending from the side of the main body.

上記ユニバーサルコード4の基端部には、図示しない光源装置に接続される内視鏡コネクタ4aが設けられている。この内視鏡コネクタ4aからは、図示しないカメラコントロールユニットに電気コネクタ5aを介して着脱自在に接続される電気ケーブル5、及び図示しない超音波観測装置に超音波コネクタ6aを介して着脱自在に接続される超音波ケーブル6が延出している。   An endoscope connector 4a connected to a light source device (not shown) is provided at the base end of the universal cord 4. The endoscope connector 4a is detachably connected to a camera control unit (not shown) via an electrical connector 5a and detachably connected to an ultrasound observation device (not shown) via an ultrasonic connector 6a. The ultrasonic cable 6 is extended.

上記挿入部2は、先端側から順に硬質な樹脂部材で形成した先端硬性部7、この先端硬性部7の後端に位置する湾曲自在な湾曲部8、この湾曲部8の後端に位置して上記操作部3の先端部に至る細径かつ長尺で可撓性を有する可撓管部9を連設して構成されている。そして、上記先端硬性部7の先端側には、超音波を送受する複数の電子走査型の超音波トランスデューサを配列した超音波送受部である超音波振動子部20が設けられている。   The insertion portion 2 is located at the distal end rigid portion 7 formed of a hard resin member in order from the distal end side, the bendable bending portion 8 positioned at the rear end of the distal end rigid portion 7, and the rear end of the bending portion 8. Thus, a flexible tube portion 9 having a small diameter and a length that reaches the tip of the operation portion 3 is provided. On the distal end side of the distal rigid portion 7, an ultrasonic transducer section 20, which is an ultrasonic transmission / reception section in which a plurality of electronic scanning ultrasonic transducers that transmit and receive ultrasonic waves are arranged, is provided.

なお、上記先端硬性部7の材質としては、耐薬品性、或いは生体適合性が良好なポリスルフォンが用いられる。また、上記操作部3には上記湾曲部8を所望の方向に湾曲制御するアングルノブ11、送気、及び送水操作を行うための送気送水ボタン12、吸引操作を行うための吸引ボタン13、体腔内に導入する処置具の入り口となる処置具挿入口14等が設けられている。   In addition, as a material of the said front-end | tip rigid part 7, the polysulfone with favorable chemical resistance or biocompatibility is used. The operation unit 3 includes an angle knob 11 for controlling the bending portion 8 to bend in a desired direction, an air supply / water supply button 12 for performing air supply and water supply operations, a suction button 13 for performing suction operations, A treatment instrument insertion port 14 or the like serving as an entrance for a treatment instrument introduced into the body cavity is provided.

超音波振動子部20が設けられた先端硬性部7の先端面7aには、図2に示すように、照明光学系を構成する照明用レンズカバー21、観察光学系を構成する観察用レンズカバー22、吸引口を兼ねる鉗子口23、及び図示しない送気送水ノズルが配置されている。   As shown in FIG. 2, an illumination lens cover 21 constituting an illumination optical system and an observation lens cover constituting an observation optical system are provided on the distal end surface 7a of the distal end rigid portion 7 provided with the ultrasonic transducer portion 20. 22, a forceps port 23 also serving as a suction port, and an air / water supply nozzle (not shown) are arranged.

超音波振動子部20は、シリコン半導体基板をシリコンマイクロマシーニング技術が用いられて加工してなる、c−MUT(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer:静電容量型微細加工超音波探触子)の振動膜が外向するように形成され、複数のc−MUTセルから構成される最小の駆動単位で、表面が矩形状の振動子エレメント(以下、単にエレメントという場合がある)25が、図3に示すように、円筒状に複数配列された電子ラジアル型振動子先端部となっている。   The ultrasonic transducer unit 20 is a vibration film of a c-MUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer) formed by processing a silicon semiconductor substrate using a silicon micromachining technology. 3 is a transducer element (hereinafter sometimes simply referred to as an element) 25 having a rectangular surface with a minimum drive unit composed of a plurality of c-MUT cells. In addition, a plurality of electronic radial type vibrator tip portions arranged in a cylindrical shape are formed.

超音波振動子部20は、各エレメント25に電気的に接続される電極パッド、及びGND(グランド)電極パッドを備えたケーブル接続基板部24が基端側に連設されている。そして、超音波振動子部20からは、ケーブル接続基板部24に各信号線が電気的に接続された同軸ケーブル束26が延設している。この同軸ケーブル束26は、先端硬性部7、湾曲部8、可撓管部9、操作部3、ユニバーサルコード4、及び超音波ケーブル6に挿通され、超音波コネクタ6aを介して、図示しない超音波観測装置と接続される。   In the ultrasonic transducer section 20, an electrode pad electrically connected to each element 25 and a cable connection board section 24 provided with a GND (ground) electrode pad are connected to the base end side. A coaxial cable bundle 26 in which each signal line is electrically connected to the cable connection board portion 24 extends from the ultrasonic transducer portion 20. The coaxial cable bundle 26 is inserted into the distal end rigid portion 7, the bending portion 8, the flexible tube portion 9, the operation portion 3, the universal cord 4, and the ultrasonic cable 6, and is connected to an ultrasonic wave (not shown) via the ultrasonic connector 6 a. Connected with a sound wave observation device.

尚、各エレメント25間の印加(信号)側の電極は、夫々が個別に同軸ケーブル束26の各ケーブルから電気的シグナルが給電される構造となっており、電気的に非接続された構成となっている。   The electrodes on the application (signal) side between the elements 25 have a structure in which an electric signal is individually fed from each cable of the coaxial cable bundle 26, and is electrically disconnected. It has become.

各エレメント25には、図4に示すように、ここでは、複数のc−MUTセル(以下、単にセルという)30が配列されている。1つのエレメント25内の各セル30は、印加側、及び帰還(接地)側の電極の夫々が隣接するセル30の印加側、及び帰還側の電極と電気的に接続された構造となっている。尚、セル30は、後述するように、一対の電極、振動膜であるメンブレン、及び一対の電極周りに形成された隔壁部41により、上記一対の電極間で表面円形状に形成された略円盤形状の空隙であるキャビティ51を備えた駆動単位要素となる。   As shown in FIG. 4, a plurality of c-MUT cells (hereinafter simply referred to as cells) 30 are arranged in each element 25. Each cell 30 in one element 25 has a structure in which an application side electrode and a feedback (grounding) side electrode are electrically connected to an application side and a return side electrode of the adjacent cell 30, respectively. . As will be described later, the cell 30 includes a pair of electrodes, a membrane that is a vibrating membrane, and a partition wall 41 formed around the pair of electrodes, and a substantially disk formed in a surface circular shape between the pair of electrodes. It becomes a drive unit element provided with the cavity 51 which is a space | gap of a shape.

また、本実施の形態の一対の電極のうちの帰還電極となる夫々の上部電極31は、エレメント25の表面形状と略同一形状の1枚の板状の電極板となっている。その一方で、一対の電極のうち印加電極となる下部電極35は、表面略円形状をしており、1つのセル30内において伝導部35aによって、隣接する下部電極35と電気的に接続されている。これら伝導部35aは、本実施の形態では円盤状に形成された下部電極35の縁辺部の四方から、90度の略等間隔の角度を有して四方に延設している。尚、上部電極31は、例えば、下部電極35に対応した、例えば、表面円形状にセル30毎に分割された形状としても良い。   In addition, each upper electrode 31 serving as a return electrode of the pair of electrodes of the present embodiment is a single plate-like electrode plate having substantially the same shape as the surface shape of the element 25. On the other hand, the lower electrode 35 serving as the application electrode of the pair of electrodes has a substantially circular surface, and is electrically connected to the adjacent lower electrode 35 by the conductive portion 35a in one cell 30. Yes. In the present embodiment, these conductive portions 35a extend from the four sides of the edge portion of the lower electrode 35 formed in a disk shape to the four sides at substantially equal intervals of 90 degrees. For example, the upper electrode 31 may have a shape corresponding to the lower electrode 35 and divided, for example, in a surface circular shape for each cell 30.

ここで、図6、及び図7を用いて、図5に示したVI−VI線、及びVII−VII線に沿って切断したセル30の断面構造について詳しく説明する。尚、図6、及び図7においては、隣接する2つのセル30の構造のみの断面構造を示している。   Here, the cross-sectional structure of the cell 30 cut along the VI-VI line and the VII-VII line shown in FIG. 5 will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7 show a cross-sectional structure of only the structure of two adjacent cells 30. FIG.

図6に示すように、本実施の形態のセル30は、ここでは、第1の基板である厚酸化膜付ウエハ39上に形成された、上記下部電極35と、この下部電極35の表面に形成される接合膜を構成する第1絶縁層34と、下部電極35上にキャビティ51によって、所定の離間距離を有して配設される上記上部電極31と、この上部電極31上に形成される第2絶縁層32と、この第2絶縁層32上に形成される保護膜33と、によって主に構成されている。本実施の形態では、上部、及び下部の記載について、発生する超音波振動における超音波走査領域側を上部としている。   As shown in FIG. 6, the cell 30 of the present embodiment includes a lower electrode 35 and a surface of the lower electrode 35 formed on a wafer 39 with a thick oxide film as a first substrate. A first insulating layer 34 constituting a bonding film to be formed, the upper electrode 31 disposed on the lower electrode 35 with a predetermined separation distance by a cavity 51, and the upper electrode 31 formed on the upper electrode 31. The second insulating layer 32 and the protective film 33 formed on the second insulating layer 32 are mainly configured. In the present embodiment, in the description of the upper part and the lower part, the ultrasonic scanning region side in the generated ultrasonic vibration is the upper part.

