JP2018186409A - 静電容量型トランスデューサ、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 犠牲層型のエッチング開口部の封止を十分に行いつつ、エッチング速度が低減しにくい、犠牲層型のCMUTの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】 犠牲層型のCMUTの製造方法であって、犠牲層の側面の少なくとも一部は、犠牲層の一方の主面から他方の主面に向かってテーパーを形成しており、エッチング開口部は、絶縁膜のうち、犠牲層のテーパーの上に設けられた領域の少なくとも一部に設けられる。【選択図】 図3
Description
本発明は、静電容量型トランスデューサ、及びその製造方法に関する。
静電容量型トランスデューサを用いると、振動膜の振動を用いて音響波を送信、受信することができ、特に液中において優れた広帯域特性を容易に得ることができる。以下では、静電容量型トランスデューサをCMUT(Capacitive Mechanical Ultra Transducer)と呼ぶことがある。 CMUTは、間隙を隔てて形成された一対の電極のうちの一方の電極を含む振動膜が振動可能に支持されたセルを有する素子を複数個含み構成される。また、CMUTの構成の一つとして、間隙が封止されたものが知られており、特許文献1には、CMUTの封止の信頼性向上に関して述べられている。
CMUTの製造方法の一つとして、Siなどの基板上に材料を積層させて形成する方法がある。間隙は、基板上に犠牲層の材料を堆積させてからその上に振動膜の材料を堆積させ、振動膜の一部に設けたエッチング開口部から犠牲層をエッチングによって除去することで形成される。このような製法を犠牲層型のCMUTの製造方法と呼ぶことができる。
CMUTは、水中や油中などの液体中で使用されることがあり、振動膜の振動で音響波を送受信するトランスデューサでは、間隙内にそれらの液体が侵入すると振動膜の振動特性に劣化が生じうる。
エッチング開口部は、特許文献1のようにPlasma−Enhanced−Chemical−Vapor−Deposition(PE−CVD)で膜を堆積させることで封止できる。ここで、振動膜の形成とエッチング開口部の封止を同一行程で行う場合、間隙の高さに対して十分に厚い封止膜を堆積させる必要がある。そのため、薄い振動膜を作成するのが困難であった。
特許文献1には、間隙部分の犠牲層の高さよりもエッチング開口部と繋がるエッチング流路部分の犠牲層の高さを低くすることで、封止をしやすくしている。この場合、エッチング流路をセルの外部へ引き出して、流路上にエッチング開口部を設けているため、エッチング流路の幅が狭い場合や、流路が長い場合は、エッチング速度が低減される場合がある。
そこで本発明では、エッチング開口部の封止を十分に行いつつ、エッチング速度が低減しにくい、犠牲層型のCMUTの製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る静電容量型トランスデューサの製造方法は、第一の電極上の、前記第一の電極の積層方向に犠牲層を設ける工程と、前記犠牲層上の前記積層方向に絶縁膜を設ける工程と、前記絶縁膜上の前記積層方向に第二の電極を設ける工程と、前記絶縁膜にエッチング開口部を設ける工程と、前記エッチング開口部を介して前記犠牲層を除去する工程と、前記エッチング開口部を封止する工程と、を有する静電容量型トランスデューサの製造方法であって、前記犠牲層の側面の少なくとも一部は、前記犠牲層の一方の主面から他方の主面に向かってテーパーを形成しており、前記エッチング開口部は、前記絶縁膜のうち、前記犠牲層のテーパーの上に設けられた領域の少なくとも一部に設けられる。
別の本発明に係る静電容量型トランスデューサの製造方法は、複数のセル構造を含み構成される素子を備えた静電容量型トランスデューサの製造方法であって、第一の電極上の、前記第一の電極の積層方向に、前記セル構造毎に独立した間隙となるように、複数の犠牲層を設ける工程と、前記犠牲層上の、前記積層方向に絶縁膜を設ける工程と、前記絶縁膜上の、前記積層方向に第二の電極を設ける工程と、前記絶縁膜にエッチング開口部を設ける工程と、前記エッチング開口部を介して前記犠牲層を除去することで前記間隙を設ける工程と、
前記エッチング開口部を封止する工程と、を有する静電容量型トランスデューサの製造方法であって、前記犠牲層の側面の少なくとも一部は、前記犠牲層の一方の主面から他方の主面に向かってテーパーを形成しており、前記エッチング開口部は、前記絶縁膜のうち、前記犠牲層のテーパーの上に設けられた領域の一部に設けられる。
前記エッチング開口部を封止する工程と、を有する静電容量型トランスデューサの製造方法であって、前記犠牲層の側面の少なくとも一部は、前記犠牲層の一方の主面から他方の主面に向かってテーパーを形成しており、前記エッチング開口部は、前記絶縁膜のうち、前記犠牲層のテーパーの上に設けられた領域の一部に設けられる。
本発明に係る静電容量型トランスデューサは、第一の電極と、前記第一の電極上の、前記第一の電極の積層方向に設けられた絶縁膜と、前記第一の電極と前記絶縁膜との間に間隙を有するように、前記絶縁膜を支持する支持部と、前記絶縁膜上の、前記積層方向に設けられた第二の電極と、を有する静電容量型トランスデューサであって、前記支持部と前記間隙が接する面の少なくとも一部は、前記積層方向に直行する平面に対して、90度以外の角度となっている。
本発明に係る静電容量型トランスデューサでは、間隙の壁面がテーパー形状をしている箇所にエッチング開口部を設けることで、エッチング速度を改善することができる。また間隙の壁面がテーパー形状をしている箇所に封止部を設けることで、封止に必要な封止膜厚さを低減することができ、封止の信頼性を向上すると共に薄い振動膜を形成することができる。さらに薄い振動膜を形成することで、低周波帯域の音響波を送受信しやすくなるため、送受信帯域の広い静電容量型トランスデューサを作製することができる。
本発明の実施形態に係る静電容量型トランスデューサ(CMUT)は、第一の電極と、第一の電極上の、第一の電極の積層方向に設けられた絶縁膜を有する。そして、第一の電極と絶縁膜との間に間隙を有するように、絶縁膜を支持する支持部と、絶縁膜上の、積層方向に設けられた第二の電極と、を有する。そして、支持部と間隙が接する面の少なくとも一部は、積層方向に直行する平面に対して、90度以外の角度となっている。
また、支持部と間隙が接する面の少なくとも一部は、積層方向に直行する平面に対して、その直行する平面から22.5度以上67.5度以下の範囲の角度をなす構成とすることができる。また、積層方向に直行する平面に対して、90度以外の角度となっている領域は、それ以外の領域よりも狭い領域とすることができる。
