(57)【要約】【課題】上部電極および下部電極の相互間に空隙を有するＣＭＵＴのセルであるコンデンサを備えたチャネルを複数有する超音波トランスデューサアレイの性能を向上させる。【解決手段】チップに搭載されたＣＭＵＴのセルであるコンデンサＣ２に電気的に接続され、増幅回路を保護するＤＣブロック用コンデンサとして用いられるコンデンサＣ１を、複数並ぶチャネルの数に応じて当該チップ内に形成する。コンデンサＣ１は、音響的に振動しない静電容量素子である。【選択図】図３
2020036252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、前記基板の上面に沿う第１方向に延在する第１電極と、
前記基板上に形成され、平面視で前記第１方向に直交する第２方向に延在する第２電極と、
前記基板上において、前記第１電極および前記第２電極の下に形成され、前記第１方向に延在する第３電極と、
前記基板上において、前記第１電極および前記第２電極の下に形成され、前記第１方向に延在する第４電極と、
平面視で前記第１電極の一部と前記第２電極の一部とが互いに重なる第１領域内において、前記第１電極と前記第２電極との間に形成された第１空隙と、
を有し、
平面視で互いに重なる前記第３電極と前記第４電極とは、第１コンデンサを構成しており、
平面視で互いに重なる前記第１電極、前記第２電極および前記第１空隙は、第２コンデンサから成る超音波振動子を構成しており、
前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極および前記第４電極のそれぞれの平面形状は、矩形である、超音波トランスデューサアレイ。
【請求項２】
請求項１記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第１コンデンサは、音響的に振動しない、超音波トランスデューサアレイ。
【請求項３】
請求項１記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第１方向において前記第２電極と並んで配置され、前記第２方向に延在する配線と、
一端が前記第１電極と接続されて、他の一端が前記配線に電気的に接続されている抵抗素子と、
をさらに有し、
前記配線は、直流電源に電気的に接続されている、超音波トランスデューサアレイ。
【請求項４】
請求項１記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第１コンデンサの一部は、前記第１領域と重なっており、前記第１コンデンサの他の一部は、平面視で前記第１領域と重ならない周辺領域において前記第１方向に延在している、超音波トランスデューサアレイ。
【請求項５】
請求項４記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第１コンデンサの一部は、前記周辺領域に形成されたボンディングパッドの直下に位置している、超音波トランスデューサアレイ。
【請求項６】
請求項３記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記抵抗素子は、前記第１電極と一体となっており、前記第１電極よりも小さい断面積を有している、超音波トランスデューサアレイ。
【請求項７】
請求項３記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第１電極、前記第３電極、前記第４電極および前記抵抗素子は、前記第２方向に複数並んで配置されており、
複数の前記第１電極のそれぞれは、複数の前記抵抗素子を介して前記配線に電気的に接続されている、超音波トランスデューサアレイ。
【請求項８】
請求項１記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第２電極は、直流電源の負側の端子に電気的に接続されており、
前記第３電極は、前記直流電源の正側の端子、および、前記第１電極のそれぞれに電気的に接続されており、
前記第４電極は、増幅回路に電気的に接続されている、超音波トランスデューサアレイ。
【請求項９】
請求項８記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第３電極または前記第４電極は、前記超音波振動子により超音波を発振する際に前記第２コンデンサに電圧を供給する駆動信号源に電気的に接続されている、超音波トランスデューサアレイ。
【請求項１０】
請求項１記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第１コンデンサは、縦方向に複数重ねて形成されており、
複数の前記第１コンデンサは、互いに並列に接続されている、超音波トランスデューサアレイ。
【請求項１１】
請求項１記載の超音波トランスデューサアレイにおいて、
前記第３電極と前記第４電極との間には、第２空隙が形成されている、超音波トランスデューサアレイ。
【請求項１２】
請求項１記載の超音波トランスデューサアレイを備えた、超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波トランスデューサアレイおよび超音波プローブに関し、特に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術により製造される静電容量型超音波トランスデューサを用いた超音波トランスデューサアレイおよび超音波プローブに適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波センサは、例えば医療用の超音波エコー診断装置または非破壊検査用の超音波探傷装置などの様々な超音波検査装置に実用化されている。
【０００３】
これまでの超音波センサは、圧電体の振動を利用したものが主流であるが、近年のＭＥＭＳ技術の進歩により、ＭＥＭＳ技術を用いた静電容量型超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ：Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer）の開発が進められている。
【０００４】
静電容量型超音波トランスデューサは、互いに対向する電極間に空洞部を持つ振動子を半導体基板上に形成したものである。当該静電容量型超音波トランスデューサでは、各電極に直流および交流の電圧を重畳印加してメンブレン（可撓性膜）を共振周波数付近で振動させ、これにより超音波を発生させる。