本実施の形態のセル30は、上部電極31、第2絶縁層32、及び保護膜33によって、超音波送受信面となる振動膜であるメンブレン38を構成している。また、上述したキャビティ51は、上下が第1絶縁層34、及び上部電極31によって、周囲が隔壁部41によって閉塞された真空空隙部であり、本形態においてメンブレン38の制動層となっている。   In the cell 30 of the present embodiment, the upper electrode 31, the second insulating layer 32, and the protective film 33 constitute a membrane 38 that is a vibration film serving as an ultrasonic transmission / reception surface. Further, the cavity 51 described above is a vacuum gap portion whose upper and lower sides are closed by the first insulating layer 34 and the upper electrode 31 and whose periphery is closed by the partition wall portion 41, and serves as a braking layer for the membrane 38 in this embodiment.

また、1つのエレメント25の各セル30は、図7に示すように、下部電極35が夫々隣接するセル30の下部電極35と伝導部35aとが連続して一体形成され電気的に接続されている。また、この伝導部35aにも、第1絶縁層34が上面に形成されている。   Further, as shown in FIG. 7, each cell 30 of one element 25 has a lower electrode 35 and a conductive portion 35a which are continuously formed integrally and electrically connected to the lower electrode 35 of the adjacent cell 30. Yes. The first insulating layer 34 is also formed on the upper surface of the conductive portion 35a.

上記厚酸化膜付ウエハ39は、本実施の形態において例えば、厚さ525μmのシリコン(Si)基板37の表面に、例えば、厚さ1.5μmのシリコン熱酸化膜(例えば、二酸化ケイ素膜:SiO2膜)36を形成した低抵抗シリコン(Si)基板が用いられる。この厚酸化膜付ウエハ39のシリコン熱酸化膜36の一面上に形成される下部電極35は、電気的導電性のある金属、半導体などからなり、本実施の形態では、例えば、厚さ0.4μmのプラチナ(Pt)が用いられる。尚、下部電極35を形成する電気的導電性材料は、プラチナ(Pt)に限定することなく、例えば、モリブデン(Mo)、或いはチタン(Ti)でも良い。また、下部電極35と一体形成される伝導部35aも、この下部電極35と同じ材質となる。   In the present embodiment, the wafer 39 with a thick oxide film is formed on the surface of a silicon (Si) substrate 37 having a thickness of 525 μm, for example, on a silicon thermal oxide film having a thickness of 1.5 μm (for example, a silicon dioxide film: SiO 2). A low resistance silicon (Si) substrate on which a (film) 36 is formed is used. The lower electrode 35 formed on one surface of the silicon thermal oxide film 36 of the wafer 39 with a thick oxide film is made of an electrically conductive metal, a semiconductor, or the like. 4 μm of platinum (Pt) is used. The electrically conductive material forming the lower electrode 35 is not limited to platinum (Pt), but may be molybdenum (Mo) or titanium (Ti), for example. The conductive portion 35 a formed integrally with the lower electrode 35 is also made of the same material as the lower electrode 35.

下部電極35と厚酸化膜付ウエハ39の表面を被覆する上記第1絶縁層34は、例えば、厚さ0.15μmのシリコン熱酸化膜(例えば、二酸化ケイ素膜:SiO2膜)であり、下部電極35の保護膜を構成している。この第1絶縁層34は、下部電極35を保護すると共に、上部電極31に対する電気的な絶縁膜となる。   The first insulating layer 34 covering the surface of the lower electrode 35 and the wafer 39 with a thick oxide film is, for example, a silicon thermal oxide film (for example, silicon dioxide film: SiO 2 film) having a thickness of 0.15 μm. 35 protective films are formed. The first insulating layer 34 protects the lower electrode 35 and serves as an electrical insulating film for the upper electrode 31.

上記キャビティ51は、例えば、直径φ40μmの高さ0.8μmに設定された略円柱状(略円盤状)の空隙部である。このキャビティ51の上面を形成する上部電極31は、例えば、厚さ2.0μmの導電性を有する低抵抗のシリコン(Si)から形成されている。また、上部電極31上に形成された第2絶縁層32は、例えば、厚さ0.3μmのシリコン熱酸化膜(例えば、二酸化ケイ素膜:SiO2膜)により形成されている。   The cavity 51 is, for example, a substantially cylindrical (substantially disk-shaped) void portion set to a diameter of 40 μm and a height of 0.8 μm. The upper electrode 31 forming the upper surface of the cavity 51 is made of, for example, low-resistance silicon (Si) having a thickness of 2.0 μm and conductivity. The second insulating layer 32 formed on the upper electrode 31 is formed of, for example, a silicon thermal oxide film having a thickness of 0.3 μm (for example, silicon dioxide film: SiO 2 film).

さらに、第2絶縁層32上には、例えば、生体適合性のある外皮膜となるパリレンにより、例えば、厚さ1.0μmの保護膜33が形成されている。尚、保護膜33を形成するパリレンには、フッ素を含有したものを用いると、たんぱく質をはじめとした汚れを付着し難くでき、本実施の形態の超音波内視鏡1は、超音波振動子部20のより確実な洗浄、消毒、及び滅菌作業を行うことができる構成となる。勿論、保護膜33は、パリレン膜に限定することなく、例えば、シリコン窒化膜(SiN膜)、ポリミド膜(PI膜)でも良く、これらを積層しても良い。   Further, a protective film 33 having a thickness of, for example, 1.0 μm is formed on the second insulating layer 32 by using, for example, parylene as a biocompatible outer film. In addition, if the thing containing a fluorine is used for the parylene which forms the protective film 33, it will be difficult to adhere dirts, such as protein, and the ultrasonic endoscope 1 of this Embodiment is an ultrasonic transducer | vibrator. It becomes the structure which can perform more reliable washing | cleaning, disinfection, and sterilization of the part 20. FIG. Of course, the protective film 33 is not limited to the parylene film, and may be, for example, a silicon nitride film (SiN film) or a polyimide film (PI film), or may be laminated.

以上のように構成された本実施の形態のセル30が複数配列されたエレメント25の製造方法について、図8〜図16、及び図17のフローチャートのステップ(S)に基づいて説明する。尚、図8〜図16には形成される2つのc−MUTセル30の断面を図示しているが、以下の説明において、シリコンマイクロマシーニング技術により一枚の厚酸化膜付ウエハ39上には微細なダイアフラム状の複数のc−MUTセル30を備えた複数のエレメント25を形成する工程である。尚、1つのエレメント25のc−MUTセル30の数は、複数に限定することなく、1つでも良い。   A manufacturing method of the element 25 in which a plurality of cells 30 of the present embodiment configured as described above are arranged will be described based on step (S) of the flowcharts of FIGS. 8 to 16 and FIG. 17. 8 to 16 show cross sections of the two c-MUT cells 30 to be formed. In the following description, the silicon micromachining technique is used to form a cross section on a single wafer 39 with a thick oxide film. Is a step of forming a plurality of elements 25 including a plurality of c-MUT cells 30 in the form of fine diaphragms. The number of c-MUT cells 30 of one element 25 is not limited to a plurality, and may be one.

まず、図8に示すような、第1の基板として、酸化膜(1.5μmの熱酸化膜)が形成された低抵抗シリコン(Si)基板である厚酸化膜付ウエハ39を準備する(S1)。そして、始めに、ここではプラチナ(Pt)をスパッタリング法で、本実施の形態では、厚さ0.4μmに成膜し、フォトリソグラフ法によりパターニング後、エッチングして、図9に示すように、第1の電極である下部電極35を形成する(S2)。このとき、図7に示したように、隣接する各下部電極35の夫々は、一体形成される伝導部35aにより、電気的に接続されるようにパターニングされる。   First, as shown in FIG. 8, a wafer 39 with a thick oxide film, which is a low resistance silicon (Si) substrate on which an oxide film (a thermal oxide film of 1.5 μm) is formed, is prepared as a first substrate (S1). ). First, here, platinum (Pt) is formed by sputtering, in this embodiment, to a thickness of 0.4 μm, patterned by photolithography, and etched, as shown in FIG. A lower electrode 35 as a first electrode is formed (S2). At this time, as shown in FIG. 7, each of the adjacent lower electrodes 35 is patterned so as to be electrically connected by the integrally formed conductive portion 35 a.

