200930122 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明相關於電機轉換器及其製造方法。本發明的電 機轉換器係特別適用於傳送或接收超音波之電容型的聲波 轉換器。 【先前技術】 ^ 近年來，使用微切削（micromachining)的電容超音
波轉換器（CMUT，電容微切削超音波轉換器）以被積極 地硏究或學習。以下，將此電容超音波轉換器稱作CMUT 。依照此CMUT而藉由使用振動膜來在傳送及接收超音波 ' ，可輕易地獲得在液體中及在空氣中都良好的寬頻特性。 . 所以，使用此CMUT的超音波診斷，可實現比習知的醫學 醫療設備具有更高精確度的超音波診斷，且因此超音波診 斷成爲今日備受矚目的技術。 ❹ 此CMUT具有之架構，其中設置有上部電極的振動膜 及在設置有下部電極的基板，係彼此相對配置；且該振動 - 膜被支持部所支持，使得在該振動膜及該基板之間形成一 . 間隙（見日本公開專利申請案No .2006-3 1 97 1 2 )。當此被 驅動而操作之時，首先藉由施加DC電壓至該下部電極， 使兩電極之間產生靜電吸引力，藉此導致該振動膜變形。 再者，藉由重疊細微的AC電壓於該處，使得該振動膜振 動以振盪出超音波。當該超音波被接收，該振動膜藉由接 收該超音波而導致變形，藉此該等電極兩者之間的距離或 -4- 200930122 間隔改變’且在該等電極兩者之間的電容之結果的改變被 偵測作爲訊號。 爲了增強該電機轉換特性，想要減少在設置在該振動 膜側的上部電極及設置在該基板側的下部電極之間的極間 間隔。所以，藉由施加高D C電壓，可使得該振動膜更大 - 地變形’使得上述極間間隔變窄。然而此種高電壓的施加 ，亦造成了難以將可避免其結果弊害的絕緣膜表面加以實 φ 用化的問題。具有此種高電壓施加於該處的CMUT被用於 聲波診斷的案例中，可能對人體造成不利的影響。 在過去，美國專利案6426592揭示的CMUT，係作爲 藉由低電壓使極間間隔變窄的一範例而揭示於下。在此美 ' 國專利案6426582中，導致一振動膜向下變形，且在此變 形狀態中，將抗蝕樹脂加熱並塗佈在該振動膜周圍。所以 ，該樹脂冷卻而硬化’且該振動膜被以其在向下方向中自 然變形的形狀，而固定其之周圍，藉此，電容型電極之間 φ 的間隔被形成爲小。再者，此美國專利案64265 82，採用 一結構，其中藉由突起以控制該極間間隔。亦即，該採用 - 的結構，係該等突起被形成在該振動膜的一較低側，且這 - 些突起自身與一下層基板接觸，而該振動膜的中央部則不 與該下層基板接觸。 另一方面，近年來値得注意的是，有別於一習知模式 (conventional mode)，其在一· CMUT 中係一通常模式， 的一崩潰模式（collapse mode )被作爲一新操作模式。此 崩潰模式，表示一操作模式，其中當一 DC被施加至一下 200930122 部電極之時’由於在一 DC靜電力下使得一振動膜被吸引 至一下層電極，使得該振動膜藉此產生一崩潰或壓垮狀態 ，導致其在與該下部電極接p之時進行操作。再者，此特 定的電壓被稱爲崩潰電壓。 在此崩潰模式中，可說其之靈敏度及驅動能力都高於 ' 該上述的習知模式（見在超音波、電鐵、及頻率控制上的 IEEE 會刊，Vol.52，No_2，2005 年 2 月，326〜339 頁）。 0 在此崩潰模式中，不像在該習知模式中之在該振動膜及該 基板之間存在一間隙，而是包含該上部電極的振動膜的一 部分中，產生與該包含下部電極的基板接觸的一區域。在 此狀態中，藉由重疊一微小的AC電壓，使得該振動膜的 ' 那些在接觸區域之外的部份於該處藉由此微小的AC電壓 - 而振動，而可振盪或發出一超音波。再者，就相似於上述 的習知模式中，亦可接收一超音波。 另一方面，爲了操作上述的崩潰模式，須施加一非常 〇 高的DC電壓，使得該振動膜被置於與該下部電極接觸。 此處所需的該DC電壓（崩潰電壓），約在130至150V • 的範圍中，且當無法提供此一電壓之時，則該CMUT無法 . 維持在此模式中的操作。然而，欲實用化使用此一高電壓 的電路十分困難；而且，將在該CMUT被使用此一高電壓 操作而用於超音波診斷的案例中，將對人體造成不良影響 。再者，如果施加此一高電壓，則該振動膜可能導致介電 損壞，藉此該下部電極與上部電極彼此短路。 過去，在日本專利的先行公開案No.2005-27186中， 200930122 提供一 CMUT，其以下列方式構成，以減少在崩潰模式中 的DC電壓。在日本專利的先行公開案No.2005-27 1 86中 ，使用磁體吸引振動膜的一構咸。具體而言，藉由來自外 部的磁場，吸引包含有磁性材料的振動膜，藉此減少電容 ' 電極之間的間隔，導致不需要高DC電壓（崩潰電壓）， - 因此降低所需電壓。 再者，在曰本專利的先行公開案No.2006-50314中， φ 適用一構成，其中藉由電暈放電處置而使該振動膜帶電， 藉此致不需要高DC電壓（崩潰電壓）。 如上所述，爲了在崩潰模式中操作一 CMUT，需要 130-150V的高電壓（崩潰電壓）作爲DC電壓（崩潰電壓 ' )。所以，如上所述，產生問題，諸如電路構成對人體的 - 影響，下部電極及上部電極之間的短路等。 再者’上述已被提案之用於對付這些問題的範例，如 下列，給該振動膜的振動質量、剛性、穩定性等，帶來不 φ 良的影響。 例如，曰本專利的先行公開案No.2005-27186中，其 • 中藉由使用該磁體吸引該振動膜以預期該電壓的降低，不 • 僅需要在該振動膜的上部（或內部或下部）有磁性材料的 沉積及磁性化’亦需要下層基板的磁場形成機構，導致結 構複雜。再者’亦有該振動膜的初期位移量被該磁場吸引 ，有易被外部磁場及外部擾亂所影響的問題。 再者’在日本專利的先行公開案No.2006-50314中， 其中該振動膜藉由電暈放電處置而帶電，有下列問題。亦 200930122 即，藉由電暈放電的帶電量， 、介電物質影響，且該處的初 間的差異很大。 