JP2023076303A - 超音波トランスデューサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空洞や電極の周辺に特徴的な構造を持つ超音波トランスデューサをウェハの貼り合わせを利用して製造する超音波トランスデューサの製造方法を提供する。【解決手段】超音波トランスデューサの製造方法は、第１電極１０となる基板上に、空洞３０となる凹部と、凹部の内面から突出した突起６０と、を有する第１絶縁層５１を形成する工程と、第１絶縁層５１上に、支持基板、埋込絶縁層および活性層が順に積層された積層基板を接合して、第１絶縁層５１と活性層に囲まれた空洞３０を形成する工程と、積層基板から支持基板を除去する工程と、空洞３０上に位置する埋込絶縁層の中心側を除去して開口部１０２を形成する工程と、開口部１０２に露出した活性層の中心側を振動膜４０となる絶縁膜に変換する工程と、絶縁膜４０上に、第２電極２０となる金属層を形成する工程と、金属層上に、第２絶縁層５２を形成する工程と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、静電容量型の超音波トランスデューサをウェハの貼り合わせを利用して製造する超音波トランスデューサの製造方法に関する。

探傷検査、医療診断等の分野では、探触子として超音波トランスデューサが用いられている。超音波トランスデューサは、超音波エネルギと電気エネルギ等とを相互に変換する変換器であり、超音波の発信や受信を可能としている。超音波によって物質の内部の情報が得られるため、非破壊検査や生体組織検査等に利用されている。

従来、超音波トランスデューサとしては、圧電効果を示す圧電体が用いられてきた。一方、近年では、基板上に微細な振動膜を形成した静電容量型の超音波トランスデューサ（Capacitive Micro-machined Ultrasound Transducer：ＣＭＵＴ）の開発が進められている。ＣＭＵＴは、基板上に電気的要素と機械的要素とを組み込んだＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）として半導体技術を用いて製造されている。

ＣＭＵＴは、基板上に形成された振動膜と、基板と振動膜に挟まれた空洞と、振動膜と空洞を挟むように配置される一対の電極を備えている。超音波の発信は、電極間に直流バイアス電圧を印加し、交流電圧を重畳して振動膜を振動させることにより行う。超音波の受信は、電極間の電圧や電流の変化を測定することにより行う。

ＣＭＵＴは、発信される超音波の周波数帯域が広いという特徴がある。また、半導体技術を用いて精密に製造されるため、高感度であり、微細な集積化や音響インピーダンスの調整が可能であり、ロット間の性能の均一性が高いという特徴がある。そのため、超音波の反射波による情報を画像化する超音波撮像装置の探触子等として期待されている。

ＣＭＵＴを製造する方法としては、下部電極層、空洞となる犠牲層、振動膜となる絶縁層、上部電極層を、この順に積層する方法がある。この方法では、下部電極層と絶縁層に囲まれるように犠牲層を成膜し、外部から犠牲層に到達する開口を形成する。各層を積層した後に、開口を通じて犠牲層をウェットエッチングすることによって空洞を形成する。

また、ＣＭＵＴを製造する方法としては、空洞となる凹部が形成されたウェハを貼り合わせる方法がある。ウェハとしては、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板が用いられている。ＳＯＩ基板は、絶縁性の酸化膜が埋め込まれた積層構造を有している。ＳＯＩ基板は、シリコンで形成された基板、二酸化シリコンで形成されたＢＯＸ（Buried Oxide）層、および、シリコンで形成された活性層が、この順に積層された構造に設けられている。

特許文献１には、基板の一方の面に、第１の絶縁層を形成する工程と、第１の絶縁層と振動膜とを重ね合わせる工程と、第１の絶縁層と振動膜とを熱処理により接合する工程と、間隙と接する基板または振動膜の面に第２の絶縁層を形成する工程と、を有する静電容量型トランスデューサの製造方法が記載されている。振動膜としては、ＳＯＩ基板の活性層部を用いる旨が記載されている（段落００２１参照）。

特許文献２には、デバイス基板の上面に、または、ＳＯＩ基板の第２シリコン層上に、複数のキャビティを限定する絶縁層からなる支持部を形成する段階と、ＳＯＩ基板をデバイス基板の上面にボンディングし、ＳＯＩ基板とデバイス基板との間に複数のキャビティを形成する段階と、を含む静電容量微細加工超音波変換器の製造方法が記載されている（請求項１１参照）。

特許文献３には、ＣＭＯＳ超音波変換器を形成する方法であって、開いた空洞が形成された第１のウェハを第２のウェハと接合することによって複数の封止された空洞を有する工学設計された基板を形成する方法が記載されている。第１のウェハや第２のウェハとしては、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハが挙げられている（請求項２、３参照）。

特開２０１３－１３８４１１号公報 特開２０１５－１０９６３４号公報 特開２０２０－１０７８９３号公報

ＣＭＵＴを製造する方法のうち、下部電極層、犠牲層、振動膜となる絶縁層、上部電極層を、この順に積層する製造方法は、ＣＭＯＳ等の一般的なＬＳＩの製造ラインで実施することができる。ＣＭＵＴの配線プロセスは、ＣＭＯＳの配線プロセスに準拠しているため、生産力がある既存の製造ラインを利用できる。しかし、このような既存の製造ラインは、生産量が要求されないＣＭＵＴには、適していない場合がある。各層を積層する製造方法には、空洞の構造や各層の構造を変更する場合に、対応が難しいという課題がある。

ＣＭＵＴに大電圧が印加されると、振動膜が空洞の内面に接触して、振動膜に電荷が注入されることがある。電荷が注入されると、振動膜の振動特性や絶縁特性が変化してしまう。このような問題に対する対策として、空洞内に突起・支柱を設けて振動膜の全面の接触を防止する技術が開発されている。また、絶縁層や電極層の構造に機能性を持たせたＣＭＵＴが開発されている。

しかし、各層を積層する製造方法では、このような特徴的な内部構造を形成しようとする場合に、特殊なプロセスの追加が必要になる。一般的なＬＳＩの製造ラインを利用し難い場合があるため、内部構造に特徴を持たせたＣＭＵＴを、ウェハの貼り合わせを利用して、より効率的に製造することが望まれている。

特許文献１に記載された技術では、第１の絶縁層とＳＯＩ基板とを重ね合わせている。しかし、この技術では、第１の絶縁層とＳＯＩ基板とを重ね合わせる工程の後に、間隙にガスを導入して熱酸化させて第２の絶縁層を形成している。このような技術では、ガスの導入前の空洞内に突起・支柱を設ける必要があるため、品質上や製造プロセス上での問題が懸念される。