次に、下部電極35が形成された厚酸化膜付ウエハ39を熱酸化して、ここでは、厚さ0.15μmのシリコン熱酸化膜(SiO2膜)を成膜して、下部電極35上に第1絶縁層34を形成する(S3)。尚、このシリコン熱酸化膜は、厚酸化膜付ウエハ39の全面、若しくは下部電極35を形成した一面のみに成膜しても良い。
以上説明した、ここまでにおけるステップS1〜ステップS3の工程により、厚酸化膜付ウエハ39上に下部電極35、及び第1絶縁層34が形成された第1の基板が作製される。
Next, the wafer 39 with a thick oxide film on which the lower electrode 35 is formed is thermally oxidized, and here, a silicon thermal oxide film (SiO 2 film) having a thickness of 0.15 μm is formed on the lower electrode 35. The first insulating layer 34 is formed (S3). This silicon thermal oxide film may be formed on the entire surface of the thick oxide film-attached wafer 39 or only on one surface on which the lower electrode 35 is formed.
The first substrate in which the lower electrode 35 and the first insulating layer 34 are formed on the wafer 39 with the thick oxide film is manufactured by the steps S1 to S3 described so far.

次に、図11に示すように、第2の基板として、SOI(Silicon on Insulator)ウエハ45を準備する(S4)。本実施の形態のSOIウエハ45は、ベースシリコン(Si)43の一面上に、ここでは厚さ0.3μmのシリコン熱酸化膜(SiO2膜)からなるBOX(Burried Oxide)である第2絶縁層32、及びこの第2絶縁層32上に、ここでは厚さ2.0μmの低抵抗シリコン(Si)からなる上部電極31が形成されている。   Next, as shown in FIG. 11, an SOI (Silicon on Insulator) wafer 45 is prepared as a second substrate (S4). The SOI wafer 45 of the present embodiment is a second insulating layer which is a BOX (Burried Oxide) made of a silicon thermal oxide film (SiO 2 film) having a thickness of 0.3 μm on one surface of the base silicon (Si) 43. An upper electrode 31 made of low resistance silicon (Si) having a thickness of 2.0 μm is formed on the second insulating layer 32 and the second insulating layer 32.

このSOIウエハ45をさらに熱酸化して、図12に示すように、ここでは、厚さ0.8μmのシリコン熱酸化膜(SiO2膜)44を形成する(S5)。次に、上部電極31側のシリコン熱酸化膜44にレジスト塗布して、フォトリソグラフ法により、キャビティ51の外形を形成する形状に、ここではBHF(弗酸系緩衝溶液)によりエッチング除去する(S6)。   This SOI wafer 45 is further thermally oxidized to form a silicon thermal oxide film (SiO 2 film) 44 having a thickness of 0.8 μm as shown in FIG. 12 (S5). Next, a resist is applied to the silicon thermal oxide film 44 on the upper electrode 31 side, and is etched away to a shape that forms the outer shape of the cavity 51 by photolithography, here using BHF (hydrofluoric acid buffer solution) (S6). ).

このステップS6の工程により、エッチングされて、パターン形成された残在するシリコン熱酸化膜44は、図13に示すように、キャビティ51の側周面を形成する隔壁部41となる。   The remaining silicon thermal oxide film 44 that has been etched and patterned in the process of step S6 becomes a partition wall 41 that forms the side peripheral surface of the cavity 51, as shown in FIG.

以上説明した、ここまでにおけるステップS4〜ステップS6の工程により、SOIウエハ45の一面(上部電極31側の面)に隔壁部41が形成された第2の基板が作製される。   The second substrate having the partition wall 41 formed on one surface (surface on the upper electrode 31 side) of the SOI wafer 45 is manufactured by the steps S4 to S6 described so far.

次に、これら各ウエハ39,45に成膜された、シリコン熱酸化膜である第1絶縁層34、及び隔壁部41の夫々の接合部となる表面を活性化させる(S7)。ここで、本実施の形態では、表面活性化の工程を例えば、O2プラズマにより実施した。尚、シリコン熱酸化膜の表面活性化は、O2プラズマだけでなく、UV照射、イオンガス、アルゴン(Ar)プラズマなどを用いても良い。   Next, the surfaces that are formed on the respective wafers 39 and 45 and serve as bonding portions of the first insulating layer 34, which is a silicon thermal oxide film, and the partition wall 41 are activated (S7). Here, in the present embodiment, the surface activation step is performed by, for example, O 2 plasma. The surface activation of the silicon thermal oxide film may use not only O2 plasma but also UV irradiation, ion gas, argon (Ar) plasma, or the like.

そして、図14に示すように、各ウエハ39,45を所定の位置となる、キャビティ51が下部電極35上となる位置で、表面活性化された第1絶縁層34、及び隔壁部41の互いの表面となる接合面をボンディング接合する(S8)。すなわち、活性化したSOIウエハ45に形成された隔壁部41の表面、及び活性化した厚酸化膜付ウエハ39に形成された第1絶縁層34とが接した少なくとも一部分の表面が化学結合して、強固に接合される。   Then, as shown in FIG. 14, the surface-activated first insulating layer 34 and the partition wall 41 are mutually connected at the positions where the wafers 39 and 45 are in predetermined positions and the cavity 51 is on the lower electrode 35. Bonding bonding is performed on the bonding surface to be the surface (S8). That is, the surface of the partition wall portion 41 formed on the activated SOI wafer 45 and the surface of at least a part of the surface in contact with the first insulating layer 34 formed on the activated wafer 39 with a thick oxide film are chemically bonded. , Firmly joined.

次いで、図15に示すように、不要なSOIウエハ45のベースシリコン43をシリコン熱酸化膜(SiO2膜)44と共に、KOH(水酸化カリウム溶液)、及びBHF(弗酸系緩衝溶液)を用いてエッチング除去する(S9)。   Next, as shown in FIG. 15, the base silicon 43 of the unnecessary SOI wafer 45 is used together with a silicon thermal oxide film (SiO 2 film) 44 using KOH (potassium hydroxide solution) and BHF (hydrofluoric acid buffer solution). Etching is removed (S9).

最後に、図16に示すように、フッ素系のパリレンHTを第2絶縁層32上に、ここでは厚さ1.0μmで蒸着して、保護膜33を形成する(S10)。   Finally, as shown in FIG. 16, a fluorine-based parylene HT is vapor-deposited on the second insulating layer 32 to a thickness of 1.0 μm here, thereby forming a protective film 33 (S10).

以上のような一連の工程により、c−MUTセル30が形成された超音波トランスデューサを構成する振動子エレメント25が製造される。
以上説明したように、本実施の形態の振動子エレメント25は、c−MUTセル30の一対の電極間に設けられるキャビティ51を形成する、下部電極35上、及び厚酸化膜付ウエハ39上に形成された第1絶縁層34と、上部電極31の表面に形成された隔壁部41との接合において、第1絶縁層34と隔壁部41とを同一の材料{シリコン熱酸化膜(SiO2膜)}を用い、表面活性化により、各接合表面の原子が化学結合を形成し易い活性な状態となるため、その接合界面部の接合強度を強固にすることができる。
Through the series of steps as described above, the transducer element 25 constituting the ultrasonic transducer in which the c-MUT cell 30 is formed is manufactured.
As described above, the transducer element 25 of the present embodiment is formed on the lower electrode 35 and the thick oxide film wafer 39 that form the cavity 51 provided between the pair of electrodes of the c-MUT cell 30. In the joining of the formed first insulating layer 34 and the partition wall portion 41 formed on the surface of the upper electrode 31, the first insulating layer 34 and the partition wall portion 41 are made of the same material {silicon thermal oxide film (SiO2 film). }, The surface activation makes it easy for atoms on each bonding surface to form a chemical bond, so that the bonding strength at the bonding interface can be strengthened.

その結果、上述したような製造方法により振動子エレメント25は、ステップS10で行う保護膜33を形成するための、特に、CVDなどによる高温の熱が加わる製造プロセスにおいて、第1絶縁層34と隔壁部41との接合面の界面部の剥離を充分に防止できる構造となる。また、第1絶縁層34と隔壁部41とが強固に接合されるため、本実施の形態の超音波内視鏡1は、リプロセスされる際の高圧蒸気滅菌処理時の高熱による第1絶縁層34と隔壁部41との接合面の界面部の剥離も生じ難くなる。   As a result, the vibrator element 25 according to the manufacturing method as described above, the first insulating layer 34 and the partition wall are formed in the manufacturing process for applying the high temperature heat such as CVD for forming the protective film 33 performed in step S10. It becomes a structure which can fully prevent peeling of the interface part of the joint surface with the part 41. In addition, since the first insulating layer 34 and the partition wall 41 are firmly bonded, the ultrasonic endoscope 1 according to the present embodiment has the first insulation due to the high heat during the high-pressure steam sterilization process during reprocessing. Separation of the interface portion of the joint surface between the layer 34 and the partition wall portion 41 is less likely to occur.

さらに、接合面を表面活性化することにより、低湿での接合が可能となり、各ウエハ39,45の第1絶縁層34と隔壁部41の各接合面の平面度を向上させた場合には、常温接合が可能となる。このように低温接合が可能となると、下部電極35として利用できる導電性材料の選択肢が増えるため、低コスト化が実現できる。   Furthermore, surface activation of the bonding surface enables bonding with low humidity, and when the flatness of each bonding surface of the first insulating layer 34 and the partition wall portion 41 of each wafer 39, 45 is improved, Room temperature bonding is possible. When low-temperature bonding is possible in this way, the choice of conductive material that can be used as the lower electrode 35 increases, and thus cost reduction can be realized.

