JPH05304699A - 薄膜超音波変換器 - Google Patents
薄膜超音波変換器Info
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- JPH05304699A JPH05304699A JP10745792A JP10745792A JPH05304699A JP H05304699 A JPH05304699 A JP H05304699A JP 10745792 A JP10745792 A JP 10745792A JP 10745792 A JP10745792 A JP 10745792A JP H05304699 A JPH05304699 A JP H05304699A
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- film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超音波変換素子のピッチを微細化し、薄膜超
音波変換器の電子収束性能と指向特性、および、空間利
用効率を向上させる。 【構成】 Ｖ字状の溝でアレイ化して形成した下部電極
膜と酸化亜鉛圧電薄膜および上部電極膜からなる超音波
変換素子パターンを、サファイアなどからなる音響媒体
面上のレンズ部と同じ面上、もしくは、対向する面上に
配列した薄膜超音波変換器であり、酸化亜鉛圧電薄膜の
厚さよりも浅い、例えば、酸化亜鉛圧電薄膜の厚さの半
分の深さのＶ字状の溝を設け、超音波変換素子間のギャ
ップを小さくする。
音波変換器の電子収束性能と指向特性、および、空間利
用効率を向上させる。 【構成】 Ｖ字状の溝でアレイ化して形成した下部電極
膜と酸化亜鉛圧電薄膜および上部電極膜からなる超音波
変換素子パターンを、サファイアなどからなる音響媒体
面上のレンズ部と同じ面上、もしくは、対向する面上に
配列した薄膜超音波変換器であり、酸化亜鉛圧電薄膜の
厚さよりも浅い、例えば、酸化亜鉛圧電薄膜の厚さの半
分の深さのＶ字状の溝を設け、超音波変換素子間のギャ
ップを小さくする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波探傷装置や超音
波顕微鏡、あるいは、超音波診断装置などに利用される
薄膜超音波変換器に係わり、特に、超音波変換素子を高
密度に実装し、電子収束性能と指向特性を向上させた薄
膜超音波変換器に関するものである。
波顕微鏡、あるいは、超音波診断装置などに利用される
薄膜超音波変換器に係わり、特に、超音波変換素子を高
密度に実装し、電子収束性能と指向特性を向上させた薄
膜超音波変換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波による画像化装置においては、電
気と超音波とを相互に変換する超音波変換器が重要な役
割を担っている。例えば、医療分野においては、主に数
ＭＨｚの超音波が使用されているが、特に、最近では、
皮膚表面や体内、あるいは、血管内などの微小領域を高
分解能で見たいという要求も強いために、高周波化が図
られ、３０ＭＨｚの電子リニアアレイ変換器も開発され
ている。また、超音波を用いた探傷検査装置や非破壊検
査装置は、電子部品や半導体、さらに、新素材などの微
小領域での材料特性や欠陥の評価用として、近年、ニー
ズが急速に高まっている。現在の超音波探傷装置では、
強収束の超音波レンズを備えた単板センサを用い、これ
を二次元的に機械走査して、一定の深さにおける面内の
画像を得ている。
気と超音波とを相互に変換する超音波変換器が重要な役
割を担っている。例えば、医療分野においては、主に数
ＭＨｚの超音波が使用されているが、特に、最近では、
皮膚表面や体内、あるいは、血管内などの微小領域を高
分解能で見たいという要求も強いために、高周波化が図
られ、３０ＭＨｚの電子リニアアレイ変換器も開発され