特許文献２に記載された技術では、第１絶縁層を形成したＳＯＩウェハである第１ウェハと、第２絶縁層、メンブレンおよび支持部を形成したデバイスウェハとを、シリコン直接ボンディング法を利用して接合している。しかし、この技術では、デバイスウェハに平坦な第２絶縁層のみを形成している。

特許文献３に記載された技術では、空洞を形成するようにパターニングされた酸化シリコン層が形成された第１のＳＯＩウェハと、第２のウェハとを接合している（段落００７９～００８５参照）。しかし、この技術では、平面視で空洞と重なる位置に、第１のシリコンデバイス層が形成されている。空洞内には、隔離ポストを形成することができるとされているが、具体的な形成方法は開示されていない。

そこで、本発明は、空洞や電極の周辺に特徴的な構造を持つ超音波トランスデューサをウェハの貼り合わせを利用して製造する超音波トランスデューサの製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る超音波トランスデューサの製造方法は、静電容量型の超音波トランスデューサの製造方法であって、前記超音波トランスデューサは、第１電極と、第１電極上に位置する空洞と、前記第１電極上の前記空洞を覆う振動膜と、前記振動膜上に位置する第２電極と、前記空洞の内面から突出した突起と、を備え、前記第１電極となる基板上に、前記空洞となる凹部と、前記凹部の内面から突出した突起と、を有する第１絶縁層を形成する工程と、前記第１絶縁層上に、支持基板、埋込絶縁層および活性層が順に積層された積層基板を接合して、前記第１絶縁層と前記活性層に囲まれた前記空洞を形成する工程と、前記積層基板から前記支持基板を除去する工程と、前記空洞上に位置する前記埋込絶縁層の中心側を除去して開口部を形成する工程と、前記開口部に露出した前記活性層の中心側を前記振動膜となる絶縁膜に変換する工程と、前記絶縁膜上に、前記第２電極となる金属層を形成する工程と、前記金属層上に、第２絶縁層を形成する工程と、を含む。

本発明によれば、空洞や電極の周辺に特徴的な構造を持つ超音波トランスデューサをウェハの貼り合わせを利用して製造する超音波トランスデューサの製造方法を提供することができる。

第１実施形態に係る超音波トランスデューサを模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサを模式的に示す断面図。 積層プロセスによる超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 積層プロセスによる超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 積層プロセスによる超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 積層プロセスによる超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 積層プロセスによる超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 積層プロセスによる超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 積層プロセスによる超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第２実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第２実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第２実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第２実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第２実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第３実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図。 第３実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図

以下、本発明の一実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法について、図を参照しながら説明する。なお、以下の各図において、共通する構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る超音波トランスデューサを模式的に示す平面図である。図２は、第１実施形態に係る超音波トランスデューサを模式的に示す断面図である。図２は、図１のＩ－Ｉ線断面図である。
図１および図２に示すように、本実施形態に係る超音波トランスデューサ１は、下部電極（第１電極）１０、上部電極（第２電極）２０、空洞３０、振動膜４０、突起６０、開口部１０２等を備えている。なお、図１では、内部構造を示すために、第２絶縁層５２等の記載を省略している。

超音波トランスデューサ１は、超音波エネルギと電気エネルギ等とを相互に変換する変換器である。超音波トランスデューサ１は、振動膜を備えた静電容量型であり、超音波の発信および受信を可能としている。超音波トランスデューサ１は、超音波の反射波による情報を画像化する超音波撮像装置の探触子等として用いることができる。

超音波トランスデューサ１は、従来の一般的な超音波トランスデューサと比較して、次の（１）～（３）の特徴的な内部構造を有している。（１）空洞３０内に突起６０が設けられている点、（２）上部電極２０に開口部１０２が設けられている点、（３）上部電極２０の外側が高く、下部電極１０と上部電極２０の外側との間に距離が設けられている点である。

（１）～（３）の特徴的な内部構造を有する本実施形態に係る超音波トランスデューサ１は、ウェハを貼り合わせる製造方法を利用して製造される。（１）～（３）の特徴的な内部構造を有する超音波トランスデューサは、成膜を繰り返して各層を積層する積層プロセスで製造することが可能である。これに対し、本実施形態では、ＳＯＩ基板の貼り合わせを利用した製造プロセスで、（１）～（３）の特徴的な内部構造を形成する。

下部電極１０は、基板状に設けられており、超音波トランスデューサ１の主要な構成要素を支持している。下部電極１０は、単層で形成された単層構造とされてもよいし、複数層が積層されて形成された積層構造とされてもよい。積層構造としては、例えば、基板、絶縁層、電極として機能する金属層を、この順に積層した構造が挙げられる。

上部電極２０は、空洞３０および振動膜４０を下部電極１０との間に挟むように、振動膜４０上に設けられている。上部電極２０は、単層で形成された単層構造とされてもよいし、複数層が積層されて形成された積層構造とされてもよい。上部電極２０の中心側には、開口部１０２が設けられている。開口部１０２は、上部電極２０の中心側を上下に貫通するように開口している。開口部１０２が設けられることによって、上部電極２０は、超音波トランスデューサ１の平面視で突起６０と重ならない配置とされている。

下部電極１０や上部電極２０の材料としては、アルミニウム、タングステン、チタン、ニッケル、コバルト、クロム、白金、金等や、これらの合金である金属材料や、高濃度の不純物をドープしたシリコン、アモルファスシリコン、酸化インジウムスズ等の酸化物材料を用いることができる。

下部電極１０の基板の材料としては、シリコン、ガラス、石英、サファイア等を用いることができる。下部電極１０の絶縁層の材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム等を用いることができる。

空洞３０は、下部電極１０上に振動膜４０に隣接して設けられている。空洞３０は、上下方向の厚さが小さい薄層状の空間を形成している。空洞３０は、大気圧雰囲気とされてもよいし、大気圧よりも低い真空とされてもよい。但し、空洞３０の電気絶縁性を確保する観点からは、真空とされることが好ましい。空洞３０の真空雰囲気としては、０．１～１００Ｐａの中真空以上が好ましく、１００Ｐａ以下が好ましく、１Ｐａ程度がより好ましい。

振動膜４０は、空洞３０を下部電極１０との間に挟むように、空洞３０上に設けられている。振動膜４０の周囲は、下部電極１０上に設けられた第１絶縁層５１上に支持されている。振動膜４０は、下部電極１０と上部電極２０との間を電気的に絶縁すると共に、静電気力等で弾性的に変形して超音波の発信および受信を行う。

振動膜４０の材料としては、酸化シリコンが用いられる。振動膜４０は、下部電極１０側にＳＯＩ基板が貼り合わされた後に、シリコンで形成された活性層が熱酸化されることによって形成される。

