(57)【要約】【課題】  本発明では、不良セルまたは不良セル群を検出して、その不良セル群以外の正常なセル群の電極にのみ信号入出力線と接続する静電容量型超音波振動子を提供する。【解決手段】  シリコン基板と、シリコン基板の上面に配設された第１の電極と、第１の電極と対向した第２の電極を含むメンブレンと、メンブレン支持部とからなる複数の振動子セルから構成された複数の振動子エレメントから構成される静電容量型超音波振動子は、前記第１の電極と電気的に接続され、前記各振動子セル、所定数の該振動子セル群のそれぞれ、及び前記各振動子エレメントのうち少なくともいずれか１つに対応する第３の電極と、前記第２の電極と電気的に接続された接地電極である第４の電極とを備えることにより、上記課題の解決を図る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板と、
前記シリコン基板の上面に配設された第１の電極と、
前記第１の電極と対向し所定の空隙を隔てて配設された第２の電極と、
前記第２の電極を支持するメンブレンと、
前記メンブレンを支持するメンブレン支持部と、
からなる並列接続される複数の振動子セルからなる振動子エレメントの複数から構成される静電容量型超音波振動子であって、
前記各振動子セル、該振動子セルの集まりからなる複数の振動子セル群のそれぞれ、及び前記各振動子エレメントのうち少なくともいずれか１つに対応する第１の電極パッドであって前記第１の電極と電気的に接続される該第１の電極パッドと、
前記第２の電極と電気的に接続された接地電極である第２の電極パッドと、
を備えることを特徴とする静電容量型超音波振動子。
【請求項２】
前記第１の電極パッドは、前記第２の電極パッドと同じ面側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型超音波振動子。
【請求項３】
前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとが形成される側は、超音波送受信面側であることを特徴とする請求項２に記載の静電容量型超音波振動子。
【請求項４】
前記静電容量型超音波振動子は、さらに、
前記振動子エレメントを駆動させる駆動信号が入力される信号線を備え、
前記信号線は、前記第２の電極パッドと短絡していない前記第１の電極パッドとのみ電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型超音波振動子。
【請求項５】
シリコン基板と、前記シリコン基板の上面に配設された第１の電極と、前記第１の電極と対向し所定の空隙を隔てて配設された第２の電極と、前記第２の電極を支持するメンブレンと、前記メンブレンを支持するメンブレン支持部とからなる並列接続される複数の振動子セルからなる振動子エレメントの複数から構成される静電容量型超音波振動子の製造方法であって、
前記各振動子セル、該振動子セルの集まりからなる複数の振動子セル群のそれぞれ、及び前記各振動子エレメントのうち少なくともいずれか１つに対応する第１の電極パッドであって前記第１の電極と電気的に接続される該第１の電極パッドと、
前記第２の電極と電気的に接続された接地電極である第２の電極パッドと、
を設けることを特徴とする静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項６】
前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとを、同じ面側に形成することを特徴とする請求項５に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項７】
前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとを、超音波送受信面側に形成することを特徴とする請求項６に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項８】
前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間で短絡していないかを検出する短絡検出の検出結果に基づいて、前記振動子エレメントを駆動させる駆動信号が入力される信号線を、前記第２の電極パッドと短絡していない該第１の電極パッドとのみに電気的に接続することを特徴とする請求項５に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項９】
前記短絡検出は、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間に電圧を印加することにより、該記第１の電極パッドと該第２の電極パッド間の静電容量及び誘電損失を検出することを特徴とする請求項８に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項１０】
前記短絡検出は、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間に交流電圧及び直流電圧を印加することにより、該記第１の電極パッドと該第２の電極パッド間の静電容量及び誘電損失を検出することを特徴とする請求項８に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項１１】
前記短絡検出は、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間に電圧を印加することにより、該記第１の電極パッドと該第２の電極パッド間の直流抵抗を検出することを特徴とする請求項８に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項１２】
前記短絡検出は、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間に電圧を印加して非接触赤外線温度検査を行うことを特徴とする請求項８に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項１３】
前記短絡検出は、電子ビームを用いた画像検査法であることを特徴とする請求項８に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項１４】
前記画像検査法は、電位コントラスト法、試料吸収電流法、抵抗コントラスト法、及び電子ビーム誘起電流法のうち少なくともいずれかの方法であることを特徴とする請求項１３に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項１５】
前記全ての第１の電極パッドに対して、前記振動子エレメントを駆動させる駆動信号が入力される信号線を電気的に接続した後、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間で短絡していないかを検出する短絡検出の結果に基づいて、前記第２の電極パッドと短絡している前記第１の電極パッドと、前記信号線とを電気的に断線することを特徴とする請求項５に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項１６】