また、本実施の形態では、c−MUTセル30を形成するベース基板に低抵抗シリコン基板である厚酸化膜付ウエハ39を使用している。その理由には、低抵抗シリコン基板自体を配線経路とすることができる為である。しかし、寄生容量を極力減らすためには、高抵抗基板を用いることが好ましいため、上記ベース基板を低抵抗シリコン基板のみ限定することなく、高抵抗基板を用いても良い。いずれにせよ、どちらの基板を用いても熱酸化は同様に実施でき、上述の製造方法とすることで、第1絶縁層34と隔壁部41とが強固に接合できるため、どちらの構成としても接合強度が強固な振動子エレメント25を作製することができる。   In the present embodiment, a thick oxide film-attached wafer 39 that is a low-resistance silicon substrate is used as a base substrate on which the c-MUT cell 30 is formed. This is because the low resistance silicon substrate itself can be used as a wiring path. However, in order to reduce parasitic capacitance as much as possible, it is preferable to use a high-resistance substrate. Therefore, the base substrate is not limited to a low-resistance silicon substrate, and a high-resistance substrate may be used. In any case, thermal oxidation can be carried out in the same way regardless of which substrate is used, and the first insulating layer 34 and the partition wall 41 can be firmly bonded by using the above-described manufacturing method. The vibrator element 25 having a strong bonding strength can be manufactured.

(第2の実施の形態)
次に、図18〜図29を用いて、本発明の第2の実施の形態について説明する。
図18〜図29は、第2の実施の形態に係り、図18はc−MUTセルの断面図、図19は図18とは別方向で切断したc−MUTセルの断面図、図20は低抵抗シリコン基板の断面図、図21は低抵抗シリコン基板の一面に凹部を形成した状態を示す断面図、図22は低抵抗シリコン基板に熱酸化膜を形成した状態を示す断面図、図23は低抵抗シリコン基板の凹部を形成した一面側に導電性材料を成膜した状態を示す断面図、図24は導電性材料をエッチングして下部電極を形成した低抵抗シリコン基板を示す断面図、図25は下部電極上に絶縁膜を形成した低抵抗シリコン基板を示す断面図、図26は低抵抗シリコン基板とSOIウエハを接合した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図、図27はSOIウエハのベースシリコンをエッチング除去した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図、図28は絶縁膜が上面に形成された状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図、図29はc−MUTセルの製造工程を示すフローチャートである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
18 to 29 relate to the second embodiment, FIG. 18 is a cross-sectional view of a c-MUT cell, FIG. 19 is a cross-sectional view of a c-MUT cell cut in a direction different from FIG. 18, and FIG. FIG. 21 is a cross-sectional view showing a state where a recess is formed on one surface of the low-resistance silicon substrate, FIG. 22 is a cross-sectional view showing a state where a thermal oxide film is formed on the low-resistance silicon substrate, and FIG. FIG. 24 is a cross-sectional view showing a state in which a conductive material is formed on the one surface side where the concave portion of the low-resistance silicon substrate is formed, FIG. 24 is a cross-sectional view showing the low-resistance silicon substrate in which the lower electrode is formed by etching the conductive material, 25 is a cross-sectional view showing a low-resistance silicon substrate having an insulating film formed on the lower electrode, and FIG. 26 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the c-MUT cell in a state where the low-resistance silicon substrate and the SOI wafer are bonded together. Is the base silicon of SOI wafer FIG. 28 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the c-MUT cell with the insulating film formed on the upper surface, and FIG. 29 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the c-MUT cell with the insulating film formed on the upper surface. It is a flowchart which shows this manufacturing process.

尚、以下の説明において、第1の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。   In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different portions are described.

図18に示すように、本実施の形態のc−MUTセル30が配列された振動子エレメント25は、ベース基板を構成し第1の基板となる低抵抗シリコン(Si)基板60に、本実施の形態では、c−MUTセル30毎に対応した各キャビティ51下に深さ0.4μmの基板側凹部60aが形成されている。そして、この低抵抗シリコン(Si)基板60の表面に、シリコン熱酸化膜(SiO2膜)61(61a,61b)が、ここでは厚さ0.5μmで成膜されている。これにより、基板側凹部60aに沿って、上面側となるシリコン熱酸化膜61aの表面に電極用凹部61Aが形成されている。   As shown in FIG. 18, the transducer element 25 in which the c-MUT cells 30 according to the present embodiment are arranged is formed on a low-resistance silicon (Si) substrate 60 that forms a base substrate and serves as a first substrate. In this embodiment, a substrate-side recess 60 a having a depth of 0.4 μm is formed under each cavity 51 corresponding to each c-MUT cell 30. A silicon thermal oxide film (SiO 2 film) 61 (61a, 61b) is formed on the surface of the low resistance silicon (Si) substrate 60 with a thickness of 0.5 μm here. Thus, the electrode recess 61A is formed on the surface of the silicon thermal oxide film 61a on the upper surface side along the substrate-side recess 60a.

この電極用凹部61A内には、下部電極35が配設され、この下部電極35上に絶縁膜55が成膜されている。尚、本実施の形態のシリコン熱酸化膜61は、下部電極35が形成される一面側を接合膜を構成する上面側シリコン熱酸化膜61aとし、他面側を下面側シリコン熱酸化膜61bとする。   A lower electrode 35 is disposed in the electrode recess 61 </ b> A, and an insulating film 55 is formed on the lower electrode 35. In the silicon thermal oxide film 61 of the present embodiment, one surface side where the lower electrode 35 is formed is an upper surface side silicon thermal oxide film 61a constituting the bonding film, and the other surface side is a lower surface side silicon thermal oxide film 61b. To do.

また、下部電極35の上面には、キャビティ51が介在する上部電極31との絶縁性を保持するための絶縁膜55が形成されている。   In addition, an insulating film 55 is formed on the upper surface of the lower electrode 35 to maintain insulation from the upper electrode 31 with the cavity 51 interposed.

さらに、本実施の形態においても、図19に示すように、各下部電極35は、隣接する各セル30の夫々の下部電極35と伝導部35aにより電気的に接続されるように一体形成されている。   Furthermore, also in this embodiment, as shown in FIG. 19, each lower electrode 35 is integrally formed so as to be electrically connected to each lower electrode 35 of each adjacent cell 30 by a conductive portion 35a. Yes.

以上のように構成された本実施の形態のセル30が複数配列されたエレメント25の製造方法について、図20〜図28、及び図29のフローチャートのステップ(S)に基づいて説明する。ここで、図29のフローチャートのステップS16〜ステップS18と、第1の実施の形態での図17のフローチャーのステップS4〜ステップS6とは、同一のSOIウエハ45の製造工程であるため、それらの説明を省略し、第1の実施の形態とは異なる工程のみの説明を行う。   A manufacturing method of the element 25 in which a plurality of cells 30 of the present embodiment configured as described above are arranged will be described based on step (S) of the flowcharts of FIGS. 20 to 28 and FIG. 29. Here, steps S16 to S18 in the flowchart of FIG. 29 and steps S4 to S6 of the flowchart of FIG. 17 in the first embodiment are the manufacturing process of the same SOI wafer 45. Will be omitted, and only the steps different from those of the first embodiment will be described.

先ず、図20に示すように、第1の基板となる低抵抗シリコン(Si)基板(ウエハ)60を準備する(S11)。尚、この低抵抗シリコン基板60は、第1の実施の形態と同様な、例えば、厚さ525μmのもので、勿論、高抵抗基板でも良い。   First, as shown in FIG. 20, a low resistance silicon (Si) substrate (wafer) 60 to be a first substrate is prepared (S11). The low-resistance silicon substrate 60 is the same as that of the first embodiment, for example, having a thickness of 525 μm, and of course may be a high-resistance substrate.

次に、この低抵抗シリコン基板60の一面の下部電極35の位置となる部分を、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)を用いて、深さ0.4μmの基板側凹部60aをエッチングにより形成する(S12)。   Next, a substrate-side recess 60a having a depth of 0.4 μm is formed by etching using tetramethylammonium hydroxide (TMAH) at a portion that is the position of the lower electrode 35 on one surface of the low-resistance silicon substrate 60 (see FIG. S12).

そして、低抵抗シリコン基板60の表面を熱酸化し、図22に示すように、厚さ0.5μmのシリコン熱酸化膜(SiO2膜)61を形成する(S13)。このとき、上面側シリコン熱酸化膜61aの表面には、上記基板側凹部60aの形状に合わせて凹部が形成され、その部分が電極用凹部61Aとなる。   Then, the surface of the low-resistance silicon substrate 60 is thermally oxidized to form a silicon thermal oxide film (SiO 2 film) 61 having a thickness of 0.5 μm as shown in FIG. 22 (S13). At this time, a recess is formed on the surface of the upper surface side silicon thermal oxide film 61a in accordance with the shape of the substrate-side recess 60a, and this portion becomes the electrode recess 61A.

続いて、図23に示すように、上面側シリコン熱酸化膜61a上に、ここではプラチナ(Pt)膜67をスパッタリング法により形成する。このとき、プラチナ膜67は、上面側シリコン熱酸化膜61aの表面形状に合わせて成膜され、表面が凹凸状に成膜される。   Subsequently, as shown in FIG. 23, a platinum (Pt) film 67 is formed here on the upper surface side silicon thermal oxide film 61a by a sputtering method. At this time, the platinum film 67 is formed in accordance with the surface shape of the upper surface side silicon thermal oxide film 61a, and the surface is formed in an uneven shape.

