JP2015051175A - 静電容量型トランスデューサ及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】犠牲層の厚さに関わらず振動膜の厚さを決めることができ、設計の自由度を向上させられる静電容量型トランスデューサ、その作製方法等を提供する。【解決手段】静電容量型トランスデューサは、第一の電極３と間隙９を挟んで設けられた第二の電極１２を含む振動膜１３が振動可能に支持された構造のセル１５を有する。このトランスデューサは、第一の電極上に犠牲層５を形成し、犠牲層上に振動膜を形成し、エッチングホール８を形成して犠牲層を除去し、エッチングホールを封止する封止層１１を形成することで作製できる。この際、犠牲層を覆う絶縁膜６、１１を形成し、絶縁膜の第一の電極側への正射影において間隙に重なる部分の少なくとも一部をエッチングにより除去した後に、振動膜１３を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、超音波変換素子などとして用いられる静電容量型トランスデューサ、その作製方法などに関する。

近年、微細加工技術の発展に伴い、マイクロメータオーダの精度で加工された様々な微小機械素子が実現されている。このような技術を用いて、静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ：Ｃａｐａｓｉｔｉｖｅ−Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ−Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ−Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）の開発が盛んとなっている。ＣＭＵＴは、軽量の振動膜を振動させて超音波などの音響波（以下、超音波で代表することがある）を送信、受信するデバイスであり、液中及び空気中でも優れた広帯域特性を持つものが容易に得られる。従って、ＣＭＵＴを医療用途として利用すると、従来、使用されている圧電素子からなる超音波デバイスよりも、高精度な診断が可能となるため、その代替品として注目を集めている。尚、本明細書において、音響波とは、音波、超音波、光音響波と呼ばれるものを含む。例えば、被検体内部に可視光線や赤外線等の光（電磁波）を照射して被検体内部で発生する光音響波を含む。

静電容量型トランスデューサは、次の如きセルを有する。セルは、Ｓｉなどの基板上に配置された第一の電極と、第一の電極と対向して配置された第二の電極と、第一及び第二の電極間の間隙（キャビティ）と、第二の電極を含み間隙上に形成されたメンブレンからなる振動膜と、振動膜支持部で構成される。前記メンブレンは間隙を封止する構造を有する。静電容量型トランスデューサの作製方法の一つとして、Ｓｉなどの基板上に材料を積層して形成する製法がある。キャビティ構造は、予め間隙となる部分に犠牲層材料を堆積し、犠牲層材料の上に振動膜を堆積し、更にその振動膜の一部に設けた開口部（エッチングホール）から犠牲層材料をエッチングにより選択的に除去することで形成する。静電容量型トランスデューサは、水中や油中などの溶媒中で使用するため、上記工程後に、間隙を形成するために設けたエッチングホール部に膜を堆積してエッチングホールを封止する。犠牲層材料上への堆積で振動膜を形成する工程では、犠牲層材料上の振動膜が超音波を送受信するためのメンブレンとなり、犠牲層材料端の振動膜がメンブレンのポスト部となる。そのため、犠牲層材料上に形成する振動膜の厚さは、メンブレンのポスト部の厚さを十分に取るために、犠牲層材料を十分に覆うことができる厚さ（即ち、確実なカバレッジを達成する厚さ）とする必要がある。よって、振動膜の振動するメンブレンは、犠牲層材料を覆うことができる厚さ以上に厚く形成する必要がある。

特許文献１に開示された静電容量型トランスデューサでは、上記静電容量型トランスデューサの作製方法と同様に、犠牲層上に膜を堆積させ、エッチングホールから犠牲層を除去して封止することで間隙部を形成する。間隙を形成後に基板をエッチングして振動膜を露出させ、基板裏面から超音波を送受信することで、犠牲層厚さによらず振動膜の厚さを決めることが可能である。しかしながら、犠牲層上に膜を堆積させる工程においては、カバレッジが十分に取れる厚さにする必要がある。

