JP2016178648A - 電気機械変換装置及びその作製方法 - Google Patents
電気機械変換装置及びその作製方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016178648A JP2016178648A JP2016081493A JP2016081493A JP2016178648A JP 2016178648 A JP2016178648 A JP 2016178648A JP 2016081493 A JP2016081493 A JP 2016081493A JP 2016081493 A JP2016081493 A JP 2016081493A JP 2016178648 A JP2016178648 A JP 2016178648A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- membrane
- electromechanical transducer
- film
- insulating film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
【解決手段】本発明の電気機械変換装置は、9個のセル構造2を配列して構成されている。セル構造2は、基板11上に形成される第一の絶縁膜12、第一の電極13、第二の絶縁膜14を有する。さらに、第一のメンブレン16と第二の電極17と第二のメンブレン18とで構成される振動膜を有している。第一のメンブレン16は、間隙側(キャビティ15側)のメンブレンであり、メンブレン支持部19により支持されている。第二のメンブレン18は、キャビティ15とは反対側のメンブレンである。振動膜は、第二の絶縁膜と間隙であるキャビティ15を隔てて配置されている。第一の電極13と第二の電極17とは、キャビティを隔てて対向している。前記第一の電極は、表面粗さの二乗平均平方根値が6nm以下である。
【選択図】図1
Description
図1(a)は、本発明の電気機械変換装置の1つの素子1の上面図である。図1(b)は、図1(a)の一点鎖線で囲まれたセル構造2におけるA−B断面図を示している。本実施形態の素子1は、電気的に接続された複数のセル構造2を有する。図1(a)では、1つの素子1のみ記載しているが、複数の素子1で構成しても構わない。また、図1(a)では、素子1は、9個のセル構造2を配列して構成されているが、個数はいくつであっても構わない。また、セル構造が正方格子状に配列されているが、千鳥に配列されていてもよくどのように配置されていても良い。セル構造の形状は、図1では円形であるが、四角形または六角形などであっても構わない。
本発明の駆動原理を説明する。電気機械変換装置で超音波を受信する場合、図示しない電圧印加手段で、第一の電極と第二の電極との間に電位差が生じるように、第一の電極13に直流電圧を印加しておく。超音波を受信すると、第二の電極17を有する振動膜が撓むため、第二の電極17と第一の電極13との間隔(キャビティ15の深さ方向の距離)が変わり、静電容量が変化する。この静電容量変化によって、引き出し配線6に電流が流れる。この電流を図示しない電流−電圧変換素子によって電圧に変換し、超音波の受信信号とする。上述したように、引き出し配線の構成を変更することによって、第二の電極17に直流電圧を印加し、第一の電極13から素子毎に電気信号を引き出してもよい。
上述したように、本発明は、第一の電極の表面粗さの二乗平均平方根値が6nm以下であることを特徴とする。以降では、振動膜の周波数特性と第一の電極の表面粗さとの関係について図3を用いて説明する。ここでいう表面粗さは、AFM(Atomic Force Microscope:原子間力顕微鏡)を用いて測定し、その値はRms(Roughness Root Mean Square:二乗平均平方根粗さ)で示すものとする。Rmsの測定面積は、5μm×5μmである。また、測定の際に用いたAFMは、VEECO Instruments社製Nanoscope Dimension3000である。また、測定対象の電気機械変換装置は、第一の電極13の厚みを変化させた以外は、後述の実施例1の電気機械変換装置と同様の構成である。
図3(a)と同様にチタンの膜厚を50nmから200nmまで増加させて、振動膜の周波数特性を測定した際の結果を示している。
次に、本発明の電気機械変換装置の作製方法について図2を用いて説明する。図2は、図1(a)(b)に示した電気機械変換装置を作製するための工程図である。図2(a)に示すように基板11上に第一の絶縁膜12を形成する。基板11がシリコン基板のような導電性を有する基板の場合、第一の絶縁膜12は基板11と第一の電極13との絶縁を目的として形成している。よって、基板11がガラス基板のような絶縁性基板の場合、絶縁膜12は必要としない。基板11は、できる限り表面粗さの小さな基板が望ましい。
本発明において基板は、半導体基板、ガラス基板、セラミックス基板並びにそれらの複合的基板等、どのような基板を用いても良い。基板11がガラス基板などの絶縁体である場合、第一の絶縁膜12は無くても構わない。特に本発明では、上述したように、基板11としてシリコン基板を用い、第一の絶縁膜12として熱酸化膜を用いることが好ましい。特に平滑性の高い基板として熱酸化膜を有するシリコン基板が好ましい。
窒化シリコン膜の残留応力による振動膜の大きな変形を防止するためには、引っ張り応力かつ低応力値であることが、望ましい。本発明の電気機械変換装置は、第二の電極17が第一のメンブレン16と第二のメンブレン18との間に形成されている。第二の電極17が第二のメンブレン18上に形成される場合と比べ、第一の電極と第二の電極との距離を小さくできるため、変換効率を高くすることができる。
2 セル構造
5 エッチングホール
6 引き出し配線
11 基板
12 第一の絶縁膜
13 第一の電極
14 第二の絶縁膜
15 キャビティ
16 第一のメンブレン
18 第二のメンブレン
19 メンブレン支持部
Claims (14)
- 基板と、
前記基板上に形成された第一の電極と、
前記第一の電極と間隙を隔てて形成されたメンブレンと、前記メンブレン上に形成され前記第一の電極と対向する第二の電極と、を有する振動膜と、を備える電気機械変換装置であって、