そして、このプラチナ膜67の凸部をCMP(chemical Mechanical Polishing)により、上面側シリコン熱酸化膜61aの表面が露出するまで研磨加工する。このように、プラチナ膜67を研磨加工することで、図24に示すように、電極用凹部61A上に成膜されたプラチナ膜67により下部電極35が形成される(S14)。   Then, the convex portion of the platinum film 67 is polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing) until the surface of the upper surface side silicon thermal oxide film 61a is exposed. Thus, by polishing the platinum film 67, as shown in FIG. 24, the lower electrode 35 is formed by the platinum film 67 formed on the electrode recess 61A (S14).

次に、下部電極35の形状に合わせて、上面側シリコン熱酸化膜61a上にレジスト塗布して、フォトリソグラフィを行い、二酸化ケイ素(SiO2)をスパッタリング法で成膜して、リフトオフによって、図25に示すように、下部電極35上に二酸化ケイ素の絶縁膜55を形成する(S15)。   Next, in accordance with the shape of the lower electrode 35, a resist is applied onto the upper surface side silicon thermal oxide film 61a, photolithography is performed, silicon dioxide (SiO 2) is formed by a sputtering method, and lift-off is performed. As shown in FIG. 5, an insulating film 55 of silicon dioxide is formed on the lower electrode 35 (S15).

以上説明した、ここまでにおけるステップS11〜ステップS15の工程により、シリコン熱酸化膜61が形成されたウエハである低抵抗シリコン基板60上に下部電極35、及び絶縁膜55が形成された第1の基板が作製される。   The first electrode in which the lower electrode 35 and the insulating film 55 are formed on the low-resistance silicon substrate 60 that is the wafer on which the silicon thermal oxide film 61 is formed by the steps S11 to S15 described so far. A substrate is produced.

次に、第1の実施の形態と同様に、ステップS16〜ステップS18の工程により、SOIウエハ45の一面(上部電極31側の面)に隔壁部41が形成された第2の基板が作製される。   Next, as in the first embodiment, the second substrate in which the partition wall 41 is formed on one surface (surface on the upper electrode 31 side) of the SOI wafer 45 is manufactured by the processes of Step S16 to Step S18. The

次に、これら各ウエハ60,45に成膜された、露出している上面側シリコン熱酸化膜61a、及び隔壁部41の夫々の表面を活性化させる(S19)。ここで、本実施の形態では、表面活性化の工程において、2つのウエハ60,45をチャンバ内に入れて、例えば、イオンガスにより実施した。   Next, the exposed upper surface side silicon thermal oxide film 61a formed on each of the wafers 60 and 45 and the surface of the partition wall 41 are activated (S19). Here, in the present embodiment, in the surface activation step, the two wafers 60 and 45 are placed in the chamber and are carried out by, for example, ion gas.

そして、大気開放せずに、図26に示すように、各ウエハ60,45を所定の位置となる、キャビティ51が下部電極35上となる位置で、表面活性化された上面側シリコン熱酸化膜61a、及び隔壁部41の互いの表面となる接合面をボンディング接合する(S20)。こうして、一対の電極31,35間にキャビティ51が形成される。   Then, as shown in FIG. 26, the upper surface side silicon thermal oxide film whose surface has been activated at a position where the cavities 51 are located on the lower electrode 35, as shown in FIG. 61a and the bonding surfaces which are the surfaces of the partition wall 41 are bonded to each other (S20). Thus, the cavity 51 is formed between the pair of electrodes 31 and 35.

次いで、第1の実施の形態と同様にして、図27に示すように、不要なSOIウエハ45のベースシリコン43をシリコン熱酸化膜(SiO2膜)44と共に、KOH(水酸化カリウム溶液)、及びBHF(弗酸系緩衝溶液)を用いてエッチング除去する(S21)。   Next, in the same manner as in the first embodiment, as shown in FIG. 27, the base silicon 43 of the unnecessary SOI wafer 45 is combined with a silicon thermal oxide film (SiO 2 film) 44, KOH (potassium hydroxide solution), and Etching is removed using BHF (hydrofluoric acid buffer solution) (S21).

最後に、図28に示すように、ポリイミド(PI)を第2絶縁層32上に、ここでは厚さ1.0μmで蒸着、例えば、PVD(物理気相成長法)、或いはCVD(化学気相成長法)により成膜して、保護膜33を形成する(S22)。   Finally, as shown in FIG. 28, polyimide (PI) is deposited on the second insulating layer 32 at a thickness of 1.0 μm, for example, PVD (physical vapor deposition) or CVD (chemical vapor deposition). Then, a protective film 33 is formed (S22).

以上のような一連の工程により、本実施の形態のc−MUTセル30が形成された超音波トランスデューサを構成する振動子エレメント25が製造される。
以上のように形成した、本実施の形態の各セル30の構成によれば、各ウエハ60,45の接合面が同一の材料、ここでは二酸化ケイ素(SiO2)であるため、第1の実施の形態での同様な効果を奏すると共に、キャビティ51の空隙形状、特に各電極31,35が対向する面に凹凸が形成されない構造となるため、安定した特性を備えた振動子エレメント25を作製することができる。
Through the series of steps as described above, the transducer element 25 constituting the ultrasonic transducer in which the c-MUT cell 30 of the present embodiment is formed is manufactured.
According to the configuration of each cell 30 of the present embodiment formed as described above, the bonding surfaces of the wafers 60 and 45 are made of the same material, here silicon dioxide (SiO 2). The transducer element 25 having stable characteristics can be produced because the structure has the same effect in terms of shape and the void shape of the cavity 51, in particular, the surface on which the electrodes 31 and 35 face each other is not uneven. Can do.

(第3の実施の形態)
次に、図30〜図42を用いて、本発明の第3の実施の形態について説明する。
図30〜図42は、第3の実施の形態に係り、図30は厚酸化膜付ウエハの断面図、図31は厚酸化膜付ウエハにシリコン窒化膜を形成した状態を示す断面図、図32は導電性材料をエッチングして形成した下部電極上にシリコン窒化膜を形成した厚酸化膜付ウエハを示す断面図、図33は平坦層を形成した厚酸化膜付ウエハを示す断面図、図34は下部電極が露出するまで平坦層を研磨加工した厚酸化膜付ウエハを示す断面図、図35はさらに下部電極上に平坦層を形成した厚酸化膜付ウエハを示す断面図、図36は上部電極上のシリコン熱酸化膜をエッチングした状態のSOIウエハを示す断面図、図37は圧酸化膜ウエハとSOIウエハを接合した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図、図38はSOIウエハのベースシリコンをエッチング除去した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図、図39は上部電極をエッチング形成した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図、図40は上部電極の配線を形成したc−MUTセルの製造過程を示す断面図、図41は保護膜を形成したc−MUTセルの製造過程を示す断面図、図42はc−MUTセルの製造工程を示すフローチャートである。
尚、以下の説明においても、第1、及び第2の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
30 to 42 relate to the third embodiment, FIG. 30 is a cross-sectional view of a wafer with a thick oxide film, and FIG. 31 is a cross-sectional view showing a state in which a silicon nitride film is formed on the wafer with a thick oxide film. 32 is a sectional view showing a wafer with a thick oxide film in which a silicon nitride film is formed on a lower electrode formed by etching a conductive material. FIG. 33 is a sectional view showing a wafer with a thick oxide film in which a flat layer is formed. 34 is a cross-sectional view showing a wafer with a thick oxide film in which a flat layer is polished until the lower electrode is exposed, FIG. 35 is a cross-sectional view showing a wafer with a thick oxide film in which a flat layer is further formed on the lower electrode, and FIG. FIG. 37 is a sectional view showing an SOI wafer in which the silicon thermal oxide film on the upper electrode is etched, FIG. 37 is a sectional view showing a manufacturing process of the c-MUT cell in a state in which the pressure oxide film wafer and the SOI wafer are joined, and FIG. SOI wafer base silicon FIG. 39 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the c-MUT cell with the upper electrode etched, FIG. 39 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the c-MUT cell with the upper electrode etched, and FIG. 41 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the c-MUT cell, FIG. 41 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the c-MUT cell on which the protective film is formed, and FIG. 42 is a flowchart showing the manufacturing process of the c-MUT cell.
In the following description, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different portions are described.

また、本実施の形態は、シリコン基板上に形成するc−MUTセル30の上述の各実施の形態と異なる製造方法の一例であり、本実施の形態のセル30が複数配列されたエレメント25の製造方法について、図30〜図41、及び図42のフローチャートのステップ(S)に基づいて説明する。ここで、図42のフローチャートのステップS46〜ステップS48と、第1の実施の形態での図17のフローチャーのステップS4〜ステップS6とは、同一のSOIウエハ45の製造工程であるため、それらの説明を省略し、第1の実施の形態とは異なる工程のみの説明を行う。   Further, this embodiment is an example of a manufacturing method different from the above-described embodiments of the c-MUT cell 30 formed on the silicon substrate, and the element 25 in which a plurality of the cells 30 according to this embodiment are arranged. A manufacturing method is demonstrated based on step (S) of the flowchart of FIGS. 30-41 and FIG. Here, steps S46 to S48 of the flowchart of FIG. 42 and steps S4 to S6 of the flowchart of FIG. 17 in the first embodiment are the same SOI wafer 45 manufacturing process. Will be omitted, and only the steps different from those of the first embodiment will be described.

