[发明专利]超声波传感器机组及超声波探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波传感器机组及使用该超声波传感器的探测器。

背景技术

图1为现有的CMUT（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer）型超声波传感器所构成的一例的剖视图。现有的CMUT型超声波传感器具有收发超声波的振动膜100，和设置于基板104的一面，与基板104向对的支持振动膜100的振动膜支持部101。另外，在振动膜100形成有膜側电极102，和在基板104形成有基板側电极103。膜側电极102和基板側电极103被相互向对地配置。

如此构成的CMUT型超声波传感器，通过接收的超声波（音压）使振动膜100和膜側电极102振动。此时，根据在膜側电极102和基板側电极103之间发生的静电容量的变化，取得了从接收到的超声波发出的电子信号。或者，通过在膜側电极102和基板側电极103之间施加DC及AC电压，使振动膜100振动，由超声波变成发送信号，使其具有宽带域、高敏感度等卓越的频率响应特性。

例如，在非专利文献1中，公开了一种上述所述的现有的CMUT型超声波传感器及其它的制造方法。非专利文献1中的CMUT型超声波传感器是通过以下的制造方法制造的。详细的说，为了在后述的湿法腐蚀工序时保护基板，在硅基板上形成氮化物层。在该氮化物层的上面蒸镀了由多结晶硅组成的、即所谓的待除层。之后，再在上述待除层的上面，一起蒸镀由氮化物组成的振动膜和振动膜支持部，为了去除上述待除层，在该振动膜上开孔。介于上述孔，注入蚀刻液，利用湿式蚀刻法除去上述待除层。接着，填埋上述孔，蒸镀上述振动膜上的膜側电极之后，在其之上形成保护层而被制造。

非专利文献1「Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers:Theory and Technology」、JOURNAL OF AEROSPACE ENGINEERING、USA、April、VOL.16、NO.2、p.76-84

发明内容

然而，在非专利文献1超声波传感器中，为了使膜侧电极及基板侧电极之间形成空间，如上述所述，存在需要进行以下多个工序的问题。即所谓的使之形成待除层的工序、为了进行蚀刻在上述振动膜上开孔的工序，利用湿式蚀刻法或气体蚀刻法除去上述待除层的工序，及填埋上述孔的工序等。

另外，上述湿式蚀刻法不仅是花费时间的处理工序，而且要形成罩盖抵抗图案的簿膜后，在对被蚀刻物进行蚀刻时，对于该抵抗薄膜的厚度的蚀刻速度，就是被蚀刻物的蚀刻速度的比率的蚀刻选择比在不高的情况下，由于还需要另外的保护膜等，所以制造工序变的复杂。此外，像这样的问题，在气体蚀刻法中也同样存在。

从以上可以得出，利用湿式蚀刻法或气体蚀刻法，在要求大量生产的时候，由于再现性和信赖性的低下是不适合的。

进而，非专利文献1超声波传感器由于有可以振动地支撑振动膜的上述振动膜支持部，不仅需要设置上述振动膜支持部的工序，还需要考虑使上述振动膜支持部固定于基板的办法（譬如，抑制在固定部分发生的应力）等。

鉴于以上的情况，本发明的发明目的，是提供一种超声波传感器机组和有该超声波传感器机组的超声波探测器。所述超声波传感器机组在基板上设置有多个超声波传感器。所述超声波传感器具有：在绝缘性基板的上面设置有基板侧电极，和与所述基板侧电极的面向对地配置的振动膜，及在所述振动膜的另一面设置有膜侧电极。所述超声波传感器机组具有再现性和可靠性，并且能以简化了的工序被制造。

本发明的超声波传感器机组，其特征在于，在所述超声波传感器机组中，在基板上设置有多个超声波传感器。所述超声波传感器具有：在绝缘性基板的上面设置有基板侧电极，和与所述基板侧电极向对地配置的、具有导电性的振动膜。该超声波传感器在基板的上面形成有凹槽部，所述基板侧电极被设置于所述凹槽部的底部，且所述振动膜设置为以覆盖所述凹槽部。

本发明的超声波传感器，是基于埋设于所述超声波传感器的凹槽部的底部的基板侧电极与具有导电性的振动膜的间隔变动，而使振动膜与基板侧电极的之间的静电电容产生变化，使其进行超声波的发送和接收。而且，由于所述基板侧电极被埋设在所述凹槽部的底部，使所述基板的厚度薄型化。

本发明的超声波传感器机组，其特征在于，所述振动膜通过静电引力和化学结合被固定于所述超声波传感器的凹槽部之间的区域部。