ている。また、超音波を用いた探傷検査装置や非破壊検
査装置は、電子部品や半導体、さらに、新素材などの微
小領域での材料特性や欠陥の評価用として、近年、ニー
ズが急速に高まっている。現在の超音波探傷装置では、
強収束の超音波レンズを備えた単板センサを用い、これ
を二次元的に機械走査して、一定の深さにおける面内の
画像を得ている。
【０００３】しかし、さらに、画像の高分解能化、およ
び、撮像時間の高速化を目的として、高周波化、並び
に、電子走査化が行なわれている。超音波変換器におい
て、圧電体は、使用する周波数で厚み共振するように設
計されので、高周波化するために、圧電体の作製は、薄
膜プロセスを用いて行なわれる。例えば、数十ＭＨｚ以
上の周波数帯では、圧電体の厚さが数十μｍ以下とな
る。また、電子走査法としては、通常、短冊状の小振動
子を直線状に多数並べたリニアアレイ振動子を、電気的
に順次切り換え、超音波ビ−ムを並行移動させて走査す
るものが一般的である。短冊状の小振動子のサイズは、
高周波化に伴い、非常に微小なものになる。そのため
に、薄膜アレイ状の微細な超音波変換素子は、微細なフ
ォトレジストパターンマスク、露光、エッチング等を行
なうフォトリソグラフィ技術などにより形成される。
び、撮像時間の高速化を目的として、高周波化、並び
に、電子走査化が行なわれている。超音波変換器におい
て、圧電体は、使用する周波数で厚み共振するように設
計されので、高周波化するために、圧電体の作製は、薄
膜プロセスを用いて行なわれる。例えば、数十ＭＨｚ以
上の周波数帯では、圧電体の厚さが数十μｍ以下とな
る。また、電子走査法としては、通常、短冊状の小振動
子を直線状に多数並べたリニアアレイ振動子を、電気的
に順次切り換え、超音波ビ−ムを並行移動させて走査す
るものが一般的である。短冊状の小振動子のサイズは、
高周波化に伴い、非常に微小なものになる。そのため
に、薄膜アレイ状の微細な超音波変換素子は、微細なフ
ォトレジストパターンマスク、露光、エッチング等を行
なうフォトリソグラフィ技術などにより形成される。
【０００４】特に、酸化亜鉛を圧電薄膜に用いた場合、
超音波変換素子を、ｃ面選択エッチング液によりＶ字状
の溝を切ることにより作製する技術が、例えば、本発明
の提案者らによる特開平２−１５６５３２号公報に記載
されている。この技術によれば、超音波変換素子は、台
形状に形成され、上面とマスクパターンとの寸法ずれを
小さくすることができるので、超音波変換素子の寸法精
度が向上し、感度バラツキの小さい薄膜超音波変換器を
作製することができる。しかし、この技術では、超音波
変換素子間を、Ｖ字状の溝で完全に分けるため、素子の
厚みに応じた素子間ギャップが必要であり、超音波変換
素子のピッチの微細化に限界がある。また、超音波変換
素子の有効幅が狭くなるため、空間利用効率が十分なも
のではない。
超音波変換素子を、ｃ面選択エッチング液によりＶ字状
の溝を切ることにより作製する技術が、例えば、本発明
の提案者らによる特開平２−１５６５３２号公報に記載
されている。この技術によれば、超音波変換素子は、台
形状に形成され、上面とマスクパターンとの寸法ずれを
小さくすることができるので、超音波変換素子の寸法精
度が向上し、感度バラツキの小さい薄膜超音波変換器を
作製することができる。しかし、この技術では、超音波
変換素子間を、Ｖ字状の溝で完全に分けるため、素子の
厚みに応じた素子間ギャップが必要であり、超音波変換
素子のピッチの微細化に限界がある。また、超音波変換
素子の有効幅が狭くなるため、空間利用効率が十分なも
のではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来の技術では、超音波変換素子間を、Ｖ字状の
溝で完全に分離するために、素子間ギャップは、素子の
厚みで決まってしまい、超音波変換素子のピッチの微細