前記短絡検出は、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間に電圧を印加して非接触赤外線温度分布検査を行うことを特徴とする請求項１５に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項１７】
前記短絡検出は、電子ビームを用いた画像検査法であることを特徴とする請求項１５に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項１８】
前記画像検査法は、電位コントラスト法、試料吸収電流法、抵抗コントラスト法、及び電子ビーム誘起電流法のうち少なくともいずれかの方法であることを特徴とする請求項１７に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法。
【請求項１９】
請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の静電容量型超音波振動子を備える体腔内挿入型超音波診断装置。
【請求項２０】
請求項５〜１８のうちいずれか１項に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法により製造された静電容量型超音波振動子を備える体腔内挿入型超音波診断装置。
【請求項２１】
複数の超音波振動子エレメントを配列してなる静電容量型超音波振動子を実装した超音波内視鏡スコープを有する体腔内挿入型超音波診断装置において、
前記各超音波振動子エレメントから得られた超音波受信信号を基に、該超音波振動子エレメントの位置情報を検出する位置検出手段と、
前記超音波受信信号に欠損がある場合、この欠損した超音波受信信号を補完する超音波受信信号を擬似的に生成する擬似信号生成手段と、
前記擬似信号生成手段により生成された擬似超音波受信信号に基づいて、超音波診断画像を構築する画像構築手段と、
を備えることを特徴とする体腔内挿入型超音波診断装置。
【請求項２２】
前記静電容量型超音波振動子は、シリコン基板と、前記シリコン基板の上面に配設された第１の電極と、前記第１の電極と対向し所定の空隙を隔てて配設された第２の電極と、前記第２の電極を支持するメンブレンと、前記メンブレンを支持するメンブレン支持部とからなり、各振動子セルの端子同士が並列接続されてなる振動子エレメントが複数集積配列され、該静電容量型超音波振動子をその先端部に構成させたことを特徴とする請求項２１に記載の体腔内挿入型超音波診断装置。
【請求項２３】
前記静電容量型超音波振動子は、
前記各振動子エレメントに対応する第１の電極パッドであって、前記第１の電極と電気的に接続される該第１の電極パッドと、
前記第２の電極と電気的に接続された接地電極である第２の電極パッドと、
前記振動子エレメントを駆動させる駆動信号が入力される信号線と、
を有し、
前記信号線は、前記第２の電極パッドと振動子エレメントの端子間が短絡していない前記第１の電極パッドとのみ電気的に接続されていることを特徴とする請求項２２に記載の体腔内挿入型超音波診断装置。
【請求項２４】
前記擬似信号生成手段は、前記超音波受信信号を欠損した前記振動子エレメントに隣接する振動子エレメントから取得された前記超音波受信信号のピーク電圧の平均を算出して前記擬似信号を生成する
ことを特徴とする請求項２１に記載の体腔内挿入型超音波診断装置。
【請求項２５】
前記擬似信号生成手段は、前記欠損信号がある場合、前記検出された超音波受信信号について内挿補間処理を行い、該欠損信号に対応する擬似信号を生成する
ことを特徴とする請求項２１に記載の体腔内挿入型超音波診断装置。
【請求項２６】
複数の超音波振動子エレメントを配列してなる静電容量型超音波振動子を実装した超音波内視鏡スコープを有する体腔内挿入型超音波診断装置において、
前記静電容量型超音波振動子により得られた超音波受信信号に基づいて超音波診断画像を構築する画像構築手段と、
前記超音波診断画像に基づいて輝度が異常な領域を画像処理によって検出する異常領域検出手段と、
前記検出された異常な領域を画像処理により輝度補正する輝度補正手段と、
を備えることを特徴とする体腔内挿入型超音波診断装置。
【請求項２７】
シリコン基板と、
前記シリコン基板の上面に配設された第１の電極と、
前記第１の電極と対向し所定の空隙を隔てて配設された第２の電極と、
前記第２の電極を支持するメンブレンと、
前記メンブレンを支持するメンブレン支持部と、
からなる並列接続される複数の振動子セルからなる静電容量型超音波振動子であって、
前記振動子セルの集合からなる振動子セル群が複数存在し、該各振動子セル群に対応する第１の電極パッドであって前記第１の電極と電気的に接続される該第１の電極パッドと、
前記第２の電極と電気的に接続された接地電極である第２の電極パッドと、
前記全ての第１の電極パッドと電気的に接続される第１の端子と、
前記全ての第２の電極パッドと電気的に接続される第２の端子と、
を備える２端子構造で構成されていることを特徴とする静電容量型超音波振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型超音波振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
体腔内壁に向けて超音波を照射し、そのエコー信号から体内の状態を画像化して診断する超音波診断法が普及している。この超音波診断法に用いられる機材の１つに超音波内視鏡スコープがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
超音波内視鏡スコープは、体腔内へ挿入する挿入部の先端に超音波プローブが取り付けてあり、この超音波プローブは電気信号を超音波に変換し体腔内へ照射したり、また体腔内で反射した超音波を受信して電気信号に変換したりするものである。
【０００４】
従来、超音波プローブでは、電気信号を超音波に変換させる圧電素子としてセラミック圧電材ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）が使用されてきたが、シリコンマイクロマシーニング技術を用いてシリコン半導体基板を加工した静電容量型超音波トランスデューサ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ（以下、ｃ−ＭＵＴと称する））が注目を集めている。これは、マイクロマシン（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  、超小型電気的・機械的複合体）と総称される素子の１つである。
【０００５】
ｃＭＵＴは、複数の静電容量型超音波振動子セルが集積配置され、各振動子セルの電気端子は並列に接続されて、単位の振動子エレメントを構成し駆動制御単位となっている。更に該振動子エレメントが多数配列し、超音波振動子が構成されている。