振動膜４０は、電極間に直流バイアス電圧が印加された状態で交流電圧が重畳されると、静電気力等で弾性的に変形して交流電圧の周波数で上下に振動し、上部電極２０の側に超音波を発信する。また、直流バイアス電圧が印加された状態で超音波を受けると、弾性変形して上下に振動し、下部電極１０と上部電極２０との間に静電容量の変化を生じさせる。

突起６０は、下部電極１０側の空洞３０の内面から上部電極２０側の空洞３０の内面に向けて突出している。突起６０は、変位がない状態の振動膜４０に接触しない高さに設けられている。突起６０は、超音波トランスデューサ１の平面視で空洞３０の中心側に島状に配置されている。

第１絶縁層５１、第２絶縁層５２、埋込絶縁層７２は、下部電極１０や上部電極２０を電気的に絶縁している。第１絶縁層５１や第２絶縁層５２の材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム等を用いることができる。第１絶縁層５１や第２絶縁層５２の材料は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。第１絶縁層５１や第２絶縁層５２の材料としては、耐電圧性の観点から、酸化シリコンが好ましい。埋込絶縁層７２の材料としては、酸化シリコンが用いられる。埋込絶縁層７２は、下部電極１０側にＳＯＩ基板が貼り合わされて形成される。

なお、図１において、超音波トランスデューサ１は、矩形状に設けられているが、六角形状等に設けられてもよい。突起６０は、１個が設けられているが、複数個が設けられてもよい。複数の突起６０は、同心上等に配置できる。超音波トランスデューサ１は、下部電極１０、上部電極２０、空洞３０、振動膜４０等を、１組だけ備えてもよいし、これらの複数組を備えた素子アレイとされてもよい。

（１）～（３）の特徴的な内部構造のうち、（１）空洞３０内に突起６０が設けられている構造によると、振動膜４０が振動したとき、振動膜４０の全面が空洞３０の内面に接触するのを防ぐことができる。

電極間に大電圧を印加すると、振動した振動膜４０が、空洞３０の内面に接触する虞がある。振動膜４０が空洞３０の内面に接触すると、電気絶縁性の振動膜４０に電荷が注入されてコラプス状態となる。コラプス状態では、振動膜４０が正常時と異なる電位となり、弾性的な復元力による振動挙動が変化する。このような電位をコラプス電位という。コラプス状態になると、振動膜４０の振動特性や絶縁特性が変化するため、超音波トランスデューサ１の動作信頼性が損なわれる。

これに対し、空洞３０内に突起６０を設けると、振動膜４０と空洞３０の内面との接触面積が小さくなるため、振動膜４０に注入される電荷量を抑制して、振動膜４０の振動特性や絶縁特性を安定に保つことができる。また、コラプス電位に近い高電圧の印加や、空洞３０を薄く設けることが可能になるため、超音波の感度を向上させることができる。

また、（２）上部電極２０に開口部１０２が設けられている構造によると、空洞３０の直上に位置する上部電極２０の面積を小さくすることができる。下部電極１０と上部電極２０の中心側との間において、電界の集中を抑制できるため、振動膜４０の振動に不要な寄生容量を低減して、超音波トランスデューサ１の動作信頼性を向上させることができる。特に、突起６０の周辺に電界が集中し難くなるため、振動膜４０が振動して突起６０に接触しても、振動膜４０に電荷が注入され難くなり、振動膜４０の振動特性や絶縁特性が安定に保たれる。

また、（３）上部電極２０の外側が高く、下部電極１０と上部電極２０の外側との間に距離が設けられている構造によると、下部電極１０と上部電極２０の外側との間において、電界の集中を抑制できるため、超音波トランスデューサ１の動作信頼性を向上させることができる。

ここで、（１）～（３）の特徴的な内部構造を有する超音波トランスデューサを製造する従来の積層プロセスによる製造方法について説明する。

図３Ａ～図３Ｄおよび図４Ａ～図４Ｃは、積層プロセスによる超音波トランスデューサの製造方法を示す図である。
図３Ａ～図３Ｄおよび図４Ａ～図４Ｃに示すように、（１）～（３）の特徴的な内部構造を有する超音波トランスデューサは、下部電極層１１０、犠牲層１８０、振動膜となる絶縁層１５４、上部電極層１２０を、この順に積層する積層プロセスで製造することが可能である。

はじめに、図３Ａに示すように、半導体基板１０１上に第１絶縁層１５１が形成される。第１絶縁層１５１は、シリコンで形成された半導体基板１０１上に、熱酸化法、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等によって、二酸化シリコン等で形成される。そして、第１絶縁層１５１上にパターニングされた下部電極層１１０が形成される。下部電極層１１０は、スパッタリング法等によって、アルミニウム合金等で形成される。

続いて、図３Ｂに示すように、下部電極層１１０上および第１絶縁層１５１上に第２絶縁層１５２が形成される。第２絶縁層１５２は、プラズマＣＶＤ法等によって、二酸化シリコン等で形成される。そして、第２絶縁層１５２上にパターニングされた犠牲層１８０が形成される。犠牲層１８０は、プラズマＣＶＤ法等によって、多結晶シリコン等で形成される。犠牲層１８０は、平面視で下部電極１１０と重なる位置に形成される。

次いで、犠牲層１８０の上面に、突起１６０を形成するための凹部１８１が形成される。凹部１８１は、リソグラフィでマスクを形成して、エッチングによって形成される。

続いて、図３Ｃに示すように、第２絶縁層１５２上および犠牲層１８０の外側上にパターニングされた第３絶縁層１５３が形成される。第３絶縁層１５３は、プラズマＣＶＤ法等によって、二酸化シリコン等で形成される。第３絶縁層１５３は、犠牲層１８０の外側上に形成するが、犠牲層１８０の中心側上に形成しない。第３絶縁層１５３は、電極間の距離を確保するために厚肉化することが好ましいため、犠牲層１８０をマスクで保護して成膜される。

続いて、図３Ｄに示すように、第３絶縁層１５３上および犠牲層１８０上に第４絶縁層１５４が形成される。第４絶縁層１５４は、プラズマＣＶＤ法等によって、二酸化シリコン等で形成される。凹部１８１に第４絶縁層１５４の材料が堆積して、突起１６０が形成される。

続いて、図４Ａに示すように、第４絶縁層１５４上にパターニングされた上部電極層１２０が形成される。上部電極層１２０は、スパッタリング法等によって、アルミニウム合金等で形成される。そして、上部電極層１２０の中心側に開口部１２１が形成される。上部電極層１２０の中心側は、第４絶縁層１５４の中心側が露出する深さまで除去される。開口部１２１は、リソグラフィでマスクを形成して、エッチングによって形成される。