化に限界があり、超音波変換素子の有効幅を広げて、空
間利用効率を十分に向上させることができない点であ
る。本発明の目的は、これら従来技術の課題を解決し、
アレイ状の薄膜超音波変換器の超音波変換素子のピッチ
の微細化を可能とし、電子集束性能および指向特性に優
れ、空間利用効率の優れた薄膜超音波変換器を提供する
ことである。
点は、従来の技術では、超音波変換素子間を、Ｖ字状の
溝で完全に分離するために、素子間ギャップは、素子の
厚みで決まってしまい、超音波変換素子のピッチの微細
化に限界があり、超音波変換素子の有効幅を広げて、空
間利用効率を十分に向上させることができない点であ
る。本発明の目的は、これら従来技術の課題を解決し、
アレイ状の薄膜超音波変換器の超音波変換素子のピッチ
の微細化を可能とし、電子集束性能および指向特性に優
れ、空間利用効率の優れた薄膜超音波変換器を提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の薄膜超音波変換器は、Ｖ字状の溝でアレイ
化して形成した下部電極膜と酸化亜鉛圧電薄膜および上
部電極膜からなる超音波変換素子パターンを、音響媒体
面上に配列した薄膜超音波変換器であり、酸化亜鉛圧電
薄膜の厚さよりも浅いＶ字状の溝を設けることを特徴と
する。また、（２）上記（１）に記載の薄膜超音波変換
器において、酸化亜鉛圧電薄膜の厚さの半分の深さのＶ
字状の溝を設けることを特徴とする。また、（３）上記
（１）、もしくは、（２）のいずれかに記載の薄膜超音
波変換器において、超音波変換素子パターンを設けた音
響媒体の面と対向する面上に、レンズ部を設けることを
特徴とする。また、（４）上記（１）、もしくは、
（２）のいずれかに記載の薄膜超音波変換器において、
超音波変換素子パターンを設けた音響媒体と同じ面上
に、レンズ部を設けることを特徴とする。また、（５）
上記（１）から（４）のいずれかに記載の薄膜超音波変
換器において、音響媒体は、サファイアからなることを
特徴とする。
め、本発明の薄膜超音波変換器は、Ｖ字状の溝でアレイ
化して形成した下部電極膜と酸化亜鉛圧電薄膜および上
部電極膜からなる超音波変換素子パターンを、音響媒体
面上に配列した薄膜超音波変換器であり、酸化亜鉛圧電
薄膜の厚さよりも浅いＶ字状の溝を設けることを特徴と
する。また、（２）上記（１）に記載の薄膜超音波変換
器において、酸化亜鉛圧電薄膜の厚さの半分の深さのＶ
字状の溝を設けることを特徴とする。また、（３）上記
（１）、もしくは、（２）のいずれかに記載の薄膜超音
波変換器において、超音波変換素子パターンを設けた音
響媒体の面と対向する面上に、レンズ部を設けることを
特徴とする。また、（４）上記（１）、もしくは、
（２）のいずれかに記載の薄膜超音波変換器において、
超音波変換素子パターンを設けた音響媒体と同じ面上
に、レンズ部を設けることを特徴とする。また、（５）
上記（１）から（４）のいずれかに記載の薄膜超音波変
換器において、音響媒体は、サファイアからなることを
特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明においては、例えば、ｃ軸配向した酸化
亜鉛圧電薄膜を、ｃ面選択エッチング液を用いてエッチ
ングして、Ｖ字状の溝で、超音波変換素子アレイを形成
する。そして、この時のＶ字状の溝の深さを、酸化亜鉛
圧電薄膜の厚さよりも浅くする。Ｖ字状の溝の側面と、
酸化亜鉛圧電薄膜面の角度が一定のため、例えば、溝の
深さを、酸化亜鉛圧電薄膜の厚さの半分にすれば、従来
に比較して、溝の幅が半減し、超音波変換素子の有効幅
を増大させることができる。このことにより、超音波変
換素子ピッチの微細化が可能となる。
亜鉛圧電薄膜を、ｃ面選択エッチング液を用いてエッチ
ングして、Ｖ字状の溝で、超音波変換素子アレイを形成
する。そして、この時のＶ字状の溝の深さを、酸化亜鉛
圧電薄膜の厚さよりも浅くする。Ｖ字状の溝の側面と、