【特許文献１】特開２００４−３５０７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、多数の静電容量型超音波振動子セル、セル群、またはエレメントが並列接続されているので、そのうちの１つでもショートすると、エレメント全体または超音波振動子全体がショート状態となり、動作不能となる。
【０００７】
また、ｃＭＵＴは小さな表面寸法のセルを多数配置させているが、小数のｃＭＵＴセル、セル群、またはエレメントの不具合が、不具合の起きていない多数のｃＭＵＴセル、セル群、またはエレメントを犠牲にせず、通常に近い動作をさせることが必要である。
【０００８】
上記の課題に鑑み、本発明では、不良セル、不良セル群、または不良エレメントを検出して検出結果に基づいて、正常なセル、セル群、またはエレメントのみ信号入出力する静電容量型超音波振動子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明によれば、シリコン基板と、前記シリコン基板の上面に配設された第１の電極と、前記第１の電極と対向し所定の空隙を隔てて配設された第２の電極と、前記第２の電極を支持するメンブレンと、前記メンブレンを支持するメンブレン支持部と、からなる並列接続される複数の振動子セルからなる振動子エレメントの複数から構成される静電容量型超音波振動子であって、前記各振動子セル、該振動子セルの集まりからなる複数の振動子セル群のそれぞれ、及び前記各振動子エレメントのうち少なくともいずれか１つに対応する第１の電極パッドであって前記第１の電極と電気的に接続される該第１の電極パッドと、前記第２の電極と電気的に接続された接地電極である第２の電極パッドと、を備えることを特徴とする静電容量型超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００１０】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２に記載の発明によれば、前記第１の電極パッドは、前記第２の電極パッドと同じ面側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００１１】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項３に記載の発明によれば、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとが形成される側は、超音波送受信面側であることを特徴とする請求項２に記載の静電容量型超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００１２】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項４に記載の発明によれば、前記静電容量型超音波振動子は、さらに、前記振動子エレメントを駆動させる駆動信号が入力される信号線を備え、前記信号線は、前記第２の電極パッドと短絡していない前記第１の電極パッドとのみ電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型超音波振動子を提供することによって達成できる。
【００１３】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項５に記載の発明によれば、シリコン基板と、前記シリコン基板の上面に配設された第１の電極と、前記第１の電極と対向し所定の空隙を隔てて配設された第２の電極と、前記第２の電極を支持するメンブレンと、前記メンブレンを支持するメンブレン支持部とからなる並列接続される複数の振動子セルからなる振動子エレメントの複数から構成される静電容量型超音波振動子の製造方法であって、前記各振動子セル、該振動子セルの集まりからなる複数の振動子セル群のそれぞれ、及び前記各振動子エレメントのうち少なくともいずれか１つに対応する第１の電極パッドであって前記第１の電極と電気的に接続される該第１の電極パッドと、前記第２の電極と電気的に接続された接地電極である第２の電極パッドと、を設けることを特徴とする静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００１４】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項６に記載の発明によれば、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとを、同じ面側に形成することを特徴とする請求項５に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００１５】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項７に記載の発明によれば、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとを、超音波送受信面側に形成することを特徴とする請求項６に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００１６】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項８に記載の発明によれば、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間で短絡していないかを検出する短絡検出の検出結果に基づいて、前記振動子エレメントを駆動させる駆動信号が入力される信号線を、前記第２の電極パッドと短絡していない該第１の電極パッドとのみに電気的に接続することを特徴とする請求項５に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００１７】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項９に記載の発明によれば、前記短絡検出は、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間に電圧を印加することにより、該記第１の電極パッドと該第２の電極パッド間の静電容量及び誘電損失を検出することを特徴とする請求項８に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００１８】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１０に記載の発明によれば、前記短絡検出は、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間に交流電圧及び直流電圧を印加することにより、該記第１の電極パッドと該第２の電極パッド間の静電容量及び誘電損失を検出することを特徴とする請求項８に