前記第一の電極は、表面粗さの二乗平均平方根値が6nm以下であることを特徴とする電気機械変換装置。 - 前記第一の電極は、第一の絶縁膜を介して前記基板上に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電気機械変換装置。
- 前記第一の電極上には第二の絶縁膜が形成され、前記第二の絶縁膜と前記第一のメンブレンとの間に前記間隙が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気機械変換装置。
- 前記メンブレンは、前記第二の電極の前記間隙側に形成された第一のメンブレンであり、
前記第二の電極の前記間隙とは反対側には、第二のメンブレンが形成されており、
前記第一のメンブレンと、前記第二の電極と、前記第二のメンブレンと、で振動膜を構成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電気機械変換装置。 - 前記第一の電極は、チタン又はチタンを含む合金であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気機械変換装置。
- 前記第一の電極は、10nm以上100nm以下の厚みであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電気機械変換装置。
- 前記間隙は、第一の電極上又は前記第一の電極上に形成された第二の絶縁膜上に形成された犠牲層を、前記メンブレンを形成した後にエッチングし形成された間隙であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電気機械変換装置。
- 電気機械変換装置の作製方法であって、
基板上に第一の電極を形成する工程と、
前記第一の電極上に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層上にメンブレンを形成する工程と、
前記メンブレン上に第二の電極を形成する工程と、
前記メンブレンにエッチングホールを形成し、前記エッチングホールを介して前記犠牲層を除去する工程と、
と、を有し、
前記第一の電極の表面粗さの二乗平均平方根値が6nm以下となるよう前記第一の電極を形成すること特徴とする電気機械変換装置の作製方法。 - 前記基板上に第一の絶縁膜を形成し、前記第一の絶縁膜上に前記第一の電極を形成することを特徴とする請求項8に記載の電気機械変換装置の作製方法。
- 前記第一の電極上に第二の絶縁膜を形成し、前記第二の絶縁膜上に前記犠牲層を形成することを特徴とする請求項8又は9に記載の電気機械変換装置の作製方法。
- 前記犠牲層上に第一のメンブレンを形成する工程と、
前記第二の電極上に第二のメンブレンを形成する工程と、を有することを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載の電気機械変換装置の作製方法。 - 前記エッチングホールを封止する工程を有し、
前記エッチングホールを封止する工程は、前記第二のメンブレンを形成する工程と同一工程であることを特徴とする請求項11に記載の電気機械変換装置の作製方法。 - チタン又はチタンを含む合金を用いて前記第一の電極を形成することを特徴とする請求項8乃至12のいずれか1項に記載の電気機械変換装置の作製方法。
- 前記第一の電極を10nm以上100nm以下の厚みに形成することを特徴とする請求項8乃至13のいずれか1項に記載の電気機械変換装置の作製方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016081493A JP6177375B2 (ja) | 2016-04-14 | 2016-04-14 | 電気機械変換装置及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016081493A JP6177375B2 (ja) | 2016-04-14 | 2016-04-14 | 電気機械変換装置及びその作製方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011084673A Division JP5921079B2 (ja) | 2011-04-06 | 2011-04-06 | 電気機械変換装置及びその作製方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017137178A Division JP6362741B2 (ja) | 2017-07-13 | 2017-07-13 | 電気機械変換装置及びその作製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016178648A true JP2016178648A (ja) | 2016-10-06 |
JP6177375B2 JP6177375B2 (ja) | 2017-08-09 |
Family
ID=57070577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016081493A Active JP6177375B2 (ja) | 2016-04-14 | 2016-04-14 | 電気機械変換装置及びその作製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6177375B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019005853A (ja) * | 2017-06-26 | 2019-01-17 | 株式会社日立製作所 | Memsセンサの製造方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009055474A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Olympus Medical Systems Corp | 超音波トランスデューサ、超音波診断装置及び超音波顕微鏡 |
US20090142872A1 (en) * | 2007-10-18 | 2009-06-04 | Kwan Kyu Park | Fabrication of capacitive micromachined ultrasonic transducers by local oxidation |