なお、積層方向とは図1から7におけるZ方向であり、積層方向に直行する平面とは、X軸とY軸で張られる面である。
以下に、本発明の実施の形態の詳細について図1〜図7を用いて説明する。図1は本発明の静電容量型トランスデューサの上面図であり、図2は図1の全体図である。図1は分かり易く説明するため、封止膜11を透過させた図を用いている。図3は図1のA−B断面図であり、図4は図1のC−D断面図である。図5は駆動の説明断面図である。図6は犠牲層エッチング後のA−B断面図である。図7は犠牲層エッチング前のA−B断面図である。本発明で示す上面図は、振動膜12を構成する封止膜11を透過させている。
図中の番号は次の通りである。1は静電容量型トランスデューサ、2はセル、3は素子(エレメント)、4は基板、5は第一の絶縁膜、6は第一の電極、7は第二の絶縁膜、8は間隙、9は第三の絶縁膜、10は第二の電極。11は封止膜、12は振動膜、13はエッチング封止部、14は振動膜支持部である。15は第一の電圧印加手段、16は第二の電圧印加手段、17はエッチング開口部、18はテーパー形状を有するキャビティの壁面部、19はテーパーの角度。20は振動膜部分の間隙高さ、21はエッチング開口部の間隙高さ、22はエッチング開口部17が形成される箇所である。23はテーパー形状18の中間の位置、24はテーパー斜面を第二の絶縁膜へ投影した時の距離、25は振動膜の開口、26は重なり幅である。41は第一の電極パッド、42は第二の電極パッド、55は犠牲層である。エッチング開口部17及びエッチング封止部13が、本発明の特徴である。
図1と図2に示す静電容量型トランスデューサ1は、支持基板4上に形成された第一の電極6と、前記第一の電極6と間隙8を挟んで対向して配された第二の電極10を含む振動膜12が振動可能に支持されたセル2を有する素子3が複数個からなる。静電容量型トランスデューサ1はエッチング開口部17を有している。またエッチング開口部17とセル2が重なっている幅は、重なり幅26である。
図2では、3つの素子のみ記載しているが、素子数はいくつでも構わない。また、素子3は、セル2が72個から構成されているが、個数はいくつであっても構わない。また、セルの配列は格子状の配置でも千鳥配置でもどのような配列でも構わない。さらに、素子3の大まかな外形は図2に記載のような長方形でも、正方形や六角形でも構わない。
図1と図3、図4に示すように、セル2は基板4、基板4上に形成される第一の絶縁膜5、第一の絶縁膜5上に形成される第一の電極6、第一の電極6上に形成される第二の絶縁膜7を有する。さらに、第三の絶縁膜9と第二の電極10と封止膜11で振動膜12が形成され、振動膜12を支持する振動膜支持部14、間隙8とを有している。間隙8は、後述するが、エッチング開口部17を介して犠牲層をエッチングすることで形成する。
エッチング開口部17は、封止膜11で封止され封止部13を形成する。エッチング開口部17は、後述する静電容量型トランスデューサ1を製造する過程において、前記間隙8の壁面がテーパー形状18をしている箇所に設けられる。静電容量型トランスデューサ1が製造された後には、エッチング開口部17は封止膜11で封止され封止部13となるため、本発明の上面図には示していない。上面図において、第二の絶縁膜7が見えている部分が、エッチング開口部17を設けた場所であり、かつ封止部13を設けた場所である。
振動膜支持部14は、配線引き出しの為に第二の電極10を含んでいる場合と含んでいない場合が存在する。基板4がガラス基板などの絶縁性基板の場合、第一の絶縁膜5はなくてもよい。また第二の絶縁膜7は、セルの耐圧向上や絶縁膜の帯電を防ぐために設けているため、不要であればなくてもよい。さらに封止膜11は、振動膜12の変形制御や間隙8を封止するために設けているため、不要であればなくてもよい。間隙8を上面から見た形状は、エッチング封止部13を除くと略円形であるが、正方形、長方形等の形状でも構わない。
また図5に示すように、セル2の第一の電極6と第二の電極10との間に電位差を生じさせる電圧印加手段15と、第二の電極に送信電圧を印加する電圧印加手段16を有している。
本発明の実施形態に係る静電容量型トランスデューサは、第一の電圧印加手段15で第一の電極6にバイアス電圧を印加する事ができる。第一の電極6にバイアス電圧が印加されると、第一の電極6と第二の電極10の間に電位差が生じる。この電位差により振動膜の復元力と静電引力が釣り合うところまで振動膜12は変位する。この状態で超音波が振動膜12に到達すると、振動膜12が振動する事で第一の電極6と第二の電極10の間の静電容量が変化して第二の電極10に電流が流れる。この電流を第二の電極10から引き出された第二の電極パッド42を介して取り出す事で、超音波を電気信号として取り出す事ができる。
第一の電圧印加手段15で第一の電極6にバイアス電圧を印加した状態で、第二の電圧印加手段16から第二の電極10に送信駆動電圧を印加すると、超音波を送信する事が出来る。送信駆動電圧は、所望の超音波を送信できる波形であればどのような波形でも良い。単極パルスや双極パルス、バースト波や連続波など、所望の波形を用いればよい。
次に図6と図7を用いてエッチング開口部17とテーパー形状18について説明する。図6に示すように本発明では、間隙8の壁面が前記第一の電極に向かってなだらかなテーパー形状18をしており、前記間隙8を形成するためのエッチング開口部17を、前記間隙8の壁面がテーパー形状18をしている箇所に設けている。また図3に示すように、前記エッチング封止部13を、前記間隙8の壁面がテーパー形状18をしている箇所に設けている。エッチング開口部17を、前記間隙8の壁面がテーパー形状18をしている箇所に設けることで、エッチング開口部17を犠牲層55の中心の近くに配置できるため、犠牲層55をエッチングする速度を改善することができる。また、エッチング開口部17の間隙高さ21を振動膜部分の間隙高さ20よりも低くすることができる。これにより、間隙8を封止するために必要な封止膜11の厚さを低減することができ、封止の信頼性を向上するとともに、薄い振動膜12を形成することができる。