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００１９】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１１に記載の発明によれば、前記短絡検出は、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間に電圧を印加することにより、該記第１の電極パッドと該第２の電極パッド間の直流抵抗を検出することを特徴とする請求項８に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００２０】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１２に記載の発明によれば、前記短絡検出は、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間に電圧を印加して非接触赤外線温度検査を行うことを特徴とする請求項８に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００２１】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１３に記載の発明によれば、前記短絡検出は、電子ビームを用いた画像検査法であることを特徴とする請求項８に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００２２】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１４に記載の発明によれば、前記画像検査法は、電位コントラスト法、試料吸収電流法、抵抗コントラスト法、及び電子ビーム誘起電流法のうち少なくともいずれかの方法であることを特徴とする請求項１３に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００２３】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１５に記載の発明によれば、前記全ての第１の電極パッドに対して、前記振動子エレメントを駆動させる駆動信号が入力される信号線を電気的に接続した後、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間で短絡していないかを検出する短絡検出の結果に基づいて、前記第２の電極パッドと短絡している前記第１の電極パッドと、前記信号線とを電気的に断線することを特徴とする請求項５に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００２４】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１６に記載の発明によれば、前記短絡検出は、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッド間に電圧を印加して非接触赤外線温度分布検査を行うことを特徴とする請求項１５に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００２５】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１７に記載の発明によれば、前記短絡検出は、電子ビームを用いた画像検査法であることを特徴とする請求項１５に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００２６】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１８に記載の発明によれば、前記画像検査法は、電位コントラスト法、試料吸収電流法、抵抗コントラスト法、及び電子ビーム誘起電流法のうち少なくともいずれかの方法であることを特徴とする請求項１７に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法を提供することによって達成できる。
【００２７】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１９に記載の発明によれば、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の静電容量型超音波振動子を備える体腔内挿入型超音波診断装置を提供することによって達成できる。
【００２８】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２０に記載の発明によれば、請求項５〜１８のうちいずれか１項に記載の静電容量型超音波振動子の製造方法により製造された静電容量型超音波振動子を備える体腔内挿入型超音波診断装置を提供することによって達成できる。
【００２９】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２１に記載の発明によれば、複数の超音波振動子エレメントを配列してなる静電容量型超音波振動子を実装した超音波内視鏡スコープを有する体腔内挿入型超音波診断装置において、前記各超音波振動子エレメントから得られた超音波受信信号を基に、該超音波振動子エレメントの位置情報を検出する位置検出手段と、前記超音波受信信号に欠損がある場合、この欠損した超音波受信信号を補完する超音波受信信号を擬似的に生成する擬似信号生成手段と、前記擬似信号生成手段により生成された擬似超音波受信信号に基づいて、超音波診断画像を構築する画像構築手段と、を備えることを特徴とする体腔内挿入型超音波診断装置を提供することによって達成できる。
【００３０】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２２に記載の発明によれば、前記静電容量型超音波振動子は、シリコン基板と、前記シリコン基板の上面に配設された第１の電極と、前記第１の電極と対向し所定の空隙を隔てて配設された第２の電極と、前記第２の電極を支持するメンブレンと、前記メンブレンを支持するメンブレン支持部とからなり、各振動子セルの端子同士が並列接続されてなる振動子エレメントが複数集積配列され、該静電容量型超音波振動子をその先端部に構成させたことを特徴とする請求項２１に記載の体腔内挿入型超音波診断装置を提供することによって達成できる。
【００３１】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２３に記載の発明によれば、前記静電容量型超音波振動子は、前記各振動子エレメントに対応する第１の電極パッドであって、前記第１の電極と電気的に接続される該第１の電極パッドと、前記第２の電極と電気的に接続された接地電極である第２の電極パッドと、前記振動子エレメントを駆動させる駆動信号が入力される信号線と、を有し、前記信号線は、前記第２の電極パッドと振動子エレメントの端子間が短絡していない前記第１の電極パッドとのみ電気的に接続されていることを特徴とする請求項２２に記載の体腔内挿入型超音波診断装置を提供することによって達成できる。
