專利名稱：超聲波傳感器機組及超聲波探測器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲波傳感器機組及使用該超聲波傳感器的探測器。
背景技術：
圖 I 為現有的 CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer)型超聲波傳感器所構成的一例的剖視圖。現有的CMUT型超聲波傳感器具有收發超聲波的振動膜100，和設置于基板104的一面，與基板104向對的支持振動膜100的振動膜支持部101。另夕卜，在振動膜100形成有膜側電極102，和在基板104形成有基板側電極103。膜側電極102和基板側電極103被相互向對地配置。
如此構成的CMUT型超聲波傳感器，通過接收的超聲波(音壓)使振動膜100和膜側電極102振動。此時，根據在膜側電極102和基板側電極103之間發生的靜電容量的變化，取得了從接收到的超聲波發出的電子信號。或者，通過在膜側電極102和基板側電極103之間施加DC及AC電壓，使振動膜100振動，由超聲波變成發送信號，使其具有寬帶域、高敏感度等卓越的頻率響應特性。
例如，在非專利文獻I中，公開了一種上述所述的現有的CMUT型超聲波傳感器及其它的制造方法。非專利文獻I中的CMUT型超聲波傳感器是通過以下的制造方法制造的。詳細的說，為了在后述的濕法腐蝕工序時保護基板，在硅基板上形成氮化物層。在該氮化物層的上面蒸鍍了由多結晶硅組成的、即所謂的待除層。之后，再在上述待除層的上面，一起蒸鍍由氮化物組成的振動膜和振動膜支持部，為了去除上述待除層，在該振動膜上開孔。介于上述孔，注入蝕刻液，利用濕式蝕刻法除去上述待除層。接著，填埋上述孔，蒸鍍上述振動膜上的膜側電極之后，在其之上形成保護層而被制造。
非專利文獻 I「Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers:Theory andTechnology」、JOURNAL OF AEROSPACE ENGINEERING、USA、April、VOL. 16, NO. 2, p. 76-8
發明內容
然而，在非專利文獻I超聲波傳感器中，為了使膜側電極及基板側電極之間形成空間，如上述所述，存在需要進行以下多個工序的問題。即所謂的使之形成待除層的工序、為了進行蝕刻在上述振動膜上開孔的工序，利用濕式蝕刻法或氣體蝕刻法除去上述待除層的工序，及填埋上述孔的工序等。
另外，上述濕式蝕刻法不僅是花費時間的處理工序，而且要形成罩蓋抵抗圖案的簿膜后，在對被蝕刻物進行蝕刻時，對于該抵抗薄膜的厚度的蝕刻速度，就是被蝕刻物的蝕刻速度的比率的蝕刻選擇比在不高的情況下，由于還需要另外的保護膜等，所以制造工序變的復雜。此外，像這樣的問題，在氣體蝕刻法中也同樣存在。
從以上可以得出，利用濕式蝕刻法或氣體蝕刻法，在要求大量生產的時候，由于再現性和信賴性的低下是不適合的。
進而，非專利文獻I超聲波傳感器由于有可以振動地支撐振動膜的上述振動膜支持部，不僅需要設置上述振動膜支持部的工序，還需要考慮使上述振動膜支持部固定于基板的辦法(譬如，抑制在固定部分發生的應力)等。
鑒于以上的情況，本發明的發明目的，是提供一種超聲波傳感器機組和有該超聲波傳感器機組的超聲波探測器。所述超聲波傳感器機組在基板上設置有多個超聲波傳感器。所述超聲波傳感器具有在絕緣性基板的上面設置有基板側電極，和與所述基板側電極的面向對地配置的振動膜，及在所述振動膜的另一面設置有膜側電極。所述超聲波傳感器機組具有再現性和可靠性，并且能以簡化了的工序被制造。
本發明的超聲波傳感器機組，其特征在于，在所述超聲波傳感器機組中，在基板上設置有多個超聲波傳感器。所述超聲波傳感器具有在絕緣性基板的上面設置有基板側電極，和與所述基板側電極向對地配置的、具有導電性的振動膜。該超聲波傳感器在基板的上面形成有凹槽部，所述基板側電極被設置于所述凹槽部的底部，且所述振動膜設置為以覆蓋所述凹槽部。
本發明的超聲波傳感器，是基于埋設于所述超聲波傳感器的凹槽部的底部的基板側電極與具有導電性的振動膜的間隔變動，而使振動膜與基板側電極的之間的靜電電容產生變 化，使其進行超聲波的發送和接收。而且，由于所述基板側電極被埋設在所述凹槽部的底部，使所述基板的厚度薄型化。
本發明的超聲波傳感器機組，其特征在于，所述振動膜通過靜電引力和化學結合被固定于所述超聲波傳感器的凹槽部之間的區域部。
本發明，譬如通過陽極接合法，固定所述振動膜于所述區域部。因此所述振動膜通過靜電引力和化學結合被固定于所述的區域部。不僅接合力高，而且抑制了振動膜及基板全體的應力產生，更不用說所述振動膜及所述的區域部。
本發明的超聲波傳感器機組，其特征在于，所述基板側電極被埋設于所述凹槽部的底部，在所述區域部形成具有連接所述超聲波傳感器的凹槽部之間的槽溝，在所述槽溝與所述凹槽部的底部埋設使所述超聲波傳感器的基板側電極之間連接的連接電極。
本發明，通過埋設所述基板側電極于所述凹槽部的底部，形成具有連接所述超聲波傳感器的凹槽部之間的槽溝，并且在所述槽溝與所述凹槽部的底部還埋設所述連接電極，使基板側電極之間的連接以簡單的構造連接，且由于基板厚度的變簿，使機組也薄型化。
本發明的超聲波傳感器機組，其特征在于，所述基板側電極被凸出設置在所述凹槽部的底部，在所述區域部形成具有連接所述超聲波傳感器的凹槽部之間的槽溝，在所述槽溝與所述凹槽部的底部以凸出設置的形式被設置使所述超聲波傳感器基板側電極之間連接的連接電極。
本發明，通過所述基板側電極被突出地設置在所述凹槽部的底部，在所述區域部形成具有連接所述超聲波傳感器的凹槽部之間的槽溝，在所述槽溝與所述凹槽部的底部以凸出設置使所述超聲波傳感器基板側電極之間連接的連接電極，使基板側電極之間的連接以簡單的構造連接，且由于基板厚度的變簿，使機組也薄型化。
本發明的超聲波傳感器機組，其特征在于，在所述振動膜上，對準所述槽溝位置處形成有貫通孔，具有在所述振動膜的另一面以被蒸鍍的蒸鍍物形成的保護膜，在所述槽溝的內側，介于所述貫通孔被蒸鍍的蒸鍍物形成的、且隔離相鄰的超聲波傳感器的隔離膜。
本發明，由于在所述區域部形成有槽溝，介于所述槽溝，相鄰的超聲波傳感器變成了連通狀態。然而，在所述槽溝的內側，介于所述貫通孔具有被蒸鍍的蒸鍍物形成的隔離膜，使相鄰的超聲波傳感器之間隔離，這樣可以防止因鄰接的超聲波傳感器的音響而產生的影響。
本發明的超聲波傳感器機組，其特征在于，所述振動膜通過陽極接合法，被固定于所述區域部。
本發明，譬如，在400° C溫度以下，用陽極接合法將所述振動膜固定于所述區域部。因此，通過所述振動膜通過靜電引力和化學結合被固定于所述區域部，與在800 1000° C的高溫的接合和僅使用壓力的接合相比，用低 溫也能得到高的接合力，而且抑制了在接合部應力產生的同時，降低了在振動膜及基板全體的應力產生。
另外，所述振動膜由硅單結晶組成的為優選。
本發明的超聲波傳感器探測器，其特征在于，具有本發明的超聲波傳感器機組，及使用所述超聲波傳感器機組送發超聲波。
本發明的超聲波傳感器探測器，在被設置于本發明的超聲波傳感器機組的多個超聲波傳感器的所述基板側電極和所述振動膜之間通過施加電壓，使所述振動膜振動，且向外部發送超聲波，根據外部返回的超聲波，伴同所述基板(或所述振動膜)的振動，取得由所述基板側電極和所述振動膜之間的電容變化而產生的電氣信號，即所謂的取得了超聲波畫像的數據。
本發明，不僅省略了形成所述待除層的工序、開孔的工序、及花費工時的蝕刻所述待除層的工序，而且消除了因氣體蝕刻法引起的振動膜的損傷，提高了再現性和可靠性，并且能以簡化了的工序進行制造。另外，由于不需要再另外設置以能夠振動的、支持所述振動膜的所述振動膜支持部，在固定所述振動膜支持部于基板時，不再需要考慮發生在固定部分的應力集中等問題，提聞了制造上的自由度。
其次，本發明，由于所述振動膜根據靜電引力和化學結合被固定于所述區域部，所以能夠抑制產生在所述區域部與所述振動膜之間的固定部分的應力。進而，減低了產生在振動膜和基板全體的應力。因此，即所謂的能夠提高轉換效率和靈感度。
圖I是現有的CMUT型超聲波傳感器所構成的一例的剖視圖。
圖2是本發明的實施方式I的超聲波傳感器機組模式的部分剖視圖(a)、及含有超聲波傳感器機組的超聲波探測器所示一例的所示圖。
圖3是在本發明的實施方式1，為了說明被設置于超聲波傳感器機組的超聲波傳感器的構成模式的重要部剖視圖。
圖4是在本發明的實施方式1，在除去被設置于超聲波傳感器機組的超聲波傳感器的振動膜的情況下的平面圖。
圖5是在本發明的實施方式I，被設置于超聲波傳感器機組的超聲波傳感器，圖4中的圓形直線部分所示的擴大圖。
圖6是在本發明的實施方式1，超聲波傳感器中的保護膜和振動膜的一部分被除去狀態下的部分斜視圖。
圖7是在本發明的實施方式I，被設置于超聲波傳感器機組的超聲波傳感器，在蒸鍍保護膜前的部分縱向剖視圖。
圖8是在本發明的實施方式I，被設置于超聲波傳感器機組的超聲波傳感器，在蒸鍍保護膜后的部分縱向剖視圖。
圖9是在本發明的實施方式2，為了說明被設置于超聲波傳感器機組的超聲波傳感器的構成模式的重要部剖視圖。
圖10是在本發明的實施方式3，為了說明被設置于超聲波傳感器機組的超聲波傳感器的構成模式的重要部剖視圖。
具體實施方式
· 以下，根據附圖對本發明的超聲波傳感器機組及超聲波探測器作具體說明。
(實施方式I)
圖2是本發明的實施方式I的超聲波傳感器機組模式的部分剖視圖(a)、及含有超聲波傳感器機組的超聲波探測器所示一例的所示圖。本發明的超聲波傳感器機組被設置成在基板3的上面多個超聲波傳感器按模式地被設置(圖2 Ca)參照)，本發明的超聲波探測器(圖3 (b)參照)含有超聲波傳感器機組，如，通過所述超聲波傳感器機組將接收的超聲波電氣信號向外部裝置發送。
圖3是在本發明的實施方式1，為了說明被設置于超聲波傳感器機組的超聲波傳感器的構成模式的重要部剖視圖。圖4是本發明的實施方式1，在除去被設置于超聲波傳感器機組的超聲波傳感器10的振動膜I的情況下的平面圖。
本發明的實施方式I的超聲波傳感器機組的超聲波傳感器10具有基板2和與基板2向對地、設置在基板2的上面，且發送和接收超聲波的振動膜I。另外，在振動膜I的上面蒸鍍著保護振動膜I的保護膜5，在與振動膜I的下面向對的基板2的上面形成有凹槽部22，該凹槽部22的底部埋設有基板極電極。振動膜I被設置于凹槽部22的上面、由振動膜I和凹槽部22形成空間部6。
有如此構造的超聲波傳感器10，多個被設置于基板2的所述上面，作為本發明的實施方式I的超聲波傳感器機組而使用。
基板2,譬如以派熱克斯玻璃(Pyrex)(注冊商標)，石英，(Tempax)(注冊商標)，Foturan玻璃(注冊商標)等玻璃制成，且具有500 μ m以上的厚度。另外,如上述所說的，在基板2的所述上面，形成凹槽部22、基板側電極3被埋設于凹槽部22的底部。而且，在基板2的所述上面，還形成后述的槽溝23、在槽溝23的底部埋設后述的連接電極。
還有，基板2的厚度不只限于上述所述的。譬如，300 μ m、500 μ m以上也可以。
凹槽部22凹設于基板2的上面，以俯視時為六角形的形狀。在各超聲波傳感器機10的凹槽部22之間，因凹槽部22凹設所形成的殘余部分組成的區域部21被形成。區域部21的上面，也就是在基板2的上面固定著振動膜I。在凹槽部22的底部的中心埋設著基板側電極3。基板側電極3，仿效凹槽部22形成為六角形的板狀，面積為700 μ m2以下。還有，基板側電極3的厚度為O. I I. O μ m、譬如，由Ni，Cr，Al，Pt，Au等的材料組成。還有，在基板側電極3的上面，如由氧化物組成的，蒸鍍從振動膜I起使基板側電極3絕緣的絕緣膜4。這個狀態時，使其構成為與凹槽部22的底部面為同一面。再者，各超聲波傳感器10的基板側電極3，由相鄰的超聲波傳感器10的基板側電極3和復數的連接電極31，31，…，31互相連接。連接電極31是長方形的板材，以與基板側電極3同樣的材料組成。埋設在凹槽部22的底部。在連接電極31的上面，與基板側電極3同樣，蒸鍍如由氧化物組成的，從振動膜I起使連接電極31絕緣的絕緣膜4。連接電極31，31，…，31，從基板側電極3邊緣，沿著基板側電極3的面方向延長設置。連接電極31與基板側電極3不只限于同樣材料，可以是由蒸鍍形成的，只要具有導電性的材料就可以。
凹槽部22的內側，做成譬如一邊的尺寸為22 μ m,相對一邊的間隔距離作為38 μ m的六角形的筒狀。還有，凹槽部22不只限于六角形的筒狀。也可以是圓筒狀。還有，在區域部21，在多個地方形成有從縱方向切了區域部21 —部分缺口的槽溝23。具體的在與六角形的凹槽部22各邊相對應的位置上，形成有相對應的各個槽溝23，通過槽溝23，連接著鄰接的超聲波傳感器10的凹槽部22。還有，區域部21之間夾著槽溝23，使端部24與端部24構成為相互向對地。并且，各槽溝23的底部埋設連接電極31。即，連接電極31被埋設在凹槽部22和槽溝23的底部，各個基板側電極3相互連接。區域部21縱方向的尺寸(換句話說，振動膜I上述下面與基板2上述上面的間隔) 為0.05 10 μ m就可以了。還有，這個尺寸是O. I 3μπι為優選。區域部21在橫方向的尺寸為8 16 μ m。再者，區域部21的上面(即，基板2的上面)，通過陽極接合法，與振動膜I上述下面連接。所謂陽極接合法，一般溫度大約在400°C以下，使玻璃和硅、或者和金屬粘結接合的方法。使玻璃和硅、或者和金屬疊合，再加熱及加電壓的方法。根據這個方法，強制地使玻璃中的陽離子擴散到硅、或者擴散到金屬之中，在玻璃，硅，金屬等之間產生靜電引力的同時，進行化學結合。這種方法在比較低的溫度也能夠具有良好的接合。本發明實施方式I的超聲波傳感器機組的超聲波傳感器10，由于采用了上述陽極接合法，能夠抑制在區域部21和振動膜I的結合部產生的因高溫接合而產生的變形的應力集中。由于上述應力集中被抑制，不僅能夠防止變換效率或者靈敏度的降低，進而使制造上的結構再現性變得良好。在本實施的形態中，作為例子舉出了區域部21的厚度為8 16 μ m，但不只限于此例，3 16 μ m就可以了。振動膜I被設置成覆蓋著凹槽部22。因此，由凹槽部22內側面及振動膜I上述下面形成空間部6。振動膜I的厚度優選I. 5 μ m。不過有O. 5 3 μ m的厚度可以。振動膜I由具有傳導性的硅單結晶組成。因此，本發明實施方式I的超聲波傳感器機組及超聲波探測器，當施加電壓時振動膜里電荷積累，通過施加數 數十MHz的AC電壓，使振動膜振動，能夠防止充電現象的產生。還有，在振動膜I形成有，在與區域部21槽溝23，23，…，23對準的位置，厚度方向上多處形成貫通的矩形的貫通孔11 (圖4，虛線表示)。圖5是，設置在本發明實施方式I的超聲波傳感器機組的超聲波傳感器10在圖4中以圓形直線部分所示的擴大圖。圖5，為了方便說明，示出了除去了保護膜5時的狀態。還有，圖6是本發明實施方式I的超聲波傳感器中的保護膜和振動膜的一部分被除去狀態時的部分斜視圖。如上述所述那樣，振動膜I與區域部21上面接合，使振動膜I設置為覆蓋凹槽部22。介與區域部21之間的槽溝23，連接電極31被延長設置，基板側電極3相互連接。還有，因為貫通孔11在厚度方向貫通著振動膜1，介與貫通孔11，槽溝23的一部分、區域部21的端部24及連接電極31被露出。圖7是本發明實施方式I的設置于超聲波傳感器機組的超聲波傳感器10，保護膜5蒸鍍之前的部分縱向剖視圖。圖7(a)是圖5 A— B線的縱向剖視圖，圖7(b)是圖5C — D線的縱向剖視圖，圖7(c)是圖5E — F線的縱向剖視圖。圖8是本發明實施方式I的設置于超聲波傳感器機組的超聲波傳感器10，保護膜5蒸鍍之后的部分縱向剖視圖。圖8(a)是圖5A — B線的縱向剖視圖，圖8(b)是圖5G — H線的縱向剖視圖。 貫通孔11的橫方向的尺寸為，比夾著槽溝23對向的區域部21端部24與24之間的間隔距離長，貫通孔11縱方向的尺寸，比區域部21的厚度短。因此，像上述一樣地，介于貫通孔11及槽溝23，在槽溝23附近，使區域部21端部24，24，和連接電極31的一部分露出。在這樣的狀態，通過蒸鍍譬如絕緣性的蒸鍍物，使其形成保護膜5及隔離膜51。即，上述蒸鍍物，蒸鍍振動膜I的上面，使其在形成保護膜5的同時，介于貫通孔11蒸鍍槽溝23內側及附近，形成隔離鄰接的超聲波傳感器10 (空間部6或凹槽部22)的隔離膜51。通過在區域部21形成槽溝23，使鄰接的超聲波傳感器10 (空間部6又凹槽部22)成為連通的狀態。如后述一樣地，上述蒸鍍物的蒸鍍工序在真空中進行，通常空間部6內的空氣大體不存在。不過，此時的真空度，有可能存在極微量空氣。如此極微量的空氣，在超聲波傳感器10動作的時候，如果介于槽溝23使其在鄰接的超聲波傳感器10 (空間部6又凹槽部22)之間移動時，各超聲波傳感器10的振動給其他的超聲波傳感器10的振動帶來音響的及機器的影響，造成產生電氣噪音的原因。然而，本發明實施方式I的超聲波傳感器機組及超聲波探測器，在上述蒸鍍的工序時，介于貫通孔11，在槽溝23附近，通過形成隔離膜51，未然能防止如上述那樣的問題。如圖8所示，通過蒸鍍蒸鍍物，在槽溝23附近形成隔離膜51。隔離膜51，橫向截面為仿效貫通孔11的矩形的洼坑的形狀。再者，隔離膜51，從一方的區域部21端部24到另一方的區域部21端部24密封地被形成。因此，鄰接的超聲波傳感器10 (空間部6或凹槽部22)之間完全地被隔離，當超聲波傳感器10動作時，即使存在極微量的空氣介于槽溝23也能防止使鄰接的超聲波傳感器10 (空間部6或凹槽部22)之間的移動，能夠防止向鄰接的超聲波傳感器10傳送機械的振動及音波。另一方面，從能源的觀點解釋CMT (CapacitiveMicromachinedTransducer)或CMUT的作用，能起到使電氣能源(驅動電流)轉換為機器的能源(聲壓或振動膜振動)的作用，這個作用也可以逆向的進行。在這樣的變換中，作為表示效率的函數采用了電機耦合系數。如此的變換效率或電機耦合系數，能通過固定電容與變換電容的比率來表現，可以這樣說，與固定電容相比，變換電容大的話，變換效率也大。將此適用于本發明實施方式I的超聲波傳感器機組的超聲波傳感器，固定電容能夠通過在振動膜及基板側電極間產生的基本電容，和基于電極等的交叉點及構造產生的，與振動膜的振動沒有關系的寄生電容的和來表示。還有，變換電容，意味是僅通過振動膜的振動產生的電容。因此，寄生電容越大，變換效率或電機耦合系數越減少。相對于此，本發明實施方式I超聲波傳感器機組及超聲波探測器，由于鄰接的超聲波傳感器10的基板側電極3之間的連接部分(連接電極31)，介于貫通孔11蒸鍍隔離膜51，使其能夠最大限度地抑制發生在基板側電極3之間的連接部分的寄生電容，能夠最大限度地提高靈敏度。即，能夠抑制因在槽溝23附近，振動膜I和連接電極31之間產生的寄生電容所產生的影響。在以上的說明中，具有由導電性材料組成的振動膜1，即振動膜I構成為兼作為膜側電極作用的例子進行了說明。不過不只限于此，在振動膜I的上面再設置膜側電極的構造也可以。此時，在槽溝23附近，通過隔離膜51抑制了產生在振動膜I和連接電極31之間的寄生電容的抑制效果是無言可說的。本發明實施方式I的超聲波探測器，通過對設置在上述超聲波傳感器機組的多個 超聲波傳感器10的基板側電極3和振動膜I之間施加電壓，向外部發送超聲波。另外通過從外部返回的超聲波，伴隨著基板2 (或振動膜I)的振動，能夠取得通過基板側電極3和振動膜I之間的靜電容量的變化而產生的電氣信號，基于上述電氣信號，能夠取得超聲波畫像。以下，對本發明實施方式I的超聲波傳感器機組(超聲波傳感器)的制造方法進行說明。譬如，在派熱克斯玻璃Pyrex glass的基板2的上面進行圖案形成,形成凹槽部22。還有，基板2在圖案形成時，同時形成區域部21和槽溝23。此時，在凹槽部22底部中央部還形成有為了埋設基板側電極3的洼坑，同時在凹槽部22底部及槽溝23底部形成有為了埋設連接電極31的洼坑。接著，對基板側電極3及連接電極31實施蒸鍍，蒸鍍蒸鍍物(如，Ni，Cr，A1，Pt ,Au等)。并且，從振動膜I起使基板側電極3及連接電極31絕緣的絕緣膜4和絕緣膜41通過上述蒸鍍被形成。之后，使SOI (SiliconOnInsulator)晶片一面，與基板2的上述上面(或凹槽部22底面)向對地，在基板2的上述上面，即在區域部21的上面，使該SOI晶片固定。上述固定是根據上述陽極接合法進行的。之后，上述SOI晶片的另一方，即，相對于oxide層及Si層，用TMAH，KOH，HF等方法實施了濕式蝕刻法，通過使振動膜I盡量只剩下部分地除去，形成振動膜I。之后再使振動膜I通過靜電引力及化學結合被固定于區域部21。如此的方法，由硅單結晶組成振動膜1，不僅與其他的接合方法相比在低溫通過上述陽極接合法，被固定于玻璃制的區域部21 (基板2)上面，能夠防止因高溫接合時產生的變形而發生的應力，另外因振動膜I和區域部21的熱膨脹系數近似，也就是說，異種簿膜接合時，所產生的應力能夠更加地被抑制。