JP2018110282A - 静電容量型トランスデューサ、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 犠牲層のエッチングが完了したことを正確に確認することで、感度の低下、及びばらつきを小さくする、静電容量トランスデューサの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 犠牲層を除去することで間隙を形成する静電容量型トランスデューサの製造方法であって、エッチングが完了したことを正確に確認するまでエッチングを行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は、静電容量型トランスデューサ、及びその製造方法に関する。

従来から、マイクロマシニング技術によって製造される微小機械部材はマイクロメータオーダの加工が可能であり、これらを用いて様々な微小機能素子が実現されている。マイクロマシニング技術を用いた静電容量型トランスデューサであるＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）は、圧電素子の代替品として研究されている。ＣＭＵＴは、振動膜の振動を用いて超音波を送信または受信することを可能にし、特に液中において優れた広帯域特性を得ることができる。

ＣＭＵＴの一例は複数のエレメントを含み構成され、各エレメントは複数のセルを含み構成される。各セルは振動を可能にする間隙（キャビティ）を含み、この間隙はエッチング孔を介して犠牲層をエッチングすることにより形成可能である。エッチング後は、エッチング孔を埋めることで封止する。セル毎のばらつきを抑制するために、どのセルにおいてもエッチング孔を十分に封止することが望ましい。

特許文献１には、基板上に超音波の送受信に用いるセンサセルとダミーセルとを有するＣＭＵＴの構成、及び犠牲層をエッチングすることにより間隙を形成してＣＭＵＴを製造する方法の開示がある。さらに特許文献１では、ダミーセルを用いて犠牲層のエッチングが終了したことを確認することの開示がある。すなわち、センサセルは間隙（キャビティ）の上側に上電極、下側に下電極を有するが、ダミーセルは下電極しか有しないため、上電極を有しない側から間隙形成時の犠牲層のエッチングの終了確認ができる。

特開２００８−０８５２４６号公報

しかし、特許文献１の方法では、センサセルのエッチングが完了したかどうかを正確に把握することが困難な場合がある。つまり、ダミーセルとセンサセルとでエッチングの速度に関わる条件が異なる場合、ダミーセルのエッチングが完了しても、センサセルのエッチングが完了していない、という事態が生じうるからである。

エッチングの終了確認が正確にできないと、オーバーエッチングによってセル内側の表面粗さが増加することや、セル直径、メンブレン厚さ、間隙の厚さなどのサイズが変わり、送受信感度（性能）が変化することがある。

そこで、本発明は、犠牲層のエッチングが完了したことを正確に確認することで、感度の低下、及びばらつきを小さくする、静電容量トランスデューサの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る静電容量型トランスデューサの製造方法は、第一の電極上の積層方向に犠牲層を設ける工程と、前記犠牲層上の前記積層方向に、絶縁膜を設ける工程と、前記絶縁膜上に、第二の電極を、前記積層方向に直交する面内方向に関して、前記犠牲層が設けられている領域よりも小さな領域となるように設ける工程と、前記犠牲層をエッチングする工程と、を有する静電容量型トランスデューサの製造方法であって、前記エッチングする工程は、前記面内方向に関して前記第二の電極が設けられている領域の外側に設けられている前記犠牲層の第一の位置からエッチングを開始して、前記第一の位置から最も遠い前記犠牲層の第二の位置のエッチングが完了するまで、エッチングを行う工程であること、特徴とする。

別の本発明に係る静電容量型トランスデューサの製造方法は、複数のセル構造を含み構成される素子を備えた静電容量型トランスデューサの製造方法であって、第一の電極上の積層方向に、前記セル構造毎に独立したキャビティとなるように、複数の犠牲層領域を設ける工程と、前記犠牲層領域上の前記積層方向に、絶縁膜を設ける工程と、前記絶縁膜上の前記積層方向に、第二の電極を、該積層方向に直交する面内方向に関して、前記絶縁膜が設けられている領域よりも小さな領域となるように設ける工程と、前記犠牲層領域を除去し、前記セル構造毎に独立した前記キャビティを設ける工程と、を有し、前記エッチングする工程は、前記面内方向に関して前記第二の電極が設けられている領域の外側に設けられている前記犠牲層の第一の位置からエッチングを開始して、前記第一の位置から最も遠い前記犠牲層の第二の位置のエッチングが完了するまで、エッチングを行う工程であること、を特徴とする。

さらに別の本発明に係る静電容量型トランスデューサの製造方法は、第一の電極の上に犠牲層を設ける工程と、前記犠牲層の上に絶縁膜を設ける工程と、前記絶縁膜の上に第二の電極を設ける工程と、前記絶縁膜に、前記犠牲層をエッチングするためのエッチング孔を設ける工程と、前記エッチング孔を介して前記犠牲層をエッチングすることで間隙を形成する工程と、を有する静電容量型トランスデューサの製造方法であって、前記エッチング孔以外に、エッチングを確認するためのエッチング確認部を設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る静電容量型トランスデューサは、基板上に、間隙を挟むように設けられた一対の電極のうち一方の電極を含む前記振動膜が振動可能に支持されたセルを有する静電容量型トランスデューサであって、前記間隙は少なくとも１つ以上のエッチング確認部を有し、前記エッチング孔の端と前記セルの端までの間隔より、前記エッチング孔の端と前記エッチング確認部の端までの間隔の方が長く、前記エッチング確認部の少なくとも一部は前記一対の電極に挟まれないことを特徴とする。

本発明に係る静電容量型トランスデューサの製造方法によれば、犠牲層のエッチングが完了したことを正確に確認することができる。

本発明の実施形態１に係るＣＭＵＴの上面透視図であり、図２のＡ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態１に係るＣＭＵＴの断面図である。 本発明の実施形態１に係るＣＭＵＴの製造方法を説明するための図である。 本発明の実施形態２係るＣＭＵＴ（図１のＡ−Ｂ断面図）である。 本発明の実施形態３に係るＣＭＵＴの上面透視図である。 本発明の実施形態１に係るＣＭＵＴの犠牲層を除去するエッチングが進む様子を説明する図である。 本発明の実施形態１に係るＣＭＵＴのエッチング確認部の突起形状の別形態の図である。 本発明の実施形態１に係るＣＭＵＴの別形態の図である。 本発明の実施形態１に係るＣＭＵＴの別形態の図である。 本発明の実施形態１に係るＣＭＵＴの別形態の図である。 本発明の実施形態１に係るＣＭＵＴの別形態の図である。 本発明の実施形態１に係るＣＭＵＴの別形態の図である。

以下、本発明の実施形態に係る静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ）について説明するが、本発明はこれらに限られない。

本実施形態に係るＣＭＵＴの製造方法は、以下の各工程を少なくとも有する。図１、３を用いて説明する。
（１）第一の電極上の積層方向に犠牲層を設ける工程。
（２）犠牲層上の積層方向に、絶縁膜を設ける工程。
（３）絶縁膜上に、第二の電極を、積層方向に直交する面内方向に関して、犠牲層が設けられている領域よりも小さな領域となるように設ける工程。
（４）犠牲層をエッチングする工程。

図１、３において第一の電極が６、犠牲層が１５、絶縁膜が９、第二の電極が１０、積層方向は紙面の上下方向、面内方向は紙面の左右方向である。絶縁膜９はメンブレンと言い換えることもできる（以下同様）。

そして、エッチングする工程は、面内方向に関して前記第二の電極が設けられている領域の外側に設けられている前記犠牲層の第一の位置からエッチングを開始する。そして、第一の位置から最も遠い犠牲層の第二の位置のエッチングが完了するまで、エッチングを行う工程であること、特徴とする。

ここで、第一の位置は１６のエッチングホールを形成することで表れる犠牲層中の位置であり、エッチングを開始する位置である。第二の位置は１４のエッチング確認部のうち、第一の位置から最も遠い位置である。

第二の位置は、第一の位置から最も遠いため、第二の位置のエッチングが完了すれば、他の犠牲層領域もエッチングが完了しているため、犠牲層層のエッチングタイミングを正確に把握できる。その結果、セル毎の感度の低下、及びばらつきを小さくすることができる。

また、第一の電極を設ける工程と、犠牲層を設ける工程との間に、第一の絶縁膜を設ける工程を有していてもよい。

さらに、第一の絶縁膜は、酸化シリコン膜を有することが好ましく、上記絶縁膜は、窒化シリコン膜を有することが好ましい。
そして、第一の電極は、基板上に設けられ基板はシリコン基板を用いることが出来る。

さらに、基板上に第三の絶縁膜を設ける工程を有し、第一の電極を設ける工程は、第三の絶縁膜上に第一の電極を設ける工程であってもよい。また、第三の絶縁膜は、酸化シリコン膜を有することが好ましい。