図7は、エッチング開口部17を設ける直前のA−B断面図である。犠牲層エッチング後に間隙8となる部分には犠牲層55が形成されている。破線22で囲んだ部分は、エッチング開口部17が形成される箇所である。エッチング開口部17は、確実にテーパー形状18をしている箇所に重なるように設ける必要があるため、エッチング開口部17を形成する露光装置のアライメント精度を考慮した配置と形状にするのが好ましい。例えば、エッチング封止部13が図1に示す様な半円の場合には、エッチング開口部17も同様の半円であるので、エッチング開口部17の外周の一部がテーパー形状18の斜面に重なるように配置するのが好ましい。このとき、露光装置のアライメント精度を考慮して必ずエッチング開口部17の外周の一部がテーパー形状18の斜面に重なるように配置する。露光装置のアライメントずれなどでエッチング開口部17の外周の一部がテーパー形状18の斜面に重ならない場合、後述の犠牲層エッチングができなくなってしまう可能性が高い。例えば露光装置のアライメント精度が±50nmの場合、破線間の距離24(テーパー形状18を第二の絶縁膜7へ射影したときの長さ)は、100nmよりも大きくするのが好ましい。また、エッチング開口部17の外周の一部(点線22で囲んだ部分の端)が、テーパー形状18の中間の位置を示す破線23と重なるようにエッチング開口部17を設けると確実に後述の犠牲層エッチングができる。図中の25は振動膜12の開口25であり、開口25の大きさで振動膜12の周波数特性が決まり、素子3を構成するセル2の開口25の総面積で受信感度や送信効率が決まる。
図8に破線間の距離24と開口率の関係を示す。図8の横軸は破線間の距離24であり、縦軸は素子3を構成するセル2の開口25の開口率である。図8に示す様に、破線間の距離24が大きくなると、開口率が小さくなることがわかる。そのため、露光装置のアライメント精度を小さくして破線間の距離24を小さくすることが好ましい。
図9にテーパー角度19と振動膜12の共振周波数の関係を示す。図9の横軸は間隙8の内壁と第二の絶縁層7の間のテーパー角度19であり、縦軸は素子3を構成するセル2が有する振動膜12の共振周波数である。また系列は振動膜部分の間隙高さ20であり、一般的な静電容量型トランスデューサで形成される間隙高さ、100(nm)〜500(nm)を含んでいる。図9に示す様に、テーパー角度19や間隙高さ20によって共振周波数は変化するため、これらのばらつきの影響が小さいテーパー角度19にするのが好ましい。間隙高さ20が500nmでは、テーパー角度19が22.5度以下となると共振周波数の変化が大きくなり、間隙高さ20が300nmでは、テーパー角度19が67.5度を超えると共振周波数の変化が大きくなる。このことから、テーパー角度19は、22.5度から67.5度の範囲が好ましい。
図10、図11、図12、図13に、エッチング封止部13の配置と形状を変えた素子3の上面拡大図を示す。図中、説明の都合で、振動膜12を構成する封止膜11を透過させている。図中の26は、セル外周とエッチング封止部13との重なり幅である。上面図において、第二の絶縁膜7が見えている部分が、エッチング開口部17を設けた場所であり、かつ封止部13を設けた場所であるので、図中の26は、セル外周とエッチング開口部17との重なり幅でもある。エッチング開口部17の大きさは、エッチング開口部17を配置する位置や個数、最小パターニング精度、所望のエッチング時間に応じて決めるのが好ましい。エッチング開口部17は、図1に示す様に1つのセルに1つずつ設けてもよいし、図10に示す様に1つのセルに1つ以上設けてもよい。エッチング開口部17を1つ以上設ける場合には、犠牲層エッチングがセル2の中で等方的に進むように配置すると間隙8の高さ20のばらつきが低減できて好ましい。また図11に示す様に、複数のセル毎に1つのエッチング開口部17を設けたり、図12に示す様に複数のセル毎に複数のエッチング開口部17を設けてもよい。
図13に図11,図12と同じセルサイズで1つのセルに1つずつエッチング開口部17を設けた場合の配置を示す。図13の配置では、エッチング開口部17が隣接するセルと繋がらないように配置しているため、一部のセルで封止不良が生じても隣接するセルへ封止不良の影響が広がらないので好ましい。しかしエッチング開口部17を形成する露光装置のアライメント精度を考慮して隣接するセルと繋がらないようにする必要があるため、セル2をさらに高密度に配置することができない。図11や図12のように、いくつかのセル毎にエッチング開口部17を設けるとセル2をさらに高密度に配置することができ、素子3を構成するセル2の振動膜12の開口25の総面積を増加することができて好ましい。また一部のセルで封止不良が生じても、封止不良の影響をある領域内に抑えられるので好ましい。
例えば図11のような配置で、セルの直径が32um、犠牲層の最小パターニング精度を3um、露光装置のアライメント精度が±50nmの場合を考える。エッチング開口部17を六角形とすると、その外接円の直径は8.55umより大きく、そしてテーパー形状18の斜面の範囲に収まる大きさにするのが好ましい。エッチング開口部17の外周の一部がテーパー形状18の斜面に重なるように配置するときに、重なり幅26が小さいと犠牲層エッチングに長時間を有し、重なり幅26が大きいと振動膜の性能が変化するため、両者のバランスを考慮して決めるのが好ましい。
図14に、重なり幅26の長さがセル外周の長さに対する割合と、振動膜12の共振周波数および初期たわみの関係を示す。重なり幅26の長さとは、1つのセル2に設けられたエッチング開口部17の重なり幅26の合計の長さである。図14の横軸は、重なり幅26の長さをセル外周の長さで除した値であり、縦軸は重なり幅26が0の値で規格化した振動膜12の共振周波数および初期たわみである。系列は実線が共振周波数で破線が初期たわみである。初期たわみとは、静電容量型トランスデューサ1に駆動電圧を印加しない大気中の状態での振動膜12の−Z軸方向の変形量である。図14に示す様に、セルの外周の長さに対して重なり幅26の長さが広くなると、封止部13を含む振動膜支持部の面積が増えることで共振周波数は高くなり、初期たわみは小さくなる。重なり幅26の長さがばらつく場合、共振周波数や初期たわみの変化が小さい範囲を選択するのが好ましい。より好ましくは、図14に点線で囲んで示したように、セルに対する重なり幅26の長さをセル外周の長さで除した値が、0よりも大きく0.15以下の範囲である。エッチング開口部17の形状は、半円だけでなく円形や多角形や他の形状でも良い。
エッチング開口部17は、犠牲層エッチング後に封止膜11で封止される。封止膜11は振動膜12の一部であり、封止膜11の厚さは素子3の周波数特性に影響を与えるため、所望の封止膜11の厚さでエッチング開口部17を封止する必要がある。そのため、所望の封止膜11の厚さでエッチング開口部17を封止できるように、テーパー角度19やエッチング開口部17の配置や大きさを決める。