酸化亜鉛圧電薄膜面の角度が一定のため、例えば、溝の
深さを、酸化亜鉛圧電薄膜の厚さの半分にすれば、従来
に比較して、溝の幅が半減し、超音波変換素子の有効幅
を増大させることができる。このことにより、超音波変
換素子ピッチの微細化が可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。図１は、本発明を施した薄膜超音波変換器の
本発明に係わる構成の第１の実施例を示す側断面図であ
る。本実施例の薄膜超音波変換器１は、図１（ａ）に示
すように、サファイアなどからなる音響媒体１の面上
に、Ｖ字状溝６にエッチングして超音波変換素子７ａ、
７ｂを形成するための下部電極膜２と、酸化亜鉛圧電薄
膜３と、上部電極膜４とを積層し、対向する面上に、レ
ンズ部としての音響整合層５を設けて構成されている。
本実施例では、酸化亜鉛圧電薄膜３の膜厚１０μｍに対
して、約二分の一の深さのＶ字状溝６が形成されてい
る。
説明する。図１は、本発明を施した薄膜超音波変換器の
本発明に係わる構成の第１の実施例を示す側断面図であ
る。本実施例の薄膜超音波変換器１は、図１（ａ）に示
すように、サファイアなどからなる音響媒体１の面上
に、Ｖ字状溝６にエッチングして超音波変換素子７ａ、
７ｂを形成するための下部電極膜２と、酸化亜鉛圧電薄
膜３と、上部電極膜４とを積層し、対向する面上に、レ
ンズ部としての音響整合層５を設けて構成されている。
本実施例では、酸化亜鉛圧電薄膜３の膜厚１０μｍに対
して、約二分の一の深さのＶ字状溝６が形成されてい
る。
【０００９】以下、この薄膜超音波変換器１の作製手順
を説明する。まず、音響媒体１であるサファイアの（０
００１）板のレンズ部に、音響整合層５として、厚さ１
２μｍの酸化珪素膜５を、高周波スパッタリング法で形
成する。次に、サファイアのレンズ部（音響整合層５）
に対向した平面上に、下部電極膜２として厚さ約２００
ｎｍの金／クロム膜（最初にクロムＣｒを、次に金を蒸
着で形成した膜）を、通常の抵抗加熱による真空蒸着法
で形成する。尚、この時の基板温度は、２３５℃とす
る。この金／クロム膜の上に、酸化亜鉛のｃ軸配向膜３
を、厚さ１０μｍだけ、高周波マグネトロンスパッタリ
ング法により堆積させる。このスパッタリング条件は、
酸化亜鉛セラミックタ−ゲット（直径１００ｍｍ）を用
いて、高周波パワーは７５Ｗ、基板温度は２６０℃、雰
囲気はアルゴン−酸素（５０％−５０％）混合ガス、ガ
ス圧２Ｐａとする。
を説明する。まず、音響媒体１であるサファイアの（０
００１）板のレンズ部に、音響整合層５として、厚さ１
２μｍの酸化珪素膜５を、高周波スパッタリング法で形
成する。次に、サファイアのレンズ部（音響整合層５）
に対向した平面上に、下部電極膜２として厚さ約２００
ｎｍの金／クロム膜（最初にクロムＣｒを、次に金を蒸
着で形成した膜）を、通常の抵抗加熱による真空蒸着法
で形成する。尚、この時の基板温度は、２３５℃とす
る。この金／クロム膜の上に、酸化亜鉛のｃ軸配向膜３
を、厚さ１０μｍだけ、高周波マグネトロンスパッタリ
ング法により堆積させる。このスパッタリング条件は、
酸化亜鉛セラミックタ−ゲット（直径１００ｍｍ）を用
いて、高周波パワーは７５Ｗ、基板温度は２６０℃、雰
囲気はアルゴン−酸素（５０％−５０％）混合ガス、ガ
ス圧２Ｐａとする。
【００１０】さらに、酸化亜鉛膜３の上に上部電極膜４
として、金／クロム膜を、下部電極膜２と同様に、真空
蒸着法により、厚さ２００ｎｍ積層する。この時の基板
温度は室温とする。続いて、フォトリソグラフィ技術を
用いて、所定のフォトレジストパターンを形成し、それ
をマスクとして、金、および、クロムを、それぞれ、ヨ
ウ化アンモニウム系水溶液と酸で順次エッチングする。
さらに、酸化亜鉛薄膜を、塩酸と硫酸を主成分とするｃ
面選択エッチング液によりエッチングし、アレイ状の超
音波変換素子７ａ、７ｂ群を形成する。このようにして