米国特許第７７９０４９０号

上述した様に、犠牲層を除去して間隙を形成する静電容量型トランスデューサの製法では、犠牲層上に堆積させる膜は、犠牲層を十分に覆う必要がある。そのため、犠牲層上に堆積させる膜は十分な厚さが必要であり、間隙が厚くなればなるほど、必要な振動膜の厚さは厚くなり設計の自由度が低下する。

上記課題に鑑み、第一の電極と間隙を挟んで設けられた第二の電極を含む振動膜が振動可能に支持された構造のセルを有する静電容量型トランスデューサの本発明の作製方法は、次の工程を有する。前記第一の電極上に犠牲層を形成する工程。前記犠牲層上に前記振動膜を形成する工程。エッチングホールを形成して前記犠牲層を除去する工程。前記エッチングホールを封止する封止層を形成する工程。そして、前記犠牲層上に前記犠牲層を覆う絶縁膜を形成し、前記絶縁膜の前記第一の電極側への正射影において前記間隙に重なる部分の少なくとも一部をエッチングにより除去した後に、前記振動膜を形成する。

また、第一の電極と間隙を挟んで設けられた第二の電極を含む振動膜が支持部により振動可能に支持された構造のセルを有する本発明の静電容量型トランスデューサは、次の特徴を有する。前記間隙は、犠牲層を除去して形成され、前記振動膜は、前記間隙を覆うように配置されたメンブレンと、前記メンブレン上に配置され前記犠牲層を除去するために用いられたエッチング孔を封止する封止層と、前記第一の電極側への正射影において前記間隙の少なくとも一部に重なる部分に配置された前記第二の電極を含む。そして、前記支持部は、前記犠牲層を覆うように形成されて当該絶縁膜の前記第一の電極側への正射影において前記間隙に重なる部分の少なくとも一部がエッチングにより除去された絶縁膜と前記メンブレンと前記封止層を含む。

本発明では、犠牲層上に犠牲層を覆う絶縁膜を形成し、絶縁膜の第一の電極側への正射影において間隙に重なる部分の少なくとも一部をエッチングにより除去した後に、振動膜を形成する。従って、犠牲層の厚さに関わらず振動膜の厚さを決めることができ、設計の自由度が向上する。

本発明の静電容量型トランスデューサの例を説明する図。 本発明の静電容量型トランスデューサの例を説明する図。 本発明の静電容量型トランスデューサの作製方法の例を説明する図。 本発明の静電容量型トランスデューサの作製方法の例を説明する図。 本発明の静電容量型トランスデューサの作製方法の例を説明する図。 本発明の静電容量型トランスデューサの作製方法の例を説明する図。 本発明の静電容量型トランスデューサの作製方法の例を説明する図。 本発明の静電容量型トランスデューサの作製方法の例を説明する図。 本発明の静電容量型トランスデューサの作製方法の例を説明する図。 本発明の静電容量型トランスデューサの作製方法の例を説明する図。 本発明の静電容量型トランスデューサの作製方法の例を説明する図。 本発明の静電容量型トランスデューサを用いる情報取得装置を示す図。

本発明の静電容量型トランスデューサは、第一の電極と間隙を挟んで設けられた第二の電極を含む振動膜が支持部により振動可能に支持された構造のセルを有する。支持部で支持された振動膜は、犠牲層を除去して形成された間隙を覆うように配置されたメンブレンと、メンブレン上に配置され犠牲層を除去するために用いられたエッチング孔を封止する封止層と、第二の電極を含む。他方、支持部は、犠牲層を覆うように形成されて当該絶縁膜の第一の電極側への正射影において間隙に重なる部分の少なくとも一部がエッチングにより除去された絶縁膜と、前記メンブレンと前記封止層を含む。また、第一の電極と間隙を挟んで設けられた第二の電極を含む振動膜が振動可能に支持された構造のセルを有する静電容量型トランスデューサの本発明の作製方法では、犠牲層上に犠牲層を覆う絶縁膜を形成する。その後、絶縁膜の第一の電極側への正射影において間隙に重なる部分の少なくとも一部をエッチングにより除去した後に、振動膜を形成する。つまり、一旦は犠牲層を覆い最終的には振動膜支持部となる絶縁膜の形成工程と、振動膜の形成工程を分けている。こうした考え方に基づいて、以下、本発明の実施形態及び実施例について説明するが、本発明はこれらの実施形態や実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