再者，在美國專利案No. ' 被形成在該振動膜的下側，且 — 基板接觸，該振動膜的中央部 僅有形成在該等突起內側的空 〇 外側的部分被該樹脂機構固定 因此，以嚴格意義來說， 操作，但如果以此轉換成崩潰 即，在該振動膜藉由該樹脂硬 • 中，因爲該樹脂隨著時間推稻 • 致變質而改變，則該振動膜的 再者，因爲該樹脂覆蓋該振動 接收超音波的有效區域（塡充 φ 再者，在該習知CMUT中 ，如上所述之該振動膜及基板 • 及下部電極之間的可變電容降 - 亦即，該等電極兩者之該振動 所形成的一電容器中，即使當 及接收而振動之時，該等電極 因此該電容器無助於該電容中 的此增加，而產生該CMUT之 且降低該CMUT的訊號偵測功 易於被環境因素，諸如淫度 期位移量佈穩定，且元件之 .6426582中’其中該等突起 只有該等突起自身與一下層 不與該下層基板接觸，故， 間振動，且那些在該等突起 而無法振動。 此不能被稱爲在崩潰模式下 模式，則將有下述問題。亦 化而維持在變形形狀的案例 ^且/或該處溫度相關改變導 形狀會改變而變得不穩定。 膜的外部周圍，亦產生用於 因子）減少的另一問題。 ，在崩潰模式的操作模式中 彼此接觸，使得該上部電極 低，導致寄生電容的增加。 膜及該基板彼此接觸之區域 該振動膜因爲超音波之傳送 之間的距離仍不會改變，且 的改變。因爲在該寄生電容 :電機轉換效率減少的問題， 能。 200930122 【發明內容】 在上述該等問題的觀點中，本發明具有之目的，係提 供一電機轉換器及其製造方法，其可在該轉換器在崩潰模 式中操作之時，不須減少電機轉換效率及不須降低訊號偵 ' 測功能，即可在穩定方式中降低該所需電壓。 本發明所提供的電機轉換器及其製造方法，將描述於 ❹ 下。 依照本發明之電機轉換器係具有特徵，其包含：設置 有第一電極的一振動膜、設置有第二電極的一基板、以及 適用於以該振動膜及該基板之間形成一間隙且該等電極被 _ 彼此相對配置之方式支持該振動膜的支持構件。其中，該 • 振動膜的一部分及該基板的一區域彼此接觸，且該振動膜 除了該接觸區域的其他區域可振動。且其中，在該接觸區 域中，有該第一電極及該第二電極的重疊區域，且，至少 〇 這些電極之其一具有貫通部，通過其而形成在該重疊區域 的至少一部分中。 • 再者，依照本發明之電機轉換器的特徵，係不需施加 . 至該振動膜的外力，該振動膜仍具有與該基板維持接觸狀 態的一區域。 再者，依照本發明之電機轉換器的特徵，係在該維持 接觸狀態的區域中，該振動膜被融合結合至該基板。 再者，依照本發明之電機轉換器的特徵，係在該維持 接觸狀態的區域中，該振動膜係經由被形成在該振動膜之 -9 - 200930122 上表面及下表面之至少其一的突起，而與該基板接觸或融 合結合。 再者，依照本發明之電機轉換器的_特徵，係該等突起 具有10nm至2 00nm之範圍內的高度。 ' 再者，依照本發明之電機轉換器的特徵，係該等突起 ' 係以環狀配置，以圍繞該維持接觸狀態的區域。 再者，依照本發明之另一電機轉換器的製造方法，其 0 中該電機轉換器包含：設置有第一電極的一振動膜；設置 有第二電極的一基板；以及適用於以該振動膜及該基板之 間形成一間隙且該等電極被彼此相對配置之方式支持該振 動膜的支持構件；其中，該振動膜的一部分及該基板的一 ' 區域彼此接觸，且該振動膜除了該接觸區域的其他區域可 - 振動。在該接觸區域中，有該第一電極及該第二電極的重 疊區域；該方法包含：一步驟，其將一貫通部形成在該第 一及第二電極之少其一中，在該重疊區域的至少一部分中 ❹ 再者，依照本發明之電機轉換器的製造方法，其特徵 • 係包含一結構形成步驟，該結構係導致該振動膜可塑變形 , (plastically deform )，以維持該振動膜的一部分與該基 板之包含該第二電極的區域的接觸狀態且在崩潰模式之中 操作的方式。 再者，依照本發明之電機轉換器的製造方法，其特徵 係，當該維持接觸狀態的結構形成之時，將已被塑性變形 之振動膜的一部分融合結合至該基板的區域。 -10- 200930122 再者，依照本發明之電機轉換器的製造方法，其特徵 係形成在該振動膜的上表面及下表面之至少其一的突起’ 其中當該維持接觸狀態的結構形成之時，該振動膜經由該 等突起與該基板接觸或融合結合。 再者，依照本發明之電機轉換器的製造方法，其特徵 係，該等突起具有l〇nm至200nm之範圍內的高度。 再者，依照本發明之電機轉換器的製造方法，其特徵 © 係，該等突起被形成爲環狀，以圍繞該維持接觸狀態的區 域。 依照本發明，可達成一電機轉換器及其製造方法，其 中當該轉換器被製作在一崩潰模式中操作之時，可不降低 電機轉換效率且不降低訊號偵測功能而以穩定方式執行電 驗減少。 本發明的其他特徵及優點，將由下列敘述結合該等附 圖而顯明。其中，在貫穿此處的圖式之中，同類的參考符 號，標明相同或相似的部分。 【實施方式】 本發明的較佳實施例將依照該等附圖被詳細敘述。 依照本發明的電機轉換器係適用於作爲聲波轉換器， 其尤其被用於傳送或接收聲波，且更適用於作爲超音波轉 換器，其被用於傳送或接收超音波。 在此說明書中的名詞「聲音或聲波」，並不受限於傳 達在空氣中的一彈性波，而是一總稱，其係經由無關於該 -11 - 200930122 等諸如氣態、液態'固態之狀態的彈性體而傳送知所有種 類的彈性波。換言之，其係一寬廣的槪念，甚至包含超過 人類聽覺頻率之頻率的彈性波的超音波。 依照本發明的電機轉換器，可作爲超音波探針而被應 用於超音波診斷設備（回波記錄器）或相似物。以下，本 ~ 發明將被描述作爲超音波轉換器（超音波感測器），其傳 送或接收超音波，但很明顯地，如果考慮本發明知音波感 0 測器之傳送及接收原理，此可被偵測的聲波並不受限於超 音波。 依照本發明的一較佳實施例，針對一電容微切削超音 波轉換器（CMUT)進行說明。 ' (第一實施例） 現在’依照本發明的第一實施例，針對一電容微切削 超音波轉換器（CMUT)進行說明。 ® 第1A及1]8圖係圖示，其說明本發明之第一實施例中 的一電容微切削超音波轉換器（CMUT )的基本構成。第 ' 1A圖係該電容微切削超音波轉換器的槪念橫剖面圖，第 . 1B圖係該電容微切削超音波轉換器的槪念平面圖。 在該第1A圖及第1B圖中，1代表一上部電極，其係 一第一電極；2代表一振動膜支持構件；3代表一振動膜 ;4代表一基板；5代表突起；6代表一絕緣膜；7代表該 振動膜的外部周圍部；8代表一下部電極，其係一第二電 極；9代表接觸區域（融合結合區域）；1〇代表一腔室（ -12- 200930122 cavity);以及24代表一電極貫通部（電極通孔）。 