犠牲層の面内方向の形状は、第二の電極と同じ形状に、突起部を加えた形状から構成されていてもよい。また、犠牲層の面内方向の形状は、第二の電極と同じ形状に、突起部を加えた形状から構成されていてもよい。突起部の面内方向の形状は、矩形、円形、及び三角形の少なくともいずれか１つの形状を有する構成でも良い。

本実施形態に係る静電容量型トランスデューサの製造方法は、複数のセル構造を含み構成される素子を備えた静電容量型トランスデューサの製造方法であり以下の各工程を少なくとも備える。
（１）第一の電極上の積層方向に、セル構造毎に独立したキャビティとなるように、複数の犠牲層領域を設ける工程。
（２）犠牲層領域上の積層方向に、絶縁膜を設ける工程。
（３）絶縁膜上の積層方向に、第二の電極を、積層方向に直交する面内方向に関して、前記絶縁膜が設けられている領域よりも小さな領域となるように設ける工程。
（４）犠牲層領域を除去し、セル構造毎に独立したキャビティを設ける工程。

そして、エッチングする工程は、前記面内方向に関して前記第二の電極が設けられている領域の外側に設けられている前記犠牲層の第一の位置からエッチングを開始する。そして、第一の位置から最も遠い犠牲層の第二の位置のエッチングが完了するまで、エッチングを行う工程であること、を特徴とする。

第一の位置は、複数のセルが共有する構成となっていることが好ましい。

（実施形態１）
（ＣＭＵＴの構成）
図１と図２を用いて本実施形態に係るＣＭＵＴの構成を説明する。

図２に、ＣＭＵＴの断面図を示す。セル２は、基板４、基板４上に設けられる第三の絶縁膜５、第三の絶縁膜５上に形成される第一の電極６、第一の電極６上の第一の絶縁膜７を有する。さらに、第二の絶縁膜９と第二の電極１０と封止膜１１で振動膜１２が形成され、振動膜１２を振動可能に支持する振動膜支持部１３、間隙８、エッチング確認部１４とを有している。振動膜支持部１３は、配線引き出しの為に第二の電極１０を含んでいる部分と含んでいない部分が存在する。基板４がガラス基板などの絶縁性基板の場合、第三の絶縁膜５はなくてもよい。間隙８を上面から見た形状は円形であり、振動する部分の形状は円形であるが、正方形、長方形等の形状でも構わない。

図２に、図１のＡ−Ｂ断面図を示す。見やすくするために、主要部分のみを明示している。基板４上に１つの素子３を備え、素子３は複数のセル２がアレイ状（セル群）に配置されてなる。セル２は、後述する膜（複数）と電極（一対）から構成され、エッチング確認部１４と間隙８を有する。セル２内の各間隙８は、後述の犠牲層をエッチングするための１つのエッチング孔１６を介したエッチングによって形成される。各エッチング確認部１４は、エッチング孔１６の端と間隙８の端までの間隔Ｃより、エッチング孔１６の端とエッチング確認部１４の端までの間隔Ｄの方が長くなるように配置されている。エッチング孔以外に、第一の電極と第二の電極との間に間隙を挟まない領域が存在するようにすることで、エッチングを確認するためのエッチング確認部を設けられている。

また、エッチング確認部１４は基板４の面内方向において、間隙８に対して突起形状である。突起形状の方が、後述のように、エッチングの視認がしやすい。エッチング確認部１４のうちセル２と通じている方は細長いか先細りの方が良い。そうでないと、後述する振動膜支持部１３の強度に影響を与え、振動膜の振動特性が変わってしまい、ひいては、送受信感度の低下につながる可能性がある。エッチング確認部１４の突起形状は、例えば、図７（ａ）〜（ｄ）のような形状であっても構わない。視認性をより良くするのであれば、図７（ｂ）、（ｃ）が望ましい。エッチング確認部１４の大きさは、セル２のサイズの１／１００程度以下が望ましい。そのため、エッチング確認部１４の大きさは、送受信感度の低下につながらない程度の大きさが望ましい。

図１において、エッチング孔は、セルの間隙の中心から等距離の位置に夫々備えられ、間隙には個別のエッチング用のエッチング孔が設けられないように、エッチング孔が形成されている。