（実施形態）
本発明の実施の形態について図１を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施形態の静電容量型トランスデューサのＡ−Ｂ断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の上面図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）は１つのセル１５のみを示しているが、上面図である図１（ｃ）のように静電容量型トランスデューサ内のセル１５の個数は幾つであっても構わない。また、セルの配列は、図１（ｃ）に示す以外のものも可能で、如何なる配列であっても構わない。エレメント１６は複数のセル１５を含んでいる。図１（ａ）〜（ｃ）に示す静電容量型トランスデューサの振動膜形状は円形であるが、形状は四角形や六角形などでも構わない。

本実施形態の静電容量型トランスデューサの構成について説明する。静電容量型トランスデューサは、Ｓｉなどの基板１、基板１上に形成された第一の絶縁膜２、第一の絶縁膜２上に形成された第一の電極３、第一の電極３上の第二の絶縁膜４を有する。第二の絶縁膜４上には、間隙９を介して第一のメンブレン７と第二のメンブレン１０と第二の電極１２からなる振動膜１３を有し、第一のメンブレン７は振動膜開口１４の両端で第三の絶縁膜６に支持されている。

また図１では、第二の電極１２は第二のメンブレン１０上に形成されているが、第二の電極１２は図２のように第一のメンブレン７と第二のメンブレン１０の間にあっても構わない。図２のような構成にすることで、第一の電極３と第二の電極１２間の距離を小さく形成することができるため、静電容量型トランスデューサの電極間の静電容量が大きくなり、性能を向上できる。また静電容量型トランスデューサは、第一の電極３と第二の電極１２との間に電圧差を与える電圧印加手段を有しており、電圧を印加することで振動膜１３の振動による超音波の送受信を行うことができる。

静電容量型トランスデューサは、間隙９を形成する部分に予め犠牲層５を配置しておき、犠牲層上に膜を堆積した後、その膜に設けたエッチングホールから犠牲層をエッチングで除去することで間隙が形成されている。その後、犠牲層を除去するために形成したエッチングホール上に封止膜１１を堆積させ、エッチングホールを封止する。静電容量型トランスデューサを構成する材料において、特に間隙部を形成する材料は、振動膜が振動した際に振動膜１３が間隙９の下面に接触しないように表面粗さが小さいことが望ましい。

基板１の材料には、Ｓｉやガラスなどの表面粗さが小さい材料を使用することができる。また第一の絶縁膜２の材料には、酸化膜や窒化膜などを使用することができる。特に基板１にＳｉを使用した場合は熱酸化膜を使用することができる。基板１がガラスなどの絶縁体である場合は、第一の絶縁膜２はなくてもよい。第一の電極３には、チタンやアルミニウム、モリブデンなどの材料を使用することができる。特にチタンは、プロセス中に加わる熱の影響での表面粗さの変化が小さく、更には犠牲層や振動膜を形成する材料とのエッチング選択性も高いため、望ましい。

第二の絶縁膜４には、酸化シリコン膜などを使用することができる。特にＰＥ−ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置で堆積する酸化シリコン膜は表面粗さが小さく、更に４００℃以下の低温で成膜することができる。そのため、他の構成材料に対する熱の影響を小さく形成することができる。間隙９を形成するための犠牲層５の材料は、犠牲層エッチング工程において比較的容易に除去が可能であり、また他の構成材料に対してエッチング選択比が十分に高い材料を選択することが望ましい。更には振動膜を形成する熱工程に対しても、表面粗さなどへの影響が小さい材料を選択することが望ましい。これらの要件を満たす材料として、例えばクロムやモリブデンなどの金属材料や、アモルファスシリコンなどを選択することができる。特にクロムは、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸や硝酸との混合溶液で容易にエッチングが可能であり、更には第一の電極３のチタンや第二の絶縁膜４の酸化シリコン膜、メンブレン材料である窒化シリコン膜とのエッチング選択比が十分に高い。従って、犠牲層エッチング工程において、他の材料に対するダメージを小さく間隙９を形成することが可能である。

間隙９は、次の様に形成される。すなわち、第二の絶縁膜４上（つまり、第一の電極上）の間隙となる部分に犠牲層５を堆積させ、さらにその上に第三の絶縁膜６を形成して振動膜開口１４を形成する。その後、第一のメンブレン７を形成した後に、犠牲層５上の第三の絶縁膜６と第一のメンブレン７にエッチングホール８を開口し、その孔から犠牲層エッチングにて犠牲層５を除去する。更に、エッチングホール８に封止膜１１となる第二のメンブレン１０を堆積させることで間隙９を封止する。

第三の絶縁膜６と振動膜１３の第一のメンブレン７と第二のメンブレン１０は、窒化シリコンからなる絶縁膜などを使用することができる。特にＰＥ−ＣＶＤ装置で形成する窒化シリコン膜は、４００℃以下の低温で形成できるため、他の構成材料への熱影響を小さくすることができる。また、それぞれ３００ＭＰａ以下の低引張応力で形成できるため、メンブレンの残留応力による振動膜１３の大きな変形を制御することができ、振動膜を形成する第一のメンブレン７と第二のメンブレン１０を形成する膜として望ましい。また更に第二のメンブレン１０は、振動膜としての機能の他に、犠牲層５を除去するために開口したエッチングホール８を封止する封止膜１１としての機能がある。エッチングホール８を封止する材料としては、堆積して封止するためにカバレッジ性が高いことに加えて、エッチングホール８に堆積する膜が、セル１５のメンブレンが振動する部分（振動膜下の間隙部）に入っていかないことが望ましい。これらの封止膜１１の条件を満たす材料には、ＰＥ−ＣＶＤ装置で形成する窒化シリコン膜が望ましい。

第二の電極１２は、振動膜１３の一部を構成する材料であるため、比較的応力の小さい材料である必要がある。例えば、チタンやアルミニウムなどを使用することができる。

本実施形態の静電容量型トランスデューサの振動膜１３は、第三の絶縁膜６と第一のメンブレン７の工程を分けて形成する。具体的には、犠牲層５上に第三の絶縁膜６を堆積させた後、セル１５のメンブレンが振動する部分の第三の絶縁膜６に開口１４を形成する。その後、振動膜１３となる第一のメンブレンを堆積させる。犠牲層５上に形成する第三の絶縁膜６は、振動するメンブレンの支持部となるため、犠牲層５を十分に覆うことができる厚さで形成する必要がある。そのため、間隙９を厚くすると、第三の絶縁膜６の厚さも厚くなる。本実施形態の作製方法では、第三の絶縁膜６と第一のメンブレン７を分けて形成（即ち、第三の絶縁膜の形成後に振動膜開口１４を形成し、その後、第一のメンブレンを形成）することで、第三の絶縁膜６は犠牲層５を十分に覆うために十分厚く形成できる。更に、メンブレンが振動する部分である第一のメンブレン７の厚さは静電容量型トランスデューサの仕様に応じて厚さを調整することができる。よって、設計の自由度が高くなる。

この点、従来の製法では、犠牲層上に、犠牲層を十分覆うことができる厚さの振動膜を堆積する。従って、振動膜の厚さは、犠牲層を十分覆うことができる厚さに依存してしまう。静電容量型トランスデューサは、振動膜を振動させることで超音波を送信する。送信される音圧を大きくするためには、振動膜の振動変位を大きくする必要がある。一般的には、振動膜は間隙の下面に接触しない条件で使用されるため、振動膜の振動変位を大きくするためには間隙の厚さを大きくする必要がある。そのためには犠牲層の厚さを大きくしなければならず、従来の製法では、犠牲層を十分覆うことができる厚い振動膜を形成しなければならず、設計の自由度が低下する。本製法では、上述の理由で、犠牲層の厚さに関わらず振動膜の厚さを決めることができ、設計の自由度が向上する。