【００３２】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２４に記載の発明によれば、前記擬似信号生成手段は、前記超音波受信信号を欠損した前記振動子エレメントに隣接する振動子エレメントから取得された前記超音波受信信号のピーク電圧の平均を算出して前記擬似信号を生成することを特徴とする請求項２１に記載の体腔内挿入型超音波診断装置を提供することによって達成できる。
【００３３】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２５に記載の発明によれば、前記擬似信号生成手段は、前記欠損信号がある場合、前記検出された超音波受信信号について内挿補間処理を行い、該欠損信号に対応する擬似信号を生成することを特徴とする請求項２１に記載の体腔内挿入型超音波診断装置を提供することによって達成できる。
【００３４】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２６に記載の発明によれば、複数の超音波振動子エレメントを配列してなる静電容量型超音波振動子を実装した超音波内視鏡スコープを有する体腔内挿入型超音波診断装置において、前記静電容量型超音波振動子により得られた超音波受信信号に基づいて超音波診断画像を構築する画像構築手段と、前記超音波診断画像に基づいて輝度が異常な領域を画像処理によって検出する異常領域検出手段と、前記検出された異常な領域を画像処理により輝度補正する輝度補正手段と、を備えることを特徴とする体腔内挿入型超音波診断装置を提供することによって達成できる。
【００３５】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２７に記載の発明によれば、シリコン基板と、前記シリコン基板の上面に配設された第１の電極と、前記第１の電極と対向し所定の空隙を隔てて配設された第２の電極と、前記第２の電極を支持するメンブレンと、前記メンブレンを支持するメンブレン支持部と、からなる並列接続される複数の振動子セルからなる静電容量型超音波振動子であって、前記振動子セルの集合からなる振動子セル群が複数存在し、該各振動子セル群に対応する第１の電極パッドであって前記第１の電極と電気的に接続される該第１の電極パッドと、前記第２の電極と電気的に接続された接地電極である第２の電極パッドと、前記全ての第１の電極パッドと電気的に接続される第１の端子と、前記全ての第２の電極パッドと電気的に接続される第２の端子と、を備える２端子構造で構成されていることを特徴とする静電容量型超音波振動子を提供することによって達成できる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明を用いることにより、不良セル、不良セル群、または不良エレメントを検出して、その不良セル、不良セル群、または不良エレメント以外の正常なセル、セル群、エレメントの電極にのみ信号入出力線と接続することができるので、エレメント全体または超音波振動子全体がショート状態となって動作不能となることを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
＜第１の実施形態＞
本実施形態では、ｃＭＵＴ製造の最終工程に近い工程で、各ｃＭＵＴエレメントの電極パッドと共通信号配線とを結線する前に、各ｃＭＵＴエレメントに不具合がないか否かの不具合チェックを行い、不具合がないｃＭＵＴエレメントを検出して、そのｃＭＵＴエレメントのみを共通信号配線の電極パッドと結線する方法について説明する。
【００３８】
図１は、本実施形態におけるｃＭＵＴエレメントの不良セルチェックの概念図である。まず、ｃＭＵＴエレメントの完成前のプロセスで、セルを形成し、セル（またはセル群）毎に信号入出力電極パッドを設ける（Ｓ１）。
【００３９】
Ｓ１の工程について説明する。ｃＭＵＴエレメント３００は、概して、キャビティ（空隙部）３０５を有するシリコン基板３０９のと、そのキャビティ３０５の上部に位置するメンブレン３０３とから構成される。キャビティ３０５の底部には下部電極３０６が設けられている。メンブレン３０３は、概して、下部電極３０６に対向する上部電極３０１と、その上部電極３０１を被覆する保護膜３０２とから構成される。
【００４０】
キャビティ３０５は、メンブレン３０３とシリコン基板の凹部とで囲まれた空間のことをいう。そして、このキャビティ毎の、上部電極３０１を含むメンブレン３０３と、下部電極を含むシリコン基板をセルという。図１では、セルが１個だけであるが、実際は無数のセルがシリコン基板上に設けられている。
【００４１】
また、複数のセル群に対して駆動信号を送信して同時にそのセル群を駆動させるが、この駆動制御単位を振動子エレメントという。
上記が主なｃＭＵＴの構成であるが、さらに、下部電極３０６をメンブレン側のシリコン基板３０９に露出させるために、下部電極３０６と導通されている信号入出力電極パッド３０７を設ける。さらに、信号入出力電極パッド３０７には離間させる様に、共通信号配線３０８を設ける。また、上部電極３０１をメンブレン３０３表面に露出させるために、上部電極３０１と導通している共通接地電極パッド３０４を設ける。
【００４２】
次に、各セル（またはセル群）毎に不良セルチェックを行う（Ｓ２，Ｓ３）。不良セルチェックとは、信号入出力電極パッド３０７と共通信号配線３０８とが結線される前に、セルに短絡等の不具合が生じていないかどうかを検出する。なぜなら、複数のセル同士は並列接続されているため、いずれかのセルが短絡していると、ｃＭＵＴエレメント全体または超音波振動子全体が短絡してしまう恐れがあるからである。そこで種々の方法により、セルに短絡等の不具合が生じていないかどうかを検出する。なお、以下では、短絡等の不具合が生じたセルを不良セルという。
【００４３】
不良セルチェックの概要は以下の通りである。まず、上部電極３０１と下部電極３０６間に電圧をかけるため、信号入出力電極パッド３０７と共通信号配線３０８間に電圧を加える（Ｓ２）。
【００４４】
このとき、上部電極３０１と下部電極３０６間で短絡している箇所があれば、その箇所だけ静電容量と誘電損失、または直流抵抗が異なる、または電圧を加えても電荷が溜まらない（チャージアップしない）。
【００４５】
よって、信号入出力電極パッド３０７と共通信号配線３０８間に電圧を加えて、上部電極３０１と下部電極３０６間での、静電容量と誘電損失、直流抵抗、または電荷の溜り具合を測定することにより、不良セルを検出することができる（Ｓ３）。
【００４６】
不良セルチェックの一例としては、ＬＣＲメータ等を用いて静電容量と誘電損失を測定することにより、セルに短絡等の不具合が生じていないかどうかを検出する方法がある。この方法では、上部電極３０１と下部電極３０６間に電圧をかけるため、信号入出力電極パッド３０７と共通信号配線３０８間にＬＣＲメータの測定プローブを接触させて交流電圧を印加することにより、静電容量と誘電損失を測定する。
【００４７】