形成した上部電極膜４のパターンサイズは、ピッチ５０
μｍ、幅４５μｍ、ギャップ５μｍ、長さ３ｍｍであ
る。そして、酸化亜鉛圧電薄膜３の膜厚１０μｍに対し
て、約二分の一の深さのＶ字状溝６で、ピッチ５０μ
ｍ、幅４５μｍの超音波変換素子７ａ、７ｂを形成する
ことができる。
として、金／クロム膜を、下部電極膜２と同様に、真空
蒸着法により、厚さ２００ｎｍ積層する。この時の基板
温度は室温とする。続いて、フォトリソグラフィ技術を
用いて、所定のフォトレジストパターンを形成し、それ
をマスクとして、金、および、クロムを、それぞれ、ヨ
ウ化アンモニウム系水溶液と酸で順次エッチングする。
さらに、酸化亜鉛薄膜を、塩酸と硫酸を主成分とするｃ
面選択エッチング液によりエッチングし、アレイ状の超
音波変換素子７ａ、７ｂ群を形成する。このようにして
形成した上部電極膜４のパターンサイズは、ピッチ５０
μｍ、幅４５μｍ、ギャップ５μｍ、長さ３ｍｍであ
る。そして、酸化亜鉛圧電薄膜３の膜厚１０μｍに対し
て、約二分の一の深さのＶ字状溝６で、ピッチ５０μ
ｍ、幅４５μｍの超音波変換素子７ａ、７ｂを形成する
ことができる。
【００１１】これに対して、同じマスクパタ−ンで、エ
ッチング時間を長くして、溝をさらに深く切った場合、
Ｖ字形状がそのまま維持され、フォトレジストパターン
のマスクの下部がエッチングされる。これは、ｃ面選択
エッチング液が酸化亜鉛の特定の結晶面を現出しながら
腐食（エッチング）することに起因する。このように、
厚さ１０μｍの酸化亜鉛圧電薄膜３において、Ｖ字状溝
６が、酸化亜鉛圧電薄膜３を、厚さ方向で丁度に切断し
た場合、溝の幅が１０μｍとなり、超音波変換素子７
ａ、７ｂの有効幅が４０μｍと減少する。この場合に
は、空間利用効率が低下して感度の低下をもたらす。従
って、高感度な１００ＭＨｚ帯の薄膜超音波変換器１
を、ピッチ５０μｍで実現するためには、超音波変換素
子７ａ、７ｂの溝の深さ、すなわち、Ｖ字状溝６の深さ
を、酸化亜鉛薄膜３の厚さの約二分の一にすることが有
効である。
ッチング時間を長くして、溝をさらに深く切った場合、
Ｖ字形状がそのまま維持され、フォトレジストパターン
のマスクの下部がエッチングされる。これは、ｃ面選択
エッチング液が酸化亜鉛の特定の結晶面を現出しながら
腐食（エッチング）することに起因する。このように、
厚さ１０μｍの酸化亜鉛圧電薄膜３において、Ｖ字状溝
６が、酸化亜鉛圧電薄膜３を、厚さ方向で丁度に切断し
た場合、溝の幅が１０μｍとなり、超音波変換素子７
ａ、７ｂの有効幅が４０μｍと減少する。この場合に
は、空間利用効率が低下して感度の低下をもたらす。従
って、高感度な１００ＭＨｚ帯の薄膜超音波変換器１
を、ピッチ５０μｍで実現するためには、超音波変換素
子７ａ、７ｂの溝の深さ、すなわち、Ｖ字状溝６の深さ
を、酸化亜鉛薄膜３の厚さの約二分の一にすることが有
効である。
【００１２】次に、使用する周波数帯が５０ＭＨｚの場
合の薄膜超音波変換器１の作製手順を説明する。まず、
サファイア単結晶の（０００１）基板、すなわち、サフ
ァイア音響媒体１のレンズ部に、音響整合層５として、
厚さ２４μｍの酸化珪素膜を、化学気相成長法で形成す
る。次に、サファイアのレンズ部（音響整合層５）に対
向した平面上に、下部電極膜２として、厚さ約２００ｎ
ｍの金／クロム膜を、通常の抵抗加熱による真空蒸着法
で形成する。尚、この時の基板温度は３００℃とする。
このようにして形成した下部電極膜２上に、酸化亜鉛の
ｃ軸配向膜を、厚さ２０μｍだけ、高周波マグネトロン
スパッタリング法により堆積させる。このスパッタリン
グ条件は、酸化亜鉛セラミックターゲット（直径１００
ｍｍ）を用いて、高周波パワ−は１５０Ｗ、基板温度は
３００℃、雰囲気はアルゴン−酸素（５０％−５０％）
混合ガス、ガス圧２Ｐａとする。
合の薄膜超音波変換器１の作製手順を説明する。まず、