先ず、図30に示すように、厚酸化膜付ウエハ39を準備する(S41)。尚、本実施の形態の圧酸化膜付ウエハ39は、厚さ525μmのシリコン基板37に厚さ15μm〜20μmのシリコン酸化膜36が形成されている。次に、図31に示すように、厚酸化膜付ウエハ39の、ここでは一方の面上に、後述する導電性膜の酸化防止のためのシリコン窒化膜71を、ここでは厚さ0.1μmで成膜形成する(S42)。   First, as shown in FIG. 30, a wafer 39 with a thick oxide film is prepared (S41). In the wafer 39 with a pressure oxide film of the present embodiment, a silicon oxide film 36 having a thickness of 15 μm to 20 μm is formed on a silicon substrate 37 having a thickness of 525 μm. Next, as shown in FIG. 31, a silicon nitride film 71 for preventing the oxidation of a conductive film, which will be described later, is formed on one surface of the wafer 39 with a thick oxide film here, with a thickness of 0.1 μm here. Then, a film is formed (S42).

次に、導電性材料である、例えば、モリブデン(Mo)を、ここでは厚さ0.4μmでシリコン窒化膜(SiN膜)71上に成膜した後、フォトリソグラフ法によりパターンニングして、下部電極35を形成する(S43)。このとき、図示していないが、各実施の形態と同様に導電部35aもパターン形成する。   Next, a conductive material, for example, molybdenum (Mo) is formed on the silicon nitride film (SiN film) 71 with a thickness of 0.4 μm here, and then patterned by a photolithographic method to form a lower portion. The electrode 35 is formed (S43). At this time, although not shown, the conductive portion 35a is also patterned as in the respective embodiments.

そして、厚酸化膜付ウエハ39の下部電極35を形成した一面上に、図32に示すように、第1絶縁層となるシリコン窒化膜(SiN膜)72を、ここでは厚さ0.05μmで成膜形成する(S44)。すなわち、下部電極35は、その周囲全面がシリコン窒化膜71,72によって、被覆された状態となる。これにより、後に行う加熱工程の際、シリコン窒化膜71,72によって下部電極35の酸化を防止することができる構成となる。   Then, as shown in FIG. 32, a silicon nitride film (SiN film) 72 serving as a first insulating layer is formed on one surface of the thick oxide film wafer 39 on which the lower electrode 35 is formed, with a thickness of 0.05 μm here. A film is formed (S44). That is, the entire surface of the lower electrode 35 is covered with the silicon nitride films 71 and 72. Accordingly, the silicon nitride films 71 and 72 can prevent the lower electrode 35 from being oxidized during the heating process performed later.

次に、図33に示すように、下部電極35が形成された厚酸化膜付ウエハ39のシリコン酸化膜72上に第2絶縁層となるシリコン酸化膜(SiO2膜)73を厚さ2.0〜3.0μm程度にテトラエトキシラン(TEOS)を用いたCVD法により成膜する。そして、このシリコン酸化膜73を、図34に示すように、一旦、下部電極35が露出するまで研磨し、表面を平坦化した後、再度、ここでは厚さ0.6μmのシリコン酸化膜をTEOSを用いたCVD法により成膜し、図35に示すように、シリコン酸化膜からなる接合膜を構成する平坦層74を形成する(S45)。すなわち、厚酸化膜付ウエハ39は、下部電極35上に厚さ0.6μmのシリコン酸化膜が成膜され、それ以外の部分には表面が連続的に平坦となる厚さ1.0μmのシリコン酸化膜が成膜された状態となる。尚、TEOSを用いて、シリコン酸化膜を積み直すことによって、この平坦層74の膜厚を自由にコントロールすることができる。   Next, as shown in FIG. 33, a silicon oxide film (SiO 2 film) 73 serving as a second insulating layer is formed on the silicon oxide film 72 of the wafer 39 with a thick oxide film on which the lower electrode 35 is formed to a thickness of 2.0. The film is formed by a CVD method using tetraethoxylane (TEOS) to about ~ 3.0 μm. Then, as shown in FIG. 34, this silicon oxide film 73 is once polished until the lower electrode 35 is exposed, and the surface is flattened. Then, here again, a silicon oxide film having a thickness of 0.6 μm is TEOS. As shown in FIG. 35, a flat layer 74 constituting a bonding film made of a silicon oxide film is formed (S45). That is, in the wafer 39 with a thick oxide film, a silicon oxide film having a thickness of 0.6 μm is formed on the lower electrode 35, and the silicon oxide having a thickness of 1.0 μm whose surface is continuously flat in other portions. An oxide film is formed. The film thickness of the flat layer 74 can be freely controlled by re-stacking the silicon oxide film using TEOS.

以上説明した、ここまでにおけるステップS41〜ステップS45の工程により、厚酸化膜付ウエハ39上にシリコン窒化膜71,72に囲まれた下部電極35、及び平坦層74が形成された第1の基板が作製される。   The first substrate in which the lower electrode 35 surrounded by the silicon nitride films 71 and 72 and the flat layer 74 are formed on the wafer 39 with the thick oxide film by the steps S41 to S45 described so far. Is produced.

次に、第1の実施の形態と同様に、ステップS46〜ステップS48の工程により、SOIウエハ45の一面(上部電極31側の面)に隔壁部41が形成された、図36に示す第2の基板が作製される。尚、図36では、符号31aを用いて、ここでは低抵抗シリコン層とする。   Next, as in the first embodiment, the partition wall 41 is formed on one surface (surface on the upper electrode 31 side) of the SOI wafer 45 by the steps S46 to S48. The substrate is manufactured. In FIG. 36, reference numeral 31a is used to denote a low resistance silicon layer here.

次に、これら各ウエハ39,45に成膜された、平坦層74、及び隔壁部41の夫々の表面を活性化させる(S49)。ここで、本実施の形態では、厚酸化膜付ウエハ39上に形成された上部電極35は、シリコン窒化膜71,72に覆われているため、900℃程度までの加熱を行ったとしても、酸化が防止される。   Next, the surfaces of the flat layer 74 and the partition wall 41 formed on each of the wafers 39 and 45 are activated (S49). Here, in the present embodiment, the upper electrode 35 formed on the wafer 39 with the thick oxide film is covered with the silicon nitride films 71 and 72, so that even if heating up to about 900 ° C. is performed, Oxidation is prevented.

そして、図37に示すように、各ウエハ39,45を所定の位置となる、キャビティ51が下部電極35上となる位置で、表面活性化された平坦層74、及び隔壁部41の互いの表面となる接合面をボンディング接合する(S50)。こうして、一対の電極31,35間にキャビティ51が形成される。   Then, as shown in FIG. 37, the respective surfaces of the flat layer 74 and the partition wall portion 41 which are surface activated at the positions where the respective wafers 39 and 45 are in a predetermined position and the cavity 51 is on the lower electrode 35. The bonding surfaces to be bonded are bonded (S50). Thus, the cavity 51 is formed between the pair of electrodes 31 and 35.

次いで、図38に示すように、不要なSOIウエハ45のベースシリコン43を、本実施の形態ではバックグラインダをした後、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロオキサイド)などの薬液によりエッチング除去する(S51)。   Next, as shown in FIG. 38, the unnecessary base silicon 43 of the SOI wafer 45 is back grindered in this embodiment, and then etched away with a chemical such as TMAH (tetramethylammonium hydroxide) (S51).

次に、フォトリソグラフ法により、BOXであるシリコン熱酸化膜(第2絶縁層32)と共に、低抵抗シリコン層31aを、ここではケミカルドライエッチング(CDE)して、図31に示すように、上部電極31を形成する(S52)。   Next, the low resistance silicon layer 31a is chemically dry-etched (CDE) here together with the silicon thermal oxide film (second insulating layer 32) that is BOX by a photolithographic method, and as shown in FIG. The electrode 31 is formed (S52).

そして、厚酸化膜付ウエハ39上の上部電極31、及び隔壁部41の表面上に、ここではアルミニウム(Al)をスパッタリング法により、厚さ1.0μmで成膜した後、フォトリソグラフ法でパターンニングして、エッチングにより、図40に示す、上部電極31と電気的に接続された配線80を形成する(S53)。この配線80は、1つの振動子エレメント25内で隣接するc−MUTセル30の上部電極31同士を電気的に接続するための配線パターンとなる。   Then, aluminum (Al) is formed on the surface of the upper electrode 31 on the wafer 39 with a thick oxide film and the partition wall 41 by a sputtering method to a thickness of 1.0 μm, and then patterned by a photolithographic method. The wiring 80 electrically connected to the upper electrode 31 shown in FIG. 40 is formed by etching (S53). The wiring 80 becomes a wiring pattern for electrically connecting the upper electrodes 31 of the c-MUT cells 30 adjacent in one transducer element 25.

最後に、上部電極31、及び配線80上に、ここではシリコン窒化膜(SiN膜)である保護膜81を形成する(S54)。尚、保護膜81は、パリレン膜などでも良い。   Finally, a protective film 81, which is a silicon nitride film (SiN film) here, is formed on the upper electrode 31 and the wiring 80 (S54). The protective film 81 may be a parylene film.