続いて、図４Ｂに示すように、上部電極層１２０上および第４絶縁層１５４上に第５絶縁層１５５が形成される。第５絶縁層１５５は、プラズマＣＶＤ法等によって、窒化シリコン等で形成される。そして、第５絶縁層１５５および第４絶縁層１５４を貫通して犠牲層１８０に到達する開口部１８２が形成される。開口部１８２は、リソグラフィでマスクを形成して、エッチングによって形成される。

続いて、図４Ｃに示すように、犠牲層１８０が溶解されて、第２絶縁層１５２と第４絶縁層１５４との間に空洞１３０が形成される。犠牲層１８０の溶解は、水酸化カリウム等のエッチャントを開口部１８２に注入して行う。そして、開口部１８２を閉塞させて、空洞１３０を気密に密閉する。開口部１８２は、プラズマＣＶＤ法等によって、窒化シリコン等で閉塞させる。

その後、第５絶縁層１５５の上面から下部電極１１０や上部電極１２０に到達する配線用の開口部を形成する。配線用の開口部は、リソグラフィでマスクを形成して、エッチングによって形成される。下部電極１１０および上部電極１２０は、スイッチングデバイス等と電気的に接続されて、超音波トランスデューサが製造される。

図３Ａ～図３Ｄおよび図４Ａ～図４Ｃに示すように、（１）～（３）の特徴的な内部構造を有する超音波トランスデューサの従来の製造方法は、各層の成膜や、エッチング等を繰り返す方法である。そのため、このような超音波トランスデューサの製造には、一般的なＬＳＩの製造ラインを利用することができる。ＣＭＵＴの配線プロセスは、ＣＭＯＳの配線プロセスに準拠しているため、生産力がある既存の製造ラインを利用した製造プロセスが製造効率等の点で有利になる。

しかし、一般的なＬＳＩの製造ラインは、特徴的な内部構造を有する超音波トランスデューサを製造する場合に、必ずしも適していない点もある。既存の製造ラインは、生産力がある一方で、生産量が要求されないＣＭＵＴの小規模生産を行う場合、汎用性が低くなる。特徴的な内部構造を形成する場合、特殊なプロセスの追加が必要になるが、既存の製造ラインを変更する対応は難しい場合がある。

例えば、（１）空洞３０内に突起６０が設けられている構造を形成する場合、凹部１８１を形成するプロセスが必要であり、犠牲層１８０に対して二段階のエッチングを施す必要がある。互いに異なるマスクを用いたプロセスを追加しなければならないため、一般的なＬＳＩの製造ラインの汎用性が低下する。

また、（３）上部電極２０の外側が高く、下部電極１０と上部電極２０の外側との間に距離が設けられている構造を形成する場合、厚肉化された第３絶縁層１５３を成膜する必要がある。犠牲層１８０を保護しつつ、厚肉化された第３絶縁層１５３をパターニングしなければならないため、特殊なプロセスを追加する必要がある。

このような積層プロセスの問題に対し、本実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法では、（１）～（３）の特徴的な内部構造を有する超音波トランスデューサ１を、ウェハを貼り合わせる製造方法を利用して製造する。振動膜４０に隣接する空洞３０は、犠牲層をエッチングする方法ではなく、凹部を形成した絶縁層にウェハを貼り合わせる方法によって形成される。

図５Ａ～図５Ｅ、図６Ａ～図６Ｃ、図７Ａ～図７Ｃおよび図８Ａ～図８Ｂは、第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図である。
図５Ａ～図５Ｅは、下部電極１０となる基板１０上に第１絶縁層５１を形成する工程を示す図である。図６Ａ～図６Ｃは、第１絶縁層５１上に積層基板７０を接合して空洞３０を形成する工程と、積層基板７０から支持基板７１を除去する工程を示す図である。図７Ａ～図７Ｃは、振動膜４０となる絶縁膜４０を形成する工程と、上部電極２０となる金属層２０を形成する工程を示す図である。図８Ａ～図８Ｂは、上部電極２０となる金属層２０上に第２絶縁層５２を形成する工程を示す図である。

はじめに、図５Ａに示すように、下部電極１０となる基板１０上に、厚肉絶縁層５１ａを形成する。厚肉絶縁層５１ａは、熱酸化法、プラズマＣＶＤ法等によって形成することができる。厚肉絶縁層５１ａの厚さは、例えば、２００ｎｍとすることができる。

続いて、図５Ｂに示すように、厚肉絶縁層５１ａの中心側を除去して開口部１０５を形成する。厚肉絶縁層５１ａの中心側は、厚肉絶縁層５１ａの外側を残して、基板１０の中心側が露出する深さまで除去する。厚肉絶縁層５１ａの中心側は、リソグラフィによるマスクを形成して、エッチングによって除去することができる。

続いて、図５Ｃに示すように、開口部１０５に露出した基板１０上に、厚肉絶縁層５１ａよりも薄い中肉絶縁層５１ｂを形成する。中肉絶縁層５１ｂは、熱酸化法、プラズマＣＶＤ法等によって形成することができる。中肉絶縁層５１ｂの厚さは、例えば、５０ｎｍとすることができる。

続いて、図５Ｄに示すように、中肉絶縁層５１ｂの外側を除去して、開口部１０５に露出した基板１０上に突起６０を形成する。中肉絶縁層５１ｂの外側は、中肉絶縁層５１ｂの中心側を残し、中肉絶縁層５１ｂを貫通するように、基板１０が露出する深さまで除去される。中肉絶縁層５１ｂの外側は、リソグラフィによるマスクを形成して、エッチングによって除去することができる。

続いて、図５Ｅに示すように、突起６０の周囲の開口部１０５に露出した基板１０上に、中肉絶縁層５１ｂよりも薄い薄肉絶縁層５１ｃを形成する。薄肉絶縁層５１ｃの形成によって、厚肉絶縁層５１ａと薄肉絶縁層５１ｃで囲まれた凹部５５が形成される。薄肉絶縁層５１ｃは、熱酸化法、プラズマＣＶＤ法等によって形成することができる。薄肉絶縁層５１ｃの厚さは、例えば、３０ｎｍとすることができる。

図５Ａ～図５Ｅの工程によると、下部電極１０となる基板１０上に、空洞３０となる凹部５５と、凹部５５の内面から突出した突起６０と、を有する第１絶縁層５１が形成される。突起６０は、上部電極２０の側ではなく、下部電極１０となる基板１０の側に、表面加工によって形成される。犠牲層に凹部を形成するプロセスや、犠牲層をウェットエッチングするプロセスが不要になる。