図15に駆動装置の一例を示す。駆動装置42は、システム制御部27、バイアス電圧制御部28、送信駆動電圧制御部29、送受信回路30、超音波プローブ31、画像処理部32表示部33で構成される。超音波プローブ31は、被検体へ超音波を送信し、被検体から反射した超音波を受信する静電容量型トランスデューサ1から構成される。送受信回路30は、外部から供給されたバイアス電圧や送信駆動電圧を超音波プローブ31に供給したり、超音波プローブ31が受信した超音波を処理して画像処理部32へ出力する回路である。バイアス電圧制御部28は、超音波プローブ31へバイアス電圧を供給する為に送受信回路30へバイアス電圧を供給している。バイアス電圧制御部28は、図示しない電源とスイッチから構成され、システム制御部27から指示されたタイミングで、バイアス電圧を送受信回路30へ供給する。送信駆動電圧制御部29は、超音波プローブ31へ送信駆動電圧を供給する為に送受信回路30へ送信駆動電圧を供給する。システム制御部27から指示されたタイミングで、所望の周波数特性と送信音圧の強度が得られる波形を、送受信回路30へ供給する。画像処理部32は、送受信回路30から出力された信号を用いて画像変換(例えばBモード画像、Mモード画像など)を行い、表示部33へ出力する。表示部33は、画像処理部32から出力される画像信号を表示する表示装置である。画像表示部33は、駆動装置42とは別体の構成にすることもできる。システム制御部27は、バイアス電圧制御部28、送信駆動電圧制御部29、画像処理部32などを制御する回路である。
図16に送受信回路30の一例を示す。送受信回路30は、送信部34、受信部35とスイッチ36から構成される。送信駆動の際には、図15のシステム制御部27から指示された送信のバイアス電圧に従い、バイアス電圧制御部28から印加されたバイアス電圧を超音波プローブ31に印加する。同様にシステム制御部27から指示された送信電圧に従い、送信駆動電圧制御部29から印加された電圧を送信部34を介して超音波プローブ31に印加する。送信駆動電圧が印加されると、スイッチ36は開いた状態となり、受信部35には信号が流れないようになる。送信駆動電圧が印加されない状態では、スイッチ36は閉じた状態であり、受信の状態となる。スイッチ36は、図示しないダイオードなどで構成されており、受信部35が破壊されないようにする保護回路の役目を果たす。超音波プローブ31から超音波が送信され、被検体で反射された超音波が超音波プローブ31に戻ってくると、超音波プローブ31は超音波を受信する。受信の際には、図15のシステム制御部27から指示された受信のバイアス電圧に従い、バイアス電圧制御部28から印加されたバイアス電圧を超音波プローブ31に印加する。スイッチ36が閉じた状態であるため、受信信号は受信部35で増幅され、画像処理部32に送られる。
図17に超音波プローブ31の一例の斜視図を示す。超音波プローブ31は、静電容量型音響波トランスデューサ1と音響マッチング層37と音響レンズ38と回路基板39から構成される。図17の静電容量型音響波トランスデューサ1は、図17に示すように素子3が1次元アレイのようにX方向に多数個並んでいる。図17では1次元アレイだが、素子3を2次元アレイにしてもよいし、コンベックス型など他の形状としてもよい。静電容量型音響波トランスデューサ1は、回路基板39に実装され、電気的に接続される。回路基板39は、図16に示した送受信回路30と一体となった基板でも良いし、回路基板39を介して図16のような送受信回路30と接続させてもよい。静電容量型音響波トランスデューサ1が超音波を送信する表面側には、被検体と音響インピーダンスの整合を取る為に、音響マッチング層37を設けている。音響マッチング層37は、被検体への漏電を防止する為の保護膜として設けてもよい。音響マッチング層37を介して音響レンズ38が配置されている。音響レンズ38は被検体と音響マッチング層37との間で、音響インピーダンスの整合が取れる物を用いるのが好ましい。図17のようなY方向に曲率を持つ音響レンズ38を設けると、Y方向に広がる超音波を音響レンズの焦点位置で絞る事ができる。X方向に広がる超音波はそのままでは絞る事が出来ない為、素子3毎に超音波を送信するタイミングをずらしてビームフォーミングで送信駆動する事で、焦点位置で超音波を絞ることができる。音響レンズ38の形状は、所望の超音波の分布特性が得られる形状にするのが好ましい。また、用いる被検体の種類に応じて、音響マッチング層37や音響レンズ38の種類や形状を選択すれば良いし、設けなくてもよい。超音波プローブ31へのバイアス電圧や送信駆動電圧の供給や、被検体から反射した超音波を受信した受信信号は、図示しないケーブルを介して送受信回路30または画像処理部32へ伝送される。
(静電容量型トランスデューサ(CMUT)の製造方法)
本実施形態に係るCMUTの製造方法は、少なくとも以下の工程を有する。
(1)第一の電極上の、第一の電極の積層方向に犠牲層を設ける工程。
(2)犠牲層上の積層方向に絶縁膜を設ける工程。
(3)絶縁膜上の積層方向に第二の電極を設ける工程。
(4)絶縁膜にエッチング開口部を設ける工程。
(5)エッチング開口部を介して犠牲層を除去する工程。
(6)エッチング開口部を封止する工程。
本実施形態に係るCMUTの製造方法は、少なくとも以下の工程を有する。
(1)第一の電極上の、第一の電極の積層方向に犠牲層を設ける工程。
(2)犠牲層上の積層方向に絶縁膜を設ける工程。
(3)絶縁膜上の積層方向に第二の電極を設ける工程。
(4)絶縁膜にエッチング開口部を設ける工程。
(5)エッチング開口部を介して犠牲層を除去する工程。
(6)エッチング開口部を封止する工程。
そして、犠牲層の側面の少なくとも一部は、犠牲層の一方の主面から他方の主面に向かってテーパーを形成しており、エッチング開口部は、絶縁膜のうち、犠牲層のテーパーの上に設けられた領域の少なくとも一部に設けられている。ここで、テーパーを形成しているとは、犠牲層の側面の少なくとも一部と、上記積層方向と垂直な面とのなす角度は90度ではないという意味である。
このように、エッチング開口部はテーパー上に設けられているため、間隙の高さよりも小さい高さの封止膜を設けることで十分に封止できる。また、従来のように、エッチングの流路に設けていないため、流路の幅が狭い領域や、流路の長さが長い領域が生じにくい。その結果、エッチング速度の低減を抑制できる。
なお、テーパーは、側面の少なくとも一部が、積層方向と直交する平面に対して、22.5度以上67.5度以下の範囲の角度とすることができる。
テーパーは、犠牲層の主面のうち、絶縁膜が設けられる側の主面から、第一の電極が設けられる側の主面へと広がるように形成されていても良く、第一の電極が設けられる側の主面から、絶縁膜が設けられる側の主面へと広がるように形成されていても良い。
また、犠牲像の側面のうち、テーパーが設けられる領域は、それ以外の領域よりも狭い領域とすることができる。
(1)の工程に関して、第一の電極は基板上に設けられていても良い。
(4)の工程に関して、エッチング開口部が設けられる面積は、側面の面積の15%以下とすることができる。
(6)の工程に関して、エッチング開口部を封止する工程と、第二の電極の上に絶縁膜を設ける工程とを同一の行程で行うことができる。
(1)の工程に関して、第一の電極は基板上に設けられていても良い。
(4)の工程に関して、エッチング開口部が設けられる面積は、側面の面積の15%以下とすることができる。
(6)の工程に関して、エッチング開口部を封止する工程と、第二の電極の上に絶縁膜を設ける工程とを同一の行程で行うことができる。
なお、積層方向とは図1から7におけるZ方向であり、積層方向に直行する平面とは、X軸とY軸で張られる面である。
(エレメントの形成方法について)
上記のCMUTの製造方法は、複数のセル構造を含み構成される素子を備えたCMUTに適用することができる。そのためには、(1)の工程に関して、第一の電極上の、第一の電極の積層方向に、前記セル構造毎に独立した間隙となるように、複数の犠牲層を設ける工程を行えばよい。その後、上記(2)から(4)の工程を経て、(5)の工程において、犠牲層を除去することで、独立した間隙が設けられ、セル構造が形成される。
上記のCMUTの製造方法は、複数のセル構造を含み構成される素子を備えたCMUTに適用することができる。そのためには、(1)の工程に関して、第一の電極上の、第一の電極の積層方向に、前記セル構造毎に独立した間隙となるように、複数の犠牲層を設ける工程を行えばよい。その後、上記(2)から(4)の工程を経て、(5)の工程において、犠牲層を除去することで、独立した間隙が設けられ、セル構造が形成される。
なお、セル構造に対して、複数の前記エッチング開口部を設けても良いし、複数のセル構造に対して、1つのエッチング開口部を設けても良い。
図18を用いて本実施形態に係るCMUT1の製造方法の一例を詳細に説明する。図18は、図1のA−B断面図である。図18(a)に示すように、基板4上に第一の絶縁膜5を形成する。基板4はシリコン基板であり、第一の絶縁膜5は第一の電極6との絶縁を形成するためである。基板4がガラス基板のような絶縁性基板の場合、第一の絶縁膜5は形成しなくともよい。また、基板4は、表面粗さの小さな基板が望ましい。表面粗さが大きい場合、本工程の後工程での成膜工程でも、表面粗さが転写されていくとともに、表面粗さによる第一の電極6と第二の電極10との間の距離が、各セル間でばらついてしまう。このばらつきは、変換効率のばらつきとなるため、感度、帯域ばらつきとなる。従って、基板4は、表面粗さの小さな基板が望ましい。さらに、第一の電極6を形成する。第一の電極6は、表面粗さが小さい導電材料が望ましく、例えば、チタン、タングステン、アルミ等である。基板4と同様に、第一の電極6の表面粗さが大きい場合、表面粗さによる第一の電極6と第二の電極10間の距離が、各セル間、各素子間でばらついてしまうため、表面粗さが小さい導電材料が望ましい。第一の電極6の厚さは、厚さが増すと表面粗さが増加するため、薄い方が好ましい。
次に、図18(a)に示すように第二の絶縁膜7を形成する。第二の絶縁膜7は、表面粗さが小さい絶縁材料が望ましく、第一の電極と第二の電極との間に電圧が印加された場合の第一の電極6と第二の電極10間の電気的短絡あるいは絶縁破壊を防止するために形成する。また、本工程の後工程で実施する犠牲層除去時に第一の電極がエッチングされることを防止するために形成する。基板と同様に、第二の絶縁膜7の表面粗さが大きい場合、表面粗さによる第一の電極6と第二の電極間10の距離が、各セル間でばらついてしまうため、表面粗さが小さい絶縁膜が望ましい。例えば、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等である。また絶縁膜は、厚くなるほど表面粗さが増すため、絶縁性を保つのに最低限必要な厚さとする。
次に、図18(b)に示すように犠牲層55を形成する。犠牲層55の外周は、後にテーパー形状18をした間隙の壁面となるため、ここで犠牲層55の外周をテーパー形状にする。犠牲層55は表面粗さが小さい材料が望ましい。基板4と同様に、犠牲層55の表面粗さが大きい場合、表面粗さによる第一の電極6と第二の電極10間の距離が各セル間でばらついてしまうため、表面粗さが小さい犠牲層55が望ましい。また、犠牲層55を除去するエッチングの時間を短くするために、エッチング速度の速い材料が望ましい。また、犠牲層55を除去するエッチング液あるいはエッチングガスに対して、第二の絶縁膜7や、振動膜12となる第三の絶縁膜9がほとんどエッチングされないような犠牲層材料が求められる。犠牲層55を除去するエッチング液あるいはエッチングガスに対して、第二の絶縁膜7や、振動膜12となる第三の絶縁膜9がエッチングされる場合、振動膜12の厚さばらつき、第一の電極6と第二の電極10との間の距離ばらつきが発生する。振動膜12の厚さばらつき、第一の電極6と第二の電極10との間の距離ばらつきは、各セル間の感度、帯域ばらつきとなる。第二の絶縁膜7や、振動膜12が窒化シリコン膜、あるいは酸化シリコン膜の場合、表面粗さが小さく、第二の絶縁膜7や、振動膜12がエッチングされにくいエッチング液あるいはエッチングガスを用いることができる犠牲層材料が望ましい。例えば、アモルファスシリコン、ポリイミド、クロム等である。特に、クロムのエッチング液は、窒化シリコン膜、あるいは酸化シリコン膜をほとんどエッチングしないので、第二の絶縁膜7や、振動膜12が窒化シリコン膜、あるいは酸化シリコン膜の場合、望ましい。
テーパー形状18は、次の方法で形成することができる。犠牲層55の材料を成膜し、犠牲層55を形成する部分にレジストを形成する。レジストの外周を後退させながら犠牲層をパターニングすることで、図18(b)に示すような犠牲層55を形成することができる。また、レジストを形成する時に、フォトリソグラフィーの露光量やレジストの材質やベーク温度などをコントロールして、レジストの外周にテーパー形状を形成してもよい。また、犠牲層をパターニングする時のガスの種類やガスの混合比率、プラズマのパワーや真空度などのパラメーターを変えることで、テーパー角度19を調整することができる。適宜所望のテーパー角度19が得られるようなガスの種類やガスの混合比率を選択するのが好ましい。例えば、犠牲層材料がアモルファスシリコンの場合、SF6/O2の流量比を変えることで、テーパー角度19を調整することができる。
次に、図18(c)に示すように、第三の絶縁膜9を形成する。第三の絶縁膜9は、低い引張り応力が望ましい。例えば、500MPa以下の引張り応力がよい。窒化シリコン膜は応力コントロールが可能であり、500MPa以下の低い引張り応力にすることができる。振動膜12が圧縮応力を有する場合、振動膜12がスティッキングあるいは座屈を引き起こし、大きく変形する。また、大きな引張り応力の場合、第三の絶縁膜9が破壊されることがある。従って、第三の絶縁膜9は、低い引張り応力が望ましい。例えば、応力コントロールが可能で、低い引張り応力にできる窒化シリコン膜である。また、第三の絶縁膜9の厚さは、犠牲層55の上に成膜を行うため、犠牲層55のカバレッジを確実にできる厚さとすることが好ましい。