サファイア単結晶の（０００１）基板、すなわち、サフ
ァイア音響媒体１のレンズ部に、音響整合層５として、
厚さ２４μｍの酸化珪素膜を、化学気相成長法で形成す
る。次に、サファイアのレンズ部（音響整合層５）に対
向した平面上に、下部電極膜２として、厚さ約２００ｎ
ｍの金／クロム膜を、通常の抵抗加熱による真空蒸着法
で形成する。尚、この時の基板温度は３００℃とする。
このようにして形成した下部電極膜２上に、酸化亜鉛の
ｃ軸配向膜を、厚さ２０μｍだけ、高周波マグネトロン
スパッタリング法により堆積させる。このスパッタリン
グ条件は、酸化亜鉛セラミックターゲット（直径１００
ｍｍ）を用いて、高周波パワ−は１５０Ｗ、基板温度は
３００℃、雰囲気はアルゴン−酸素（５０％−５０％）
混合ガス、ガス圧２Ｐａとする。
【００１３】さらに、酸化亜鉛圧電薄膜３の上に上部電
極膜４として、金／クロム膜を下部電極膜２と同様に、
真空蒸着法により、厚さ２００ｎｍ積層する。この時の
基板温度は室温で良い。次に、フォトリソグラフィ技術
を用いて、所定のフォトレジストパターンを形成し、そ
れをマスクとして金、および、クロムを、それぞれ、ヨ
ウ化アンモニウム系水溶液と酸で、順次にエッチングす
る。さらに、酸化亜鉛圧電薄膜３を、塩酸と硫酸を主成
分とするｃ面選択エッチング液によりエッチングし、ア
レイ状の超音波変換素子７ａ、７ｂ群を形成する。この
時、上部電極パタ−ンのサイズは、ピッチ１００μｍ、
幅９０μｍ、ギャップ１０μｍ、長さ６ｍｍであり、超
音波変換素子７ａ、７ｂの有効幅は９０μｍとなる。こ
のようにエッチングにより得られた酸化亜鉛圧電薄膜３
の溝の断面はＶ字形状を示し、溝の深さは、酸化亜鉛の
膜厚２０μｍに対して、約二分の一の１０μｍ程度であ
る。同じピッチで、酸化亜鉛圧電薄膜３のＶ溝を完全に
切った場合は、超音波変換素子７ａ、７ｂの有効幅が８
０μｍ程度となり、二分の一の深さの溝を切った場合に
比べて、空間利用効率が悪い。
極膜４として、金／クロム膜を下部電極膜２と同様に、
真空蒸着法により、厚さ２００ｎｍ積層する。この時の
基板温度は室温で良い。次に、フォトリソグラフィ技術
を用いて、所定のフォトレジストパターンを形成し、そ
れをマスクとして金、および、クロムを、それぞれ、ヨ
ウ化アンモニウム系水溶液と酸で、順次にエッチングす
る。さらに、酸化亜鉛圧電薄膜３を、塩酸と硫酸を主成
分とするｃ面選択エッチング液によりエッチングし、ア
レイ状の超音波変換素子７ａ、７ｂ群を形成する。この
時、上部電極パタ−ンのサイズは、ピッチ１００μｍ、
幅９０μｍ、ギャップ１０μｍ、長さ６ｍｍであり、超
音波変換素子７ａ、７ｂの有効幅は９０μｍとなる。こ
のようにエッチングにより得られた酸化亜鉛圧電薄膜３
の溝の断面はＶ字形状を示し、溝の深さは、酸化亜鉛の
膜厚２０μｍに対して、約二分の一の１０μｍ程度であ
る。同じピッチで、酸化亜鉛圧電薄膜３のＶ溝を完全に
切った場合は、超音波変換素子７ａ、７ｂの有効幅が８
０μｍ程度となり、二分の一の深さの溝を切った場合に
比べて、空間利用効率が悪い。
【００１４】図２は、図１における薄膜超音波変換器の
構成を示す平面図と正面図である。本図において、１は
サファイアなどからなる音響媒体、２は超音波変換素子
７ａ、７ｂの下部電極膜、３は超音波変換素子７ａ、７
ｂを構成する酸化亜鉛圧電薄膜、４は超音波変換素子７
ａ、７ｂの上部電極膜、５はレンズ部に設けられた音響
整合層であり、本発明に係わる薄膜超音波変換器を構成
している。この薄膜超音波変換器は、図１において説明
した手順で作製され、図２（ａ）における各上部電極膜
４の間は、Ｖ字状の溝で完全に切り分けられ、また、各
超音波変換素子７ａ、７ｂの間は、酸化亜鉛圧電薄膜３
の厚みの半分の深さのＶ字状の溝で分けられている。こ
のことにより、各超音波変換素子７ａ、７ｂを、高密度
に形成することができ、空間利用効率の良いものとな
る。