JP2009296569A (ja) * | 2008-05-02 | 2009-12-17 | Canon Inc | 容量型機械電気変換素子の製造方法、及び容量型機械電気変換素子 |
JP2010272956A (ja) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Canon Inc | 容量型機械電気変換素子の製造方法 |
JP2011066156A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Toshiba Corp | Memsデバイス |
-
2016
- 2016-04-14 JP JP2016081493A patent/JP6177375B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009055474A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Olympus Medical Systems Corp | 超音波トランスデューサ、超音波診断装置及び超音波顕微鏡 |
US20090142872A1 (en) * | 2007-10-18 | 2009-06-04 | Kwan Kyu Park | Fabrication of capacitive micromachined ultrasonic transducers by local oxidation |
JP2009296569A (ja) * | 2008-05-02 | 2009-12-17 | Canon Inc | 容量型機械電気変換素子の製造方法、及び容量型機械電気変換素子 |
JP2010272956A (ja) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Canon Inc | 容量型機械電気変換素子の製造方法 |
JP2011066156A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Toshiba Corp | Memsデバイス |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019005853A (ja) * | 2017-06-26 | 2019-01-17 | 株式会社日立製作所 | Memsセンサの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6177375B2 (ja) | 2017-08-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5921079B2 (ja) | 電気機械変換装置及びその作製方法 | |
JP5875243B2 (ja) | 電気機械変換装置及びその作製方法 | |
KR101954102B1 (ko) | 정전용량형 트랜스듀서, 정전용량형 트랜스듀서 제조 방법 및 피검체 정보취득장치 | |
JP6071285B2 (ja) | 静電容量型トランスデューサ | |
JP5875244B2 (ja) | 電気機械変換装置及びその作製方法 | |
US20130069480A1 (en) | Electromechanical transducer and method of manufacturing the electromechanical transducer | |
JP6057571B2 (ja) | 静電容量型トランスデューサ | |
JP6210992B2 (ja) | 応力層を持つ事前圧壊容量マイクロマシン・トランスデューサセル | |
JP5961697B2 (ja) | プラグを備える事前圧壊された容量マイクロマシン・トランスデューサセル | |
JP5733898B2 (ja) | 静電容量型電気機械変換装置 | |
JP2009260723A (ja) | トランスデューサ | |
JP6177375B2 (ja) | 電気機械変換装置及びその作製方法 | |
JP2019212992A (ja) | 静電容量型トランスデューサ、及びその製造方法 | |
JP6362741B2 (ja) | 電気機械変換装置及びその作製方法 | |
JP6184534B2 (ja) | 電気機械変換装置及びその作製方法 | |
JP2018186409A (ja) | 静電容量型トランスデューサ、及びその製造方法 | |
JP2018110282A (ja) | 静電容量型トランスデューサ、及びその製造方法 | |
JP6309034B2 (ja) | 電気機械変換装置及びその作製方法 | |
JP2023076303A (ja) | 超音波トランスデューサの製造方法 | |
JP6395390B2 (ja) | 静電容量型トランスデューサおよびその製造方法 | |
CN117861984A (zh) | 一种双压电薄膜压电超声换能器及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170317 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170328 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170529 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170613 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170711 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6177375 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S802 | Written request for registration of partial abandonment of right |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R311802 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |