[发明专利]机电换能器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及诸如被用作例如超声换能器的电容微加工（micromachined）超声换能器阵列的机电换能器（electromechanical transducer），并且涉及机电换能器的制造方法。

背景技术

通过微加工技术制造的微机械部件可被应用于微米量级的制作，并且，已通过使用这些微机械部件实现了各种功能微器件。作为压电器件的替代，已研究了利用这样的技术的电容微加工超声换能器（CMUT）。在这样的CMUT中，通过利用振动膜的振动传送和接收超声波，并且，特别地，可以容易地在液体中获得优异的宽带特性。

已提出了具有通过例如接合而在硅基板上形成的单晶硅振动膜的电容微加工超声换能器阵列（参见PTL1）。在PTL1中描述的构造中，使用具有单晶硅振动膜的硅膜作为共用电极，并且，硅基板被分割。分割的硅基板被用作信号提取电极以构成电容微加工超声换能器阵列。此外，为了提高器件的刚度，在信号提取电极的周边设置框架结构。另外，在该构造的制造方法中，在第一绝缘体上硅（SOI）基板上形成氧化物膜和间隙，并且，第一SOI基板的活性层被分割以分离各电容微加工超声换能器元件。然后，第二SOI基板被接合，并且，操作(handle)层和埋入氧化物（BOX）层被去除以形成具有单晶硅振动膜的硅膜。此外，为了电连接第一SOI基板的活性层和操作层，蚀刻具有单晶硅振动膜的硅膜、氧化物膜、以及第一SOI基板的活性层和BOX层，并且形成导体的膜。然后，为了电气分离具有单晶硅振动膜的硅膜和导体，具有单晶硅振动膜的硅膜被分割，以制成电容微加工超声换能器阵列。

在其中如上面那样通过例如接合而在硅基板上形成单晶硅振动膜的电容微加工超声换能器阵列中，可以通过分割硅基板而将硅基板用作信号提取电极。在这种情况下，由于硅基板被分割，因此，换能器阵列的刚度降低，并且，会由于例如安装期间的热应力而导致损坏。此外，当在电容微加工超声换能器阵列的制造工艺中露出具有单晶硅振动膜的硅膜时，单晶硅振动膜会在诸如热施加或硅基板的后表面的处理的随后的工艺中被损坏。在这种情况下，电容微加工超声换能器阵列的制造成品率(production yield rate)趋于下降。

引文列表

专利文献

PTL1美国专利公布No.US2008/0048211

发明内容

鉴于上述的问题，本发明的包括分别具有至少一个单元的多个元件的机电换能器的制造方法包括以下的步骤：在第一基板上形成绝缘层并在绝缘层中形成间隙的步骤；使第二基板与具有所述间隙的绝缘层接合的步骤；减小第二基板的厚度的步骤；在绝缘层的具有所述间隙的一侧的相对侧在第一基板中形成分割沟槽以形成多个元件的步骤；以及用绝缘部件至少部分地填充第一基板的分割沟槽的步骤。在使第二基板与绝缘层接合的步骤之后，进行在第一基板中形成分割沟槽以形成多个元件的步骤和用绝缘部件至少部分地填充第一基板的分割沟槽的步骤。此外，在用绝缘部件至少部分地填充第一基板的分割沟槽的步骤之后，进行减小第二基板的厚度的步骤。一般地，第一基板和第二基板分别是第一硅基板和第二硅基板。

此外，鉴于上述的问题，本发明的机电换能器包括分别具有至少一个单元的多个元件。所述单元包含硅基板、单晶硅振动膜和用于以在硅基板的一个表面与振动膜之间形成间隙的方式保持振动膜的振动膜保持部分。所述单元的特征在于是通过上述的机电换能器的制造方法制成的。一般地，机电换能器被构成为电容微加工超声换能器阵列。

根据本发明，在接合第二基板之后，在第一基板中形成分割沟槽并用绝缘部件填充分割沟槽。因此，即使在第一基板中形成分割沟槽，也可维持基板刚度。另外，在用绝缘部件填充第一基板的分割沟槽之后，第二基板的厚度减小。通过这样做，由于可以在提高第一基板的刚度之后减小第二基板的厚度，因此，可以防止厚度减小步骤期间损坏基板。

附图说明

图1A～1F是示出本发明的机电换能器的制造方法的实施例和例子的截面图。

图2是示出本发明的机电换能器的实施例和例子的顶视图。

图3是示出与本发明的机电换能器有关的例子2的截面图。

图4是示出与本发明的机电换能器有关的例子3的截面图

图5A和图5B是示出与本发明的机电换能器有关的例子4的示图。

具体实施方式