（実施例１）
実施例１を説明する。図３−１〜図３−３に、本実施例による静電容量型トランスデューサの製法を示す。図３−１（ａ）〜（ｅ）、図３−２（ｆ）〜（ｉ）、図３−３（ｊ）〜（ｋ）の断面図は、この作製方法の工程を示している。本実施例では、セル１５を１つだけ有した静電容量型トランスデューサについて示しているが、セル１５は幾つであっても構わない。

本実施例での静電容量型トランスデューサは、厚さ３００μｍのシリコン基板１、シリコン基板１上に形成された熱酸化膜からなる第一の絶縁膜２（図３−１（ａ））、第一の絶縁膜２上に形成されたチタンからなる第一の電極３（図３−１（ｂ））を備える。また、第一の電極３上に形成されたシリコン酸化膜からなる第二の絶縁膜４を有する（図３−１（ｄ））。さらに、第一の電極３と第二の電極１２の間に形成される間隙９と、間隙９上に形成された振動膜１３と、振動膜１３を支持する第三の絶縁膜６で構成されるセル１５を有する。振動膜１３は、間隙上に形成された第一のメンブレン７と第二のメンブレン１０と第二の電極１２とを含む。また、第一の電極３と第二の電極１２の間に電圧を印加する電圧印加手段を有する。

本実施例での静電容量型トランスデューサの間隙部は、図３−１（ｄ)〜図３−２（ｉ）に示す犠牲層エッチング工程を行うことで形成する。第二の絶縁膜４上の間隙９となる部分に、厚さ２５０ｎｍのクロムからなる犠牲層５を形成する（図３−１（ｄ））。次に、犠牲層５上にＰＥ−ＣＶＤ装置にて、第三の絶縁膜６となる厚さ４００ｎｍの窒化シリコン膜を形成する（図３−１（ｅ））。この第三の絶縁膜６は、犠牲層を十分カバーする厚さにする必要がある。次に、セル１５のメンブレンが振動する部分の第三の絶縁膜６に、フォトリソグラフィとＣＦ_４ガスを用いたドライエッチングを行い、振動膜開口１４を形成する（図３−２（ｆ））。その後、開口して表面が露出した犠牲層５上に振動膜１３となる第一のメンブレン７を１５０ｎｍ形成する（図３−２（ｇ））。第一のメンブレン７は、ＰＥ−ＣＶＤ装置により、窒化シリコン膜で１５０ＭＰａの引張応力で形成する。そして、犠牲層５を除去するためのエッチングホール８をフォトリソグラフィとＣＦ_４ガスを用いるドライエッチングにて開口する（図３−２（ｈ））。その後、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸の混合溶液からなるエッチング液にて、犠牲層エッチングを行い犠牲層のクロムを除去し、間隙９を形成する（図３−２（ｉ））。

次に、ＰＥ−ＣＶＤ装置で窒化シリコン膜を７５０ｎｍ堆積する（図３−３（ｊ））。この膜は、振動膜１３となる第二のメンブレン１０として機能する一方、エッチングホール８を封止する封止膜１１としても機能することで間隙９を気密封止する。最後に、第二のメンブレン１０上にチタンからなる第二の電極１２を形成することで静電容量型トランスデューサが作製される（図３−３（ｋ））。本実施例では、第一のメンブレン７の厚さを、犠牲層５を十分カバーする厚さが必要である第三の絶縁膜６の厚さによらず決めることができる。よって、振動膜の厚さを低減させることができ、設計の自由度が向上する。