此實施例的CMUT，如第1A圖所示，包含設置有該 上部電極1的該振動膜3、設置有該下部電極8的該基板 4、以及用以支持該振動膜的振動膜支持構件2，使得在該 ^ 振動膜及該基板之間形成一間隙且這些電極被彼此相對配 * 置。該振動膜3可藉由接收機械能量，諸如接收超音波， 而振動。 0 在該基板4上形成低電阻的下部電極，其上更配置有 該絕緣膜6。在此，該絕緣膜6扮演，避免該下部電極8 及該上部電極1彼此短路的角色。該振動膜支持構件2, 其用於支持該振動膜3，係經由該絕緣膜6而被固定地安 ' 裝在該基板4之上。在此，値得注意的是，該下部電極8 ' 本身可被用作一基板；或該振動膜3本身可被用作一上部 電極。 在此實施例中，包含上部電極之該振動膜的一部分與 〇 包含下部電極之該基板的一區域，不需外力施加在該振動 膜3亦可維持彼此接觸而構成爲佳。在該振動膜被「與基 • 板接觸」的案例中，如是設置有該絕緣膜6的案例，則不 • 僅該基板4亦包含該絕緣膜6的整體，構成一下部基板。 再者，該振動膜3’係以該振動膜3之除了維持該接 觸狀態的其他區域，在接收或傳送一超音波之時被維持成 可振動的方式，而構成。在此案例中，爲了形成與此基板 維持該接觸狀態的區域’該振動膜3被向下變形成凹形， 藉此形成與該絕緣膜6接觸的該接觸區域9。此向下之凹 -13- 200930122 形的變形，可藉由諸如可塑變形’而形成；且該接觸區域 9可作爲，將該振動膜3融合結合至該絕緣膜6所形成的 一融合結合區域。 - 因此，藉由該接觸區域（融合結合區域）的形成’而 ' 形成被該基板4'振動膜3、及該振動膜支持構件2所包 ' 圍的該腔室10。結果，不須施加任何外力至該振動膜’就 可達成一崩潰模式。因此’可以低電壓驅動。在此’該名 ❹ 詞“外力，，係當注目於該振動膜3之時的外力’且其意指來 自該振動膜3之外的力。例如’可以靜電吸引力或磁力等 作爲範例。 再者，在此實施例中’其可構成使得在該維持上述之 ' 接觸狀態的區域，經由被形成在該振動膜之上表面及下表 - 面之至少其一的突起，而與該基板融合結合。例如’該等 突起5被形成在該接觸區域（融合結合區域）9的外緣或 周圍（見第1B圖），使得當該振動膜3與該絕緣膜6接 〇 觸之時，藉由該等突起5的機構而控制該接觸（融合結合 )面積。亦即，可藉由該等突起5的機構而控制該接觸（ - 融合結合）面積或接觸（融合結合）形狀。 . 該上部電極1被形成在該振動膜3之該上（前）表面 、該下（後）表面、及該內部的至少其一之上或之中；或 者，藉由該上部電極1，形成該振動膜3的主體本身。 再者，在此實施例的CMUT中，將該貫通部形成在該 等電極之少其一中，在維持上述接觸狀態而使該上部電極 及下部電極重疊所形成之重疊區域的至少一部分中。例如 -14 - 200930122 ’將該貫通部24貫通該上部電極1而形成且對向配置於 該下部電極8，藉此形成一電容電極。此貫通部24可形成 作爲一通孔，且其亦可以貫通該下部電極8取代貫通該上 部電極1而形成，或其亦可形成在該上部及下部電極兩者 〇 " 藉由設置此一貫通部（通孔）24’可使該振動膜’不 須減少電機轉換效率及不須降低訊號偵測功能’即可在崩 φ 潰模式中操作。換言之，其特徵係，在該等電極兩者所形 成之重疊之重疊區域的至少一部分中，該等電極的至少其 一未被形成。結果，無電容被形成在該部分，其無助於該 電容改變，故可減少寄生電容。 ' 如第1B圖之該CMUT的槪念平面圖所示，該振動膜 - 3藉由置於該處外緣的振動膜支持構件2所支持。在此實 施例中，該接觸區域（融合結合區域）9係形成在該振動 膜3及該基板4之間且在該振動膜的中心部。該接觸區域 Φ (融合結合區域）9的面積及形狀，係藉由配置於該接觸 區域（融合結合區域）9之外緣的該等突起5的機構而控 - 制。再者，具有該貫通部（通孔）形成於該處的上部電極 - 1 ’係被配置使得以一環狀方式圍繞該接觸區域9的外部 周圍。 (第二實施例） 接著，將依照本發明的第二實施例，針對一電容微切 削超音波轉換器（CMUT )進行說明。 -15- 200930122 第2圖係說明，本發明之第二實施例之電容微切削超 音波轉換器（CMUT)之基本構成的槪念橫剖面圖。 在此實施例中，此處與上述之第一實施例的差異在於 ，該基板4本身係低電阻基板的形式，或者該基板4具有 ' 高度參雜（doped)的表面以藉由自身而形成該下部電極8 - 。在此案例中，該基板4之電阻係等於或小於1.0 Ω -cm 爲佳，係等於或小於0.02 Ω -cm較佳。該等上述範圍係在 Q 處理中Si被參雜的較佳範圍。亦即，在該Si基板本身被 用作該下部電極的案例中，該Si基板的電極電阻越低越 好，且如果該電極電阻低，則電阻所造成的電位差變小， 因此可降低在該基板表面的元件之間的電容測量誤差。 依照此實施例之上述構成，可以一較第一實施例簡單 的方式來製造該轉換器，且該實用性高，故將基於此實施 例說明，欲描述於後的製造處理。 〇 (第三實施例） 現在，將說明，因具有一第二絕緣膜而與該第二實施 • 例相異之本發明的第三實施例中的電容微切削超音波轉換 . 器（CMUT)。 第3圖係說明，本發明之第三實施例之電容微切削超 音波轉換器（CMUT)之基本構成的槪念橫剖面圖。 在此實施例中，此處與上述之第二實施例的差異在於 ，設置一第二絕緣膜19。藉由配置此第二絕緣膜19，可 無關於該振動膜3的導電性而防止該等電極之間的電流漏 -16- 200930122 電。 在形成此第二絕緣膜19的案例中，可使用 性材料，諸如，例如，Si〇2、SiNx、Al2〇3、Y2 、HfSiOx、HfSiON、及 HfA10x 的一或多種。 (第四實施例） 接著，將依照本發明的第四實施例，針對一 〇 削超音波轉換器（CMUT )進行說明，其中該下 有形成於該處的一通孔。 第4圖係說明，本發明之第四實施例之電容 音波轉換器（CMUT)之基本構成的槪念橫剖面債 在此實施例中，此處與上述之第一實施例的 ' ’該下部電極具有形成於該處的一通孔24。在形 孔24的該下部電極中，可採用一些方法，諸 參雜該基板4的方法，或者沉積已被以高濃度局 ® 的多晶Si層且使其圖案化的方法等。 