続いて、図６Ａに示すように、凹部５５が形成された第１絶縁層５１上に、大気圧雰囲気下で、ＳＯＩ基板（積層基板）７０を接合して、図６Ｂに示すように、第１絶縁層５１とＳＯＩ基板７０に囲まれた空洞３０を形成する。ＳＯＩ基板の接合は、密着させた基板同士を１０００℃以上で熱処理する直接接合法等で行うことができる。ＳＯＩ基板７０を貼り合わせて空洞３０を形成するため、従来の犠牲層を形成する製造方法とは異なり、犠牲層をウェットエッチングするための開口部が設けられない構造となる。

ＳＯＩ基板７０は、支持基板７１、埋込絶縁層７２および活性層７３が、この順に積層された構造に設けられている。支持基板７１および活性層７３は、例えば、シリコンで形成される。埋込絶縁層７２は、例えば、酸化シリコンで形成される。支持基板７１および活性層７３の厚さは、例えば、５０ｎｍとすることができる。埋込絶縁層７２の厚さは、例えば、１００ｎｍとすることができる。

続いて、図６Ｃに示すように、第１絶縁層５１上に接合された積層基板７０から支持基板７１を除去する。支持基板７１の除去は、平面研削、水素イオン注入法、ＰＡＣＥ（plasma assisted chemical etching）法等の適宜の方法で行うことができる。

図６Ａ～図６Ｃの工程によると、（１）空洞３０内に突起６０が設けられている構造が形成される。空洞３０は、第１絶縁層５１上に形成されており、埋込絶縁層７２および活性層７３で覆われた構造となる。埋込絶縁層７２の厚さは、上部電極２０の段差に影響するが、ＳＯＩ基板の選択によって調整できる。

続いて、図７Ａに示すように、埋込絶縁層７２の中心側を除去して、開口部１０７を形成する。埋込絶縁層７２の中心側は、埋込絶縁層７２の外側を残し、埋込絶縁層７２を貫通するように、活性層７３が露出する深さまで除去される。埋込絶縁層７２の中心側は、リソグラフィによるマスクを形成して、エッチングによって除去することができる。

続いて、図７Ｂに示すように、開口部１０７に露出した活性層７３の中心側を振動膜４０となる絶縁膜４０に変換する。絶縁膜４０は、熱酸化法によって酸化シリコンで形成することができる。絶縁膜４０は、超音波トランスデューサ１の平面視で、少なくとも空洞３０を覆うように形成することが好ましい。絶縁膜４０の幅は、後工程で形成される上部電極２０よりも大きいことが好ましい。

続いて、図７Ｃに示すように、絶縁膜４０上および埋込絶縁層７２上に、上部電極２０となる金属層２０を形成する。金属層２０は、スパッタリング法等によって形成することができる。金属層２０は、一層で構成されてもよいし、複数層が積層されて構成されてもよい。

図７Ａ～図７Ｃの工程によると、（３）上部電極２０の外側が高く、下部電極１０と上部電極２０の外側との間に距離が設けられている構造が形成される。上部電極２０となる金属層２０は、開口部７２ａに露出した絶縁膜４０の上面と、中心側が除去された埋込絶縁層７２の上面と、開口部１０７に面する埋込絶縁層７２の内面とに、段差状を呈するように形成される。

続いて、図８Ａに示すように、金属層２０の中心側および外側を除去して、金属層２０をパターニングすると共に開口部１０２を形成する。金属層２０の中心側は、金属層２０の外側を残し、金属層２０を貫通するように、絶縁膜４０が露出する深さまで除去される。また、金属層２０の外側は、金属層２０を貫通するように、埋込絶縁層７２が露出する深さまで除去される。金属層２０の中心側や外側は、リソグラフィによるマスクを形成して、エッチングによって除去することができる。

続いて、図８Ｂに示すように、上部電極２０となる金属層２０上、開口部１０２に露出した絶縁膜４０上、および、埋込絶縁層７２上に、第２絶縁層５２を形成する。第２絶縁層５２は、プラズマＣＶＤ法等によって形成することができる。第２絶縁層５２の厚さは、例えば、３００ｎｍとすることができる。

図８Ａ～図８Ｂの工程によると、（２）上部電極２０に開口部１０２が設けられている構造が形成される。上部電極２０となる金属層２０は、中心側を貫通する開口部１０２を備える構造に設けられる。上部電極２０となる金属層２０を形成する工程は、絶縁膜４０の上面と、中心側が除去された埋込絶縁層７２の上面と、開口部１０２に面する埋込絶縁層７２の内面とに、段差状を呈するように金属層２０を形成する工程となる。

その後、第２絶縁層５２の上面から下部電極１０や上部電極２０に到達する配線用の開口部１０８，１０９が形成される。配線用の開口部１０８，１０９は、リソグラフィでマスクを形成して、エッチングによって形成される。下部電極１１０および上部電極１２０は、スイッチングデバイス等と電気的に接続されて、超音波トランスデューサ１が製造される。

上部電極２０は、中心側を貫通する開口部１０２を備え、内側から外側に向かうに連れて高さが高くなる段差を有する形状とされる。上部電極２０は、振動膜４０上に開口部１０２を形成するように設けられた基部２０ａと、基部２０ａの外側から上方に向けて延設された起立部２０ｂと、起立部２０ｂの上端から外側に向けて延設された縁部２０ｃと、を備える構造となる。起立部２０ｂは、空洞３０の外側の上方に位置し、基部２０ａと縁部２０ｃとを段差状に繋ぐ筒状とされる。

このような第１実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法によると、ＳＯＩ基板を貼り合わせる製造方法を利用するため、従来の積層プロセスと比較して、成膜やエッチング等の加工のプロセス数や、特殊なプロセスを削減することができる。（１）空洞３０内に突起６０が設けられている構造は、下部電極１０となる基板１０側の表面加工と、ＳＯＩ基板７０の貼り合わせによって形成できるため、犠牲層の形成、突起となる凹部の加工、犠牲層の除去、犠牲層に到達する開口部の形成が不要になる。また、（３）上部電極２０の外側が高い構造は、ＳＯＩ基板７０の埋込絶縁層７２によって形成できるため、厚肉化された絶縁層の成膜が不要になる。そのため、空洞や電極の周辺に特徴的な構造を持つ超音波トランスデューサを、ウェハの貼り合わせを利用して、汎用性が高い簡便なプロセスで製造することができる。上部電極２０の外側と下部電極１０との距離は、上部電極２０の中心側と下部電極１０との距離よりも長くなり、振動膜４０の振動に寄与しない寄生容量が低減される。