この様にして提供される静電容量型トランスデューサは、次の如き構成を備える。間隙は、犠牲層を除去して形成される。振動膜は、間隙を覆う様に配置されたメンブレンと、メンブレン上に配置され犠牲層を除去するために用いられたエッチング孔を封止する封止層と、第一の電極側への正射影において間隙の少なくとも一部に重なる部分に配置された第二の電極を含む。そして、振動膜を振動可能に支持する支持部は、犠牲層を覆うように形成されて当該絶縁膜の第一の電極側への正射影において間隙に重なる部分の少なくとも一部がエッチングにより除去された絶縁膜と前記メンブレンと前記封止層を含む。

（実施例２）
図４−１〜図４−３に、本発明による静電容量型トランスデューサの実施例２を示す。図４−１（ａ）〜（ｅ）、図４−２（ｆ）〜（ｉ）、図４−３（ｊ）〜（ｋ）の断面図は、本実施例の静電容量型トランスデューサの作製方法の工程を図示している。本実施例の静電容量型トランスデューサは、第一のメンブレン７と第二のメンブレン１０の間に挟まれて第二の電極１２が配置されている。

その作製方法は、図４−１（ａ）〜図４−２（ｇ）までは実施例１のものと同様である。第一のメンブレン７を形成した後、その上に第二の電極１２を形成する（図４−２（ｈ））。その後、犠牲層エッチングを行うためのエッチングホール８を開口し（図４−２（ｉ））、犠牲層エッチングを行い、間隙９を形成する（図４−３（ｊ））。最後に第二のメンブレン１０を堆積させ、エッチングホール８を封止する（図４−３（ｋ））。これは封止膜１１としても機能する。この様に、犠牲層上に犠牲層を覆う絶縁膜を形成し、絶縁膜の間隙に重なる部分の少なくとも一部をエッチングにより除去した後に、第一のメンブレンを形成し、第二の電極を形成し、その後、第二のメンブレンを形成する。本実施例での製法では、第一の電極３と第二の電極１２の間の電極間距離を狭くすることができるため、静電容量型トランスデューサの静電容量を増加させ、性能を向上させることができる。

（実施例３）
図５−１〜図５−３に本発明による静電容量型トランスデューサの実施例３を示す。図５−１（ａ）〜（ｅ）、図５−２（ｆ）〜（ｉ）、図５−３（ｊ）〜（ｋ）の断面図は、本実施例の静電容量型トランスデューサの作製方法の工程を図示している。本実施例の静電容量型トランスデューサは、第三の絶縁膜６に開けた振動膜開口１４の断面形状がテーパ形状１７を有しており、犠牲層５に近い側で開口が狭く、犠牲層から遠くなるに従って開口が広くなっていることを特徴としている。その作製方法は、図５−１（ａ）〜（ｅ）は実施例１のものと同様である。

図５−２（ｆ）の工程において、第三の絶縁膜６にＣＦ_４を用いたドライエッチングにて開口１４を形成する。フォトリソグラフィとＣＦ_４ガスを用いたケミカルドライエッチングを用いることで、開口を等方的にエッチングすることができ、開口部はテーパ形状を有した形状に形成することができる。この作製方法により、第三の絶縁膜６に対する第一のメンブレン７のカバレッジ性が向上することで密着性が向上し、振動膜の強度を向上させ信頼性を向上させることができる（図５−２（ｇ））。図５−１（ｈ）〜図５−３（ｋ）も実施例１のものと実質的に同様である。

