[发明专利]电容式微加工超声换能器制造方法及被检体信息获取装置

说明书

技术领域

本公开涉及可以在超声探测器和其它应用中使用的电容式微加工超声换能器，并且还涉及用于制造该电容式微加工超声换能器的方法。

背景技术

超声诊断近来已经被看作用于疾病的早期检测的技术。在这种诊断领域中，在研究中的有前景的超声发送和接收技术之一是取代压电元件的电容式微加工超声换能器（CMUT）。CMUT是小而轻的器件，并且是通过快速进步的微加工技术制造的。它们具有与人体相似的声学阻抗，并因此比已知的压电设备提供更好的声学阻抗匹配。它们在很多其它方面（例如液体中的宽频带）中也是有利的。

PCT日本翻译专利公布No.2006-516368公开了一种用于制造CMUT的方法，该方法涉及使用通过接合或其它合适的手段而在硅基板上形成的单晶硅振动膜。更具体地说，通过热氧化在硅基板上形成氧化物膜，部分地移除所得热氧化物膜，然后接合热氧化物膜的剩余部分和一片单晶硅。该片单晶硅用作振动膜，其中通过部分地移除热氧化物膜而形成的空间作为腔体。

上述专利公布提及其中公开的制造方法可包括第二热氧化步骤。在移除热氧化物膜以暴露硅基板的一部分并且由此形成腔体之后，硅基板的暴露表面被再次热氧化并由此涂敷有绝缘氧化物膜。

发明内容

本发明的各方面提供具有改进的器件特性一致性的CMUT以及用于制造这样的CMUT的方法。

在根据在此公开的一方面的制造方法中，在CMUT中提供的腔体通过连通部分与CMUT的外部连通的情况下，在单个加热步骤中通过热处理来接合第一绝缘层和振动膜并且通过热氧化来形成第二绝缘层。

结果，提供了具有改进的器件特性一致性的CMUT以及用于制造这样的CMUT的方法。

根据参照附图对示例性实施例的以下描述，本公开的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1A至图1F示出根据实施例1的CMUT的制造处理。

图2A至图2C是图1D所示的CMUT的平面图和截面图。

图3示出根据实施例1的另一CMUT的截面。

图4A和图4B是根据实施例1的另一CMUT的平面图。

图5是根据实施例2配置的第一绝缘层的平面图。

图6A至图6C示出根据实施例2的CMUT的制造处理。

图7A至图7G示出作为示例1的在此稍后描述的CMUT的制造处理。

图8A至图8B示出被配置为获得被检体信息的装置（下文中又称为分析器）的构成。这些分析器包含CMUT作为必要组件并且在此稍后描述为示例2。

图9A至图9D示出CMUT的已知制造处理。

具体实施方式

虽然PCT日本翻译专利公布No.2006-516368中描述的用于制造CMUT的方法导致热氧化物膜与单晶硅之间的不良接合，这是因为第二加热步骤导致在接合界面中形成热氧化物膜的突起，尽管这在该公布中被未提及。以下参照图9A至图9D描述该情况。

首先，如图9A所示，硅（Si）基板402被热氧化（第一加热步骤），由此制备具有硅氧化物膜404的基体400。然后，如图9B所示，通过蚀刻来部分地移除硅氧化物膜404，并且部分地暴露Si基板402，由此形成腔体406。暴露于腔体406的Si基板402的表面被热氧化（第二加热步骤），由此在Si基板402的暴露表面上形成充当绝缘体的硅氧化物膜408。在该第二加热步骤期间，硅氧化物还在硅氧化物膜404的暴露底部上累积，这是因为这些部分靠近腔体406并且大量氧气提供于此。结果，在硅氧化物膜404的顶部上形成突起410，如图9C所示。这些突起410阻止振动膜412成为密切接触，如图9D所示。

虽然可以通过从界面去除突起410来确保良好的接合，但这可能使得连同突起410一起硅氧化物膜404被部分地去除。这影响了硅氧化物膜404的均匀性，并且使得在施加电压时生成的在腔体406中的电场强度分布不均匀。这种不均匀的电场强度分布导致所得的CMUT器件的变化的介电击穿电压，并由此影响它们的可靠性。

鉴于此，本发明的实施例提供用于制造具有改进的器件特性均匀性的CMUT的方法。

以下描述根据本公开的一方面的用于制造CMUT的方法的一些实施例。

实施例1

图1A至图1F示出根据该实施例的CMUT的制造处理。