【０００５】
このような静電容量型超音波トランスデューサに係る技術については、例えば特許文献１（特表２０１７−５０８３１５号公報）に記載がある。特許文献１には、上下の電極間に１つの空洞部を備え、平面視で円形のレイアウトを有する振動子をマトリクス状に並べた静電容量型超音波トランスデューサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１７−５０８３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＣＭＵＴは広帯域特性を有するため、様々な周波数での送受信が可能であることから、従来の圧電式探触子では３〜４本の探触子に相当する診断領域を、ＣＭＵＴを備えた１本の探触子により診断することができる。しかし、受信感度確保のため、超音波プローブ内に増幅回路および増幅回路の保護用のコンデンサを搭載しなければならず、探触子の大型化が問題となっている。
【０００８】
本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１０】
一実施の形態である超音波トランスデューサアレイは、ＣＭＵＴの振動子（ＣＭＵＴセルあるいは単にセルと呼称する）である第１コンデンサと、第１コンデンサに電気的に接続され、音響的に振動しない第２コンデンサとを、同一チップ内に混載するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１２】
本発明によれば、超音波トランスデューサアレイの性能を向上させることができる。特に、超音波トランスデューサアレイを小型化することができる。
【００１３】
また、本発明によれば、超音波プローブの性能を向上させることができる。特に、超音波検プローブを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１である超音波トランスデューサアレイを示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１である超音波トランスデューサアレイの要部を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１である超音波トランスデューサアレイを示す斜視図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１である超音波トランスデューサアレイの回路を説明する概略図である。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例１である超音波トランスデューサアレイを示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１の変形例２である超音波トランスデューサアレイを示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１の変形例３である超音波トランスデューサアレイを示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態１の変形例４である超音波トランスデューサアレイを示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２である超音波プローブを含む超音波エコー診断装置を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態２である超音波プローブを示す概略図である。
【図１２】比較例である超音波トランスデューサアレイを搭載した超音波プローブを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１６】
（実施の形態１）
本実施の形態の超音波トランスデューサアレイを構成する静電容量型超音波トランスデューサは、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて製造された超音波送受信センサである。
【００１７】
＜超音波トランスデューサアレイの構造＞
以下に、図１〜図５を用いて、本実施の形態の超音波トランスデューサアレイの構造について説明する。図１および図２は、本実施の形態の超音波トランスデューサアレイであるチップを示す平面図である。図２では、図１の要部を拡大して示している。図３は、本実施の形態の超音波トランスデューサアレイであるチップの配線構造を示す斜視図である。図４は、本実施の形態の超音波トランスデューサアレイであるチップを示す断面図である。図４は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。図５は、本実施の形態の超音波トランスデューサアレイの回路を説明する概略図である。
【００１８】
本願でいう超音波トランスデューサアレイとは、静電容量型超音波トランスデューサのセルを複数並べた単なるセルアレイ（後述するセルアレイＣＡ）のみを指すのではなく、セルアレイと、当該セルアレイに接続された配線、ビアおよび素子（例えば静電容量素子および抵抗素子）を含むものである。つまり、超音波トランスデューサアレイとは、１つのチップに近い概念である。ただし、超音波トランスデューサアレイは１つのチップよりも大きい概念ではないため、超音波トランスデューサアレイを構成するセルアレイ、配線、ビアおよび素子のそれぞれは、いずれも１つのチップ内に形成される。
【００１９】
図１は、本実施の形態の静電容量型超音波トランスデューサが形成されたチップＣＨＰ１の全体を示す平面図である。チップＣＨＰ１は、厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する主面（上面、表面）および裏面（下面）を有しており、図１では、チップＣＨＰ１の主面側の平面図（上面図）を示している。
【００２０】
図１に示すように、チップＣＨＰ１の平面形状は、例えば長方形、つまり矩形である。ここでは、チップＣＨＰ１はＹ方向に延在している。つまり、チップＣＨＰ１の長手方向はＹ方向であり、チップＣＨＰ１の短手方向はＸ方向である。Ｘ方向およびＹ方向は、チップＣＨＰ１の主面、および、後に説明する半導体基板の主面のそれぞれに沿う方向であり、平面視で互いに直交している。チップＣＨＰ１の主面には、平面視において中央部に位置するセルアレイ（セル領域）ＣＡと、複数のボンディングパッド（以下、パッドという）ＰＤとが配置されている。セルアレイＣＡの平面形状は、例えば長方形、つまり矩形である。平面視でセルアレイＣＡを囲む領域は、平面視でセルアレイＣＡと重ならない周辺領域であり、パッドＰＤは周辺領域に形成されている。