因此，即使該通孔24被形成在該下部電極 ' 中，亦相似於如該第一實施例之該通孔24被形 * 部電極1中的案例，可導致該振動膜，不須減少 效率及不須降低訊號偵測功能’即可在崩潰模式 換言之，其特徵係’在該等電極兩者所形成之重 區域的至少一部分中，該下部電極未被形成。 (第五實施例） 一高介電 〇3 ' Hf〇2 電容微切 部電極具 微切削超 卜 差異在於 成具有該 如局部地 部地參雜 8的案例 成在該上 電機轉換 中操作。 疊之重疊 -17- 200930122 現在，將依照本發明的第五實施例，針對一電容微切 削超音波轉換器（CMUT )進行說明，其中該等突起5被 形成在該振動膜3的上部。 第5圖係說明，本發明之第五實施例之電容微切削超 ' 音波轉換器（CMUT )之基本構成的槪念橫剖面圖。 * 在此實施例中，此處與上述之第四實施例的差異在於 ，該等突起5被形成在該振動膜3的上部。依照此實施例 φ 的該構成，可減少在該等突起5及該上部電極1之間，以 及該下部電極8及該下部電極8之間的校準誤差。再者， 當該振動膜3與該下部基板8接觸之時，藉由形成在該振 動膜3之上部的該等突起5提供局部可撓邊界條件（local ' flexural boundary condition ) 。 因此，當該等突起與該下部基板接觸之時，如果藉由 外力施加至該振動膜的可撓力矩（bending moment)不被 增加超過某値，則被該等突起圍繞之該振動膜的內部區域 φ 無法超過該等突起而與該下部電極接觸。亦即，可依照該 等突起的配置區域而控制該接觸區域。在那案例中，該等 突起之配置區域可在實際處理中控制。再者，該接觸區域 . 可藉由決定用於施加至該振動膜之可撓力矩的閥値而被有 效地控制。 (第六實施例） 接著，將依照本發明的第六實施例，針對一電容微切 削超音波轉換器（CMUT )進行說明，其中該等突起5被 -18- 200930122 形成在該振動膜3的上部。 第6圖係說明，本發明之第六實施例之電容微 音波轉換器（CMUT )之基本構成的槪念橫剖面圖。 在此實施例中，此處與上述之第二實施例的差 ' ，該等突起5被形成在該振動膜3的上部。依照此 ，可減少在該等突起5及該該下部電極8之間，以 部電極1及該下部電極8之間的校準誤差。 ❹ (第七實施例） 現在，將依照本發明的第七實施例，針對一電 削超音波轉換器（CMUT )進行說明，其中在配置 ' 絕緣膜之構成的形式中，該等突起5被形成在該振 的上部。 第7圖係說明，本發明之第七實施例之電容微 音波轉換器（CMUT )之基本構成的槪念橫剖面圖。 〇 在此實施例中，此處與上述之第三實施例的差 ，在具有該第二絕緣膜之構成的形式中，該等突起 成在該振動膜3的上部。依照此實施例，可減少在 . 起5及該該下部電極8之間，以及該上部電極1及 電極8之間的校準誤差。 (第八實施例） 接著，將依照本發明的第八實施例，針對一電 削超音波轉換器（CMUT )進行說明。 切削超 異在於 實施例 及該上 容微切 一第二 動膜3 切削超 異在於 5被形 該等突 該下部 容微切 -19- 200930122 第8A至第8M圖係用於說明，本發明之此 該電容微切削超音波轉換器（CMUT)的製造處 〇 爲了使下述說明簡潔扼要，此處的「圖案化 * 包含諸如將光阻施加在該基板上、乾燥、曝光、 * 阻等之光微影處理，乃至諸如蝕刻處理、移除光 洗淨基板處理、乾燥基板處理等其他處理。 Q 在下述中，將說明形成結構的過程及步驟， 振動膜可塑變形，以此方式導致該結構在維持該 一部分與該基板之包含該下部電極的區域接觸且 式之中操作。 ' 在此實施例的製造處理中，如第8A圖所示 - 淨並預備一 Si基板12。 然後，如第8B圖所示，該Si基板12被放 化爐，使得一 Si氧化膜1 1被形成在其中。此Si 〇 厚度以 lOnm至 4,000nm的範圍內爲佳，以 3,000nm的範圍內較佳，以30nm至2,000nm的 * 佳。依照上述熱氧化處理，敘述該等電極之間之 . 似的距離。如果該厚度在上述範圍內，則該厚度 處理的可實行或可允許範圍中，且可獲得合理的1 接著，如第8C圖所示，圖案化該熱氧化膜1 然後，如第8D圖所示，執行一第二熱氧化 形成薄熱氧化膜形式的一絕緣膜6。該絕緣膜6 lnm至500nm的範圍內爲佳，以5nm至300nm 實施例中 理或步驟 處理」係 顯像該光 阻處理、 其中導致 振動膜的 在崩潰模 ，首先洗 入一熱氧 氧化膜的 2 0 nm 至 範圍內最 粗略或近 係在實用 場。 1 ° 處理，以 的厚度以 的範圍內 -20- 200930122 較佳’以1 Onm至200nm的範圍內最佳。依照上述的熱氧 化處理’決定用於防止放電的絕緣膜。如果該絕緣膜太薄 ’則無法獲得防止放電的效果：反之，如果太厚，則該等 電極之間的距離變得太大。上述的膜厚度範圍在實用處理 中’係實際可實行或可允許的，藉此獲得防止放電之合理 ' 效果。爲了使下述說明簡潔扼要，已完成至第8D圖之處 理的基板被稱爲A基板16。 Q 然後’如第8E圖所示，準備已洗淨的一 SOI (矽覆 絕緣Silicon On Insulator)基板。此基板之裝置層 15的 厚度以 l〇nm至 5,000nm的範圍內爲佳，以 20nm至 3,000nm的範圍內較佳，以30nm至Ι,ΟΟΟηιη的範圍內最 ' 佳。該上述之裝置層15的厚度範圍可在處理中被達成。 - 在此’已知一振動頻率的平方，係與該振動膜之彈力剛性 (spring rigid)對有效質量的比例成正比。需要一彈力剛 性及一有效質量，其對應於可發出超音波的振動頻率。該 〇 振動膜的彈力剛性及有效質量，兩者都是該振動膜之膜厚 度的函數。該上述之在該裝置層15中的膜厚度範圍，係 • 那些可提供一適當彈力剛性及一適當有效質量，用作本實 . 施例之CMUT的振動膜。 該上述SOI基板之BOX (埋入氧化物Buried Oxide) 層 14的厚度以 lOOnm至 3,000nm的範圍內爲佳，以 200nm至l,000nm的範圍內較佳。該上述之BOX層，係 用作一蝕刻停止層（etching stop layer)，其將描述於後 。當從該氧化物膜的應力、蝕刻的選擇、實際處理中的操 -21 - 200930122 作方便性等來考慮之時，則上述之B0X層的厚度係在一 適合範圍中。 