電容式換能器及其制造方法以及對象信息獲取裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將被用作超聲換能器等的電容式換能器、制造該電容式換能器的方法、以及對象信息獲取裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微加工技術(shù)的最近發(fā)展，以微米量級的精確度水平處理的各種微機械元件已被實現(xiàn)。通過使用該技術(shù)，已經(jīng)對電容式換能器(電容式微加工超聲換能器:CMUT)取得了積極的發(fā)展。CMUT是被構(gòu)造為使輕量級振動膜振動以發(fā)送和接收(發(fā)送或接收中的至少一個)諸如超聲波之類的聲波(在下文中有時用“超聲波”表示)的超聲器件。在液體和空氣中也具有優(yōu)良的寬帶特性的CMUT可以容易地獲得。因此，CMUT對于醫(yī)療應(yīng)用的使用使得診斷的精度能夠高于迄今為止使用的包括壓電元件的超聲器件的使用，因此CMUT作為其替代方案吸引了關(guān)注。注意，如本文中所使用的聲波包括音波、超聲波和光聲波。例如，聲波包括當(dāng)對象的內(nèi)部被諸如可見射線和紅外射線之類的光(電磁波)照射時在對象內(nèi)部產(chǎn)生的光聲波。
[0003]電容式換能器具有例如包括第一電極、第二電極、振動膜和振動膜支承部分的單元結(jié)構(gòu)，第一電極形成在由Si等制成的基板上，第二電極被形成為通過間隙(腔體)與第一電極相對，振動膜由包括第二電極并且被形成在腔體上方的膜制成。然后，所述膜具有密封腔體的結(jié)構(gòu)。制造電容式換能器的一種方法是通過在由Si等制成的基板上堆疊材料來形成電容式換能器。腔體結(jié)構(gòu)通過下述方式而形成:預(yù)先在將變?yōu)殚g隙的區(qū)域中沉積犧牲層材料，并且通過蝕刻穿過形成在振動膜的一部分中的開口部分(蝕刻開口部分)來移除犧牲層。電容式換能器有時可以被用在諸如水和油之類的液體中。在被構(gòu)造為通過振動膜的振動來發(fā)送和接收超聲波的換能器中，當(dāng)這樣的液體滲入腔體時，振動膜的振動特性可能劣化。因此，為了形成腔體而形成的蝕刻開口部分在使用之前需要被密封。
[0004]在非專利文獻1中公開的電容式換能器中，通過LP-CVD形成的硅氮化物薄膜被沉積在從蝕刻開口部分連通到位于振動膜下方的腔體的流動路徑中，從而密封腔體。LP-CVD代表低壓化學(xué)氣相沉積。在LP-CVD中，因為裝置的性質(zhì)，薄膜被沉積為在從蝕刻開口部分經(jīng)由流動路徑到達腔體的區(qū)域中具有基本上均勻的厚度，并且當(dāng)薄膜被沉積達到流動路徑的高度時，腔體被密封。因此，通過減小從蝕刻開口部分連通到腔體的流動路徑的高度，便于腔體的密封以改進密封性能。注意，如本文中所使用的“高度”意指垂直于基板的方向上的寬度。當(dāng)沒有誤解發(fā)生時，高度有時被稱為“厚度”。
[0005]同樣地在專利文獻1中公開的電容式換能器中，類似于非專利文獻1，腔體通過經(jīng)由蝕刻開口部分移除犧牲層而形成。另外，薄膜通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PE-CVD)而被沉積在蝕刻開口部分中，從而密封腔體。在PE-CVD中，與LP-CVD不同，薄膜難以進入腔體和流動路徑的內(nèi)部，但是薄膜被形成為被沉積在蝕刻開口部分的區(qū)域中。因此，為了密封腔體，有必要沉積高度充分大于腔體的高度的密封薄膜。
[0006]引文列表
[0007]專利文獻
[0008]PTL 1:美國專利 N0.5，982，709
[0009]非專利文獻
[0010]NPL 1:Arif Sanli Ergun 等人，IEEE Transact1ns on Ultrasonics，第 52 卷，第 12 期，2005 年 12 月，2242-2257

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]技術(shù)問題
[0012]用于密封電容式換能器的腔體的密封部分需要厚度大約為腔體的高度三倍的薄膜。因此，隨著腔體的高度變更大，密封部分的必要高度或厚度變更大以致降低了密封的可靠性。
[0013]問題的解決方案
[0014]鑒于上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種電容式換能器，包括:單元，其具有第一電極和振動膜，振動膜包括第二電極，第二電極被形成為通過腔體與第一電極相對；以及密封部分，其用于密封蝕刻開口部分，蝕刻開口部分通過犧牲層蝕刻而形成以便形成腔體，其中，密封部分周邊處的間隙的高度小于腔體的高度。
[0015]此外，鑒于上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種制造電容式換能器的方法，電容式換能器包括單元和密封部分，單元包括第一電極和振動膜，振動膜包括第二電極，第二電極被形成為通過腔體與第一電極相對，所述方法包括:形成犧牲層，其用于形成腔體以及經(jīng)由蝕刻流動路徑連通到腔體的間隙；在具有犧牲層的結(jié)構(gòu)上形成膜；并且在膜中在犧牲層的將變?yōu)殚g隙的區(qū)域上形成蝕刻開口層；通過經(jīng)由蝕刻開口部分移除犧牲層來形成腔體；并且在包括蝕刻開口部分的區(qū)域中形成密封部分以便密封蝕刻開口部分，其中，形成犧牲層包括將犧牲層的在將變?yōu)殚g隙的區(qū)域中的高度設(shè)置為小于犧牲層的在將變?yōu)榍惑w的區(qū)域中的高度。