また、図２において第一の電極の面積が前記間隙の面積よりも大きくなるように、第一の電極と間隙が形成されている。

（ＣＭＵＴの駆動原理）
ここで、図２を用いて、ＣＭＵＴ１の駆動原理を説明する。ＣＭＵＴ１で超音波を受信する場合、第一の電極６と第二の電極１０との間に電位差が生じるように、第一の電圧印加手段１７から直流電圧（バイアス電圧）が第一の電極６に印加されている状態にする。その状態で超音波を受信すると、第二の電極１０を有する振動膜１２が振動するため、第二の電極１０と第一の電極６との間の距離が変わり、静電容量が変化する。この静電容量変化によって、第二の電極１０から信号（電流）が出力され不図示の引き出し配線に電流が流れる。この電流を、不図示の電流−電圧変換素子によって電圧に変換し、超音波の受信信号とする。上述したように、引き出し配線の構成を変更することによって、直流電圧を第二の電極１０に印加し、第一の電極６から信号を引き出してもよい。

また、超音波を送信する場合、第一の電極６に直流電圧を印加している状態で、第二の電圧印加手段１８で第二の電極１０に交流電圧を印加する。もしくは、第二の電圧印加手段１８で第二の電極１０に直流電圧と交流電圧を重畳した電圧（つまり正負が反転しない交流電圧）を印加し、静電気力によって振動膜１２を振動させる。この振動によって、超音波を送信することができる。超音波を送信する場合も、引き出し配線の構成を変更することによって、交流電圧を第一の電極６に印加して振動膜１２を振動させてもよい。このように、本実施形態のＣＭＵＴ１は、超音波（音響波）の送信及び受信のうち少なくとも一方を行うことが可能である。

（ＣＭＵＴの製造方法）
図３を用いて本発明の実施形態１に係る、ＣＭＵＴ１の製造方法を示す。図３は、図２の本実施形態に係るＣＭＵＴを製造するために経る各プロセスを示す。図３（ａ）に示すように、基板４の上に第三の絶縁膜５を形成する。基板４はシリコン基板であり、第三の絶縁膜５は第一の電極６と基板４との間を電気的に絶縁にするために設けられる。なお、基板４がガラス基板のような絶縁性基板の場合、第三の絶縁膜５は形成しなくともよい。また、基板４は、表面粗さが小さい基板が望ましい。表面粗さが大きい場合、本工程の後工程での成膜工程でも、表面粗さが転写されていくとともに、表面粗さによる第一の電極６と第二の電極１０との間の距離が、セル２毎にばらついてしまう。このばらつきは、変換効率のばらつきとなるため、感度、帯域のばらつきとなる。従って、基板４は、表面粗さの小さな基板が望ましい。

さらに、第三の絶縁膜５の上に第一の電極６を形成する。第一の電極６は、表面粗さが小さい導電材料が望ましく、第一の電極６としてチタン、タングステン、アルミ等を含む材料を用いることができる。基板４と同様に、第一の電極６の表面粗さが大きい場合、表面粗さに起因して、第一の電極６と第二の電極１０との間の距離が、セル２毎、素子３毎にばらついてしまうため、表面粗さが小さい導電材料が望ましい。

次に、第一の電極６の上に第一の絶縁膜７を形成する。第一の絶縁膜７は、表面粗さが小さい絶縁材料が望ましく、第一の電極６と、後述する第二の電極１０との間に電圧が印加された場合の第一の電極６と第二の電極１０の間の電気的短絡あるいは絶縁破壊しにくくするために形成する。また、本工程の後工程で実施する犠牲層１５の除去時に第一の電極６のエッチングを抑制するために形成する。基板４と同様に、第一の絶縁膜７の表面粗さが大きい場合、表面粗さによる第一の電極６と第二の電極１０との間の距離が、セル２毎にばらついてしまうため、表面粗さが小さい絶縁膜を用いることが望ましい。第一の絶縁膜７の材料として窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等を含む材料を用いることができる。また第一の絶縁膜７、後述の第二の絶縁膜９、第三の絶縁膜５は、厚くなるほど表面粗さが増すため、絶縁性を保つのに最低限必要な厚さとする。