なお、上記の交流電圧にさらに直流電圧（ＤＣバイアス）を印加させて、ＬＣＲメータ等を用いて静電容量と誘電損失を測定してもよい。これは、ハーモニックイメージング診断に対応するためである。ハーモニックイメージングには、超音波振動子の広帯域化が必要となる。そのために、ｃＭＵＴに対して、高電圧パルスの印加だけでなく、高い直流バイアス電圧を重畳させる必要がある。直流バイアス電圧の印加によって初めて振動子セルの破壊が起こる可能性があるからである。
【００４８】
また、不良セルチェックの別の一例としては、ＬＣＲメータ等を用いて直流抵抗を測定することにより、セルに短絡等の不具合が生じていないかどうかを検出する方法がある。この方法では、上部電極３０１と下部電極３０６間に電圧をかけるため、信号入出力電極パッド３０７と共通信号配線３０８間にＬＣＲメータの測定プローブを接触させて直流電圧を印加することにより、直流抵抗を測定する。
【００４９】
また、不良セルチェックの別の一例としては、非接触赤外線温度検査によりセルに短絡等の不具合が生じていないかどうかを検出する方法がある。まず、共通信号配線３０８と共通接地電極パッド３０４間に電圧を加える。このとき、上部電極３０１と下部電極３０６間で短絡している箇所があれば電圧を加えると、その短絡部分が発熱したり、光ったりする現象が公知であり、この現象を用いて短絡等の不具合検査を行うことが可能である。
【００５０】
よって、共通信号配線３０８と共通接地電極パッド３０４間に電圧を加えて、顕微機能を持った赤外線画像センサ（例えば、サーモビューア）及び顕微鏡を用いて、エレメント上で発熱したり発光したりしている箇所を画像観察することにより、不良セルを検出することができる。
【００５１】
また、不良セルチェックの別の一例としては、電子ビームを用いた画像検査法により、セルに短絡等の不具合が生じていないかどうかを検出する方法がある。ここでは、上部電極３０１と下部電極３０６間で短絡している箇所がなければ電圧を加えると電荷が溜まる（チャージアップする）ので、この電荷の溜り具合を観察することにより、不良セルを検出することが可能となる。
【００５２】
この方法は、半導体プロセスで用いられているように、電子ビームを絞って振動子表面を走査する。その走査の結果、検出された電圧や抵抗等を蓄積電荷マップとして画像化し、得られた画像のパターン等、例えば輝度パターンにより不良セルの位置と不良の程度を判断する。
【００５３】
Ｓ２及びＳ３の工程の例としては、例えば、真空中でＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて、ｃＭＵＴ３００を観察する。ＳＥＭを用いて、試料に電子ビームを照射すると、その試料表面から２次電子が発生する。細く絞られた入射電子ビームを試料表面に走査させ、発生した２次電子量を輝度信号に変換すると目的のＳＥＭ像を得ることができる。
【００５４】
ＳＥＭを用いると、短絡していない正常なセルであれば、チャージアップして輝度の高いＳＥＭ像を得ることができる。しかし、不良セルの場合には、チャージアップせず、ＳＥＭ像は低輝度となる。
【００５５】
また、Ｓ２及びＳ３の工程の別の例としては、例えば、ＥＢＩＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ：電子ビーム誘起電流法）を用いることで、電位状態の異なりを画像情報として検出することが可能である。
【００５６】
ＥＢＩＣ法は、主に半導体内部の接合不良解析で用いられる。電子ビームのエネルギーにより電子・ホールペアが形成され、形成された電子とホールは空乏層の内部電界によって逆向きに流れる。この内部電界によって流れる電流は電子ビーム誘起電流と呼ばれている。電子ビーム励起電流は結晶構造欠陥に敏感で、このＥＢＩＣ信号を検出することで結晶構造欠陥に起因するセル破壊を評価することができる。
【００５７】
シリコン基板の信号入出力電極パッド３０７と共通信号配線３０８間に電位を印加して、ＥＢＩＣ法により画像を取得すると、電位の異なる導体は異なるコントラストになるので、短絡しているセル部分（不良セル）とそうでない部分（正常なセル）とを判別することができる。
【００５８】
なお、電子ビームを用いた画像検査法は、ＳＥＭを用いる方法またはＥＢＩＣ法に限定されず、例えば、ｖｏｌｔａｇｅ  ｃｏｎｔｒａｓｔ法（電位差コントラスト法）、ＳＰＥＣＩＭＥＮ  ＡＢＳＯＲＢＥＤ  ＣＵＲＲＥＮＴ法（試料吸収電流法）、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｃｕｒｒｅｎｔ法（電子ビーム誘起電流法）、ＲＣＩ法（抵抗コントラストイメージング法）等の、半導体プロセスで用いられる公知の方法で行ってもよい。
【００５９】
不良セルチェックの結果、正常なセルが検出された場合には、信号入出力電極パッド３０７と共通信号配線３０８とを導通させるために、セル−共通信号配線間結合電極３１０を形成する（Ｓ４）。
【００６０】
不良セルチェックの結果、不良セルが検出された場合には、そのセルについて、Ｓ４の処理は行わない（Ｓ５）。すなわち、信号入出力電極パッド３０７と共通信号配線３０８と結線させない。
【００６１】
このようにして、１つのセルについての不良チェックが終了する。全てのセルについて、Ｓ２〜Ｓ５を行うことにより、正常なセル（またはセル群）の信号入出力電極パッド３０７のみが共通信号配線３０８と結合される。
【００６２】
最終工程として、ｃＭＵＴの表面を保護膜等で被覆等を行う（Ｓ６）。そして、上部電極３０１を接地して、共通信号配線３０８から信号を入力したり、出力したりする。そうすると、上部電極３０１と下部電極３０６の一対の電極に電圧をかけることで電極間が引っ張りあい、電圧を０にすると元に戻る。この様にメンブレン３０３が振動し、超音波が発生し、メンブレン３０３の上方向に超音波が照射される。
【００６３】
本発明により、検出された不良セルは単に動作しないというのみで他の正常な振動子セルへの被害を抑えることができるため、エレメント全体または超音波振動子全体がショート状態となって動作不能となることを回避することができる。
【００６４】
次に、本実施形態の詳細を説明する。
図２は、本実施形態における体腔内超音波診断装置のシステム構成を示す。超音波内視鏡装置１は、超音波内視鏡２と、内視鏡観察装置３と、超音波観測装置４と、モニタ５とから構成される。
【００６５】
超音波内視鏡２は、後述する静電型超音波振動子を備える。内視鏡観察装置３は、光源部と信号処理部とを備える。光源部は、照明光を供給する。内視鏡観察装置３の信号処理部は、超音波内視鏡の先端部にある撮像素子を駆動させて、その撮像素子から伝送される電気信号について、各種信号処理を行って内視鏡観察画像用の映像信号を生成する。
【００６６】
超音波観測装置４は、信号処理部を備える。超音波観測装置４の信号処理部は、静電型超音波トランスデューサを駆動させて、その静電型超音波トランスデューサから伝送される電気信号について各種信号処理を行って超音波断層像用の映像信号を生成する。モニタ５は、この超音波観測装置４及び内視鏡観察装置３で生成された映像信号を基に観察用画像を表示する。