【００２１】
複数のパッドＰＤは、平面視でセルアレイＣＡと隣り合って配置されており、セルアレイＣＡとチップＣＨＰ１の端部との間に位置している。Ｘ方向でセルアレイＣＡと隣り合う複数のパッドＰＤは、Ｙ方向に並んで配置されている。Ｙ方向でセルアレイＣＡと隣り合う複数のパッドＰＤは、Ｘ方向に並んで配置されている。パッドＰＤは、チップＣＨＰ１の入出力用の端子であり、パッドＰＤには、ボンディングワイヤなどが電気的に接続される。
【００２２】
セルアレイＣＡには、図１において破線で示すように、Ｘ方向に延在するチャネルＣＨが形成されている。チャネルＣＨは、セルアレイＣＡの長手方向（Ｙ方向）において複数並んで配置されており、チャネルＣＨの数に対応して、セルアレイＣＡとＸ方向で隣り合う領域にパッドＰＤがＹ方向に並んで複数形成されている。Ｙ方向に並ぶチャネルＣＨの数は、例えば１００〜２００程度である。ただし、図１では、図を分かり易くするため、チャネルＣＨの範囲を表す破線で囲まれた領域を１つのみ示している。各チャネルＣＨのそれぞれは、セルを１〜数百個有している。したがって、セルアレイＣＡの全体には、例えば１００〜１０００００個程度のセルがマトリクス状に並んでいる。
【００２３】
図２には、チップＣＨＰ１の長手方向の端部の平面図を示しており、図３には、図２に示す構造を俯瞰して示している。図２および図３では、セルアレイＣＡおよび電極などのそれぞれを覆う層間絶縁膜を示していない。また、図２では、上下方向に互いに重なる電極のそれぞれを透過して示している。また、図２では、抵抗素子Ｒ１にのみハッチングを付している。
【００２４】
図２および図３に示すように、セルアレイＣＡには、Ｙ方向に延在する導電膜から成る下部電極２がＸ方向に複数並んでいる。複数の下部電極２のそれぞれは、いずれも平面視でセルアレイＣＡの外側まで延在している。全ての下部電極２のそれぞれの一部は、平面視でセルアレイＣＡと重なっている。Ｙ方向における下部電極２の端部の上面には、パッドＰ２が形成されている。複数のパッドＰ２は、図１においてＸ方向に並ぶ複数のパッドＰＤに相当する。
【００２５】
複数並ぶ下部電極２のうち、Ｘ方向の最端部の下部電極２の隣には、Ｙ方向に延在するＤＣバイアス配線（直流電源配線）５が形成されている。Ｙ方向におけるＤＣバイアス配線５の端部の上面には、パッドＰ５が形成されている。パッドＰ５は、図１においてＸ方向に並ぶパッドＰＤのうちの１つに相当する。ＤＣバイアス配線５と複数の下部電極２とは、いずれも同じ高さに形成されている。ＤＣバイアス配線５の全体は、平面視でセルアレイＣＡと重なっていない。言い換えれば、ＤＣバイアス配線５は平面視において、セルアレイＣＡおよびセルアレイＣＡに形成されたセル（振動子）と離間している。
【００２６】
セルアレイＣＡ内では、下部電極２上に、空隙（空洞部）６を介して上部電極１が形成されている。上部電極１は、Ｘ方向に延在する導電膜であり、Ｙ方向に複数並んで配置されている。複数の上部電極１のそれぞれのＸ方向の一方の端部からＸ方向に延在する引き出し配線の上面には、パッドＰ１が形成されている。複数のパッドＰ１は、図１のセルアレイＣＡの４辺のうち、Ｙ方向に延びる１辺に沿ってＹ方向に並ぶ複数のパッドＰＤに相当する。ただし、図３では、図を分かり易くするため、上部電極１を１つのみ示している。つまり、Ｙ方向に複数形成されたチャネルＣＨ（図１参照）のうち、１つのチャネルＣＨの上部電極１のみを図示している。実際には、Ｙ方向に並ぶ複数のパッドＰ１のそれぞれから、平面視でＸ方向に延在する上部電極１が形成されている。また、図２では、一部のチャネルの上部電極１、３、下部電極４、抵抗素子Ｒ１、ビアＶ１およびＶ２の図示を省略している。
【００２７】
全ての上部電極１のそれぞれの一部は、平面視でセルアレイＣＡと重なっている。セルアレイＣＡ内において、上部電極１と下部電極２とは、平面視で互いに直交している。１つの上部電極１と１つの下部電極２とが平面視で互いに重なる箇所では、上部電極１と下部電極２との間に１つの空隙６が形成されている。つまり、空隙６は、平面視で矩形のレイアウトを有している。
【００２８】
平面視で互いに重なる下部電極２、空隙６および上部電極１は、静電容量型超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ：Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer）の１つのセルを構成している。ＣＭＵＴは、音響的に振動させることが可能な静電容量素子（コンデンサ、キャパシタ）である。つまり、上部電極１および下部電極２は、空隙６を介して容量的に結合されており、空隙６上の上部電極１を含む層は、可動部であるメンブレン（可撓性膜）を構成している。下部電極２、空隙６および上部電極１から成るコンデンサＣ２に電圧を印加することで、上部電極１および下部電極２の間に静電気力を発生させる。このとき電圧として交流電圧を加えれば、周期的に静電気力が変化し、メンブレンが振動することで超音波を発振することができる。逆に、コンデンサＣ２が超音波を受ければメンブレンが振動し、電気信号が生じる。つまり、コンデンサＣ２は、超音波の送受信が可能な素子である。ＣＭＵＴのセルは、超音波を発生させ、超音波を送信することが可能であり、かつ、超音波を受信することが可能な最小単位の振動子（超音波振動子）である。当該振動子は、静電型可変容量（可変容量センサ）により構成されている。上部電極１および下部電極２は、空隙６および絶縁膜（図示しない）を介して互いに絶縁されている。
【００２９】
本願でいう「音響的に振動するコンデンサ」とは、電圧を印加することで音波を発振することができ、音波を受けることでメンブレンが振動し、電気信号が生じるコンデンサをいう。逆に、本願でいう「音響的に振動しないコンデンサ」とは、電圧を印加しても音波を発振することがなく、音波を受けた際に振動する部分を備えておらず、音波を受けても電気信号が生じないコンデンサをいう。
【００３０】
Ｙ方向に延在する複数の下部電極２のそれぞれと、Ｘ方向に延在する複数の上部電極１のそれぞれとが互いに直交する領域であるセルアレイＣＡでは、ＣＭＵＴのセルが平面視でマトリクス状に並んで配置されている。言い換えれば、セルアレイＣＡとは、音響的に振動させることが可能なコンデンサＣ２であるセルが行列状に並べられた領域である。各セルと同様に、複数の空隙６も平面視でマトリクス状に配置されている。ただし、図３では、図を分かり易くするため、Ｘ方向に並ぶ１列の空隙６のみを示している。なお、ＤＣバイアス配線５の直上には、空隙６は形成されていない。