次に、図３（ｂ）に示すように、第一の絶縁膜７の上に犠牲層１５を２段になるように形成する。例えば、作製したマスク（不図示）で犠牲層１５のパターニングを行い、サイドエッチングでスリミングしたマスクで犠牲層１５のエッチングを行う。他の方法として、エッチング方向性を制御する方法や、二段になるようなガイドを用いる方法などでもよい。後に間隙８となる犠牲層１５の厚さをギャップ１９で示し、エッチング確認部１４となる犠牲層１５の厚さをギャップ２０で示す。犠牲層１５は表面粗さが小さい材料が望ましい。基板４と同様に、犠牲層１５の表面粗さが大きい場合、表面粗さによる第一の電極６と第二の電極１０の間の距離が各セル２間でばらついてしまうため、表面粗さが小さい犠牲層１５が望ましい。また、犠牲層１５を除去するエッチングのエッチング時間を短くするために、エッチング速度の速い材料が望ましい。また、犠牲層１５を除去するエッチング液あるいはエッチングガスに対して、絶縁膜、振動膜１２がほぼエッチングされないような犠牲層１５の材料を用いることが求められる。犠牲層１５を除去するエッチング液あるいはエッチングガスに対して、絶縁膜、振動膜１２がエッチングされる場合、振動膜１２の厚さばらつき、第一の電極６と第二の電極１０の間の距離ばらつきが発生しやすい。振動膜１２の厚さのばらつき、第一の電極６と第二の電極１０の間の距離のばらつきは、セル２毎の感度、帯域ばらつきとなる。絶縁膜、振動膜１２が窒化シリコン膜、あるいは酸化シリコン膜の場合、表面粗さが小さく、絶縁膜、振動膜１２がエッチングされにくいエッチング液あるいはエッチングガスを用いることができる犠牲層１５の材料が望ましい。例えば、アモルファスシリコン、ポリイミド、クロム等である。特に、絶縁膜と振動膜１２が窒化シリコン膜あるいは酸化シリコン膜の場合、クロムのエッチング液が望ましい。なぜなら、クロムのエッチング液は、窒化シリコン膜あるいは酸化シリコン膜をほぼエッチングしないためである。

次に、図３（ｃ）に示すように、第二の絶縁膜９を形成する。第二の絶縁膜９は、低い引張り応力が望ましい。例えば、５００ＭＰａ以下の引張り応力がよい。窒化シリコン膜は応力コントロールが可能であり、５００ＭＰａ以下の低い引張り応力にすることができる。振動膜１２が圧縮応力を有する場合、振動膜１２がスティッキングあるいは座屈を引き起こし、大きく変形する。また、大きな引張り応力の場合、第二の絶縁膜９が破壊されることがある。従って、第二の絶縁膜９は、低い引張り応力が望ましい。例えば、応力コントロールが可能で、低い引張り応力にできる窒化シリコン膜である。また、第二の絶縁膜９の厚さは、犠牲層１５の上に成膜を行うため、犠牲層１５のカバレッジを確実にできる厚さとすることが好ましい。

次に、図３（ｄ）に示すように、第二の電極１０を形成する。そこで、間隙８となる犠牲層１５は一対の電極（第一の電極６と第二の電極１０）に挟まれるようにし、エッチング確認部１４となる犠牲層１５は挟まれないようにする。第二の電極１０は、残留応力が小さい材料が望ましく、アルミニウムなどである。犠牲層１５の除去工程あるいは封止工程を第二の電極１０の形成後に行う場合、第二の電極１０は、犠牲層１５のエッチングに対するエッチング耐性、耐熱性を有する材料が望ましい。例えばアルミシリコン合金やチタンなどである。

次に、図３（ｅ）に示すように、第二の絶縁膜９にエッチング孔１６を形成する。エッチング孔１６は、犠牲層１５をエッチングして除去するためにエッチング液あるいはエッチングガスを導入するための孔である。エッチング後、犠牲層１５を除去して間隙８を形成する。そこで、犠牲層１５のうちのエッチング確認部１４の部分を用いることで、間隙８となる犠牲層１５の除去終了を確認できる。犠牲層１５のうちのエッチング確認部１４の部分は、基板４の面内方向において突起形状になっているので、その突起方向のエッチングが早く進み、エッチング視認しやすい。さらに、オーバーエッチングを最小にできる。なお、エッチングが進む様子は後述する。犠牲層１５の除去方法は、ウェットエッチングやドライエッチングなどが好ましく、犠牲層１５の材料としてクロムを用いた場合は、ウェットエッチングが好ましい。犠牲層１５の材料としてクロムを用いた場合、犠牲層１５のエッチングの際に第二の電極１０がエッチングされないようにするために、第二の電極１０をチタンとするのが好ましい。第二の電極１０をアルミシリコン合金などを用いる場合には、第二の電極１０を形成した後に第二の電極１０上に第二の絶縁膜９と同じ材料で絶縁膜を形成し、その後エッチング孔１６を形成して犠牲層１５の除去を行うのが好ましい。

次に、図３（ｆ）に示すように、エッチング孔１６を封止する為に、封止膜１１を形成する。第二の絶縁膜９と第二の電極１０と封止膜１１で振動膜１２が形成される。封止膜１１は、間隙８に液体や外気が浸入しないことが求められる。間隙８が大気圧であると、温度変化によって間隙８内の気体が膨張したり収縮したりする。また間隙８には高い電界がかかる為、分子の電離などによる素子３の信頼性低下の要因となる。そのため、封止は減圧した環境で行われることが求められる。間隙８内部を減圧する事で間隙８内部の空気抵抗を小さくすることができる。これにより振動膜１２が振動しやすくなり、ＣＭＵＴ１の感度を高くすることができる。また封止する事でＣＭＵＴ１を液体中で使用する事ができる。封止材料として、第二の絶縁膜９と同じ材料であれば密着性が高い為好ましい。第二の絶縁膜９が窒化シリコンの場合、封止膜１１も窒化シリコンが好ましい。

図３では、第二の電極１０が第二の絶縁膜９と封止膜１１で挟まれた構成を一例として示した。しかし、第二の絶縁膜９を形成した後にエッチング孔１６を形成して犠牲層１５のエッチングを行い、その後封止膜１１を形成した後に第二の電極１０を設けることもできる。しかし第二の電極１０が最表面に露出していると、異物などにより素子３がショートする可能性が高くなるため、第二の電極１０は絶縁膜に設けることが好ましい。

図６を用いて、犠牲層１５を除去するエッチングが進む様子を説明する。図６（ａ）は、エッチング孔１６を介したエッチングを開始する前の状態を示す。図６（ｂ）〜（ｅ）は、エッチングを開始した後の状態を示す。犠牲層１５のエッチングを開始する前は、図６（ａ）に示すように、犠牲層１５は全部残っており、間隙８とエッチング確認部１４はまだ形成されていない。エッチングを開始した後には、図６（ｂ）〜（ｃ）に示すように、エッチング孔１６に近い領域から徐々に間隙８の領域が拡大していく。そこで、前述のように、間隙８となる犠牲層１５は一対の電極に挟まれているので、間隙８の形成を確認できない。そして、図６（ｄ）に示すように、間隙８が完全な状態で形成され、エッチング確認部１４が形成されていく。最終的には、図６（ｅ）に示すように犠牲層１５がすべてエッチングされて完全に除去され、それによってエッチング確認部１４が完全な状態で形成される。そこで、エッチング確認部１４が突起形状になっているので、視認しやすい。エッチング確認部１４が形成された時点では、間隙８の形成が終わっているので、エッチング確認部１４の形成を視認することにより、間隙８の領域のエッチング終了を確認できる。なお、エッチング確認部１４の形成完了を待たずに、エッチング確認部１４の一部形成を視認できた時点で間隙８の領域のエッチング終了とみなしてもよい。

図１では、１つの間隙８は１つのエッチング孔１６に通じるが、図９のように、３つの間隙８は１つのエッチング孔１６に通じても良いし、図８に示すように、４つの間隙８は１つのエッチング孔１６に通じても良い。また、図１０に示すように、１つの間隙８は３つのエッチング孔１６に通じても良いし、図１１に示すように、１つの間隙８は２つのエッチング孔１６に通じても良い。さらに、間隙８とエッチング孔１６の通じるパターンが異なるものを組み合わせる形でも良い。例えば、図１２に示すように、２つの間隙８は１つのエッチング孔１６に通じるパターンと、３つの間隙８は１つのエッチング孔１６に通じるパターンを組み合わせる。

図１では、１つの素子３を記載しているが、素子３の数はいくつでも構わない。また、素子３は、セル２が１８個から構成されているが、例えば、図８や図１１に示すように２４個でも構わないし、個数はいくつであっても構わない。また、セル２の配列は格子状の配置でも千鳥配置でもどのような配列でも構わない。さらに、素子３の大まかな外形は図１に記載のような長方形でも、正方形や六角形でも構わない。

以上の工程を経る事で、図１と図２のようなＣＭＵＴ１を製造することができる。本実施例のように、ＣＭＵＴ１の製造時、各セル２のエッチングを確認することができるので、適正なエッチングが可能となる。

（実施形態２）
（エッチング確認部の厚さが間隙の厚さと同じケース）
次に実施形態２に係るＣＭＵＴ１の構成について図４を用いて説明する。図４は、図１のＡ−Ｂ断面図である。実施例２のＣＭＵＴ１の構成が実施例１と異なるのは、エッチング確認部１４の厚さである。