次に、図18(d)に示すように、第二の電極10を形成する。第二の電極10は、残留応力が小さい材料が望ましく、アルミニウムなどである。犠牲層除去工程あるいは封止工程を第二の電極10の形成後に行う場合、第二の電極10は、犠牲層エッチングに対するエッチング耐性、耐熱性を有する材料が望ましい。例えばアルミシリコン合金やチタンなどである。第二の電極10を形成する時には、表面の段差のカバレッジを確実にできる厚さとすることが好ましい。
次に、図18(e)に示すように、第二の絶縁膜7にエッチング開口部17を形成する。エッチング開口部17は、犠牲層55をエッチングして除去するためにエッチング液あるいはエッチングガスを導入するための孔である。前述したようにエッチング開口部17は、外周の一部が前記間隙の壁面がテーパー形状18をしている箇所に重なるように設けるのが好ましい。これによりエッチング開口部17を犠牲層55の中心の近くに配置でき、犠牲層55をエッチングする速度を改善することができる。
次に、図18(f)に示すように、犠牲層55を除去して間隙8を形成する。犠牲層55の除去方法は、ウエットエッチングやドライエッチングなどが好ましく、犠牲層材料としてクロムを用いた場合は、ウエットエッチングが好ましい。犠牲層材料としてクロムを用いた場合、犠牲層エッチングの際に第二の電極10がエッチングされないようにするために、第二の電極10をチタンとするのが好ましい。第二の電極10としてアルミシリコン合金などを用いる場合には、第二の電極10を形成した後に第二の電極10上に第三の絶縁膜9と同じ材料で絶縁膜を形成し、その後エッチング開口部17を形成して犠牲層除去を行うのが好ましい。また犠牲層材料としてアモルファスシリコンを用いた場合は、ドライエッチングが好ましい。
次に、図18(g)に示すように、エッチング開口部17を封止する為に、封止膜11を形成する。第三の絶縁膜9と第二の電極10と封止膜11で振動膜12が形成される。エッチング開口部17は封止膜11で封止され、封止部13となる。封止膜11は、間隙8に液体や外気が浸入しないことが求められる。間隙8が大気圧であると、温度変化によって間隙8内の気体が膨張したり収縮したりする。また間隙8には高い電界がかかる為、分子の電離などによる素子の信頼性低下の要因となる。そのため、封止は減圧した環境で行われることが求められる。間隙8内部を減圧する事で間隙8内部の空気抵抗を小さくすることができる。これにより振動膜12が振動しやすくなり、静電容量型トランスデューサ1の感度を高くすることができる。また封止する事で静電容量型トランスデューサ1を液体中で使用する事ができる。封止材料として、第三の絶縁膜9と同じ材料であれば密着性が高い為好ましい。また、表面の段差のカバレッジを確実にできる厚さとすることが好ましい。第三の絶縁膜9が窒化シリコンの場合、封止膜11も窒化シリコンが好ましい。
図18では、第二の電極10が第三の絶縁膜9と封止膜11で挟まれた構成を一例として示したが、第三の絶縁膜9を形成した後にエッチング開口部17を形成して犠牲層エッチングを行ってもよい。その後封止膜11を形成した後に第二の電極10を設けることもできる。しかし第二の電極10が最表面に露出していると、異物などにより素子がショートする可能性が高くなるため、第二の電極10は絶縁膜の間に設けることが好ましい。
以上の工程を経る事で図18(g)となり、図1のような静電容量型トランスデューサを作製する事ができる。図2の第二の電極パッド42に電気的に接続された図示しない引き出し配線を用いることで、第二の電極10から電気信号を引き出すことができる。静電容量型トランスデューサ1で超音波を受信する場合、直流電圧を第一の電極6に印加しておく。超音波を受信すると、第二の電極10を有する振動膜12が変形するため、第二の電極10と第一の電極6との間の間隙8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、引き出し配線に電流が流れる。この電流を図16に図示した送受信回路30で電流−電圧変換を行い、電圧として超音波を受信することができる。また、第一の電極6に直流電圧を印加し、送信駆動電圧を第二の電極10に印加すると、静電気力によって、振動膜12を振動させることができる。これによって、超音波を送信することができる。
(実施例1)
本実施例では、本発明の効果を説明する為に、静電容量型トランスデューサ1の構造とその製造方法について記載する。合わせて本発明を用いない比較例も記載する。
本実施例では、本発明の効果を説明する為に、静電容量型トランスデューサ1の構造とその製造方法について記載する。合わせて本発明を用いない比較例も記載する。
図1、図2、図18、図19を用いて、本実施例の静電容量型トランスデューサ1について説明する。図19は、第四の絶縁膜56を設けた場合の図1のA−B断面図である。
図2に示した静電容量型トランスデューサ1の外形寸法は、Y方向が12(mm)、X方向が45(mm)である。素子3の外形は、X方向が0.3(mm)、Y方向が4(mm)であり、素子3を196個1次元アレイ状に配置している。図1のA−B断面図が図18(g)である。素子3を構成するセル2はエッチング開口部17を除いて略円形の形状であり、間隙8の直径は32(um)である。間隙8の直径とは、第二の絶縁膜7と第三の絶縁膜8が接している部分で構成される第二の絶縁膜7側の直径である。セル2は図1のように最密に配置されており、1つの素子3を構成するセル2は、隣接したセルと35(um)の間隔で配置されている。つまり隣接しているセル2同士の間隙8の最短距離は3(um)である。図1ではセル数は省略しているが、実際には1つの素子3には1013個のセルを配置させている。
図18を用いて断面構造と製造方法を説明する。図18(g)に示すようにセル2は、300(um)厚さのシリコン基板4、シリコン基板4上に形成される第一の絶縁膜5、第一の絶縁膜5上に形成される第一の電極6、第一の電極6上の第二の絶縁膜7を有する。さらに、第二の電極10と第三の絶縁膜9と封止膜11を含む振動膜12と、間隙8を有している。間隙8の高さは300(nm)である。さらに、第一の電極6と第二の電極10との間にバイアス電圧を印加する電圧印加手段15と、第二の電極に送信電圧を印加する電圧印加手段16を有している。
第一の絶縁膜5は、熱酸化により形成した厚さ1(um)のシリコン酸化膜である。第二の絶縁膜7は、Prasma Enhanced Chemical Vapor Deposition(PE−CVD)により形成した400(nm)のシリコン酸化膜である。第一の電極6は厚さが100(nm)のタングステンである。第二の電極10は厚さが100(nm)のAl−Nd合金である。第三の絶縁膜9と封止膜11はPE−CVDにより作製した窒化シリコン膜であり、450(MPa)以下の引張り応力で形成している。第三の絶縁膜9の厚みは400(nm)であり、封止膜11の厚さは440nmである。
