超声波传感器机组及超声波探测器制造技术

本发明专利技术提供了一种超声波传感器机组及超声波探测器。该超声波传感器机组具有多个超声波传感器１０。该超声波传感器１０，具有在绝缘性基板２的上面形成的凹槽部２２；在该凹槽部２２的底部被埋设的基板电极３；设置为以覆盖该凹槽部２２的振动膜１。该超声波传感器机组及超声波探测器不仅省略了形成待除层的工序，还省略了开孔的工序及省略了化费工时的蚀刻该待除层的蚀刻工序，另外还提高了再现性和可靠性，且能以简化了的工序，制造超声波传感器机组及超声波探测器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
图 I 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。另夕卜，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I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I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 I「Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers:Theory andTechnology」、JOURNAL OF AEROSPACE ENGINEERING、USA、April、VOL. 16, NO. 2, p. 76-8
技术实现思路
然而，在非专利文献I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I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，本专利技术的专利技术目的，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。 本专利技术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。 本专利技术的超声波传感器，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。 本专利技术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。 本专利技术，譬如通过阳极接合法，固定所述振动膜于所述区域部。因此所述振动膜通过静电引力和化学结合被固定于所述的区域部。不仅接合力高，而且抑制了振动膜及基板全体的应力产生，更不用说所述振动膜及所述的区域部。 本专利技术的超声波传感器机组，其特征在于，所述基板侧电极被埋设于所述凹槽部的底部，在所述区域部形成具有连接所述超声波传感器的凹槽部之间的槽沟，在所述槽沟与所述凹槽部的底部埋设使所述超声波传感器的基板侧电极之间连接的连接电极。 本专利技术，通过埋设所述基板侧电极于所述凹槽部的底部，形成具有连接所述超声波传感器的凹槽部之间的槽沟，并且在所述槽沟与所述凹槽部的底部还埋设所述连接电极，使基板侧电极之间的连接以简单的构造连接，且由于基板厚度的变簿，使机组也薄型化。 本专利技术的超声波传感器机组，其特征在于，所述基板侧电极被凸出设置在所述凹槽部的底部，在所述区域部形成具有连接所述超声波传感器的凹槽部之间的槽沟，在所述槽沟与所述凹槽部的底部以凸出设置的形式被设置使所述超声波传感器基板侧电极之间连接的连接电极。 本专利技术，通过所述基板侧电极被突出地设置在所述凹槽部的底部，在所述区域部形成具有连接所述超声波传感器的凹槽部之间的槽沟，在所述槽沟与所述凹槽部的底部以凸出设置使所述超声波传感器基板侧电极之间连接的连接电极，使基板侧电极之间的连接以简单的构造连接，且由于基板厚度的变簿，使机组也薄型化。 本专利技术的超声波传感器机组，其特征在于，在所述振动膜上，对准所述槽沟位置处形成有贯通孔，具有在所述振动膜的另一面以被蒸镀的蒸镀物形成的保护膜，在所述槽沟的内側，介于所述贯通孔被蒸镀的蒸镀物形成的、且隔离相邻的超声波传感器的隔离膜。 本专利技术，由于在所述区域部形成有槽沟，介于所述槽沟，相邻的超声波传感器变成了连通状态。然而，在所述槽沟的内側，介于所述贯通孔具有被蒸镀的蒸镀物形成的隔离膜，使相邻的超声波传感器之间隔离，这样可以防止因邻接的超声波传感器的音响而产生的影响。 本专利技术的超声波传感器机组，其特征在于，所述振动膜通过阳极接合法，被固定于所述区域部。 本专利技术，譬如，在400° C温度以下，用阳极接合法将所述振动膜固定于所述区域部。因此，通过所述振动膜通过静电引力和化学结合被固定于所述区域部，与在800 1000° C的高温的接合和仅使用压力的接合相比，用低 温也能得到高的接合力，而且抑制了在接合部应力产生的同时，降低了在振动膜及基板全体的应力产生。 另外，所述振动膜由硅单结晶组成的为优选。 本专利技术的超声波传感器探测器，其特征在于，具有本专利技术的超声波传感器机组，及使用所述超声波传感器机组送发超声波。 本专利技术的超声波传感器探测器，在被设置于本专利技术的超声波传感器机组的多个超声波传感器的所述基板侧电极和所述振动膜之间通过施加电压，使所述振动膜振动，且向外部发送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昇穆，
申请(专利权)人：株式会社意捷莫斯尔，
类型：
国别省市：