本発明のＣＭＵＴ１は、エッチング確認部１４の厚さが間隙８の厚さと同じ構成である。その他の構成や製造方法は、実施例１とほぼ同様であるため説明を省略する。

実施例１では犠牲層１５の厚さは２通りあるが、本構成のように、犠牲層１５の厚さを１通りに減らせるので、犠牲層１５の形成プロセスを減らすことができる。また、間隙８となる犠牲層１５と、エッチング確認部１４となる犠牲層１５の厚さを同じにすることにより、厚さ方向の間隙８の犠牲層１５のエッチング確認ができるので、より適正なエッチングの実現ができる。

（実施形態３）（セル１つにエッチング確認部が複数あるケース）
次に実施形態３に係るＣＭＵＴ１の構成について図５を用いて説明する。図５は、本発明のＣＭＵＴ１の上面透視図である。実施例３のＣＭＵＴ１の構成が実施例１と異なるのは、エッチング孔１６の配置と数、および、各間隙８に備えているエッチング確認部１４の配置と数である。

本発明のＣＭＵＴ１は、エレメントがエッチング孔１６を各間隙８に個別に設けたセル２の組み合わせからなり、各間隙８にエッチング確認部１４が４つ設けられている構成である。図５では各セル２に４つのエッチング確認部１４を設けたが、１〜３つであってもよい。その他の構成や製造方法は、実施例１とほぼ同様であるため説明を省略する。

本構成のように、各セル２に４つのエッチング確認部１４を有するので、間隙８となる犠牲層１５のエッチング確認を間隙８の４端部で行える。したがって、より確実にエッチング確認ができるので、より適正なエッチングの実現ができる。

１ 静電容量型トランスデューサ（ＣＭＵＴ）
２ セル
３ 素子（エレメント）
４ 基板
５ 第三の絶縁膜
６ 第一の電極
７ 第一の絶縁膜
８ 間隙（キャビティ）
９ 第二の絶縁膜
１０ 第二の電極
１１ 封止膜
１２ 振動膜
１３ 振動膜支持部
１４ エッチング確認部
１５ 犠牲層
１６ エッチング孔
１７ 第一の電圧印加手段
１８ 第二の電圧印加手段
１９ 間隙のギャップ
２０ エッチング確認部のギャップ

Claims (26)