本実施例では、図18(a)のように第二の絶縁膜7まで形成する。次に図18(b)のように犠牲層55を形成する。本実施例では、犠牲層55の外周のテーパー角度19が45度となるように犠牲層55を形成する。次に図18(c)、図18(d)のように第二の電極10まで形成する。次に図18(e)のようにエッチング開口部58を形成する。本実施例では、1つのセル2に対して1つのエッチング開口部17を形成する。エッチング開口部17の大きさと形状は、図1に示したように重なり幅26が9.0(um)の半円形状とする。エッチング開口部17を形成する位置は、エッチング開口部17と犠牲層55の外周との重なり距離65が、100(nm)となるように形成する。このように形成することで、エッチング開口部17を形成する露光装置のアライメント精度が±50(nm)のとき、アライメントのずれが生じてもエッチング開口部17の外周の一部が確実にテーパー形状18の斜面に重なるようになる。次に図18(f)のように犠牲層55を除去して間隙8を形成する。犠牲層55はアモルファスシリコンを用いて、ゼノンフロライドによるドライエッチングで犠牲層55を除去する。犠牲層55を除去した後のエッチング開口部17の高さ21は103(nm)である。エッチング開口部17を形成する露光装置のアライメント精度で、エッチング開口部17の位置が間隙8の中心側へ+50(nm)ずれた場合でも、エッチング開口部17の高さ21は146(nm)であり、間隙8の高さ300(nm)よりも小さい。このことから、エッチング開口部17を封止するために必要な封止膜11の厚さを低減することができる。次に図18(g)のように、封止膜11を440(nm)形成する。封止膜11はPE−CVDにより作製した窒化シリコン膜である。封止膜11の厚さは、エッチング開口部17の高さ21が146(nm)の場合の約3倍の厚さとしている。従来の検討から、エッチング開口部17を封止するために必要な封止膜11の厚さは、エッチング開口部17の高さ21に依存しており、約3倍の厚さが必要であることが分かっている。本発明のように犠牲層55の外周をテーパー形状18にせず、エッチング開口部17をテーパー形状18の斜面と重なる構成にしない場合、エッチング開口部17の高さは300(nm)となり、必要な封止膜11の厚さは900(nm)となってしまう。このことから本発明を用いることで、封止に必要な封止膜11の厚さを低減することができ、封止の信頼性を向上すると共に薄い振動膜を形成することができる。また、本実施例のセル外周長さ101(um)に対して重なり長さは最大で9.1(um)であり、図14に示した横軸の値は0.09である。この時の共振周波数及び初期たわみの変化は約1%と小さく、所望の特性が得られる。本実施例では、振動膜12が第三の絶縁膜9、第二の電極10、封止膜11からなる構成を説明したが、図19に示す様に、第二の電極10と封止膜11の間に第四の絶縁膜56を設けた構成にしてもよい。第四の絶縁膜56を設ける場合には、図18(d)で第二の電極10を形成した後に第四の絶縁膜56を設け、その後図18(e)以降の工程を実施すればよい。
一方、図20と図21を用いて、本発明を用いない場合の比較例を示す。図20は、静電容量型トランスデューサ1の上面拡大模式図の一例である。図21は図20のE−F断面図である。図中の番号は上記実施例1と同様である。58はエッチング流路、59はエッチング流路幅、60はエッチング流路長さである。
図20で構成される静電容量型トランスデューサ1は、外形寸法及び素子3の外形、個数や配置は図2と同様である。図20のセル2は略円形の形状で、セル2を構成する間隙8の端にエッチング流路58があり、エッチング流路58の端部にエッチング開口部17が形成されている。エッチング流路58を除いた間隙8の直径は32(um)であり、エッチング流路58の幅59は9.0(um)である。またエッチング開口部17は直径9.0(um)の円形であり、エッチング開口部17を形成する場所に存在するエッチング流路58の端部の球状の直径は9.1(um)である。セル2は図20のように最密に配置されている。
図21(b)を用いて断面構造と製造方法を説明する。図21(b)を構成する材料や材料の膜厚及び間隙8の高さは図18(g)と同じである。図18(g)と異なる点は、間隙8の外周にテーパー形状18を設けていないことと、間隙8の高さとエッチング流路58の高さが異なることである。図21(b)では、エッチング流路58の高さを間隙8の高さよりも小さくすることで、封止膜11の厚さを低減できるようにしている。図21(b)は、図18に述べた方法と同様の方法で作製できる。ただし、図18(b)の犠牲層55を形成する工程では、犠牲層55の外周にテーパー形状18を形成せず、高さ146(nm)のエッチング流路58を形成する。犠牲層55の成膜とフォトリソグラフィー及びエッチングを繰り返すことで、高さの異なる間隙8とエッチング流路58を作製できる。図21(a)は、エッチング開口部17を形成した後の断面構造である。図21(a)と図18(e)を両者のセルサイズおよび犠牲層55の厚さが同じ条件で比較すると、比較例の図21(a)の方が、エッチング開口部17の下に犠牲層55が存在するため、エッチングで除去する犠牲層55の量が多いことがわかる。犠牲層55のエッチング時間は、除去する犠牲層55の量やエッチングガスやエッチング液が供給される開口面積に比例して長くなる。このことから比較例の図21(a)の方がエッチング時間が長いことがわかる。また図21(a)のエッチング流路長さ60を短くしても、エッチング開口部17の下に犠牲層55が存在するためエッチングで除去する犠牲層55の量は、本発明よりも多い。そのため、本発明のように犠牲層55の外周にテーパー形状18を設けて、テーパー形状18と重なるようにエッチング開口部17を設けて犠牲層エッチングをすることで、エッチング速度を改善することができる。また比較例では、エッチング流路58の犠牲層55と隣接するセルの犠牲層55が接触しないようにするために、セル2同士の間隙8の間隔を広げる必要がある。犠牲層55のパターニング精度が3(um)である場合、本実施例の構成の方がセルを高密度に配置することができ、開口率を向上させることで受信感度や送信効率を向上できる。
以上のことから、本発明の静電容量型トランスデューサでは、間隙の壁面がテーパー形状をしている箇所にエッチング開口部を設けることで、エッチング速度を改善することができる。また間隙の壁面がテーパー形状をしている箇所に封止部を設けることで、封止に必要な封止膜厚さを低減することができ、封止の信頼性を向上すると共に薄い振動膜を形成することができる。
次に、本発明の効果を説明する為に、図22、図23を用いて振動膜の厚さ及び封止膜の厚さと性能について説明する。図22は振動膜12の厚さと比帯域の関係を示し、図23は封止膜11と比帯域の関係を示す。