【００３１】
上部電極１の直下であって、下部電極２の下には、平面視におけるセルアレイＣＡ内およびセルアレイＣＡ外においてＸ方向に延在する上部電極３が形成されている。また、上部電極３の直下には、平面視におけるセルアレイＣＡ内およびセルアレイＣＡ外においてＸ方向に延在する下部電極４が形成されている。つまり、上部電極３および下部電極４のそれぞれは、平面視で互いに重なっており、絶縁膜（図示しない）を介して互いに絶縁されている。容量的に結合されている上部電極３および下部電極４は、静電容量素子（コンデンサ、キャパシタ）を構成している。ただし、上部電極３および下部電極４から成るコンデンサＣ１は、音響的に振動しないキャパシタである。つまり、コンデンサＣ１に電圧を印加しても超音波を発振することはなく、コンデンサＣ１が超音波を受けても上部電極３および下部電極４は振動せず、電気信号は生じない。
【００３２】
上部電極３および下部電極４は、平面視でセルアレイＣＡと重なる領域内のみならず、平面視でセルアレイＣＡと重ならない領域でも、互いにＺ方向（縦方向、垂直方向）において対向している。Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに対し直交する方向であり、また、チップＣＨＰ１（図１参照）の主面、および、後に説明する半導体基板の主面のそれぞれに対し垂直な方向である。また、パッドＰ１の直下においても、上部電極３および下部電極４は互いにＺ方向において対向している。このように上部電極３および下部電極４は、セルアレイＣＡ内だけでなく広い領域で対向しているため、コンデンサＣ１は高い静電容量を有している。
【００３３】
下部電極４のＸ方向の一方の端部の上面には、パッドＰ４が形成されている。複数のパッドＰ４は、図１のセルアレイＣＡの４辺のうち、Ｙ方向に伸びる１辺に沿ってＹ方向に並ぶ複数のパッドＰＤに相当する。また、図示はしていないが、上部電極３のＸ方向の一方の端部の上面にパッドが形成されていてもよい。
【００３４】
上部電極１と上部電極３とは、例えば、上部電極の下面と上部電極３の上面とを接続するスルーホールビア（以下、単にビアと呼ぶ）Ｖ１により電気的に接続されている。ビアＶ１は、層間絶縁膜（図示しない）を貫通する導電性接続部である。
【００３５】
上部電極１は、抵抗素子Ｒ１に電気的に接続されている。抵抗素子Ｒ１は、ここでは、図３にしめすように、上部電極１を構成する導電膜と一体となっており、平面視で上部電極１よりも細い幅を有し、ジグザグに蛇行するパターンにより構成されている。つまり、抵抗素子Ｒ１はジグザグのレイアウトを有しており、比較的細く長い導電経路を有し、上部電極１よりも小さい断面積を有しているため、比較的高い抵抗値を有している。なお、図２では抵抗素子Ｒ１のこのような蛇行パターンの図示を省略し、抵抗素子Ｒ１を簡略化して示している。
【００３６】
抵抗素子Ｒ１の端部のうち、上部電極１と接続されている側の端部の反対側の端部と、ＤＣバイアス配線５とは、例えば、抵抗素子Ｒ１の下面とＤＣバイアス配線５の上面とを接続するビアＶ２により電気的に接続されている。つまり、Ｙ方向に並ぶ全チャネルの上部電極１は、各チャネルの抵抗素子Ｒ１を介して、共通のＤＣバイアス配線５に電気的に接続されている。ビアＶ２は、層間絶縁膜（図示しない）を貫通する導電性接続部である。
【００３７】
パッドＰ１、Ｐ２、Ｐ４およびＰ５のそれぞれは、上記層間絶縁膜（図示しない）から露出する金属面を含み、平面視でセルアレイＣＡと離間した位置に配置されている。上部電極１、３、下部電極２、４およびＤＣバイアス配線５のそれぞれは、例えばＡｌ（アルミニウム）などから成る導電膜である。上部電極１は、例えばＳｉ（シリコン）膜により構成されていてもよい。また、上部電極１、３、下部電極２、４およびＤＣバイアス配線５のそれぞれは、いずれも平面視で矩形のレイアウトを有している。
【００３８】
なお、抵抗素子Ｒ１は上部電極１の一部ではない。また、抵抗素子Ｒ１とＹ方向で並び、パッドＰ１に接続された細いパターンは、上部電極１の一部ではなく、上部電極１とパッドＰ１とを電気的に接続するための引き出し配線（導電性接続部）である。したがって、上部電極１は、平面視で矩形のレイアウトを有している。少なくとも、平面視で下部電極２と重なり、コンデンサＣ２を構成している上部電極１の平面形状は矩形である。
【００３９】
次に、図４を用いて、各チャネルの断面構造について説明する。図４に示すように、本実施の形態のチップは、基板７を有している。基板７は、例えば単結晶Ｓｉ（シリコン）やＳｉＣ（炭化ケイ素）のような半導体から成るが、用途に応じて石英またはポリイミドなどの絶縁体を用いても構わない。基板７上には、例えば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜から成る層間絶縁膜８が形成されている。層間絶縁膜８内には、基板７上に順に形成された下部電極４および上部電極３が形成されている。下部電極４および上部電極３のそれぞれは、周囲を層間絶縁膜８に覆われており、層間絶縁膜８を介して互いに離間している。
【００４０】
層間絶縁膜８上には、下部電極２が形成されている。また、下部電極２上には、例えば酸化シリコン膜から成る層間絶縁膜９が形成されている。層間絶縁膜９内には、下部電極２上に順に形成された空隙６および上部電極１が形成されている。空隙６および上部電極１のそれぞれは、周囲を層間絶縁膜９に覆われている。つまり、空隙６は、層間絶縁膜９内に形成された空洞部であり、空隙６内は、例えば真空となっている。各チャネルにおいて、上部電極１、３、下部電極２、４および空隙６は、互いに平面視で重なっている。すなわち、上部電極３および下部電極４から成るコンデンサＣ１と、上部電極１および下部電極２から成るコンデンサＣ２とは、互いに平面視で重なっている。ここでは、層間絶縁膜８、９のそれぞれを１つの膜として示しているが、実際には、層間絶縁膜８、９のそれぞれは、複数の絶縁膜の積層体から構成されていてもよい。
【００４１】
次に、図５を用いて、本実施の形態の超音波トランスデューサアレイの構成および動作について説明する。
【００４２】
本実施の形態の超音波トランスデューサアレイであるチップＣＨＰ１（図１参照）は、ＣＭＵＴ（静電容量型超音波トランスデューサ）である複数のセル、つまり複数の振動子を有する装置である。
【００４３】