【００６７】
超音波内視鏡２は、挿入部１１と、操作部１２と、ユニバーサルコード１３から構成される。挿入部１１は、体腔内に挿入される細長の部分である。操作部１２は、この挿入部１１の基端側に位置する。ユニバーサルコードは、この操作部１２の側部から延出している。
【００６８】
ユニバーサルコード１３の基端部には、内視鏡観察装置３に接続される内視鏡コネクタ１４が設けられている。この内視鏡コネクタ１４の先端部には内視鏡観察装置３の光源部に接続される照明用コネクタ１４ａが設けられている。この内視鏡コネクタ１４の側部には信号処理部に電気接続される図示しない電気コードが着脱自在に接続される電気コネクタ１４ａが設けられている。
【００６９】
また、この内視鏡コネクタ１４の基端部からは、超音波ケーブル１５が延出している。超音波ケーブル１５は、超音波観測装置４に電気的に接続される超音波コネクタ１５ａを有する。
【００７０】
挿入部１１は、先端側から順に、先端部６と、湾曲部７と、可撓管部８とから構成されている。先端部６は、硬質部材で形成したものである。湾曲部７は、この先端部６の基端側に連設する湾曲自在な部分である。可撓管部８は、この湾曲部７の基端側に連設して前記操作部１２の先端側に至る細径かつ長尺で、可撓性を有する部分である。
【００７１】
先端部６には、内視鏡観察部２０と、超音波観察ユニット３０が設けられている。内視鏡観察部２０は、直視による内視鏡観察を行う観察光学部及び照明光学部が配置されている。超音波観察ユニット３０は、超音波を送受する複数の超音波トランスデューサ素子を配列して超音波走査面が形成されている。
【００７２】
操作部１２には、アングルノブ１６、送気・送水ボタン１７ａ、吸引ボタン１７ｂ、処置具挿入口１８、各種操作スイッチ１９等が設けられている。アングルノブ１６は、湾曲部７を湾曲制御するものである。送気・送水ボタン１７ａは、送気及び送水操作を行うためのボタンである。
【００７３】
吸引ボタン１７ｂは、吸引操作を行うためのボタンである。処置具挿入口１８は、体腔内に導入するための処置具の入り口である。各種操作スイッチ１９は、モニタ５に表示させる表示画像を切り換えたり、フリーズ、レリーズ等の指示を行ったりするための各種操作のスイッチである。なお、符号９は患者の口腔に配置されるマウスピースである。
【００７４】
図３は、本実施形態におけるアレイ型超音波振動子を用いた超音波スコープの先端部の構造を示す。先端部６には、超音波観察を行うための超音波観察ユニット３０が配置されている。また、先端部６には、内視鏡観察部２１が形成されている。
【００７５】
この内視鏡観察部２１には、ライトガイド開口部２２、イメージガイド開口部２３、鉗子孔２４が設けてある。イメージガイド開口部２３は、観察部位に照明光を照射する照明光学部を構成する。鉗子孔２４は、処置具挿入口１８から導入された処置具が突出する開口である。
【００７６】
先端部６には、周状のバルーン溝２５が形成されている。バルーン溝２５は、超音波透過性を有するラテックスやテフロン（Ｒ）ゴム等で膨縮自在に形成されたバルーン（不図示）を必要に応じて取り付けるためのものである。また、このバルーン溝２５近傍には、管路開口（不図示）が設けられている。管路開口は、バルーン内へ超音波伝達媒体である水等の給排水を行うためのものである。
【００７７】
なお、ライトガイド開口部２２には、内視鏡観察装置３に設けられている光源部からの照明光を伝送するライトガイドファイバ（不図示）が含まれている。イメージガイド開口部２３の結像位置には、信号ケーブルを延出する固体撮像素子（不図示）が配置されている。
【００７８】
超音波観察ユニット３０は、超音波の送受信を行う超音波トランスデューサ３１と、ハウジング部３２とで主に構成されている。超音波トランスデューサ３１は、超音波の送受信を行う。ハウジング部３２は、超音波トランスデューサ３１が収納されて先端部６に取付け固定されている。
【００７９】
なお、ハウジング部３２の先端部には、凸部３２ｂが設けられている。凸部３２ｂは、バルーンを必要に応じて取り付けるための周状のバルーン溝３２ａを有する。また、ｃＭＵＴ３１の表面及びハウジング部３２の一部は、耐水性、耐薬品性に優れたパリレン（ポリパラキシリレン）等で形成された保護膜で被覆されている。
【００８０】
図４は、本実施形態におけるｃＭＵＴアレイ型超音波振動子の外観を示す。図４のｃＭＵＴ３１Ａは、図３のｃＭＵＴ３１を拡大したものである。同図に示すように、ｃＭＵＴ３１Ａは、アレイ構造を有している。
【００８１】
ｃＭＵＴ３１は、複数のｃＭＵＴエレメント３１ａと、ケーブル接続部３４と、信号線３３より構成される。ｃＭＵＴエレメント３１ａは、シリコンマイクロマシーニング技術を用いて、シリコン半導体基板を加工した静電型超音波トランスデューサである。このｃＭＵＴエレメント３１ａは、手作業によらず、シリコンプロセスで、完全にクリーンな環境で、操作シーケンスにしたがって忠実に自動で製造される。
【００８２】
ｃＭＵＴ３１は、複数のｃＭＵＴエレメント３１ａを配列して、例えば電子セクタ走査用１次元アレイ振動子として形成されている。このｃＭＵＴ３１を構成する各ｃＭＵＴエレメント３１ａ，・・・，３１ａと、信号線３３，・・・，３３とは、ケーブル接続部３４を介して電気的に接続される構成になっている。
【００８３】
このケーブル接続部３４から延出する信号線３３，・・・，３３はひとまとめにされて、挿入部１１内を挿通する例えばシース（不図示）内に挿通された状態で操作部１２方向に延出して、超音波観測装置４に電気的に接続される。
【００８４】
図５は、本実施形態におけるｃＭＵＴアレイ型超音波振動子の拡大図を示す。同図は、図４のｃＭＵＴ３１の表面の一部を拡大したものである。ｃＭＵＴアレイ４１は、図５に示すように、アレイ構造を構成するエレメントおよびパッド等により構成される。
【００８５】
ｃＭＵＴ４１は、複数のｃＭＵＴエレメント４２、各ｃＭＵＴエレメント４２に対応するエレメント信号入出力電極パッド４３、共通接地電極パッド４７より構成される。同図において、ｃＭＵＴエレメント４２は、複数のｃＭＵＴセル群４４と、共通信号配線４６と、セル列−共通信号配線間結合電極４５から構成されている。
【００８６】
共通信号配線４６は、ｃＭＵＴセル群４４を囲むように配置されている。セル列−共通信号配線間結合電極４５は、所定のセル列とそのセル列に対応する共通信号配線４６とを結合するための電極である。
【００８７】
共通接地電極パッド４７について説明する。ｃＭＵＴの表面は、超音波放射面であり、この超音波放射面は電圧が加えられると振動するメンブレン膜（層）から構成される。このメンブレンの構成要素の１つに接地電極層がある。この接地電極層は保護膜で覆われているが、その保護膜表面の一部に接地電極層と導通するために設けられた電極パッドが共通接地電極パッド４７である。
【００８８】
同図の破線４８で囲まれたｃＭＵＴエレメント４２及びエレメント信号入出力電極パッド４３の拡大したものを、図６と図７に示す。