図22の横軸は振動膜12の厚さであり、縦軸は超音波プローブ31の送信効率の比帯域を示す。送信効率とは、超音波プローブ31を送信駆動した時に得られる、単位送信駆動電圧あたりの送信音圧(Pa/V)である。中心周波数Fcとは、送信効率のピーク値の周波数Fpに対して−3dB送信効率が低下する低域側の周波数F1と高域側の周波数F2から、次の式で得られる。
Fc=(F1+F2)/Fp
比帯域FBWは次の式で得られる。
FBW=(F2−F1)/Fc
Fc=(F1+F2)/Fp
比帯域FBWは次の式で得られる。
FBW=(F2−F1)/Fc
一般的に比帯域が大きいと、超音波プローブ31の検出範囲が広くなり好ましい。
図22では、実施例1の静電容量型トランスデューサ1を、図17のように超音波プローブ31にした時の送信効率の中心周波数と同等となる構造の、超音波プローブ31の比帯域を示している。間隙8高さは300(nm)であり、実施例1と同等の送信効率の中心周波数が得られるように、セル2の直径と振動膜12の厚さを調整している。図22に示す様に、振動膜12が薄い方が比帯域が大きくて好ましいことが分かる。
図23の横軸は封止膜11の厚さであり、縦軸は超音波プローブ31の送信効率の比帯域を示す。実施例1のように本発明を実施すると、封止膜は440(nm)であるので、比帯域は115%となる。一方本発明を実施しない場合、封止膜は900(nm)であるので、比帯域は97%となる。本発明を実施して薄い振動膜12を得ることで、広い帯域特性の超音波プローブ31を得ることができる。
4 基板
5 第一の絶縁膜
6 第一の電極
8 間隙
9 第三の絶縁膜
10 第二の電極
11 封止膜
12 振動膜
13 エッチング封止部
18 テーパー形状
19 テーパー角度
5 第一の絶縁膜
6 第一の電極
8 間隙
9 第三の絶縁膜
10 第二の電極
11 封止膜
12 振動膜
13 エッチング封止部
18 テーパー形状
19 テーパー角度
Claims (13)
- 第一の電極上の、前記第一の電極の積層方向に犠牲層を設ける工程と、
前記犠牲層上の前記積層方向に絶縁膜を設ける工程と、
前記絶縁膜上の前記積層方向に第二の電極を設ける工程と、
前記絶縁膜にエッチング開口部を設ける工程と、
前記エッチング開口部を介して前記犠牲層を除去する工程と、
前記エッチング開口部を封止する工程と、
を有する静電容量型トランスデューサの製造方法であって、
前記犠牲層の側面の少なくとも一部は、前記犠牲層の一方の主面から他方の主面に向かってテーパーを形成しており、
前記エッチング開口部は、前記絶縁膜のうち、前記犠牲層のテーパーの上に設けられた領域の少なくとも一部に設けられる静電容量型トランスデューサの製造方法。 - 前記テーパーは、前記犠牲層の主面のうち、前記絶縁膜が設けられる側の主面から、前記第一の電極が設けられる側の主面へと広がるように形成されている請求項1に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
- 前記テーパーは、前記側面の少なくとも一部が、前記積層方向と直交する平面に対して、
前記直交する平面から22.5度以上67.5度以下の範囲の角度をなしている請求項1または2に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。 - 前記テーパーは、前記犠牲層の主面のうち、前記第一の電極が設けられる側の主面から、前記絶縁膜が設けられる側の主面へと広がるように形成されている請求項1に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
- 前記エッチング開口部を封止する工程と、前記第二の電極の上に絶縁膜を設ける工程とを同一の行程で行う請求項1乃至4のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
- 前記エッチング開口部が設けられる面積は、前記側面の面積の15%以下である請求項1乃至5のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
- 前記側面のうち、前記テーパーが設けられる領域は、それ以外の領域よりも狭い領域である請求項1乃至6のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
- 複数のセル構造を含み構成される素子を備えた静電容量型トランスデューサの製造方法であって、
第一の電極上の、前記第一の電極の積層方向に、前記セル構造毎に独立した間隙となるように、複数の犠牲層を設ける工程と、
前記犠牲層上の、前記積層方向に絶縁膜を設ける工程と、
前記絶縁膜上の、前記積層方向に第二の電極を設ける工程と、
前記絶縁膜にエッチング開口部を設ける工程と、
前記エッチング開口部を介して前記犠牲層を除去することで前記間隙を設ける工程と、
前記エッチング開口部を封止する工程と、
を有する静電容量型トランスデューサの製造方法であって、
前記犠牲層の側面の少なくとも一部は、前記犠牲層の一方の主面から他方の主面に向かってテーパーを形成しており、
前記エッチング開口部は、前記絶縁膜のうち、前記犠牲層のテーパーの上に設けられた領域の一部に設けられる静電容量型トランスデューサの製造方法。 - 前記セル構造に対して、複数の前記エッチング開口部を設ける工程を有する請求項8に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
- 複数の前記セル構造に対して、1つの前記エッチング開口部を設ける工程を有する請求項8に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
- 第一の電極と、
前記第一の電極上の、前記第一の電極の積層方向に設けられた絶縁膜と、
前記第一の電極と前記絶縁膜との間に間隙を有するように、前記絶縁膜を支持する支持部と、
前記絶縁膜上の、前記積層方向に設けられた第二の電極と、
を有する静電容量型トランスデューサであって、
前記支持部と前記間隙が接する面の少なくとも一部は、前記積層方向に直行する平面に対して、90度以外の角度となっている静電容量型トランスデューサ。 - 前記支持部と前記間隙が接する面の少なくとも一部は、前記積層方向に直行する平面に対して、前記直行する平面から22.5度以上67.5度以下の範囲の角度をなしている請求項11に記載の静電容量型トランスデューサ。
- 前記支持部と前記間隙が接する面のうち、前記積層方向に直行する平面に対して、90度以外の角度となっている領域は、それ以外の領域よりも狭い領域である請求項11または12に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
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