1. 第一の電極上の積層方向に犠牲層を設ける工程と、
   前記犠牲層上の前記積層方向に、絶縁膜を設ける工程と、
   前記絶縁膜上に、第二の電極を、前記積層方向に直交する面内方向に関して、前記犠牲層が設けられている領域よりも小さな領域となるように設ける工程と、
   前記犠牲層をエッチングする工程と、を有する静電容量型トランスデューサの製造方法であって、
   前記エッチングする工程は、前記面内方向に関して前記第二の電極が設けられている領域の外側に設けられている前記犠牲層の第一の位置からエッチングを開始して、前記第一の位置から最も遠い前記犠牲層の第二の位置のエッチングが完了するまで、エッチングを行う工程であること、特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。を特徴とする静電容量型トランスデューサの製造方法。
2. 前記第一の電極を設ける工程と、前記犠牲層を設ける工程との間に、第一の絶縁膜を設ける工程を有することを特徴とする請求項１に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
3. 前記第一の絶縁膜は、酸化シリコン膜を有することを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
4. 前記絶縁膜は、窒化シリコン膜を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
5. 前記第一の電極は、基板上に設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
6. 前記基板はシリコン基板を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
7. 前記基板上に第三の絶縁膜を設ける工程を有し、前記第一の電極を設ける工程は、前記第三の絶縁膜上に前記第一の電極を設ける工程であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
8. 前記第三の絶縁膜は、酸化シリコン膜を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
9. 前記犠牲層の前記面内方向の形状は、前記第二の電極と同じ形状に、突起部を加えた形状から構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
10. 前記突起部の前記面内方向の形状は、矩形、円形、及び三角形の少なくともいずれか１つの形状を有することを特徴とする請求項９に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
11. 複数のセル構造を含み構成される素子を備えた静電容量型トランスデューサの製造方法であって、
    第一の電極上の積層方向に、前記セル構造毎に独立したキャビティとなるように、複数の犠牲層領域を設ける工程と、
    前記犠牲層領域上の前記積層方向に、絶縁膜を設ける工程と、
    前記絶縁膜上の前記積層方向に、第二の電極を、該積層方向に直交する面内方向に関して、前記絶縁膜が設けられている領域よりも小さな領域となるように設ける工程と、
    前記犠牲層領域を除去し、前記セル構造毎に独立した前記キャビティを設ける工程と、
    を有し、
    前記エッチングする工程は、前記面内方向に関して前記第二の電極が設けられている領域の外側に設けられている前記犠牲層の第一の位置からエッチングを開始して、前記第一の位置から最も遠い前記犠牲層の第二の位置のエッチングが完了するまで、エッチングを行う工程であること、を特徴とする静電容量型トランスデューサの製造方法。
12. 前記第一の位置は、前記複数のセルが共有する構成となっていること、を特徴とする静電容量型トランスデューサの製造方法。
13. 第一の電極と、前記第一の電極と間隙を隔てて設けられた第二の電極を含むメンブレンとを備えるセルを複数、有するエレメントを１つ以上、基板上に備えた静電容量型トランスデューサの製造方法であって、
    前記第一の電極上に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層上に前記メンブレンを形成する工程と、前記メンブレンにエッチング孔を形成する工程と、前記エッチング孔を介して前記犠牲層をエッチングすることにより前記間隙とエッチング確認部を形成する工程とを有し、
    各間隙は少なくとも１つ以上のエッチング孔に通じており、前記間隙は少なくとも１つ以上のエッチング確認部を備え、前記エッチング孔の端と前記間隙の端までの間隔より、前記エッチング孔の端と前記エッチング確認部の端までの間隔の方が長く、
    前記エッチング確認部は、少なくとも一部が前記第一の電極と前記第二の電極に挟まれないように形成することを特徴とする静電容量型トランスデューサの製造方法。
14. 前記エッチング確認部は、前記エッチング孔の端と前記間隙の端までの間隔より、前記エッチング孔の端と前記エッチング確認部の端までの間隔の方が長くなるように形成することを特徴とする請求項１３に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
15. 複数の前記セルを設ける工程を有し、
    複数の前記セルの各々には個別のエッチングをするための前記エッチング孔が設けられるように、前記エッチング孔を形成することを特徴とする請求項１３または１４に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
16. 前記エッチング孔は、前記セルの間隙の中心から等距離の位置に夫々備えられ、前記間隙には個別のエッチング用のエッチング孔が設けられないように、
    前記エッチング孔を形成することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
17. 前記第一の電極が基板上に形成され、前記第一の電極の面積が前記間隙の面積よりも大きくなるように、前記第一の電極と前記間隙を形成することを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
18. 前記基板の厚さ方向において、前記エッチング確認部の厚さが前記間隙の厚さ以下になるように、
    前記エッチング確認部を形成することを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
19. 前記セルがアレイ状に配置されるように形成することを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサの製造方法。
20. 基板上に、間隙を挟むように設けられた一対の電極のうち一方の電極を含む
    前記振動膜が振動可能に支持されたセルを有する静電容量型トランスデューサであって、前記間隙は少なくとも１つ以上のエッチング確認部を有し、
    前記エッチング孔の端と前記セルの端までの間隔より、前記エッチング孔の端と前記エッチング確認部の端までの間隔の方が長く、前記エッチング確認部の少なくとも一部は前記一対の電極に挟まれないことを特徴とする静電容量型トランスデューサ。
21. 前記エッチング確認部の形状は、突起形状であることを特徴とする請求項２０に記載の静電容量型トランスデューサ。
22. 前記静電容量型トランスデューサは複数のセルを有し、
    前記セルには個別のエッチング用の前記エッチング孔が設けられていることを特徴とする請求項２０または２１に記載の静電容量型トランスデューサ。
23. 前記エッチング孔は各セル群を構成する各間隙の中心から等距離の位置に夫々備えられ、各間隙には個別のエッチング用のエッチング孔が設けられていることを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサ。
24. 前記一対の電極のうち一方の電極が基板上に形成され、基板上に形成された前記一方の電極の面積が前記間隙の面積よりも大きいことを特徴とする請求項２０乃至２３のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサ。
25. 前記基板の厚さ方向において、前記エッチング確認部の厚さが前記間隙の厚さ以下であることを特徴とする請求項２０乃至２４のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサ。
26. 前記セルがアレイ状に配置されていることを特徴とする請求項２０乃至２５のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサ。

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