接著’如第8 F所示，依照L P C V D (低壓化學氣相沉 積）法，在該裝置層15上沉積一 SiN層，且圖案化。 如第1 B圖所示’上述s i N層1 7被圖案化的形狀，係 ' 被複數圓洞所形成，且這些圓洞係以實質的環狀而分佈或 配置。各該等圓洞的直徑以l〇nm至3,000nm的範圍內爲 〇 佳。該上述圓動之直徑範圔係在實際處理中之實際可實行 或可允許的。使用低於（小於）此範圍之圓洞直徑的處理 非常困難。如果形成高於（大於）此範圍的圓洞直徑，則 隨後會形成與該等圓洞幾乎相同形狀的突起；而該等突起 ' 越大’則該振動膜的質量受到的影響越大，因此降低該處 • 理的準確性。 然後’具有該上述之SiN層的基板被熱氧化。如第 8G圖所示，從該SiN層17被暴露之該SOI基板之裝置層 ❹ 15的一部分’被選擇地氧化，藉此形成該等突起5。一般 使用於上述選擇氧化處理，係一 LOCOS (砂的局部氧化） * 處理，其係一半導體處理。 . 所以，經由該裝置層1 5從該SiN層1 7被暴露的部分 ，形成許多圓洞，且以實質的環狀而分佈或配置。因此， 該等突起5相似地具有半球形且以實質的環狀而分佈或配 置。該等突起的高度以Inm至l，000nm的範圍內爲佳，以 5nm至500nm的範圍內較佳，以l〇nm至2〇〇11111的範圍內 最佳。 -22- 200930122 當該振動膜被置於與該下部電極接觸之時’將如下所 述，藉由上述該等突起的高度而提供一局部可撓邊界條件 (local flexural boundary condition)。因此，當該等突 起與該下部基板接觸之時，如果藉由外力施加至該振動膜 的可撓力矩（bending moment)不被增加超過某値’則該 - 振動膜無法超過該等突起而與該下部電極接觸。 亦即，可依照該等突起的高度而控制該接觸區域。在 0 那案例中，該等突起之高度範圍可在實際處理中控制。再 者，該接觸面積可藉由決定用於施加至該振動膜之可撓力 矩的閥値而被有效地控制。 在此，値得注意的是，當該該外力被施加至該振動膜 • ，使得該振動膜與該等突起接觸之時，則強制該等突起形 - 成間隙。再者，爲了依照外力的施加而造成該振動膜的外 部周圍部（該等突起及該支持構件之間的振動膜區域）被 崩潰或壓垮，則該施加外力需大於沒有突起的案例中所需 φ 的外力，否則該振動膜的外部周圍部無法被壓成崩潰或壓 垮狀態。 ' 在此’値得注意的是，該等突起5的分佈或配置形狀 . ，可爲實質的環狀或實質的多角狀。再者，如沒有該等突 起5，亦可藉由其他方法，進行該接觸區域9的面積控制 。例如，如果該腔室10及外部壓力的平衡被以一精確方 式控制，則可不需該等突起5。 在此，相關於該等下列的融合結合處理，該等下列材 料係適用於該等突起。該等突起5的材料，可使用si、Ge -23- 200930122 、GaAs等之氧化膜、氮化膜、氧化氮化膜的至少其一， 或者 Cu、W、Sn ' Sb、Cd、Mg、In、Al、Cr、Ti、Au、 及Pt的至少其一。再者’一可使用上述材料的組合，例 如一多層結構。 接著，如第8H圖所示，該SiN層17藉由包含磷酸之 ' 已加熱液體的使用而被蝕刻且移除。爲了使下述說明簡潔 扼要，已完成此方式之處理的基板被稱爲B基板20。 0 然後’如第81圖所示，將該B基板20的表面與背面 反轉，以校準的方式使其連接或結合至該A基板16上， 藉此形成該腔室1 〇於其間。 前述結合處理中的環境壓力條件可爲一大氣壓，但以 ' 在真空中結合爲佳。在真空中結合的案例中，該壓力係等 • 於或小於1 〇4Pa爲佳，係等於或小於l〇2Pa較佳，係等於 或小於1 Pa最佳。該真空程度越高，則水分越低且在後續 處理中的除氣越小，可因此導致高產量。使用一通常的真 G 空結合設備，即可允許上述範圍的真空程度，且可提供處 理操作的合理方便。 • 在此，値得注意的是，前述結合處理中的溫度以室溫 . 至1，20(TC的範圍內爲佳，以80°C至1，000°C的範圍內較 佳，以150°C至800 °C的範圍內最佳。該結合的溫度越高 ，則後續的除氣越低且該結合強度變得越高，故以越高的 結合溫度爲佳。然而，因爲該結合而殘留的應力，可能對 振動膜造成不良影響。上述的結合溫度可提供適合的結合 強度及穩定的振動膜內部應力。 -24- 200930122 然後’在如此結合之該基板的整個表面之上沉積 LPCVD SiN膜’且藉由乾蝕刻的方式移除該b基板側的 LPCVD SiN 膜。 接著，使用單側蝕刻夾具使用已加熱的鹼性液體，濕 ‘ 蝕刻一操作層13 ( handling layer )。該鹼性液體在Si對 * SiO的蝕刻選擇率係非常高（在大約100至1〇, 〇〇〇),所 以可移除該操作層13且停止在該BOX層14。 0 然後，如第8J圖所示，藉由使用氫氟酸而蝕刻並移 除該BOX層14。 在此，値得注意的是，當該真空結合被執行之時，在 大氣壓的動作之下，該B基板的裝置層15向下變形成爲 ' 凹形。亦即，該裝置層15不須施加除了大氣壓力以外的 • 外力，即可使該裝置層1 5變成凹形狀態，所以可作爲此 實施例之超音波轉換器的振動膜3。然而，該實施例不受 限於此，而可藉由以適當方式設計該氧化膜11之厚度及 φ 該振動膜3之尺寸，以及施加一適當的外部壓力，使得該 振動膜3可更加向下變形。 - 因此，藉由實行上述之適當尺寸設計，及藉由決定該 . 外部壓力條件並依此施加外部壓力，可如第8 K圖所示， 使該振動膜3的中央部與該氧化膜11接觸，藉此形成該 接觸區域9。亦即，可形成可在上述崩潰模式中操作的形 狀。在通常的實行中，該振動膜的中央部係位移的最大點 或位置’所以該接觸區域9係由該振動膜3的中央部以實 質同心圓形狀而形成。 -25- 200930122 再者，因爲當此一轉換器在量產之時，該接觸區域9 中的形狀差異大，故採用上述配置在該接觸區域周圍之突 起5的結構係有效於該等轉換器的陣列化。 然後，將此基板加熱以可塑變形該振動膜3，同時依 照上述適當尺寸及外部壓力條件形成該接觸區域9。在該 〃 振動膜3係以Si所製造的案例中，可用於可塑變形該振 動膜的加熱溫度以600°C至1，500°C的範圍內爲佳，以650 Q °c至1，4 0 0 °c的範圍內較佳，以7 0 0°c至1，3 0 0 °C的範圍內 最佳。