構成を示す平面図と正面図である。本図において、１は
サファイアなどからなる音響媒体、２は超音波変換素子
７ａ、７ｂの下部電極膜、３は超音波変換素子７ａ、７
ｂを構成する酸化亜鉛圧電薄膜、４は超音波変換素子７
ａ、７ｂの上部電極膜、５はレンズ部に設けられた音響
整合層であり、本発明に係わる薄膜超音波変換器を構成
している。この薄膜超音波変換器は、図１において説明
した手順で作製され、図２（ａ）における各上部電極膜
４の間は、Ｖ字状の溝で完全に切り分けられ、また、各
超音波変換素子７ａ、７ｂの間は、酸化亜鉛圧電薄膜３
の厚みの半分の深さのＶ字状の溝で分けられている。こ
のことにより、各超音波変換素子７ａ、７ｂを、高密度
に形成することができ、空間利用効率の良いものとな
る。
【００１５】以上、図１、および、図２を用いて説明し
たように、本実施例の薄膜超音波変換器では、超音波変
換素子を形成するためのエッチングによるＶ字状の溝の
深さを、超音波変換素子を構成する酸化亜鉛圧電薄膜の
厚さよりも浅くする。このことにより、超音波変換素子
の有効幅を増大させ、超音波変換素子ピッチの微細化が
可能となり、高性能な薄膜超音波変換器を作製すること
ができる。尚、本発明は、図１と図２を用いて説明した
実施例に限定されるものではない。例えば、上述の実施
例では、音響媒体であるサファイア板がレンズ部を有
し、そのレンズ部に対向する平面上に超音波変換素子を
形成した例を述べたが、超音波変換素子をレンズ部面上
に形成しても同様な効果が得られる。また、上述の実施
例では、音響媒体として、サファイアを用いた例を説明
したが、例えば、石英ガラスやシリコン単結晶などでも
構わない。さらに、上述の実施例では、使用周波数帯が
１００ＭＨｚと５０ＭＨｚの例について述べたが、本発
明は他の周波数でも有用である。
たように、本実施例の薄膜超音波変換器では、超音波変
換素子を形成するためのエッチングによるＶ字状の溝の
深さを、超音波変換素子を構成する酸化亜鉛圧電薄膜の
厚さよりも浅くする。このことにより、超音波変換素子
の有効幅を増大させ、超音波変換素子ピッチの微細化が
可能となり、高性能な薄膜超音波変換器を作製すること
ができる。尚、本発明は、図１と図２を用いて説明した
実施例に限定されるものではない。例えば、上述の実施
例では、音響媒体であるサファイア板がレンズ部を有
し、そのレンズ部に対向する平面上に超音波変換素子を
形成した例を述べたが、超音波変換素子をレンズ部面上
に形成しても同様な効果が得られる。また、上述の実施
例では、音響媒体として、サファイアを用いた例を説明
したが、例えば、石英ガラスやシリコン単結晶などでも
構わない。さらに、上述の実施例では、使用周波数帯が
１００ＭＨｚと５０ＭＨｚの例について述べたが、本発
明は他の周波数でも有用である。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、超音波変換素子間のギ
ャップを小さくして、超音波変換素子のピッチを微細化
し、超音波変換素子の有効幅を広げることができ、薄膜
超音波変換器の電子集束性能と指向特性、および、空間
利用効率を向上させることが可能である。
ャップを小さくして、超音波変換素子のピッチを微細化
し、超音波変換素子の有効幅を広げることができ、薄膜
超音波変換器の電子集束性能と指向特性、および、空間
利用効率を向上させることが可能である。
【００１７】
【図１】本発明を施した薄膜超音波変換器の本発明に係
わる構成の第１の実施例を示す側断面図である。
わる構成の第１の実施例を示す側断面図である。
【図２】図１における薄膜超音波変換器の構成を示す平
面図と正面図である。
面図と正面図である。
１ 音響媒体 ２ 下部電極膜 ３ 酸化亜鉛圧電薄膜 ４ 上部電極膜 ５ 音響整合層 ６ Ｖ字状溝 ７ａ、７ｂ 超音波変換素子
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｖ字状の溝でアレイ化して形成した下部