以上のような一連の工程により、本実施の形態のc−MUTセル30が形成された超音波トランスデューサを構成する振動子エレメント25が製造される。
以上のように形成した、本実施の形態の各セル30の構成によれば、各ウエハ39,45の接合面が同一の材料、ここでは二酸化ケイ素(SiO2)であるため、第1の実施の形態での同様な効果を奏すると共に、各ウエハ39,45の接合工程で夫々の接合面を高温化させる活性化方法でも、金属材料を用いて形成する下部電極35の酸化を防止することができる。すなわち、下部電極35は、低融点金属材料のアルミニウム(Al)などでも形成することができる構成となる。
Through the series of steps as described above, the transducer element 25 constituting the ultrasonic transducer in which the c-MUT cell 30 of the present embodiment is formed is manufactured.
According to the configuration of each cell 30 of the present embodiment formed as described above, the bonding surfaces of the wafers 39 and 45 are made of the same material, here silicon dioxide (SiO 2). In addition, the activation method in which the bonding surfaces are heated in the bonding process of the wafers 39 and 45 can prevent oxidation of the lower electrode 35 formed using the metal material. . That is, the lower electrode 35 can be formed of a low melting point metal material such as aluminum (Al).

以上、各実施の形態で説明したように、2枚の基板(ウエハ)を接合して形成する振動子エレメント25は、両基板の接合部を緻密でありながら、熱膨張係数なども等しい同一材料からなる熱酸化膜とすることで、設置される医療機器特有の高熱リプロセス処理(オートクレーブなど)に対し、充分に耐性のある構成となる。また、熱酸化膜は、成膜時に厚みのバラツキが生じにくいため、各c−MUTセル30の振動特性を均一にした精度の高い超音波トランスデューサである振動子エレメント25となる。   As described above, as described in each embodiment, the vibrator element 25 formed by bonding two substrates (wafers) is the same material having the same thermal expansion coefficient and the like while the bonding portion between both substrates is dense. By using a thermal oxide film made of the above, it becomes a structure that is sufficiently resistant to a high-temperature reprocessing treatment (autoclave or the like) specific to the medical device to be installed. Further, since the thermal oxide film is unlikely to vary in thickness at the time of film formation, the thermal oxide film becomes the transducer element 25 which is a highly accurate ultrasonic transducer in which the vibration characteristics of each c-MUT cell 30 are made uniform.

尚、上述の各実施の形態では、シリコン酸化膜(SiO2膜)同士の表面活性化接合を記載したが、同一の絶縁材料であれば、如何なるものでも良く、例えば、シリコン窒化膜(SiN膜)、シリコンカーバイド膜(SiC膜)、酸化タルタン(Ta2O5)、ルチル(TiO2)などを用いても良い。   In each of the above-described embodiments, the surface activated bonding between the silicon oxide films (SiO2 films) is described. However, any material can be used as long as they are the same insulating material, for example, a silicon nitride film (SiN film). Alternatively, a silicon carbide film (SiC film), tartan oxide (Ta2O5), rutile (TiO2), or the like may be used.

以上の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態、及び変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。   The invention described in the above embodiment is not limited to the embodiment and modifications, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.

例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。   For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiment, the problems described in the column of problems to be solved by the invention can be solved, and the effects described in the effects of the invention can be achieved. In the case of being obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.

以上の実施の形態に記載した超音波トランスデューサは、以下の付記に記載する特徴を有している。   The ultrasonic transducers described in the above embodiments have the characteristics described in the following supplementary notes.

(付記1)
2枚の基板を接合して製造される超音波トランスデューサにおいて、
一対の電極間に配設された空隙部と、
第1の基板に形成された接合膜と、
第2の基板に形成され、上記接合膜と接合して、上記空隙部の外周を形成する隔壁部と、
を有し、
上記接合膜と、上記隔壁部とを同一の絶縁材料により形成したことを特徴とする超音波トランスデューサ。
(Appendix 1)
In an ultrasonic transducer manufactured by joining two substrates,
A gap disposed between a pair of electrodes;
A bonding film formed on the first substrate;
A partition wall formed on a second substrate and bonded to the bonding film to form an outer periphery of the void;
Have
An ultrasonic transducer in which the bonding film and the partition wall are formed of the same insulating material.

(付記2)
上記接合膜と、上記隔壁部との接合部は、表面活性化接合されていることを特徴とする付記2に記載の超音波トランスデューサ。
(Appendix 2)
The ultrasonic transducer according to appendix 2, wherein the bonding portion between the bonding film and the partition wall is surface activated bonded.

(付記3)
上記同一の絶縁材料は、酸化シリコンであることを特徴とする付記1、又は付記2に記載の超音波トランスデューサ。
(Appendix 3)
The ultrasonic transducer according to appendix 1 or appendix 2, wherein the same insulating material is silicon oxide.

(付記4)
上記酸化シリコンは、上記接合膜、及び上記隔壁部の少なくとも1方が熱酸化により形成された熱酸化シリコンであることを特徴とする付記3に記載の超音波トランスデューサ。
(Appendix 4)
The ultrasonic transducer according to appendix 3, wherein the silicon oxide is thermally oxidized silicon in which at least one of the bonding film and the partition wall is formed by thermal oxidation.

(付記5)
上記第2の基板は、上記一対の電極のうちの一方となる電極として機能する低抵抗シリコンを有するSOIウエハからなることを特徴とする付記1から付記4の何れか1項に記載の超音波トランスデューサ。
(Appendix 5)
The ultrasonic wave according to any one of appendix 1 to appendix 4, wherein the second substrate is made of an SOI wafer having low-resistance silicon that functions as one of the pair of electrodes. Transducer.

(付記6)
2枚の基板を接合して、一対の電極間に空隙部を形成する超音波トランスデューサの製造方法であって、
第1の電極が形成された第1の基板上に接合膜を形成し、
第2の電極が形成された第2の基板上に上記接合膜と同一の絶縁部材により上記空隙部の外周壁となる隔壁部を形成し、
上記第1の電極と上記第2の電極とが上記空隙部を介在して対向するように、上記第1の基板の上記接合膜、及び上記第2の基板の上記隔壁部の夫々を表面活性化接合し、
たことを特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。
(Appendix 6)
A method of manufacturing an ultrasonic transducer in which two substrates are joined to form a gap between a pair of electrodes,
Forming a bonding film on the first substrate on which the first electrode is formed;
Forming a partition wall as an outer peripheral wall of the gap by the same insulating member as the bonding film on the second substrate on which the second electrode is formed,
Surface-activate each of the bonding film of the first substrate and the partition wall of the second substrate so that the first electrode and the second electrode face each other with the gap interposed therebetween. Joining
An ultrasonic transducer manufacturing method characterized by the above.

(付記7)
内視鏡挿入部の先端を構成する先端硬性部の先端側に配置され、1つ、又は複数の超音波振動子エレメントを配列した構成の超音波トランスデューサを備えた超音波内視鏡であって、
一対の電極間に配設された空隙部と、
第1の基板に形成された接合膜と、
第2の基板に形成され、上記接合膜と接合して、上記空隙部の外周を形成する隔壁部と、
を有し、
上記接合膜と、上記隔壁部とを同一の絶縁材料により形成したことを特徴とする超音波内視鏡。
(Appendix 7)
An ultrasonic endoscope comprising an ultrasonic transducer arranged on the distal end side of a distal end rigid portion constituting the distal end of an endoscope insertion portion and having a configuration in which one or a plurality of ultrasonic transducer elements are arranged. ,
A gap disposed between a pair of electrodes;
A bonding film formed on the first substrate;
A partition wall formed on a second substrate and bonded to the bonding film to form an outer periphery of the void;
Have
An ultrasonic endoscope characterized in that the bonding film and the partition wall are formed of the same insulating material.

(付記8)
上記接合膜と、上記隔壁部との接合部は、表面活性化接合されていることを特徴とする付記7に記載の超音波内視鏡。
(Appendix 8)
The ultrasonic endoscope according to appendix 7, wherein the bonding portion between the bonding film and the partition wall is surface activated bonded.