接著，用蝕刻簿膜進行蝕刻，在振動膜I形成貫通孔11。再在真空中蒸鍍絕緣性的蒸鍍物，形成保護膜5。此時，如上述所述的，由于上述蒸鍍物介于貫通孔11在槽溝23內側及附近被蒸鍍，同時隔離膜51也被形成。不只限于此，代替SOI晶片的，也可以用具有Si/Si3N4(低應力)構成的硅晶片。從以上可以發現，本發明實施方式I的超聲波傳感器機組及超聲波探測器，與現有的制造工序相比，不需進行待除層的形成工序、開孔的工序、對上述待除層進行蝕刻法的工序、和填埋上述孔的工序等，因此不僅減少了工序數，而且也能夠縮短所要時間，對降低制造成本發揮了作用。另外，由于不需要另外設置能夠振動地支撐振動膜1，即不需要另外設置振動膜支持部，更加減少了工序數，而且，當上述振動膜支持部固定在基板的時候，不需考慮發生在固定部分的應力集中等問題，擴大了制造上的自由度。以下，對本發明實施方式I的超聲波機組(超聲波傳感器10)的作用進行說明。為了說明的方便，如上述所述的一樣，對超聲波傳感器10施加電壓，向被對象物發送超聲波，接收從上述被對象物返回的超聲波時為例子，進行說明。本發明實施方式I的超聲波傳感器機組的超聲波傳感器10，當接收從上述被對象物返回的超聲波時，根據上述超聲波(聲壓)，振動膜I振動。當振動膜I振動時，振動膜I與基板2的基板側電極3之間的間隔發生變化。由此，使振動膜I與基板側電極3之間的靜電容量也發生變化。基于振動膜I與基板側電極3之間的靜電容量變化，使容量變化轉 換為電壓變化信號，能夠取得電氣信號。基于取得的電氣信號，能夠取得上述被對象物的超聲波畫像。還有，在超聲波發送時，通過在振動膜I和基板側電極3之間施加DC及AC電壓，使振動膜I振動，發送超聲波。有關其他的作用，與接收超聲波是同樣的，省略了詳細的說明。(實施方式2)
圖9是，為了說明本發明實施方式2的設置于超聲波傳感器機組的超聲波傳感器的構成的模式的重要部剖視圖。
本發明實施方式2的超聲波傳感器機組的超聲波傳感器10,具有基板2,和與基板2相對地、配置在基板2的上面、發送或接收超聲波的振動膜I。還有，在振動膜I的上面蒸鍍著為了保護振動膜I的保護膜5，在與振動膜I下面向對的基板2的上面形成有凹槽部22，在該凹槽部22底部凸出設置了基板側電極3。
如此構成的超聲波傳感器10，在基板2的上述上面設置了復數個圖案形狀，作為本發明實施方式2的超聲波傳感器機組起著作用。在基板2上述上面形成俯視為六角形的筒狀的凹槽部22，在凹槽部22底部中心部位凸出設置通過蒸鍍的基板側電極3。在各鄰接的凹槽部22之間，由于凹槽部22的凹型設置所產生的殘余部分而組成的區域部21被形成。在區域部21，形成有復數個從縱方向切了區域部21 —部分缺口的槽溝23，在槽溝23底部，蒸鍍連接相互鄰接的基板側電極3的連接電極31，且凸出設置。S卩，連接電極31被凸出設置在凹槽部22及槽溝23底部。在基板側電極3上面，蒸鍍如以氧化物構成的，從振動膜I起使基板側電極3絕緣的絕緣膜4。還有，在連接電極31上面，與基板側電極3同樣地，蒸鍍從振動膜I起使連接電極31絕緣的絕緣膜41。各連接電極31從俯視看為六角形的基板側電極3的各邊緣，沿著基板側電極3的面方向延長設置。另外，在區域部21上面，用上述陽極接合法，與振動膜I下面接合。有關其他的構成，因與實施方式I同樣，在此省略了詳細的說明。與實施方式I同樣的部分，付與同樣的符號，省略了詳細的說明。