＜第２実施形態＞
図９Ａ～図９Ｃ、図１０Ａ～図１０Ｂは、第２実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図である。
図９Ａ～図９Ｃは、振動膜４０となる絶縁膜４０を形成する工程と、上部電極２０Ａとなる金属層２０ａを形成する工程を示す図である。図１０Ａ～図１０Ｂは、上部電極２０Ａとなる金属層２０ａ上に第２絶縁層５２を形成する工程を示す図である。

図９Ａ～図９Ｃ、図１０Ａ～図１０Ｂに示すように、本実施形態に係る超音波トランスデューサ２は、前記の超音波トランスデューサ２と同様に、下部電極（第１電極）１０、上部電極（第２電極）２０Ａ、空洞３０、振動膜４０、突起６０、開口部１０２ａ等を備えている。

本実施形態に係る超音波トランスデューサ２が、前記の超音波トランスデューサ１と異なる点は、上部電極（第２電極）２０Ａに、テーパ状の段差が形成されている点である。超音波トランスデューサ２の他の構成は、前記の超音波トランスデューサ１と略同様である。

（１）～（３）の特徴的な内部構造を有する超音波トランスデューサ２は、前記の超音波トランスデューサ１と同様に、ウェハを貼り合わせる製造方法を利用して製造される。超音波トランスデューサ２の製造方法は、上部電極２０となる金属層２０を形成する工程が、絶縁膜４０の上面と、中心側が除去された埋込絶縁層７２の上面と、開口部１０２に面する埋込絶縁層７２の内面とに、段差状を呈するように金属層２０を形成する工程となる。

はじめに、図５Ａ～図５Ｅに示すように、下部電極１０となる基板１０上に第１絶縁層５１を形成する工程が行われる。続いて、図６Ａ～図６Ｃに示すように、第１絶縁層５１上に積層基板７０を接合して空洞３０を形成する工程と、積層基板７０から支持基板７１を除去する工程が行われる。

続いて、図９Ａに示すように、埋込絶縁層７２の中心側を除去して、テーパ状の開口部１０７ａを形成する。埋込絶縁層７２の中心側は、埋込絶縁層７２の外側を残し、埋込絶縁層７２を貫通するように、活性層７３が露出する深さまで除去される。開口部１０７ａは、上方から下方に向かうに連れてテーパ状に縮径するように、テーパエッチング加工される。テーパエッチング加工は、例えば、耐エッチング性が高い添加剤をガスに添加して行うことができる。

続いて、図９Ｂに示すように、開口部１０７ａに露出した活性層７３の中心側を振動膜４０となる絶縁膜４０に変換する。絶縁膜４０は、熱酸化法によって酸化シリコンで形成することができる。絶縁膜４０は、超音波トランスデューサ１の平面視で、少なくとも空洞３０を覆うように形成することが好ましい。絶縁膜４０の幅は、後工程で形成される上部電極２０よりも大きいことが好ましい。

続いて、図９Ｃに示すように、絶縁膜４０上、埋込絶縁層７２の上面上および埋込絶縁層７２のテーパ面上に、上部電極２０Ａとなる金属層２０Ａを形成する。金属層２０Ａは、スパッタリング法等によって形成することができる。金属層２０Ａは、一層で構成されてもよいし、複数層が積層されて構成されてもよい。

図９Ａ～図９Ｃの工程によると、（３）上部電極２０Ａの外側が高く、下部電極１０と上部電極２０Ａの外側との間に距離が設けられている構造が形成される。上部電極２０Ａとなる金属層２０Ａは、開口部７２ａに露出した絶縁膜４０の上面と、中心側が除去された埋込絶縁層７２の上面と、埋込絶縁層７２のテーパ状の内面とに、テーパ状の段差を呈するように形成される。

続いて、図１０Ａに示すように、金属層２０Ａの中心側および外側を除去して、金属層２０Ａをパターニングすると共に開口部１０２を形成する。金属層２０Ａの中心側は、金属層２０Ａの外側を残し、金属層２０Ａを貫通するように、絶縁膜４０が露出する深さまで除去される。また、金属層２０Ａの外側は、金属層２０Ａを貫通するように、埋込絶縁層７２が露出する深さまで除去される。金属層２０Ａの中心側や外側は、リソグラフィによるマスクを形成して、エッチングによって除去することができる。

続いて、図１０Ｂに示すように、上部電極２０Ａとなる金属層２０Ａ上、開口部１０２に露出した絶縁膜４０上、および、埋込絶縁層７２上に、第２絶縁層５２を形成する。第２絶縁層５２は、プラズマＣＶＤ法等によって形成することができる。第２絶縁層５２の厚さは、例えば、３００ｎｍとすることができる。

図１０Ａ～図１０Ｂの工程によると、（２）上部電極２０Ａに開口部１０２が設けられている構造が形成される。上部電極２０Ａとなる金属層２０Ａは、中心側を貫通する開口部１０２を備える構造に設けられる。

その後、第２絶縁層５２の上面から下部電極１０や上部電極２０に到達する配線用の開口部１０８，１０９が形成される。配線用の開口部１０８，１０９は、リソグラフィでマスクを形成して、エッチングによって形成される。下部電極１１０および上部電極１２０は、スイッチングデバイス等と電気的に接続されて、超音波トランスデューサ２が製造される。

上部電極２０Ａは、中心側を貫通する開口部１０２を備え、内側から外側に向かうに連れて高さが高くなるテーパ状の段差を有する形状とされる。上部電極２０Ａは、振動膜４０上に開口部１０２を形成するように設けられた基部２０ｄと、基部２０ｄの外側から上方に向けて傾斜して延設された起立部２０ｅと、起立部２０ｅの上端から外側に向けて延設された縁部２０ｆと、を備える構造となる。起立部２０ｅは、空洞３０の外側の上方に位置し、基部２０ｄから縁部ｆに向かうに連れてテーパ状に拡径する筒状とされる。

このような本実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法によると、上部電極２０Ａの基部と起立部との間の隅部が断面視で鈍角形状になる。図８Ｂに示すように、上部電極２０の基部２０ａと起立部２０ｂとの間の隅部が直角であると、第２絶縁層５２を形成する際に、隅部に金属層２０の材料が堆積し難くなる。隅部に段切れが生じて、断線が起こる場合がある。これに対し、隅部が鈍角形状であると、金属層２０Ａの成膜性が向上し、隅部の段切れが抑制されるため、超音波トランスデューサ２の動作信頼性を向上させることができる。上部電極２０Ａの外側と下部電極１０との距離は、上部電極２０の中心側と下部電極１０との距離よりも長くなるため、振動膜４０の振動に寄与しない寄生容量が低減される。