第1の実施の形態に係る、超音波内視鏡の概略構成を説明する図The figure explaining schematic structure of the ultrasonic endoscope based on 1st Embodiment 同、超音波内視鏡の先端部分の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the front-end | tip part of an ultrasonic endoscope same as the above 同、超音波振動子部の構成を説明する図The figure explaining the structure of an ultrasonic transducer | vibrator part similarly 同、超音波トランスデューサの上面図The top view of the ultrasonic transducer 同、図4の円Vを拡大した図Same as above, enlarged view of circle V in FIG. 同、図5のVI−VI線に沿ったc−MUTセルの断面図FIG. 5 is a cross-sectional view of the c-MUT cell taken along line VI-VI in FIG. 同、図5のVII−VII線に沿ったc−MUTセルの断面図FIG. 5 is a cross-sectional view of the c-MUT cell taken along line VII-VII in FIG. 同、厚酸化膜付ウエハを示す断面図Sectional view showing a wafer with a thick oxide film 同、厚酸化膜付ウエハ上に下部電極を形成した状態を示す断面図Sectional drawing which shows the state which formed the lower electrode on the wafer with a thick oxide film similarly 同、第1絶縁層を形成した状態の厚酸化膜付ウエハを示す断面図Sectional drawing which shows the wafer with a thick oxide film of the state which formed the 1st insulating layer similarly 同、SOIウエハを示す断面図Sectional view showing SOI wafer 同、SOIウエハにシリコン熱酸化膜を形成した状態を示す断面図Sectional drawing which shows the state which formed the silicon thermal oxide film in the SOI wafer similarly 同、上部電極上のシリコン熱酸化膜をエッチングした状態のSOIウエハを示す断面図Sectional drawing which shows the SOI wafer of the state which etched the silicon thermal oxide film on an upper electrode similarly 同、厚酸化膜付ウエハとSOIウエハを接合した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the c-MUT cell of the state which joined the wafer with a thick oxide film, and the SOI wafer same as the above 同、SOIウエハのベースシリコンをエッチング除去した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the c-MUT cell of the state which removed the base silicon of the SOI wafer by the same etching 同、絶縁膜が上面に形成された状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the c-MUT cell of the state in which the insulating film was formed in the upper surface similarly 同、c−MUTセルの製造工程を示すフローチャートThe flowchart which shows the manufacturing process of c-MUT cell, the same 第2の実施の形態に係る、c−MUTセルの断面図、Sectional drawing of c-MUT cell based on 2nd Embodiment, 同、図18とは別方向で切断したc−MUTセルの断面図FIG. 18 is a cross-sectional view of a c-MUT cell cut in a direction different from FIG. 同、低抵抗シリコン基板の断面図Cross section of low resistance silicon substrate 同、低抵抗シリコン基板の一面に凹部を形成した状態を示す断面図Sectional drawing which shows the state which formed the recessed part in the same surface of the low resistance silicon substrate 同、低抵抗シリコン基板に熱酸化膜を形成した状態を示す断面図Sectional view showing a state where a thermal oxide film is formed on a low-resistance silicon substrate 同、低抵抗シリコン基板の凹部を形成した一面側に導電性材料を成膜した状態を示す断面図Sectional drawing which shows the state which formed the conductive material into the same surface side in which the recessed part of the low resistance silicon substrate was formed similarly 同、導電性材料をエッチングして下部電極を形成した低抵抗シリコン基板を示す断面図Sectional view showing a low-resistance silicon substrate on which a lower electrode is formed by etching a conductive material 同、下部電極上に絶縁膜を形成した低抵抗シリコン基板を示す断面図Sectional view showing a low-resistance silicon substrate with an insulating film formed on the lower electrode 同、低抵抗シリコン基板とSOIウエハを接合した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the c-MUT cell of the state which joined the low resistance silicon substrate and SOI wafer same as the above 同、SOIウエハのベースシリコンをエッチング除去した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the c-MUT cell of the state which removed the base silicon of the SOI wafer by the same etching 同、絶縁膜が上面に形成された状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the c-MUT cell of the state in which the insulating film was formed in the upper surface similarly 同、c−MUTセルの製造工程を示すフローチャートThe flowchart which shows the manufacturing process of c-MUT cell, the same 第3の形態に係る、厚酸化膜付ウエハの断面図Sectional drawing of the wafer with a thick oxide film based on a 3rd form 同、厚酸化膜付ウエハにシリコン窒化膜を形成した状態を示す断面図Sectional view showing a state in which a silicon nitride film is formed on a wafer with a thick oxide film 同、導電性材料をエッチングして形成した下部電極上にシリコン窒化膜を形成した厚酸化膜付ウエハを示す断面図Sectional view showing a wafer with a thick oxide film in which a silicon nitride film is formed on a lower electrode formed by etching a conductive material 同、平坦層を形成した厚酸化膜付ウエハを示す断面図Sectional view showing a wafer with a thick oxide film on which a flat layer is formed 同、下部電極が露出するまで平坦層を研磨加工した厚酸化膜付ウエハを示す断面図Sectional drawing which shows the wafer with a thick oxide film which polished the flat layer until the lower electrode was exposed 同、さらに下部電極上に平坦層を形成した厚酸化膜付ウエハを示す断面図Sectional view showing a wafer with a thick oxide film in which a flat layer is further formed on the lower electrode 同、上部電極上のシリコン熱酸化膜をエッチングした状態のSOIウエハを示す断面図Sectional drawing which shows the SOI wafer of the state which etched the silicon thermal oxide film on an upper electrode similarly 同、圧酸化膜ウエハとSOIウエハを接合した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacture process of the c-MUT cell of the state which joined the pressure oxide film wafer and SOI wafer same as the above 同、SOIウエハのベースシリコンをエッチング除去した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the c-MUT cell of the state which removed the base silicon of the SOI wafer by the same etching 同、上部電極をエッチング形成した状態のc−MUTセルの製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacture process of the c-MUT cell of the state which etched the upper electrode similarly 同、上部電極の配線を形成したc−MUTセルの製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacture process of c-MUT cell which formed the wiring of the upper electrode similarly 同、保護膜を形成したc−MUTセルの製造過程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of c-MUT cell which formed the protective film similarly 同、c−MUTセルの製造工程を示すフローチャートThe flowchart which shows the manufacturing process of c-MUT cell, the same

符号の説明Explanation of symbols

1・・・超音波内視鏡
7・・・先端硬性部
20・・・超音波振動子部
25・・・振動子エレメント
26・・・同軸ケーブル束
30・・・セル
31・・・上部電極
32・・・第1絶縁層
33・・・保護膜
34・・・第2絶縁層
35・・・下部電極
35a・・・伝導部
36・・・シリコン熱酸化膜
37・・・シリコン基板
38・・・メンブレン
39・・・厚酸化膜付ウエハ
41・・・隔壁部
43・・・ベースシリコン
44・・・シリコン熱酸化膜
45・・・ウエハ
51・・・キャビティ
55・・・絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasound endoscope 7 ... Hard tip part 20 ... Ultrasonic transducer part 25 ... Transducer element 26 ... Coaxial cable bundle 30 ... Cell 31 ... Upper electrode 32 ... 1st insulating layer 33 ... Protective film 34 ... 2nd insulating layer 35 ... Lower electrode 35a ... Conducting part 36 ... Silicon thermal oxide film 37 ... Silicon substrate 38 ..Membrane 39... Thick oxide film wafer 41... Partition wall 43... Base silicon 44... Silicon thermal oxide film 45.

Claims (6)

一対の電極間に配設された空隙部と、
該空隙部と接し、超音波送受信面となる振動膜と、
上記空隙部を介し上記振動膜と対向する位置にある基板と、
上記空隙部の外周を形成する隔壁部と、
を有し、
上記隔壁部、及び該隔壁部と接触する上記基板表面部の少なくとも一部分を同一の絶縁材料により形成したことを特徴とする超音波トランスデューサ。
A gap disposed between a pair of electrodes;
A vibrating membrane that is in contact with the gap and serves as an ultrasonic wave transmitting and receiving surface;
A substrate in a position facing the vibrating membrane via the gap,
A partition wall forming an outer periphery of the gap,
Have
The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein at least a part of the partition wall portion and the substrate surface portion in contact with the partition wall portion are formed of the same insulating material.
上記同一の絶縁材料は、酸化シリコンであることを特徴とする請求項1に記載の超音波トランスデューサ。   The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the same insulating material is silicon oxide. 上記隔壁部、及び上記基板表面部の少なくとも一部分の酸化シリコンのうちの1方、又は両方が熱酸化シリコンであることを特徴とする請求項2に記載の超音波トランスデューサ。   3. The ultrasonic transducer according to claim 2, wherein one or both of the partition wall and the silicon oxide on at least a part of the surface portion of the substrate is thermally oxidized silicon. 上記一対の電極のうち、少なくとも一方の電極は低抵抗シリコンからなることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の超音波トランスデューサ。   The ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of the pair of electrodes is made of low-resistance silicon. 内視鏡挿入部に配設され、1つ、又は複数の超音波振動子エレメントを配列した構成の前記請求項1から請求項4の何れかに記載の超音波トランスデューサを備えたことを特徴とする超音波内視鏡。   5. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the ultrasonic transducer is disposed in an endoscope insertion portion and has a configuration in which one or a plurality of ultrasonic transducer elements are arranged. Ultrasound endoscope. 2枚の基板を接合して、一対の電極間に空隙部を形成する超音波トランスデューサの製造方法であって、
第1の電極が形成された第1の基板上に接合膜を形成し、
第2の電極が形成された第2の基板上に上記接合膜と同一の絶縁部材により上記空隙部の外周壁となる隔壁部を形成し、
上記第1の電極と上記第2の電極とが上記空隙部を介在して対向するように、上記第1の基板の上記接合膜、及び上記第2の基板の上記隔壁部の夫々を表面活性化接合したことを特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。
A method of manufacturing an ultrasonic transducer in which two substrates are joined to form a gap between a pair of electrodes,
Forming a bonding film on the first substrate on which the first electrode is formed;
Forming a partition wall as an outer peripheral wall of the gap by the same insulating member as the bonding film on the second substrate on which the second electrode is formed,
Surface-activate each of the bonding film of the first substrate and the partition wall of the second substrate so that the first electrode and the second electrode face each other with the gap interposed therebetween. A method for manufacturing an ultrasonic transducer, characterized by comprising:
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