圖10是，為了說明本發明實施方式3的設置于超聲波傳感器機組的超聲波傳感器的構成的模式的重要部剖視圖。本發明實施方式3的超聲波傳感器機組的超聲波傳感器10，具有基板2，和與基板2相對地、配置在基板2的上面、發送或接收超聲波的振動膜I。具有與實施方式2同樣地構成。另一方面，在實施方式3，如由氧化物組成的，從振動膜I起使基板側電極3絕緣的絕緣膜4，以覆蓋基板側電極3的形式被蒸鍍。具體的是，基板側電極3的上面及側面，還有凹槽部22底部的一部分用絕緣膜4覆蓋。其他的構成，與實施方式I同樣，省略了詳細的說明。與實施方式I同樣的部分，付與同樣的符號，省略了詳細的說明。
符號說明
I振動膜 2基板
3基板側電極 4絕緣膜 5保護膜 6空間部 10超聲波傳感器 11貫通孔
21區域部
22凹槽部
23槽溝
31連接電極 41絕緣膜 51隔離膜
權利要求
1.一種超聲波傳感器機組，其在基板上設置有多個超聲波傳感器，所述超聲波傳感器具有設置于絕緣性基板的上面的基板側電極；和與所述基板側電極向對地配置、且具有導電性的振動膜，其特征在于， 所述超聲波傳感器 具有在所述基板的上面形成的凹槽部； 所述基板側電極被設置于所述凹槽部的底部； 所述振動膜設置成以覆蓋所述凹槽部。
2.根據權利要求I所述的超聲波傳感器機組，其特征在于 所述振動膜，通過靜電引力和化學結合被固定于所述超聲波傳感器的凹槽部之間的區域部。
3.根據權利要求2所述的超聲波傳感器機組，其特征在于 所述基板側電極被埋設于所述凹槽部的底部； 在所述區域部，形成連接所述超聲波傳感器的凹槽部之間的槽溝； 在所述槽溝和所述凹槽部的底部，埋設連接所述超聲波傳感器的基板側電極之間的連接電極。
4.根據權利要求2所述的超聲波傳感器機組，其特征在于 所述基板側電極凸出設置在所述凹槽部的底部； 在所述區域部，形成連接所述超聲波傳感器的凹槽部之間的槽溝； 在所述槽溝與所述凹槽部的底部，凸出設置連接所述超聲波傳感器的基板側電極之間的連接電極。
5.根據權利要求3或權利要求4所述的超聲波傳感器機組，其特征在于 在所述振動膜，對準所述槽溝位置處形成有貫通孔； 在所述振動膜的另一面，形成由被蒸鍍的蒸鍍物形成的保護膜； 在所述槽溝的內側，形成介于所述貫通孔由被蒸鍍的蒸鍍物形成的、且隔離相鄰的超聲波傳感器的隔離膜。
6.根據權利要求5所述的超聲波傳感器機組，其特征在于 所述振動膜，通過陽極接合法固定于所述區域部。
7.根據權利要求6所述的超聲波傳感器機組，其特征在于 所述振動膜，由硅單結晶組成。
8.一種超聲波探測器，具有權利要求I- 7所述的超聲波傳感器機 組，其特征在于 使用所述超聲波傳感器機組，接收發送超聲波。
全文摘要
本發明提供了一種超聲波傳感器機組及超聲波探測器。該超聲波傳感器機組具有多個超聲波傳感器１０。該超聲波傳感器１０，具有在絕緣性基板２的上面形成的凹槽部２２；在該凹槽部２２的底部被埋設的基板電極３；設置為以覆蓋該凹槽部２２的振動膜１。該超聲波傳感器機組及超聲波探測器不僅省略了形成待除層的工序，還省略了開孔的工序及省略了化費工時的蝕刻該待除層的蝕刻工序，另外還提高了再現性和可靠性，且能以簡化了的工序，制造超聲波傳感器機組及超聲波探測器。
文檔編號A61B8/00GK102884814SQ20118002003
公開日2013年1月16日 申請日期2011年2月28日 優先權日2010年2月26日
發明者李昇穆 申請人:株式會社意捷莫斯爾