（他の実施形態）
上記静電容量型トランスデューサは、超音波診断装置などの被検体情報取得装置に適用することができる。被検体からの音響波をトランスデューサで受信し、出力される電気信号を用い、光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した被検体情報や音響インピーダンスの違いを反映した被検体情報を取得できる。より詳しくは、情報取得装置の一例は、被検体に光（可視光線や赤外線を含む電磁波）を照射する。このことにより被検体内の複数の位置（部位）で発生した光音響波を受信し、被検体内の複数の位置に夫々対応する特性情報の分布を示す特性分布を取得する。光音響波により取得される特性情報とは、光の吸収に関わる特性情報を示し、光照射によって生じた光音響波の初期音圧、或いは初期音圧から導かれる光エネルギー吸収密度や、吸収係数、組織を構成する物質の濃度、等を反映した特性情報を含む。物質の濃度とは、例えば、酸素飽和度やトータルヘモグロビン濃度や、オキシヘモグロビン或いはデオキシヘモグロビン濃度などである。また、情報取得装置は、人や動物の悪性腫瘍や血管疾患などの診断や化学治療の経過観察などを目的とすることもできる。よって、被検体としては生体、具体的には人や動物の乳房、頸部、腹部などの診断対象が想定される。被検体内部にある光吸収体としては、被検体内部で相対的に吸収係数が高い組織を示す。例えば、人体の一部が被検体であれば、オキシヘモグロビン或いはデオキシヘモグロビンやそれらを多く含む血管、或いは新生血管を多く含む腫瘍、頸動脈壁のプラークなどがある。さらには、金粒子やグラファイトなどを利用して、悪性腫瘍などと特異的に結合する分子プローブや、薬剤を伝達するカプセルなども光吸収体となる。

また、光音響波の受信だけでなく、トランスデューサを含むプローブから送信される超音波が被検体内で反射した超音波エコーによる反射波を受信することにより、被検体内の音響特性に関する分布を取得することもできる。この音響特性に関する分布は、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した分布を含む。

図６（ａ）は、光音響効果を利用した情報取得装置を示したものである。光源２０１０が発振したパルス光は、レンズ、ミラー、光ファイバー等の光学部材２０１２を介して、被検体２０１４に照射される。被検体２０１４の内部にある光吸収体２０１６は、パルス光のエネルギーを吸収し、音響波である光音響波２０１８を発生する。探触子部１０５内の本発明のトランスデューサ２０２０は、光音響波２０１８を受信して電気信号に変換し、探触子部のフロントエンド回路に出力する。フロントエンド回路ではプリアンプ等の信号処理を行い、接続部１０６を介してこれを本体部１０７の信号処理部２０２４に送る。信号処理部２０２４では、入力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換や増幅等の信号処理を行い、同じく本体部のデータ処理部２０２６へ出力する。データ処理部２０２６は、入力された信号を用いて被検体情報（光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した特性情報）を画像データとして取得する。ここでは、信号処理部２０２４とデータ処理部２０２６を含めて、処理部という。表示部２０２８は、データ処理部２０２６から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。探触子部１０５と本体部１０７を一体にした構成とすることもできる。

図６（ｂ）は、音響波の反射を利用した超音波エコー診断装置などの情報取得装置を示したものである。探触子部１０５内の本発明のトランスデューサ２１２０から被検体２１１４へ送信された音響波は、反射体２１１６により反射される。トランスデューサ２１２０は、反射された音響波（反射波）２１１８を受信して電気信号に変換し、探触子部内のフロントエンド回路に出力する。フロントエンド回路ではプリアンプ等の信号処理を行い、接続部１０６を介してこれを本体部１０７の信号処理部２１２４に送る。信号処理部２１２４は、入力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換や増幅等の信号処理を行い、同じく本体部のデータ処理部２１２６へ出力する。データ処理部２１２６は、入力された信号を用いて被検体情報（音響インピーダンスの違いを反映した特性情報）を画像データとして取得する。ここでも、信号処理部２１２４とデータ処理部２１２６を含めて、処理部という。表示部２１２８は、データ処理部２１２６から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。ここでも、探触子部１０５と本体部１０７を一体にした構成とすることもできる。

探触子部は、機械的に走査するものであっても、医師や技師等のユーザが被検体に対して移動させるもの（ハンドヘルド型）であってもよい。また、図６（ｂ）のように反射波を用いる装置の場合、音響波を送信する探触子は受信する探触子と別に設けても良い。さらに、図６（ａ）と図６（ｂ）の装置の機能をどちらも兼ね備えた装置とし、被検体の光学特性値を反映した被検体情報と、音響インピーダンスの違いを反映した被検体情報と、をどちらも取得するようにしてもよい。この場合、図６（ａ）のトランスデューサ２０２０が光音響波の受信だけでなく、音響波の送信と反射波の受信を行うようにしてもよい。