当該セルは、図５に示す上部電極１および下部電極２から成るコンデンサＣ２に相当する。複数の下部電極２のそれぞれは、直流電源（直流電圧源）ＤＣの負側の端子に接続されており、直流電源ＤＣの正側の端子は、抵抗素子Ｒ１を介して上部電極１に接続されている。また、直流電源ＤＣの正側の端子は、抵抗素子Ｒ１を介してコンデンサＣ１の第１端子に接続されており、上部電極１も、コンデンサＣ１の第１端子に接続されている。コンデンサＣ１の第２端子は、増幅回路ＡＭＰ１を介して、例えば超音波エコー診断装置（超音波診断装置、超音波画像装置）の本体側に接続されている。超音波エコー診断装置については、図１０を用いて後述する。増幅回路ＡＭＰ１は、ＣＭＵＴの複数の振動子が受信した信号を増幅して超音波エコー診断装置の本体側に送信する役割を有している。図５では、超音波エコー診断装置の本体の構成を一点鎖線で囲んで示している。
【００４４】
コンデンサＣ１の上記第１端子は、例えば図２および図３に示す上部電極３に相当し、その場合、コンデンサＣ１の上記第２端子は、図２および図３に示す下部電極４に相当する。逆に、第１端子が下部電極４に相当し、第２端子が上部電極３に相当してもよい。以下では、第１端子は上部電極３に相当し、第２端子が下部電極４に相当する場合について説明する。
【００４５】
図５に示す抵抗素子Ｒ１は、図２および図３に示す抵抗素子Ｒ１に相当する。図２および図３に示すＤＣバイアス配線５は、直流電源ＤＣの正側の端子に接続されている。つまり、各チャネルの抵抗素子Ｒ１には、図３に示すビアＶ２を介してＤＣバイアス配線５からＤＣバイアス電圧が供給される。図５に示すように、抵抗素子Ｒ１、コンデンサＣ１の第１端子（上部電極３）および上部電極１は、ノードＡ１に接続されている。また、コンデンサＣ１の第２端子（下部電極４）および増幅回路ＡＭＰ１は、ノードＢ１に接続されている。
【００４６】
ここで、ノードＢ１には、交流電源ＡＣが、増幅回路ＡＭＰ２を介して接続されている。実際には、交流電源ＡＣとノードＡ１との間には、ＣＭＵＴによる送信動作時にオン状態となり、ＣＭＵＴによる受信動作時にオフ状態となるスイッチング素子である送受切替スイッチＳＷ１およびＳＷ２が接続されている。送受切替スイッチＳＷ１およびＳＷ２は増幅回路ＡＭＰ２からの駆動電圧印加時に導通することで、当該駆動電圧を、コンデンサＣ１を通してコンデンサＣ２に印加する。同時に、増幅器ＡＭＰ１およびＡＭＰ３を切り離すことで、駆動電圧の印加により増幅器ＡＭＰ１およびＡＭＰ３が破壊されることを防ぐ。送受切替スイッチＳＷ１およびＳＷ２の機能を持つ回路素子としては、たとえばダイオードまたはＦＥＴ（Field Effect Transistor、電界効果トランジスタ）などを用いることが可能である。
【００４７】
コンデンサＣ１は、直流電源ＤＣから供給される電圧により増幅回路ＡＭＰ１が破壊されることを防ぐ役割を有している。なお、コンデンサＣ１は同時に、増幅回路ＡＭＰ２の出力端子に直流電源ＤＣから供給されることで増幅回路ＡＭＰ２が破壊されることを防ぐ役割を有しているが、コンデンサＣ１を介さずとも増幅回路ＡＭＰ２を保護できる場合には、交流電源ＡＣは、増幅回路ＡＭＰ２を介してノードＡ１に接続されていてもよい。交流電源ＡＣは、ＣＭＵＴの送信動作時にＣＭＵＴを駆動させるための駆動信号源である。
【００４８】
ＣＭＵＴを用いて超音波を発生させる動作（送信動作）では、下部電極２および上部電極１に直流および交流の電圧を重畳印加することにより、下部電極２と上部電極１との間に静電気力が働き、各振動子の空隙６（図３参照）上のメンブレンが、メンブレンのばねの力との釣り合いにより、交流電源ＡＣの動作周波数に応じた周波数で垂直方向に振動する。このとき、上部電極１と下部電極２との間の最大の電位差は例えば３００Ｖである。これにより、振動子から数ＭＨｚ（例えば１〜１０ＭＨｚ）の超音波（超音波パルス）が発生する。
【００４９】
上記直流の電圧は、図５に示す直流電源ＤＣから、コンデンサＣ２に対し印加される。また、上記交流の電圧は、図５に示す交流電源ＡＣから、コンデンサＣ２に対して印加される。交流電源ＡＣの電圧は、例えば、１０〜１００Ｖ、または１００Ｖ以上である。直流電源ＤＣの電圧は、例えば、１００〜２００Ｖである。コンデンサＣ１の静電容量は、例えば約１０００ｐＦである。抵抗素子Ｒ１の抵抗値は、例えば約５００ｋΩである。
【００５０】
また、ＣＭＵＴによる受信動作では、各振動子のメンブレンに到達した超音波の圧力によりメンブレンが振動し、下部電極２と上部電極１との間の静電容量が変化することで、超音波を検出することができる。すなわち、反射波による下部電極２と上部電極１との間隔の変位を静電容量（各振動子の静電容量）の変化として検出する。このように静電容量型超音波トランスデューサを用いて超音波の送受信を行うことにより、例えば生体組織の断層像を撮像することができる。すなわち、ＣＭＵＴは、容量検出型の超音波センサである。このようにＣＭＵＴを用いた送受信動作を行っても、音響的に振動しないコンデンサＣ１では、コンデンサＣ１の一部が振動することも、超音波を送受信することもない。
【００５１】
コンデンサＣ１は、直流電源ＤＣから供給される電圧により増幅回路ＡＭＰ１が破壊されることを防ぐため、直流電源ＤＣと増幅回路ＡＭＰ１との間に挿入されるＤＣブロック用コンデンサである。コンデンサＣ１が形成されていることで、増幅回路ＡＭＰ１には、微小な交流信号のみが流れる。抵抗素子Ｒ１を直流電源ＤＣのプラス端子に接続している理由の１つは、メンブレンの振動により生じたコンデンサＣ２の静電容量変化により、直流電源ＤＣから流入する電流に応じ、ノードＡ１に電圧変化を生じさせることで受信超音波を電圧に変換することにある。抵抗素子Ｒ１を直流電源ＤＣのプラス端子に接続している理由の他の１つは、ＣＭＵＴを搭載したチップを備えた超音波プローブ（図１０参照）が故障し、漏電が起きた際、検査対象（例えば生体）に対し直流電源ＤＣから大きな電流が流れることを防ぐことにある。また、抵抗素子Ｒ１を直流電源ＤＣのプラス端子に接続している理由の他の１つは、超音波トランスデューサアレイの電源投入時に大きな突発電流が増幅回路ＡＭＰ１に流れないようにすることにある。また、抵抗素子Ｒ１を直流電源ＤＣのプラス端子に接続している理由の他の１つは、Ｙ方向（図２参照）において隣り合う別々のチャネルのセル同士で受信信号が混信することを防ぐことにある。つまり、抵抗素子Ｒ１を形成することで、チャネル間の電気的な結合を弱めることができる。
【００５２】
上記の理由から、ＣＭＵＴのセルアレイＣＡ（図２参照）を構成する複数のチャネルのそれぞれには、コンデンサＣ２、抵抗素子Ｒ１および増幅回路ＡＭＰ１が必要である。つまり、図５において破線で囲まれた範囲内の素子および回路が、チャネルの数に応じて複数必要である。本実施の形態の主な特徴の１つは、ＣＭＵＴを構成する振動子であるコンデンサＣ２とは異なり、音響的に振動しないコンデンサＣ１を、チップにコンデンサＣ２と共に混載していることにある。また、本実施の形態の主な特徴の１つは、抵抗素子Ｒ１を、チップにコンデンサＣ２と共に混載していることにある。図２に示すように、抵抗素子Ｒ１およびＤＣバイアス配線５は、平面視でセルアレイＣＡの外側に配置されている。また、図２および図３に示すように、コンデンサＣ２の直下に配置されたコンデンサＣ１の一部は、平面視でセルアレイＣＡの外側に配置されている。
【００５３】
＜本実施の形態の超音波トランスデューサアレイの効果＞
以下に、図１２を用いて、本実施の形態の超音波トランスデューサアレイの効果について説明する。図１２は、比較例である超音波トランスデューサアレイを搭載した超音波プローブの概略図である。
【００５４】
上記のように、ＣＭＵＴを構成する複数のセルを含むチャネルには、抵抗素子およびＤＣブロック用コンデンサを接続する必要がある。ここで、チャネルは１つのチップに例えば１００〜２００程度並んで配置されているため、それぞれのチャネルに対して接続する抵抗素子およびＤＣブロック用コンデンサの数も１００〜２００程度必要となる。
【００５５】
図１２では、比較例として、ＣＭＵＴを含むチップＣＨＰ２を先端に有する探触子、つまり超音波プローブ１２を示している。比較例の超音波プローブ１２は、その内部に複数のプリント基板を搭載している。超音波プローブ１２内の複数のプリント基板には、例えば、各チャネルの数に対応する複数の上記抵抗素子および複数のＤＣブロック用コンデンサを搭載した基板ＣＲと、図５に示す増幅回路ＡＭＰ１を搭載した基板ＡＭＰと、増幅回路ＡＭＰ１と超音波エコー診断装置とを接続するコネクタ回路を搭載した基板ＣＮとがある。
【００５６】
これらの基板ＣＲ、ＡＭＰおよびＣＮは、互いに別々のプリント基板であってもよく、１つのプリント基板であってもよい。ただし、比較例では、ＣＭＵＴの各チャネルの数に応じて、受動部品である抵抗素子および受動部品であるブロック用コンデンサをそれぞれ複数プリント基板に搭載しているため、１つのプリント基板に基板ＣＲ、ＡＭＰおよびＣＮの全ての受動部品およびチップを搭載しようとすると、当該プリント基板の面積が非常に大きくなる。よって、図１２では基板ＣＲ、ＡＭＰおよびＣＮのそれぞれが並んで配置されているが、実際には、超音波プローブ１２内において複数のプリント基板が互いに重なって配置されている。超音波プローブ１２内の全てのプリント基板の実装面積のうち、例えば３０〜４０％を、抵抗素子およびブロック用コンデンサが実装された面積が閉めている。
【００５７】
ここでは、受動部品である抵抗素子および受動部品であるブロック用コンデンサをチャネルの数に応じて超音波プローブ１２内に収めているため、超音波プローブ１２が大型化して、以下のような問題が生じる。すなわち、例えば、超音波プローブ１２のグリップが握りづらくなる問題、および、超音波プローブ１２を被検体（生体）に接触させる際、所望の角度で接触させることが困難となる問題などが生じる。
【００５８】
そこで、本実施の形態では、図２および図３に示すように、抵抗素子Ｒ１と、ＤＣブロック用コンデンサであるコンデンサＣ１とを、ＣＭＵＴのセルが搭載されたチップＣＨＰ１に混載している。これにより、受動部品である抵抗素子および受動部品であるＤＣブロック用コンデンサをそれぞれ用意する必要がないため、超音波トランスデューサアレイを小型化することができる。すなわち、超音波トランスデューサアレイの性能を向上させることができる。
【００５９】
抵抗素子Ｒ１は、例えば上部電極１を構成する導電膜のレイアウトを変更することで形成することができ、コンデンサＣ１は、メンブレンを有さず音響的に振動しないという点でコンデンサＣ２と異なるが、コンデンサＣ２と同様の技術によりチップＣＨＰ１内に形成することができる。すなわち、チップＣＨＰ１に抵抗素子Ｒ１およびコンデンサＣ１を搭載するに当たり、格別の困難性はなく、既存の技術により抵抗素子Ｒ１およびコンデンサＣ１を形成することができる。また、平面視でセルアレイＣＡの周囲に抵抗素子Ｒ１を追加して形成することができ、平面視でセルアレイＣＡに重なる領域およびセルアレイＣＡの周囲の領域にコンデンサＣ１を形成することができるため、抵抗素子Ｒ１およびコンデンサＣ１をチップＣＨＰ１に形成しても、チップＣＨＰ１の面積が増大することを防ぐことができる。すなわち、図１に示すチップＣＨＰ１は、セルアレイＣＡの両側にワイヤボンドないしフリップチップボンディングによる配線接続のためパッドが設けられる。
【００６０】
セルアレイＣＡは例えば４ｍｍの幅を有しているが、配線接続時にセルアレイＣＡがボンディング装置と接触して破損する不具合、または、セルアレイＣＡを配線接続のための部材が覆って音響伝搬を阻害するなどの不具合を防止する必要がある。これらの不具合を防止するためには、ボンディングパッドＰＤをセルアレイＣＡから十分離して設置する必要がある。その結果、チップＣＨＰ１は例えば短手方向で８ｍｍの幅を有することとなる。本実施の形態では、セルアレイＣＡの両側の２ｍｍの領域を使用してコンデンサＣ１および抵抗素子Ｒ１を形成できるため、チップ面積を有効に活用することができる。
【００６１】
また、ここでは、セルアレイＣＡの下部電極２と並べて、平面視でセルアレイＣＡの隣りにＤＣバイアス配線５を形成し、ＤＣバイアス配線５に並列に各チャネルの上部電極１を各チャネルの抵抗素子Ｒ１を介して接続している。このような接続を実現するため、ＤＣバイアス配線５は、下部電極２と並行に延在している。言い換えれば、ＤＣバイアス配線５は、チャネルが並ぶ方向に延在している。よって、チップＣＨＰ１の面積の増大を防ぎつつ、各チャネルの上部電極１に各チャネルの抵抗素子Ｒ１を介してＤＣバイアス電圧を供給することができる。
【００６２】
