[发明专利]机电换能器及其制造方法

说明书

技术领域

实施例的一个公开的方面涉及机电(electromechanical)换能器和制造该换能器的方法。更具体而言，一个实施例涉及被用作超声换能器的机电换能器和制造该换能器的方法。

背景技术

作为压电器件的替代，已研究了通过微加工技术制造的电容型机电换能器。在电容型机电换能器中，构成元件的绝缘膜的带电改变在对向的电极之间施加的有效电压，由此，转换效率变化。这里的转换效率是将振动膜的振动转换成电信号的效率。随着施加的电压增大，或者，随着电极之间的距离减小，转换效率增大。单元(cell)或元件之间的转换效率的变化导致机电换能器的灵敏度和带宽的变化。

日本专利公开No.2008-288813描述了这样的机电换能器：在该机电换能器中，防止设置在电极之间的绝缘膜的电荷存储(带电)，并且同时提高上电极和下电极之间的绝缘膜的耐压性。在日本专利公开No.2008-288813中描述的机电换能器中，与下电极接触的绝缘膜是硅氧化物(silicon oxide)膜，并且，与上电极接触的间隙(space)侧的绝缘膜(膜片(membrane))也是硅氧化物膜。硅氧化物膜几乎不累积电荷，由此，这种配置可防止带电。另外，在下电极和上电极之间设置硅氮化物(silicon nitride)膜。硅氮化物膜的相对介电常数比硅氧化物膜的相对介电常数高，因此，可具有更大的厚度以提供与绝缘膜的电容相同的电容。因此，这种配置可增强介电强度(dielectric strength)。

但是，硅氧化物膜具有压缩应力。在如在日本专利公开No.2008-288813中那样为了防止带电而使用硅氧化物膜作为与上电极接触的间隙侧的膜片的情况下，振动膜由于例如屈曲(buckling)而高度地弯曲。如果弯曲量大，那么振动膜在一些情况下可能被破坏。在硅氧化物膜的情况下，振动膜的弯曲程度也趋于在单元或元件之间变化。振动膜之间的弯曲的变化导致元件之间的灵敏度的变化。

发明内容

因此，一个实施例提供其中防止元件的带电而且振动膜还具有低的拉应力(tensile stress)的机电换能器，并且，一个实施例还提供制造该换能器的方法。

根据一个实施例的方面的机电换能器包括：第一电极；被设置于第一电极上的硅氧化物膜；以及包含硅氮化物膜和被设置于硅氮化物膜上以与第一电极相对的第二电极的振动膜，所述硅氮化物膜被设置于硅氧化物膜上，并且在所述硅氮化物膜和所述硅氧化物膜之间具有间隙。

根据一个实施例的方面的制造机电换能器的方法包括：在第一电极上形成硅氧化物膜；在硅氧化物膜上形成牺牲层；在牺牲层上形成硅氮化物膜；在硅氮化物膜上形成第二电极；以及在硅氮化物膜中形成蚀刻孔并通过蚀刻孔去除牺牲层。

一个实施例可提供其中防止元件带电、防止振动膜大大地弯曲并且减少元件之间的振动膜的弯曲的变化的机电换能器。该实施例还提供制造这种机电换能器的方法。

参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1A是示出可应用根据一个实施例的方面的例子1的机电换能器的顶视图。

图1B是沿图1A的线IB-IB切取的机电换能器的断面图。

图2A是示出可应用根据一个实施例的方面的例子2的机电换能器的顶视图。

图2B是沿图2A的线IIB-IIB切取的机电换能器的断面图。

图3是示出可应用根据一个实施例的方面的例子3的制造机电换能器的方法的顶视图。

图4A～图4F是沿图3的线IV-IV切取的断面图，用于示例可应用本发明的例子3的制造机电换能器的方法。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的实施例。

机电换能器的配置

图1A是根据一个实施例的方面的机电换能器的顶视图，并且，图1B是沿图1A的线IB-IB切取的断面图。机电换能器包括多个元件2，每个元件2具有单元结构1。元件2由相互电连接的多个单元结构1构成。在图1A中，每个元件2由9个单元结构构成，但是，单元结构的数量不被特别限制。图1A所示的机电换能器具有4个元件，但是，元件的数量不被特别限制。图1A所示的单元结构1为圆形，但是，它们可以为例如正方形或六角形。