１・・基板、３・・第一の電極、５・・犠牲層、６・・第三の絶縁膜（絶縁膜）、７・・第一のメンブレン（メンブレン）、８・・封止部、９・・間隙、１１・・封止層（第二のメンブレン）、１２・・第二の電極、１３・・振動膜、１４・・振動膜開口、１５・・セル、１６・・エレメント

Claims (9)

1. 第一の電極と間隙を挟んで設けられた第二の電極を含む振動膜が振動可能に支持された構造のセルを有する静電容量型トランスデューサの作製方法であって、
   前記第一の電極上に犠牲層を形成する工程と、
   前記犠牲層上に前記振動膜を形成する工程と、
   エッチングホールを形成して前記犠牲層を除去する工程と、
   前記エッチングホールを封止する封止層を形成する工程と、を有し、
   前記犠牲層上に前記犠牲層を覆う絶縁膜を形成し、前記絶縁膜の前記第一の電極側への正射影において前記間隙に重なる部分の少なくとも一部をエッチングにより除去した後に、前記振動膜を形成することを特徴とする作製方法。
2. 前記振動膜が、前記第二の電極を挟むように配置された第一のメンブレンと第二のメンブレンを有し、
   前記犠牲層上に前記犠牲層を覆う絶縁膜を形成し、前記絶縁膜の前記間隙に重なる部分の少なくとも一部をエッチングにより除去した後に、前記第一のメンブレンを形成し、前記第二の電極を形成し、前記第二のメンブレンを形成することを特徴とする請求項１に記載の作製方法。
3. 前記犠牲層上に前記犠牲層を覆う絶縁膜を形成し、前記絶縁膜の前記間隙に重なる部分の少なくとも一部をエッチングにより除去する部分の形状が、前記犠牲層に近い側で開口が狭く、前記犠牲層から遠くなるに従って開口を広くすることを特徴とする請求項１または２に記載の作製方法。
4. 前記絶縁膜及び前記封止層が窒化シリコンであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の作製方法。
5. 第一の電極と間隙を挟んで設けられた第二の電極を含む振動膜が支持部により振動可能に支持された構造のセルを有する静電容量型トランスデューサであって、
   前記間隙は、犠牲層を除去して形成され、
   前記振動膜は、前記間隙を覆うように配置されたメンブレンと、前記メンブレン上に配置され前記犠牲層を除去するために用いられたエッチング孔を封止する封止層と、前記第一の電極側への正射影において前記間隙の少なくとも一部に重なる部分に配置された前記第二の電極を含み、
   前記支持部は、前記犠牲層を覆うように形成されて当該絶縁膜の前記第一の電極側への正射影において前記間隙に重なる部分の少なくとも一部がエッチングにより除去された絶縁膜と前記メンブレンと前記封止層を含むことを特徴とする静電容量型トランスデューサ。
6. 前記第二の電極は、前記メンブレンと前記犠牲層とにより挟まれて配置されていることを特徴とする請求項５に記載の静電容量型トランスデューサ。
7. 前記絶縁膜及び前記封止層が窒化シリコンであることを特徴とする請求項５または６に記載の静電容量型トランスデューサ。
8. 請求項５から７の何れか１項に記載の静電容量型トランスデューサと、前記静電容量型トランスデューサが出力する電気信号を用いて被検体の情報を取得して処理する処理部と、を有し、
   前記静電容量型トランスデューサは、被検体からの音響波を受信し、前記電気信号を出力することを特徴とする被検体情報取得装置。
9. 請求項５から７の何れか１項に記載の静電容量型トランスデューサと、光源と、処理部と、を有し、
   前記静電容量型トランスデューサは、前記光源から発振した光が被検体に照射されることにより発生する音響波を受信して電気信号に変換し、
   前記処理部は、前記電気信号を用いて被検体の情報を取得することを特徴とする被検体情報取得装置。

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