一旦在高溫中使得作爲該振動膜3的該薄Si膜可 塑變形，則即使回到室溫，該振動膜的形狀仍維持在該崩 潰或壓垮形狀而不會回復其在該可塑變形之前的形狀。 在Si中當其溫度上升至一預定溫度或更高，將發生 • 一可塑現象（plastic phenomenon)。因此，藉由加熱與 該基板接觸的振動膜，即使當其之溫度回到室溫，該振動 膜仍可維持其之崩潰模式。在此案例中，不需用於維持該 φ 崩潰模式的外力。 再者，位於該接觸區域9相對兩側的Si表面及氧化 • Si表面薄膜表面，在該上述高溫範圍中形成化學結合，故 - 該兩表面彼此結合或融合結合。在此案例中，溫度越高或 接觸時間越長’則該化學結合的強度越強。 在此實施例中’該化學結合的強度以i MPa至22MPa 的範圍內爲佳’以2MPa至21MPa的範圍內較佳，以 3MPa至20MPa的範圍內最佳。 在此’値得注意的是’該振動膜3之內部的S i的該 -26- 200930122 可塑變形，係溫度、結晶轉位密度（crystalline dislocation density)、及應變率的函數。 再者，在此實施例中，該結晶轉位密度以_1〇5/cm2以 下爲佳，以l〇4/cm2以下較佳，以103/cm2以下最佳。Si * 的該可塑變形特性極度取決於Si的內部初期轉位密度（ • internal initial dislocation density)。在沒有初期轉位密 度的案例中，亦即，在實質上理想的單晶Si且在800°C或 φ 更高的案例中，當施加大約1 OOMPa的外部應力之時，則 即刻開始可塑變形。使此可塑變形開始的應力，被稱爲可 塑變形開始應力。該Si內部初期轉位密度越大，則該可 塑變位開始密度越小。在l〇6/cm2的案例中，該可塑變形 ' 開始應力大約35MPa且與該上述的流動應力相同，故該可 - 塑變形的開始點變得難以觀察。在此，値得注意的是，有 時候施加外部壓力，以使該振動膜3的內部Si可塑變形 〇 φ 再者，在此實施例中，藉由外部壓力所產生的內部應 力以 lOMPa至 UOMPa的範圍內爲佳，以 20MPa至 . llOMPa的範圍內較佳，以30MPa至90MPa的範圍內最佳 . 。此藉由外部壓力所產生的內部應力，等同於上述的可塑 變形開始應力。與上述轉位密度的理由相同，爲了使該可 塑變形開始點易於觀察，想要提供某一可塑變形開始應力 。所以，在溫度大約80(TC的案例中，該可塑變形開始應 力以lOOMPa (實質上理想的單晶Si)至35MPa(流動應 力）的範圍內爲佳。 -27- 200930122 然後’在靠近該振動膜3的外緣，藉由乾蝕刻的方式 ’圖案化該形成振動膜3的裝置層15。藉由濕蝕刻的方式 ’不移除用於該裝置層15之圖案化的光阻而直璋地圖樣 化該氧化膜1 1。如第8 L所示，依照上述處理而形成—蝕 ' 刻洞2 1。 • 接著，如第8M圖所示’沉積並圖案化用於電極的一 金屬膜’以形成該上部電極1、一上部電極墊23、及一下 φ 部電極墊22。藉由此圖案化’形成一電極貫通開口 25作 爲一貫通部。 最後’爲了電性地分離或隔離在此實施例中的多元件 ’係圖案化該裝置層1 5以完成一元件陣列。然而，係省 ' 略此電性地分離的圖。用於該金屬膜，從Al、Cr、Ti、 - Au、Pt、Cu等所組成的群組中選用至少其一。在此，値 得注意的是’在通常的超音波轉換器的案例中，該振動膜 3的可撓係等於或小於幾百nm，且該轉換器的尺寸（例如 〇 ’該振動膜3的直徑）係在幾十微米至幾百微米的範圍之 中。所以，在該金屬膜的圖案化處理中的曝光處理中，可 * 使用通常的光微影技術或曝光機器，以修正諸如光繞射的 . 曝光位移或差異。 在第8M圖中，顯示依照此實施例之電容微切削超音 波轉換器的最佳基本形式，其中該下部電極8係由該Si 基板1 2的本體所組成。在此基板本體被用作該電極的案 例中，形成該下部電極8之該S i基板1 2的板電阻係等於 或小於1.0Ω /sq爲佳，係等於或小於0.1 Ω /sq較佳，係等 -28- 200930122 於或小於〇·〇2Ω /sq最佳。 再者’在第2圖中’該基板4本身被顯示作爲該下部 電極，但未顯示該下部電極8的區域。在該Si基板12沒 有被用作該下部電極的案例中，如第1A圖、第4圖、或 * 第5圖所示，具有高導電性的該下部電極8可被嵌入或倂 " 入在該基板4中。再者，該振動膜3的電阻率係等於或大 於ΙΟΟΩ-cm爲佳，係等於或大於Ι,ΟΟΟΩ-cm較佳，係等 ❹ 於或大於ΙΟ,ΟΟΟΩ-cm最佳。在此考量中，在具有低電阻 之Si所製成之該振動膜3的案例中，該振動膜本身可被 用作該上部電極，且不須將一金屬電極配置在該振動膜的 正上方。 ' 如第3圖或第7圖所示，另一或第二振動膜可被配置 - 在低電阻的該振動膜3上。在此第二絕緣膜中，例如，從 諸如 SiN 膜、SiO 膜、SiNO 膜、Y203、HfO、HfAlO 等介 電材料中選出至少其一加以設置，且再者，該上部電極可 〇 被配置在此第二絕緣膜上。另一方面，在以一絕緣材料製 成該振動膜3的案例中，則可省略以高介電性材料，例如 • SiN膜，所製成的該絕緣膜6。在此案例中，則須在該振 ， 動膜上配置該上部電極。 在此實施例之該CMUT的製造中，可使用其他的 MEMS (微電機械系統 MicroElectroMeehanical Systems ) 技術。例如，可使用習知的SM方法（表面微切銷方法： 一種移除一犧牲層以形成腔室的方法）等。儘管之前敘述 中’針對使用一結合技術的製造進行說明，然而亦可使用 -29- 200930122 其他MEMS技術來製造本實施例的該電容微切削超音波轉 換器。 再者’如第8M圖的橫剖面圖所示的在本實施例中的 最佳基本形式。爲了使該圖簡明扼要，形成於該處之用於 電線的鈍化層或者用於該上部電極1及上部電極墊23的 * 電線等，未顯示於該圖中。 依照本實施例，當使得該振動膜在一崩潰模式中操作 ❺ 之時’該振動膜的一部分可不須任何外力於該處而維持與 該基板接觸，所以可在穩定方式中減少該所需電壓。再者 ，爲了維持該振動膜與該基板的接觸，不需諸如樹脂、阻 層等固定材料。因此，沒有這些固定材料的影響，可達成 • 該CMUT，其具有極少或沒有改變的時間推移等。 - 再者，依照此實施例，該可塑變形的振動膜係與該下 層基板接觸或融合結合。因此，可大幅降低一 DC電壓， 藉此可減少絕緣膜的放電損壞。 φ 再者，依照本發明之此實施例，藉由在該上部電極形 成通孔，可減少寄生電容以增加該等下部電極之間的一可 . 變電容率（主動率（Active Ratio ))，藉此可達成具有 , 高電機轉換效率之高效能的一超音波轉換器（CMUT)。 再者，依照此實施例，藉由該等突起的配置，可控制 在該振動膜及該下層基板之間的接觸面積，藉此可增加該 動態範圍、頻寬等。該CMUT之製造中的製造處理亦可減 少，因此由於該穩定的處理，使得可容易地執行陣列化。 再者，依照此實施例的該電容微切削超音波轉換器（ -30- 200930122 CMUT )，其可盡可能抑止在醫療診斷中之對人體的 不良影響。 (實際範例） ' 以下，將說明本發明之一實際範例。 第9A及9B圖係圖示，其說明在此實際範例中的 容微切削超音波轉換器（CMUT)的基本構成。第9A φ 該電容微切削超音波轉換器的橫剖面平面圖，第1B 該電容微切削超音波轉換器的槪念平面圖。 在此實際範例的該CMUT中，與第1A圖及1B 示之該實施例的CMUT的差異在於，突起部5被以實 ' 環狀分佈的方式形成在振動膜3的上部，以及下部電 - 被嵌入或倂入下層基板。在此實際範例中，在一上部 1中形成一電極通孔24。因爲基本不同的結構僅在於 結構，故對應於如第1 A圖及1 B圖所示知本發明之該 ❷ 例的CMUT中之此實際範例的那些構成，被以共同符 示，且省略該等重複部分的說明。 « 第10A至10C圖顯示，依照本發明之該實際範例 , 電容微切削超音波轉換器（CMUT )的電容特性。第 圖說明此實際範例之該CMUT元件中之電容分析的橫 圖。在第10A圖中，未顯示該等突起，但一接觸區域 徑Rc被設定至2微米。 如前提，藉由固定該上部電極1的面積及該接觸 ’則該電容及該可變電容率（主動率）可依照在該上 電性 一電 圖係 圖係 圖所 質上 極8 電極 上述 實施 號標 之該 1 0A 剖面 的半 區域 部電 -31 - 200930122 極1中之該通孔24之半徑Rin的改變加以計算。具有半 徑5微米之該圓形電極的面積，可被採用作爲用於該上述 之上部電極的參照，且具有半徑2微米之圓形電極的面積 ，可被採用作爲該接觸區域的參照。 下列之第1表顯示用於計算之詳細項目及數値。 第1表 項目 數値 腔室半徑R〇 1 0 μιη 腔室高度Ho 0.2 μηι 振動膜Si厚度 0.3 4 μπι Si介電率 11.7 絕緣膜SiO厚度 0.1 5 μηι SiO介電率 3.9 第二絕緣膜SiN厚度 0.1 μιη S iN介電率 8 上部電極1面積 7 8.5 μιη2 接觸區域半徑Rc 2 μπι 第10B圖係說明，在該實際範例中之CMUT元件之電 . 容對於電極通孔內部直徑之依賴性的圖。可發現，當該通 _ 孔的半徑Rin變得大於該接觸區域的半徑RC之時，則該 CMUT元件的電容急劇地減少。例如，4微米之通孔半徑 的電容，係0微米之通孔半徑的電容的大約1/13。 第10C圖係說明，在該實際範例中之CMUT元件之可 變電容率（主動率）對於電極通孔內部直徑之依賴性的圖 。由第10B圖及第10C圖，很明顯地，當該通孔的半徑
Rin變得大於該接觸區域的半徑rc之時，則該電容減少 -32- 200930122 但該可變電容率（主動率）增加。例如，通孔半徑4微米 的可變電容率爲1，且通孔半徑0微米的可變電容率低至 大約0.21。亦即，當該通孔的半徑小於該接觸區域的半徑 之時，該電容大的原因，係在該接觸區域中的電容大。然 ' 而，在該接觸區域中的振動膜不能振動，且不提供可變電 • 容，因此導致所謂的寄生電容。依照前述計算，該寄生電 容可藉由該電極通孔的提供而減少。再者，藉由將該通孔 φ 半徑設定爲大於該接觸區域半徑，則該寄生電容實質地消 失或變成零，結果該可變電容率達到最大値的1。 接著，將依照此範例，針對一電容微切削超音波轉換 器（CMUT )的製造方法進行說明。 ' 第11A圖至第11M圖係說明，在此範例中之電容微 切削超音波轉換器（CMUT)之製造處理或步驟的圖示。 首先，如第11A圖所示，該Si基板被洗淨並預備。 然後，藉由擴散法或離子植入法，使該Si基板的表面低 〇 電阻。因此，如上述第3圖所示，該低電阻的表面區域作 爲下部電極而倂入下層基板之中。該低電組之Si基板的 - 表面電阻値係等於或小於10 Ω -cm爲佳，係等於或小於1 . Ω -cm較佳，係等於或小於〇. 1 Ω -cm最佳。在此，該下部 電極8係該基板12的表面，且並無特定區域被圖示。 第11A圖至iid圖中的處理或步驟，係相同於上述 第一實施例之第8A圖至8D圖中的處理或步驟，而所完 成的基板被稱爲A基板1 6。
如第11E圖所示，一SOI基板（例如，SIMOXSOI -33- 200930122 基板或Smart-Cut SOI基板）被洗淨並預備。此基板被稱 爲C基板25。 然後’如第11F圖所示，將該C基板25的表面與背 面反轉’使其連接或結合至該A基板16上，藉此形成該 ‘ 腔室10。在該結合處理中，不需校準處理。在此，値得注 • 意的是，在該結合處理中，該結合表面的表面在室溫下活 性化’且該結合在150°C或更低的溫度、l〇_3pa的壓力下 φ 執行（例如，EVG公司所製造的EVG810、520)。 接著’如上述第11F圖所示之如此連接或結合之基板 的操作層13’係被磨平且使該操作層13留有大約數十微 米的厚度’並且洗淨。然後，在使用單側蝕刻夾具（例如 ' 德國Silicet AG所製造的晶圓支持具）以完全地保護該已 - 磨平基板的背面的同時，藉由80 °C的KO Η液體完全地蝕 刻該操作層1 3。 然後，藉由使用包含氟的液體而完全地蝕刻該BOX ❹ 層14，使得如第11G圖所示，該裝置層15被暴露。此裝 置層15被用作此實施例的振動膜3。 . 然後，如第1 1H圖所示，依照該LPCVD法，沉積該 . SiN膜1 7且藉由乾蝕刻法，進行圖案化。 接著，如第圖所示，藉由嘉晶術（epitaxy method)的方法，使該等突起成長。該等突起從該SiN層 17所暴露之裝置層15的Si表面上成長。