＜第３実施形態＞
図１１Ａ～図１１Ｂは、第３実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法を示す図である。
図１１Ａ～図１１Ｂは、上部電極２０となる金属層２０上に第２絶縁層５２を形成する工程を示す図である。

図１１Ａ～図１１Ｂに示すように、本実施形態に係る超音波トランスデューサ３は、前記の超音波トランスデューサ１と同様に、下部電極（第１電極）１０、上部電極（第２電極）２０、空洞３０、振動膜４０、突起６０、開口部１０２等を備えている。

本実施形態に係る超音波トランスデューサ３が、前記の超音波トランスデューサ１と異なる点は、空洞３０が大気圧よりも低い真空であり、空洞３０の形成後に外部から空洞３０に到達する貫通孔３１が形成されて、空洞３０が減圧された後に閉塞される点である。超音波トランスデューサ３の他の構成は、前記の超音波トランスデューサ１と略同様である。

（１）～（３）の特徴的な内部構造を有する超音波トランスデューサ３は、前記の超音波トランスデューサ１と同様に、ウェハを貼り合わせる製造方法を利用して製造される。超音波トランスデューサ３の製造方法は、上部電極２０となる金属層２０を形成する工程の後、且つ、第２絶縁層５２を形成する工程の前に、空洞３０と外部とを連通する貫通孔３１を形成する工程を含む。第２絶縁層５２を形成する工程は、大気圧よりも低い減圧雰囲気下で、空洞３０の気体を貫通孔３１を通じて排気しながら第２絶縁層５２を形成する工程とされる。

はじめに、図５Ａ～図５Ｅに示すように、下部電極１０となる基板１０上に第１絶縁層５１を形成する工程が行われる。続いて、図６Ａ～図６Ｃに示すように、第１絶縁層５１上に積層基板７０を接合して空洞３０を形成する工程と、積層基板７０から支持基板７１を除去する工程が行われる。続いて、図７Ａ～図７Ｃに示すように、振動膜４０となる絶縁膜４０を形成する工程と、上部電極２０となる金属層２０を形成する工程が行われる。

続いて、図１１Ａに示すように、金属層２０の中心側および外側を除去して、金属層２０をパターニングすると共に開口部１０２を形成する。また、金属層２０の外側に露出した埋込絶縁層７２の一部および絶縁膜４０の一部を除去して、外部から空洞３０に到達する貫通孔３１を形成する。貫通孔３１は、埋込絶縁層７２および絶縁膜４０を上下に貫通して、空洞３０と外部とを互いに連通するように形成される。金属層２０の中心側や外側、埋込絶縁層７２の一部や絶縁膜４０の一部は、リソグラフィによるマスクを形成して、ウェットエッチング等によって除去することができる。

続いて、図１１Ｂに示すように、上部電極２０となる金属層２０上、開口部１０２に露出した絶縁膜４０上、および、埋込絶縁層７２上に、第２絶縁層５２を形成する。第２絶縁層５２は、プラズマＣＶＤ法等によって形成することができる。

第２絶縁層５２の形成は、大気圧よりも低い減圧雰囲気下、好ましくは中真空以上の雰囲気下で、空洞３０の気体を貫通孔３１を通じて排気しながら行う。減圧雰囲気下で成膜を行うと、第２絶縁層５２の材料が堆積する前に、貫通孔３１を通じて空洞３０内が減圧される。その後、第２絶縁層５２の材料が堆積して、第２絶縁層５２が形成されると共に、貫通孔３１が閉塞される。

図１１Ａ～図１１Ｂの工程によると、（２）上部電極２０に開口部１０２が設けられている構造が形成される。上部電極２０となる金属層２０は、中心側を貫通する開口部１０２を備えるように形成される。

その後、第２絶縁層５２の上面から下部電極１０や上部電極２０に到達する配線用の開口部１０８，１０９が形成される。配線用の開口部１０８，１０９は、リソグラフィでマスクを形成して、エッチングによって形成される。下部電極１１０および上部電極１２０は、スイッチングデバイス等と電気的に接続されて、超音波トランスデューサ３が製造される。

このような本実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法によると、空洞３０が、第２絶縁層５２の形成時に大気圧よりも低い減圧雰囲気とされる。そのため、電極間に大電圧が印加される場合であっても、空洞３０における絶縁破壊を抑制することができる。空洞３０を減圧雰囲気とするにあたり、既存のＣＶＤ装置を利用することができるため、製造プロセスや減圧装置を追加することなく、超音波トランスデューサ３の動作信頼性を向上させることができる。

＜第４実施形態＞
空洞３０が大気圧よりも低い真空である超音波トランスデューサは、前記の超音波トランスデューサ３とは異なり、空洞３０と外部とを連通する貫通孔３１を形成することなく、ウェハを貼り合わせる製造方法を利用して製造することもできる。

（１）～（３）の特徴的な内部構造を有し、且つ、空洞３０が大気圧よりも低い真空である超音波トランスデューサは、前記の超音波トランスデューサ１と同様に、ウェハを貼り合わせる製造方法を利用して製造される。このような超音波トランスデューサの製造方法は、空洞３０を形成する工程が、大気圧よりも低い減圧雰囲気下で、第１絶縁層５１上に、ＳＯＩ基板７０を接合する工程となる。

はじめに、図５Ａ～図５Ｅに示すように、下部電極１０となる基板１０上に第１絶縁層５１を形成する工程が行われる。続いて、図６Ａ～図６Ｃに示すように、第１絶縁層５１上に積層基板７０を接合して空洞３０を形成する工程と、積層基板７０から支持基板７１を除去する工程が行われる。

図６Ａに示すように、凹部５５が形成された第１絶縁層５１上に、大気圧よりも低い減圧雰囲気下、好ましくは中真空以上の雰囲気下で、ＳＯＩ基板（積層基板）７０を接合して、図６Ｂに示すように、第１絶縁層５１とＳＯＩ基板７０に囲まれた空洞３０を形成する。減圧雰囲気下で接合を行うと、凹部５５内が減圧されたままＳＯＩ基板７０で閉じられる。

このような本実施形態に係る超音波トランスデューサの製造方法によると、空洞３０が、ＳＯＩ基板７０の接合時に大気圧よりも低い減圧雰囲気とされる。そのため、電極間に大電圧が印加される場合であっても、空洞３０における絶縁破壊を抑制することができる。空洞３０を減圧雰囲気とするにあたり、空洞３０と外部とを連通する貫通孔３１を形成する必要がないため、特殊なプロセスの追加が不要であり、既存の製造ラインの汎用性の低下を避けることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、技術的範囲を逸脱しない限り、様々な変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、或る実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えたり、或る実施形態の構成に他の構成を加えたりすることが可能である。また、或る実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、構成の削除、構成の置換をすることも可能である。