電極膜と酸化亜鉛圧電薄膜および上部電極膜からなる超
音波変換素子パターンを、音響媒体面上に配列した薄膜
超音波変換器であり、上記酸化亜鉛圧電薄膜の厚さより
も浅い上記Ｖ字状の溝を設けることを特徴とする薄膜超
音波変換器。 - 【請求項２】 請求項１に記載の薄膜超音波変換器にお
いて、上記酸化亜鉛圧電薄膜の厚さの半分の深さの上記
Ｖ字状の溝を設けることを特徴とする薄膜超音波変換
器。 - 【請求項３】 請求項１、もしくは、請求項２のいずれ
かに記載の薄膜超音波変換器において、上記超音波変換
素子パターンを設けた上記音響媒体の面と対向する面上
に、レンズ部を設けることを特徴とする薄膜超音波変換
器。 - 【請求項４】 請求項１、もしくは、請求項２のいずれ
かに記載の薄膜超音波変換器において、上記超音波変換
素子パターンを設けた上記音響媒体と同じ面上に、レン
ズ部を設けることを特徴とする薄膜超音波変換器。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
の薄膜超音波変換器において、上記音響媒体は、サファ
イアからなることを特徴とする薄膜超音波変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10745792A JPH05304699A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 薄膜超音波変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10745792A JPH05304699A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 薄膜超音波変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05304699A true JPH05304699A (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=14459661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10745792A Pending JPH05304699A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 薄膜超音波変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05304699A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7726192B2 (en) | 2006-10-04 | 2010-06-01 | Denso Corporation | Ultrasonic sensor |
| US7775110B2 (en) | 2006-09-22 | 2010-08-17 | Denso Corporation | Ultrasonic sensor |
-
1992
- 1992-04-27 JP JP10745792A patent/JPH05304699A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7775110B2 (en) | 2006-09-22 | 2010-08-17 | Denso Corporation | Ultrasonic sensor |
| US7726192B2 (en) | 2006-10-04 | 2010-06-01 | Denso Corporation | Ultrasonic sensor |
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