該等成長之突起 的高度以 lnm至 l，〇〇〇nm的範圍內爲佳，以 5nm至 500nm的範圍內較佳，以l〇nm至200nm的範圍內最佳。 -34- 200930122 在此’値得注思的是，如上述僅從暴露之處使晶體成長的 方法’被稱爲3擇嘉晶術（selective epitaxy)。亦可使用 SiO膜、SiON膜等取代該已圖案化的8以膜17。 在此’値得注意的是，上述的磊晶術，可使用MBE 法（分子光束磊晶術）、LPE法（液相磊晶術）、SPE法 (固相磊晶術）等之其一。 再者’上述之選擇磊晶術，亦可使用替代方法。例如 ’藉由PVD (實體氣相沉積法）或CVD (化學氣相沉積法 )，再加上藉由触刻法或剝離法（lift-off)，以對上述該 等突起5執行圖案化。 然後，藉由包含160 °C之磷酸的液體，蝕刻並去除上 述的SiN膜17，藉此，如第11J圖所示，完成具有該等突 起5的振動膜3。在此，値得注意的是，此實施例中之該 振動膜3的形狀，係具有340 nm的厚度且其之一邊爲40 微米的正方形。再者，藉由大氣壓之該振動膜3之中央部 的變位量爲大約360nm。再者，上述基板被置於高壓鍋中 且在該腔室10的高度爲600nm，藉由施加2.6 5 atm或更高 的壓力，使得該振動膜3的中央部與該腔室1〇下的絕緣 膜6接觸。該等突起5的分佈或配置’如第9B圖所示， 係實質上環狀或圓形’其具有4微米的內部直徑及約2微 米的寬度。 施加4atm之外部壓力的案例中，該振動膜3的中央 部與該絕緣膜6接觸，藉此形成接觸區域9’其具有貫質 上相同於該圓形配置的突起5之4微米的直徑。在此’値 -35- 200930122 得注意的是，如果沒有配置該等突起5，則該接觸區域9 的尺寸極度取決於外部壓力的分佈、微小壓力振動、以及 振動膜3的尺寸、及邊界條件，所以元件（轉換器）之間 的差異可能很大。相對地，藉由該等突起5的配置，即使 ' 元件之間有差異，亦會形成與該等突起5分佈或配置之實 ' 質上相同的形狀。 如第8K圖所示，藉由施加外部壓力及約800 °C的溫 〇 度，Si的可塑現象發生，藉此完成既有如第11K圖所示 之接觸區域9的元件。因此完成的元件，即使回復室溫亦 可維持該振動膜與該機板接觸的狀態，故不需任何施加至 該處的外力而可以崩潰模式操作。 然後，在靠近該振動膜3的外緣，藉由乾蝕刻的方式 • ，圖案化形成該振動膜3的裝置層15。然後，藉由濕蝕刻 的方式，不移除用於該裝置層15之圖案化的光阻而直接 地圖樣化該氧化膜1 1。如第1 1 L所示，依照上述處理而 • 形成一蝕刻洞2 1。 接著，藉由濺鍍法，沉積用於電極的A1，且藉由濕蝕 . 刻的方式圖案化’藉此’如第1 1 Μ圖所示，形成上部電極 - 1、上部電極墊23、及下部電極墊22。 在此’値得注意的是’該上部電極被以環狀形成，且 該處的內部直徑被作成大於該等突起5的形狀。亦即，因 爲該上部電極1的通孔半徑被作成大於該上述的界處區域 半徑’各該上述的可變電容率（主動率）係最大値的i。 在此’値得注意的是，爲了形成歐姆接觸（ohmic • 36 - 200930122 contact) ’之後’上述之該等 A1電極可退火。該退火的 溫度以200 °C至45 0°C的範圍爲佳。此係通常A1電極執行 歐姆接觸之時的退火溫度。 最後，爲了電性分離或分隔在此實施例中的多元件， 圖案化該裝置層15以完成一元件陣列。然而，在此省略 該電性分離或分隔的說明。再者，形成於該處之用於電線 的鈍化層，或者用於該上部電極1及上部電極墊23的電 線等，未顯示於該圖中。在此，上述鈍化層以藉由PVD 法以低溫所形成的SiO膜或SiN膜爲佳。 本發明不受限於該等上述實施例，且在本發明之範疇 之內可進行各種改變或修改。所以，爲了公告本發明的範 疇而製作下列之申請專利範圍。 【圖式簡單說明】 第1A圖係說明，本發明之第一實施例中之該電容微 切削超音波轉換器（CMUT )之基本構成的槪念橫剖面圖 。以及，第1B圖係說明，第一實施例中之CMUT之基本 構成的槪念平面圖。 第2圖係說明，本發明之第二實施例中之該電容微切 削超音波轉換器（CMUT )之基本構成的槪念橫剖面圖。 第3圖係說明，本發明之第三實施例中之該電容微切 削超音波轉換器（CMUT )之基本構成的槪念橫剖面圖。 第4圖係說明，本發明之第四實施例中之該電容微切 削超音波轉換器（CMUT )之基本構成的槪念橫剖面圖。 -37- 200930122 第5圖係說明，本發明之第五實施例中之該電容微切 削超音波轉換器（CMUT )之基本構成的槪念橫剖面圖。 第6圖係說明，本發明之第六實施例中之該電容微切 削超音波轉換器（CMUT )之基本構成的槪念橫剖面圖。 ' 第7圖係說明，本發明之第七實施例中之該電容微切 • 削超音波轉換器（CMUT )之基本構成的槪念橫剖面圖。 第8A至第8M圖係用於說明，本發明之第八實施例 φ 中之電容微切削超音波轉換器（CMUT )之製造處理或步 驟的圖。 第9A圖係說明，本發明之該實際範例中之該電容微 切削超音波轉換器（CMUT )之基本構成的槪念橫剖面圖 • 。以及，第9B圖係說明，該CMUT之基本構成的槪念平 - 面圖。 第10A圖係說明，本發明之該實際範例中之該電容微 切削超音波轉換器（CMUT )之電容特性的圖。以及，第 ❹ 1 0B圖係說明，一 CMUT元件之電容對於電極通孔內部直 徑之依賴性的圖。第10C圖係說明，該CMUT元件之可變 * 電容率（主動率）對於電極通孔內部直徑之依賴性的圖。 . 第1 1A至第1 1 Μ圖係用於說明，本發明之該實際範 例中之電容微切削超音波轉換器（CMUT )之製造處理或 步驟的圖。 【主要元件符號說明】 1 :上部電極 -38- 200930122 2 ·_ 振動膜支持構件 3 ： 振動膜 4 ： 基板 5 ： 突起 ' 6 ： 絕緣膜 - 7 : 8 ： 振動膜的外部周圍部 下部電極 ❹ 9 : 10 接觸區域（融合結合區域） :腔室 11 =熱氧化膜 12 :S i基板 ' 13 :操作層 . 14 :BOX 層 15 :裝置層 16 :A基板 〇 17 :SiN 層 20 :B基板 . 2 1 :蝕刻洞 . 22 :下部電極墊 23 :上部電極墊 25 :C基板 -39-