[0016]從以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的進一步的特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0017]圖1A是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的電容式換能器的視圖。
[0018]圖1B是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的電容式換能器的視圖。
[0019]圖2是例示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的電容式換能器的視圖。
[0020]圖3A是例示用于密封腔體的密封部分的截面圖。
[0021]圖3B是例示用于密封腔體的密封部分的截面圖。
[0022]圖3C是例示用于密封腔體的密封部分的截面圖。
[0023]圖3D是例示用于密封腔體的密封部分的截面圖。
[0024]圖4A是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0025]圖4B是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0026]圖4C是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0027]圖4D是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0028]圖4E是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0029]圖4F是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0030]圖4G是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0031]圖4H是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0032]圖41是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0033]圖4J是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0034]圖5A是例示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0035]圖5B是例示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0036]圖5C是例示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0037]圖f5D是例示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0038]圖5E是例示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0039]圖5F是例示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0040]圖5G是例示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0041]圖5H是例示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0042]圖51是例示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0043]圖5J是例示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0044]圖5K是例示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0045]圖5L是例示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造電容式換能器的方法的視圖。
[0046]圖6A是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括本發(fā)明的電容式換能器的裝置的示圖。
[0047]圖6B是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括本發(fā)明的電容式換能器的裝置的示圖。
【具體實施方式】
[0048]現(xiàn)在將根據(jù)附圖來詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0049]在本發(fā)明的電容式換能器中，在用于密封蝕刻開口部分的密封部分被形成之后的狀態(tài)下，密封部分周邊處的間隙的高度小于位于振動膜下方的腔體的高度。此外，在其制造方法的中間，在犧牲層被形成之后的狀態(tài)下，犧牲層的在將要變?yōu)榻?jīng)由蝕刻開口路徑連通到腔體的間隙的區(qū)域中的高度被設(shè)置為小于犧牲層的在將要變?yōu)榍惑w的區(qū)域中的高度。然后，蝕刻開口部分被形成在位于犧牲層的將要變?yōu)殚g隙的區(qū)域上的膜中。在這種情況下，通過犧