[发明专利]机电换能器的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及被用作超声换能器件等的诸如电容型换能器的机电换能器的制造方法。

背景技术

常规上，通过微加工技术制造的微加工部件能够以微米的量级被处理，并且，通过使用它实现各种微功能器件。使用这种技术的电容型换能器（电容型微加工超声换能器：CMUT）作为压电器件的替代正被研究。根据该CMUT，可通过利用振动膜的振动发送和接收超声波，由此可以容易地获得特别在液体中优异的宽带性能。

关于以上的技术，存在通过使用通过接合等设置在硅基板上的单晶硅振动膜来制造电容型换能器的方法（参见美国专利No.6958255和Sensors and Actuators A 138（2007）221～229）。在美国专利No.6958255中，在硅基板上形成热氧化膜，并且，在去除了热氧化膜的一部分之后执行硅基板的接合，由此，去除了热氧化膜的部分变为空隙。在接合之后，通过露出单晶硅振动膜以形成使用单晶硅振动膜作为振动膜的单元来制造电容型换能器。在Sensors and Actuators A 138（2007）221～229中，在硅基板上形成热氧化膜，并且，在去除第一热氧化膜的一部分之后第二次形成热氧化膜。并且，在要成为接合界面的部分处产生的热氧化膜的突起在第二次形成热氧化膜之后被去除，并且然后执行硅基板的接合。在接合之后，通过处理硅基板、露出单晶硅振动膜并形成使用以上作为振动膜的单元，制造电容型换能器。

发明内容

如上所述，可通过以下的步骤制造电容型换能器：在硅基板上形成热氧化膜；去除形成的热氧化膜的一部分直到硅基板的位置；和接合硅基板使得在两个接合的硅基板之间形成空隙。通过在隔着空隙彼此相对的两个电极之间施加电压，驱动电容型换能器。为了两个电极之间的绝缘，空隙的内壁和空隙的底面优选为绝缘体。常规上，如Sensors and Actuators A 138（2007）221～229所示，通过在去除热氧化膜的一部分直到硅基板的位置之后第二次形成热氧化膜，绝缘体被设置在空隙的底面上。但是，当第二次形成热氧化膜时，可能在要成为接合界面的部分处产生热氧化膜的突起。由于该突起变为硅基板的接合不良的原因，因此，必须在接合之前被去除。虽然如果所述突起被去除则接合将变得令人满意，但是，存在在去除所述突起时去除在空隙的底面上形成的热氧化膜的一部分的情况。由此，空隙的底面上的绝缘层的平坦性劣化，由此，会在施加电压时在空隙内产生场强度的分布。当产生场强度中的分布时，击穿（breakdown）强度会在电容型换能器的单元或包含所述单元的元件之间改变，由此，器件的可靠性降低。

鉴于该问题，根据本发明，一种机电换能器的制造方法包括：通过在第一基板上形成第一绝缘层并去除第一绝缘层的一部分直到第一基板形成隔离壁（barrier wall）；在去除了第一绝缘层的所述部分的第一基板的区域上形成第二绝缘层；通过在隔离壁上接合第二基板形成间隙；以及，由第二基板形成隔着间隙与第二绝缘层相对的振动膜，其中，在形成隔离壁时，隔离壁被形成为使得：沿与第一基板垂直的方向，隔离壁的间隙侧的高度变得比中心部分的高度低。

根据本发明，在形成第二绝缘层之前形成由第一绝缘层配置的隔离壁。由于隔离壁被形成为使得沿与第一基板垂直的方向的间隙侧的隔离壁的高度比中心部分处的高度低，因此，可以减少在形成第二绝缘层之后产生的隔离壁上的突起。因此，在接合第二基板之前去除隔离壁上的突起的处理变得不必要，并且，可以减小间隙底面处的绝缘层的平坦性的变化。因此，根据本发明，可以减少机电换能器的单元之间以及包含所述单元的元件之间的击穿强度的变化，由此，可以增加装置的均匀性，并且，可以提高其可靠性。

从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图1F和图1G是根据本发明的实施例的电容型换能器的制造方法的说明图。

图2是解释电容型换能器的顶视图。

图3是图1C的部分放大图。

图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F、图4G、图4H和图4I是比较例中的电容型换能器的制造方法的说明图。

图5A、图5B、图5C、图5D、图5E、图5F和图5G是另一实施例的电容型换能器的制造方法的说明图。

图6是图5C的部分放大图。

图7A是示出第二绝缘层的厚度与突起高度之间的关系的示图。