また、上部電極１、３、下部電極２および４のそれぞれは、平面視で矩形のレイアウトを有している。これにより、各振動子であるコンデンサＣ２の静電容量を増大させ、ＣＭＵＴの感度を高めることができ、かつ、コンデンサＣ１の静電容量を増大させることができる。コンデンサＣ１は、ＤＣブロック用コンデンサとして機能するために大きな比較的静電容量（例えば１０００ｐＦ）を有している必要があるため、コンデンサＣ１が所望の静電容量特性を満たすようにするため、上部電極３と下部電極４との対向面積は、大きいことが望ましい。このため、本実施の形態では、コンデンサＣ２をセルアレイＣＡと平面視で重なる領域内のみならず、セルアレイＣＡの外側の領域に延伸するよう形成している。例えば、平面視でセルアレイＣＡを囲む周辺領域内であって、パッドＰ１の直下の領域にまでコンデンサＣ２を構成する上部電極３および下部電極４を延ばして形成することができる。これにより、チップＣＨＰ１の面積の増大を防ぎ、かつ、コンデンサＣ１の静電容量を増大させることができる。
【００６３】
また、コンデンサＣ２の下にコンデンサＣ１を設けても、コンデンサＣ２の下のコンデンサＣ１および半導体基板７（図４参照）を含む層の厚さは、ＣＭＵＴで送受信する超音波に対して十分薄く、たとえば超音波波長の１／２０以下とすることができるため、超音波トランスデューサアレイの音響特性に悪影響を与えない。また、コンデンサＣ１はセラミックを積層したコンデンサのように厚みがあり、その結果硬い構造ではなく、アルミニウム膜および酸化シリコン膜など比較的柔軟な材料を積層した、合計厚み数マイクロメートル程度の薄い構造により構成されている。このため、超音波トランスデューサアレイの音響特性に悪影響を与えることを防ぐことができる。具体的には、チップが硬い素材で構成される場合、チップおよびメンブレンの音響インピーダンスが被検体（生体）または水などのそれぞれの音響インピーダンスに対し過度に大きくなり、これによりＣＭＵＴと被検体の間で超音波が反射する結果、超音波トランスデューサアレイの感度が低下する。これに対し、本実施の形態ではチップが比較的柔軟な材料により構成されるため、超音波トランスデューサアレイの感度低下を防ぐことができる。
【００６４】
なお、ここでは図３に示す抵抗素子Ｒ１を細く蛇行するレイアウトで形成することで、抵抗素子Ｒ１の抵抗値を高く設定することについて説明したが、抵抗素子Ｒ１を、抵抗率が上部電極１よりも高い材料（例えばＷ（タングステン）またはＴｉ（チタン））で構成してもよい。この場合、上部電極１と抵抗素子Ｒ１とは別々の工程で形成された別々の膜により構成されるが、上部電極１と抵抗素子Ｒ１とを互いに接触させるか、または、配線およびビアなどを介して上部電極１と抵抗素子Ｒ１とを電気的に接続させてもよい。
【００６５】
また、ここでは上部電極１、３のそれぞれをビアＶ１を介して接続することについて説明したが、ビアＶ１を形成せず、他の経路で上部電極１、３のそれぞれを電気的に接続してもよい。例えば、上部電極３の延在方向の端部の上面に、層間絶縁膜から露出するパッドを形成し、当該パッドとパッドＰ１とを、ボンディングワイヤおよびプリント基板などを介して電気的に接続してもよい。
【００６６】
また、上部電極１は、上部電極３ではなく下部電極４に電気的に接続されていてもよい。
【００６７】
＜変形例１＞
図６に示すように、コンデンサＣ１を構成する上部電極３および下部電極４の相互間には、空隙１０が形成されていてもよい。図６は、本実施の形態の変形例１である超音波トランスデューサアレイを示す断面図である。
【００６８】
層間絶縁膜８に周囲を覆われている空隙１０内は、例えば真空である。上部電極３は空隙１０の直上に配置されているが、空隙１０と下部電極２との間の層は空隙６の上部に形成されたメンブレンよりも厚みを持たせることが可能であり、コンデンサＣ１に電圧を印加しても、当該層は振動しない。また、空隙１０の内部に隔壁または支柱を複数設け、当該層の変形を抑制することも可能である。すなわち、コンデンサＣ１は、音響的に振動せず、超音波の送受信を行わない静電容量素子である。
【００６９】
＜変形例２＞
図７に示すように、コンデンサＣ１と同様の役割を有するコンデンサＣ３を、コンデンサＣ１の直下に形成してもよい。図７は、本実施の形態の変形例２である超音波トランスデューサアレイを示す断面図である。
【００７０】
コンデンサＣ３は、コンデンサＣ１と同様の構造を有している。すなわち、コンデンサＣ３は、層間絶縁膜８内において、縦方向に互いに対向する下部電極１４と上部電極１３とにより構成されている。ここでは下部電極４と上部電極３との間に空隙１０が形成されており、下部電極１４と、下部電極１４上の上部電極１３との間に空隙２０が形成されているが、これらの空隙は形成されていなくてもよい。つまり、下部電極４と上部電極３との間、および、下部電極１４と上部電極１３との間のそれぞれは、例えば層間絶縁膜８のみが形成されていてもよい。
【００７１】
コンデンサＣ１とコンデンサＣ３とは、互いに並列に接続されている。よって、図５に示すコンデンサＣ１の実効的な面積が増大するため、図５に示すコンデンサＣ１の静電容量を増大させることができる。すなわち、図５に示すコンデンサＣ１が比較的高い静電容量特性を求められる場合であっても、コンデンサＣ２の下に複数のコンデンサを積層することで、チップの面積を増大させることなく、所望の当該容量特性を得ることができる。
【００７２】
＜変形例３＞
図８に示すように、抵抗素子Ｒ２は、細いレイアウトで形成されることで抵抗値を増大させるのでなく、抵抗素子Ｒ２を構成する膜を薄膜化することで、抵抗素子Ｒ２の抵抗値を増大させてもよい。すなわち、抵抗素子Ｒ２は薄膜化されることで断面積が小さくなり、抵抗値が増大する。図８は、本実施の形態の変形例３である超音波トランスデューサアレイを示す斜視図である。
【００７３】
この場合、抵抗素子Ｒ２の材料は、上部電極１と同じでも異なっていてもよい。このような抵抗素子Ｒ２は、例えば、上部電極１および抵抗素子Ｒ２を構成するパターンを形成した後、抵抗素子Ｒ２を構成する部分の当該パターンのみをエッチバックすることで形成することができる。
【００７４】
＜変形例４＞
図９は、本発明の実施の形態１の変形例４である超音波トランスデューサアレイを示す平面図である。図９では、電極間の空隙を複数に分割する場合の複数の変形例を示している。
【００７５】
セルアレイＣＡ中の空隙６は、上部電極１と下部電極２とが平面視で互いに重なる領域に形成される。この空隙６は各々の領域に対し１つだけ設け、かつ形状を矩形とすることがチップ面積の活用からは望ましい。
【００７６】
一方で、空隙６が拡大すると、メンブレンの支点間距離が広がり、メンブレンが柔らかくなり過ぎることがある。その結果として共振周波数が低下し、高周波帯での感度が低下する。その場合、図９に示すように空隙６内に隔壁７１、７２または７３を形成し、空隙６を複数のサブ空隙６１、６２または６３に分割してメンブレンの共振周波数を高めてもよい。この際、サブ空隙の形状は、矩形（サブ空隙６１参照）のほか、円形（サブ空隙６２参照）または六角形（サブ空隙６３参照）としてもよい。サブ空隙６１〜６３を設ける場合、それらの配置は可能な限り、空隙６が占めていた領域に隙間なく敷き詰めることが感度の観点からは望ましい。