例えば、前記の実施形態に係る超音波トランスデューサは、（１）空洞３０内に突起６０が設けられている構造、（２）上部電極２０に開口部１０２が設けられている構造、および、（３）上部電極２０の外側が高く、下部電極１０と上部電極２０の外側との間に距離が設けられている構造を備えているが、（１）～（３）の特徴的な内部構造のうち、一以上の構造を有する超音波トランスデューサを、ウェハを貼り合わせる製造方法を利用して製造することができる。

ウェハを貼り合わせる製造方法を利用して製造された超音波トランスデューサは、成膜プロセスではなく、貼り合わせプロセスで形成された埋込絶縁層７２、活性層７３、活性層７３由来の振動膜４０を含む。これらの層は、プラズマＣＶＤ法等によって成膜された層と比較して、水素濃度が低くなる。そのため、二次イオン質量分析（Secondary Ion Mass Spectrometry：ＳＩＭＳ）等で分析して製造方法を判別できる。

１ 超音波トランスデューサ
１０ 下部電極（第１電極），基板
２０ 上部電極（第２電極），金属層
３０ 空洞
３１ 貫通孔
４０ 振動膜，絶縁膜
５１ 第１絶縁層
５１ａ 厚肉絶縁層
５１ｂ 中肉絶縁層
５１ｃ 薄肉絶縁層
５２ 第２絶縁層
６０ 突起
７０ ＳＯＩ基板（積層基板）
７１ 支持基板
７２ 埋込絶縁層
７３ 活性層
１０２ 開口部
１０５ 開口部
１０７ 開口部
１０８ 開口部
１０９ 開口部

Claims (8)

1. 静電容量型の超音波トランスデューサの製造方法であって、
   前記超音波トランスデューサは、第１電極と、第１電極上に位置する空洞と、前記第１電極上の前記空洞を覆う振動膜と、前記振動膜上に位置する第２電極と、前記空洞の内面から突出した突起と、を備え、
   前記第１電極となる基板上に、前記空洞となる凹部と、前記凹部の内面から突出した突起と、を有する第１絶縁層を形成する工程と、
   前記第１絶縁層上に、支持基板、埋込絶縁層および活性層が順に積層された積層基板を接合して、前記第１絶縁層と前記活性層に囲まれた前記空洞を形成する工程と、
   前記積層基板から前記支持基板を除去する工程と、
   前記空洞上に位置する前記埋込絶縁層の中心側を除去して開口部を形成する工程と、
   前記開口部に露出した前記活性層の中心側を前記振動膜となる絶縁膜に変換する工程と、
   前記絶縁膜上に、前記第２電極となる金属層を形成する工程と、
   前記金属層上に、第２絶縁層を形成する工程と、を含む超音波トランスデューサの製造方法。
2. 請求項１に記載の超音波トランスデューサの製造方法であって、
   前記第２電極は、中心側を貫通する開口部を備え、
   超音波トランスデューサの製造方法は、前記第２電極となる金属層を形成する工程の後に、前記空洞上に位置する前記金属層の中心側を除去して前記開口部を形成する工程と、前記金属層上と前記絶縁膜上に、絶縁層を形成する工程と、を含む超音波トランスデューサの製造方法。
3. 請求項１に記載の超音波トランスデューサの製造方法であって、
   前記第２電極は、前記振動膜上に設けられた基部と、前記基部の外側から上方に向けて延設された起立部と、前記起立部の上端から外側に向けて延設された縁部と、を備え、
   前記起立部は、前記基部と前記縁部とを段差状に繋ぐ筒状であり、
   前記第２電極となる金属層を形成する工程は、前記絶縁膜の上面と、中心側が除去された前記埋込絶縁層の上面と、前記開口部に面する前記埋込絶縁層の内面とに、段差状を呈するように前記金属層を形成する工程である超音波トランスデューサの製造方法。
4. 請求項３に記載の超音波トランスデューサの製造方法であって、
   前記第２電極は、前記振動膜上に設けられた基部と、前記基部の外側から上方に向けて傾斜して延設された起立部と、前記起立部の上端から外側に向けて延設された縁部と、を備え、
   前記起立部は、前記基部から前記縁部に向かうに連れてテーパ状に拡径する筒状であり、
   前記第２電極となる金属層を形成する工程は、前記絶縁膜の上面と、中心側が上方に向かうに連れてテーパ状に拡径するように除去された前記埋込絶縁層の上面と、前記開口部に面する前記埋込絶縁層の傾斜した内面とに、テーパ状を呈するように前記金属層を形成する工程である超音波トランスデューサの製造方法。
5. 請求項１に記載の超音波トランスデューサの製造方法であって、
   前記空洞は、大気圧よりも低い真空であり、
   前記第２電極となる金属層を形成する工程の後、且つ、前記第２絶縁層を形成する工程の前に、前記空洞と外部とを連通する貫通孔を形成する工程を含み、
   前記第２絶縁層を形成する工程は、大気圧よりも低い減圧雰囲気下で、前記空洞の気体を前記貫通孔を通じて排気しながら前記第２絶縁層を形成する工程である超音波トランスデューサの製造方法。
6. 請求項１に記載の超音波トランスデューサの製造方法であって、
   前記空洞は、大気圧よりも低い真空であり、
   前記空洞を形成する工程は、大気圧よりも低い減圧雰囲気下で、前記第１絶縁層上に、前記積層基板を接合する工程である超音波トランスデューサの製造方法。
7. 請求項１に記載の超音波トランスデューサの製造方法であって、
   前記第１絶縁層を形成する工程は、
   前記第１電極となる基板上に、厚肉絶縁層を形成する工程と、
   前記厚肉絶縁層の中心側を除去して開口部を形成する工程と、
   前記開口部に露出した前記基板上に、前記厚肉絶縁層よりも薄い中肉絶縁層を形成する工程と、
   前記中肉絶縁層の外側を除去して、前記基板上の前記開口部の中心側に前記突起を形成する工程と、
   前記突起の周囲の前記基板上に、前記中肉絶縁層および前記突起よりも薄い薄肉絶縁層を形成する工程と、を含む超音波トランスデューサの製造方法。
8. 請求項１に記載の超音波トランスデューサの製造方法であって、
   前記絶縁膜は、酸化シリコンで形成されており、
   前記積層基板は、前記支持基板および前記活性層がシリコンで形成されており、前記埋込絶縁層が酸化シリコンで形成されているＳＯＩ基板であり、
   前記絶縁膜は、前記活性層が熱酸化された酸化シリコンで形成されている超音波トランスデューサの製造方法。

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