【００７７】
（実施の形態２）
次に、前記実施の形態１および前記実施の形態１の変形例１〜４のいずれかの超音波トランスデューサアレイ（チップ）を、例えば超音波エコー診断装置（超音波診断装置、超音波画像装置）などの超音波検査装置に適用した場合について、図１０および図１１を用いて説明する。図１０は、本実施の形態の超音波プローブを含む超音波エコー診断装置を示す斜視図である。図１１は、本実施の形態の超音波プローブを示す概略図である。
【００７８】
超音波エコー診断装置は、音波の透過性を利用し、外から見ることのできない生体内部を、可聴音領域を超えた超音波を用いてリアルタイムで画像化して目視可能にした医療用診断装置である。図１０に示すように、超音波エコー診断装置１３０は、本体１３２と、本体１３２の上部に設置された表示部１３３と、本体の前面部分に取り付けられた操作部１３６と、チップＣＨＰ１を含む超音波プローブ（超音波探触子）１１とを備えている。超音波プローブ１１からはケーブル（コード）１３８が延びており、当該コードは接続部１３７において本体１３２に接続されている。操作部１３６は、例えば、トラックボール、キーボード若しくはマウスなどの入力機器またはそれらを組み合わせたものである。表示部１３３は、画像処理された診断画像を表示する表示装置である。
【００７９】
チップＣＨＰ１には、本体１３２側の送信アンプＡＭＰ２およびＤＣバイアス電源ＤＣから、ケーブル１３８を介して交流電圧および直流電圧が供給される。図１１に示す超音波プローブ１１は、超音波の送受信部である。超音波プローブ１１を構成するプローブケースの先端面には、チップＣＨＰ１が、その主面（複数の振動子の形成面）を外部に向けた状態で取り付けられている。
【００８０】
チップＣＨＰ１の表面は、セルアレイＣＡが破損しないよう保護し、かつ被検体（生体）に効率よく超音波を伝達するため、コーティング層で覆ってもよい。当該コーティング層は、凸レンズ状の断面形状を備えることで、超音波を収束させる音響レンズとしての機能を持たせてもよい。当該コーティング層または音響レンズには、シリコーンゴム、軟質ウレタン樹脂またはエラストマーなどの材質を用いることができる。当該コーティング層の材質には、第一に電気絶縁性を備え、第二に被検体に近似した音響インピーダンスを備えた材質を選択することが望ましい。
【００８１】
超音波診断に際しては、超音波プローブ１１の先端を被検体の表面に当てた後、超音波プローブ１１の先端が被検体の表面に当たる位置を徐々にずらしながら走査する。このとき、体表に近接させた超音波プローブ１１から被検体内に数ＭＨｚの超音波パルスを送波し、音響インピーダンスの異なる組織境界からの反射波（反響またはエコー）を受波する。これにより、図１０に示す表示部１３３に表示された生体組織の断層像を得て、診断対象に関する情報を知ることができる。超音波を送波してから受波するまでの時間間隔によって反射体の距離情報が得られる。また、反射波のレベルまたは外形から反射体の存在または質に関する情報が得られる。
【００８２】
図１１に示すように、超音波プローブ１１は、その内部に複数のプリント基板を搭載している。超音波プローブ１１内の複数のプリント基板には、例えば、図５に示す増幅回路ＡＭＰ１を搭載した基板ＡＭＰと、増幅回路ＡＭＰ１と超音波エコー診断装置１３０（図９参照）とを接続するコネクタ回路を搭載した基板ＣＮとがある。
【００８３】
これらの基板ＡＭＰおよびＣＮは、互いに別々のプリント基板であってもよく、１つのプリント基板であってもよい。図１１では基板ＡＭＰおよびＣＮのそれぞれを並べて示しているが、それらの基板は、超音波プローブ１１内において厚さ方向に重ねられていてもよい。
【００８４】
本実施の形態では、図２および図３に示すように、抵抗素子Ｒ１と、ＤＣブロック用コンデンサであるコンデンサＣ１とを、ＣＭＵＴのセルが搭載されたチップＣＨＰ１に混載している。これにより、図１２に示す比較例のように、受動部品である抵抗素子および受動部品であるブロック用コンデンサをそれぞれ用意し、それらの受動部品を搭載したプリント基板を、基板ＡＭＰなどと同様に超音波プローブ１１内に配置する必要がないため、超音波プローブ１１を小型化することができる。すなわち、超音波プローブ１１の性能を向上させることができる。
【００８５】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００８６】
例えば、前記実施の形態１、２では超音波トランスデューサアレイおよび超音波プローブを、生体などの表面に近接させる医療用診断装置として用いる場合について説明したが、前記実施の形態１、２で説明した超音波トランスデューサアレイおよび超音波プローブは、カテーテル、顕微鏡あるいは工業用非破壊検査装置など、種々の超音波検査装置に使用することが可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１、３、１３    上部電極
２、４、１４    下部電極
５    ＤＣバイアス配線
６、１０、２０    空隙
７    基板
８、９    層間絶縁膜
１１、１２    超音波プローブ
６１、６２、６３    サブ空隙
７１、７２、７３    隔壁
１３０    超音波エコー診断装置
１３２    本体
１３３    表示部
１３６    操作部
１３７    接続部
１３８    ケーブル
ＡＣ    交流電源
ＡＭＰ、ＣＮ、ＣＲ      基板
ＡＭＰ１〜ＡＭＰ３    増幅回路
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３    コンデンサ
ＣＡ    セルアレイ
ＣＨ    チャンネル
ＣＨＰ１    チップ
ＤＣ    直流電源
ＰＤ、Ｐ１〜Ｐ５    ボンディングパッド
Ｒ１、Ｒ２    抵抗素子
ＳＷ１、ＳＷ２    送受切替スイッチ
Ｖ１、Ｖ２    ビア
【図１】
2020036252.tif 000003
【図２】
2020036252.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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