図６は、図５のｃＭＵＴエレメント４２の拡大図（共通信号配線４６とセル列−共通信号配線間結合電極４５とが結線される前）を示す。同図では、各ｃＭＵＴセル４４は六角形の形状をしており、それらはハニカム状に形成されている。ｃＭＵＴエレメント４２の四隅には共通接地電極５５が設けられている。共通接地電極パッド５５は上部電極（接地側電極）と導通している電極パッドである。
【００８９】
５１は、同列のｃＭＵＴセル群（以下では、これをセル列という。）を示している。セル列信号入出力パッド５０は、各セル列５１に対応する電極パッドである。共通信号配線４６とエレメント信号入出力電極パッド４３とは、配線５２により接続されている。
【００９０】
次に、ｃＭＵＴエレメント４２において、不良セルチェックを行う手順について説明する。先ず、共通信号配線４６とセル列信号入出力パッド５０とが結線される前に、セル列がショート等の不具合が生じていないかどうかを検出する（すなわち、図１で説明した不良セルチェックを行う）。
【００９１】
この場合、不良セルチェックは、セル列単位で行う。まず、セル列信号入出力パッド５０と共通接地電極５５間に電圧を印加して、図１で説明したように、不良セルチェック（静電容量と誘電損失の測定、直流抵抗の測定、非接触赤外線温度検査、電子ビームを用いた画像検査法等）を行う。
【００９２】
不良セルチェックにおいて不良セルが検出された場合には、配線工程でそのセル（またはセル列）だけ結線しないでフォトリゾを行う。または、配線を全てにした後にそのセルに繋がる配線のみレーザーカッターやトリミングで断線させる。そうすれば、不良セル（またはセル列）のみの被害で済む。オープンのセルはただ動作しないだけで被害を最小に抑えることができる。
【００９３】
図７は、不良セルチェック後のｃＭＵＴエレメント４２を示す。不良セルチェックの結果、セル列（すなわち、セル列を構成する全てのセル）が正常であるなら、そのセル列に対応するセル列信号入出力パッドと共通信号配線４６とを結線するために、セル列−共通信号配線間結合電極４５を付与する。
【００９４】
例えば、セル列５１ｃ内のセル６０ｃは全て正常であるため、短絡しておらず、セル列としても問題ない。よって、セル列５１ｃに対応するセル列信号入出力パッド５０ｃと共通信号配線４６とを結線する。
【００９５】
一方、不良セルチェックの結果、セル列（すなわち、セル列を構成する全てのセル）が異常であるなら、そのセル列に対応するセル列信号入出力パッド５０と共通信号配線４６とは結線しない。
【００９６】
例えば、セル列５１ａ内のセル６０ａは短絡しているため、異常（不良セル）であるため、セル列としても問題がある。よって、セル列５１ａに対応するセル列信号入出力パッド５０ａと共通信号配線４６とは、未結線とする。セル列５１ｂについても同様に、セル列５１ｂ内に不良セル６０ｂがあるため、セル列５１ｂに対応するセル列信号入出力パッド５０ｂと共通信号配線４６とは、未結線とする。
【００９７】
図８は、図７の断面図を示す。図８（ａ）は、図７のＡ１−Ａ２間の断面を示す。図８（ａ）において、ｃＭＵＴエレメント（ここでは、セル列５１ａ）は、シリコン基板７１、表面酸化膜７２、下部電極（信号入出力側電極）７３、基板貫通孔７４、電極パッド７５、オーミックコンタクト拡散層７６、接地側電極パッド７７、誘電体膜７８、メンブレン支持部７９、メンブレン８０、キャビティ（空隙部）８１、上部電極（接地側電極）８２、セル列信号入出力パッド５０、共通信号配線４６、保護膜８５、オーミックコンタクト拡散層８６、ｖｉａホール８７、ｖｉａホール配線（接地側）８８から構成される。
【００９８】
メンブレン８０は、その端部がメンブレン支持部７９により固定された振動膜である。メンブレン８０は、製造工程上複数のメンブレン膜から構成されている。そのメンブレン８０の構成要素の１つに、上部電極８２が含まれている。また、同図では、上部電極８２の上面に保護膜８５が形成されている。
【００９９】
シリコン基板７１の表面（上面及び下面）には、酸化膜（ＳｉＯ2）７２が形成されている。シリコン基板７１の上面側の酸化膜の上には、下部電極７３が形成されている。その下部電極７３の上には、誘電体膜７８（例えば、ＳｉＯ2）が形成されている。なお、誘電体膜７８は、ＳｒＴｉＯ3に限定されず、ＳｉＮ、チタン酸バリウムＢａＴｉＯ3、チタン酸バリウム・ストロンチウム、五酸化タンタル、酸化ニオブ安定化五酸化タンタル、酸化アルミニウム、または酸化チタンＴｉＯ2等の高誘電率を有する材料を用いてもよい。
【０１００】
シリコン基板３２の底面に設けられている電極パッド７５は、下部電極７３から基板貫通孔７４に形成した配線（基板貫通孔７４の内側壁に形成された配線）を経て接続される下部電極用の電極パッドである。電極パッド７５は、超音波送信時にｃＭＵＴを駆動させるための駆動信号が入力されたり、超音波受信時に超音波受信信号を超音波観測装置に出力したりするための端子であるが、本実施形態では、この端子の代わりに、セル列信号入出力パッド５０より信号を入出力する。
【０１０１】
上部電極８２は、ｖｉａホール８７のｖｉａホール配線８８と導通している。接地側電極パッド７７は、上部電極８２をＧＮＤに接続するために、ｖｉａホール８７内の表面に形成したｖｉａホール配線８８をシリコン基板（低抵抗シリコン基板）７１の底面に電気的に導通させるためのパッドである。これにより、このパッド７７を共通接地電極として用いることができる。
【０１０２】
誘電体膜７８は、キャビティ８１を挟んだ上部電極８２と下部電極７３間の静電容量を増加させるためのものである。オーミックコンタクト拡散層７６，８６は、接地電極と基板との接触抵抗を低下させ整流性も持たせない為の領域で、シリコン基板７１を接地チャンネルとしてシリコン基板７１の背面側に導く為の導通路を形成するためのものである。
【０１０３】
また、シリコン基板７１は、接地側電極パッド７７、及びｖｉａホール８７の底部に配設されたｖｉａホール配線８８の間の接触抵抗が小さくなる構造となっている。
また、図８（ａ）の左側に示した下部電極７３の上面には、セル列信号入出力パッド５０が設けられている。また、前記セル列信号入出力パッド５０の絶縁領域を隔てた近傍には、共通信号配線４６が設けられている。また、セル列信号入出力パッド５０と共通信号配線４６とは、セル列−共通信号配線間結合電極４５とで導通されている。
【０１０４】
なお、図８（ａ）で、左から２，３個目のｃＭＵＴセルは下部電極７３が連結されて、１個目はこれらと独立しているような図になっているが、実際はオーミックコンタクト拡散層８６及びｖｉａホール配線（信号側）８８を避ける様にして下部電極７３は連結されている。
【０１０５】
図８（ｂ）は、図７のＢ１−Ｂ２間の断面を示す。図８（ｂ）は、図７のセル列５１ｂに対応する断面である。図８（ａ）と異なり、セル列−共通信号配線間結合電極４５がない。よって、セル列信号入出力パッド５０と共通信号配線４６とは、導通されていない。
【０１０６】
例えば、図８（ｂ）の３つのセルのうち、右端のセルにおいて短絡等の異常が発見されると、セル列−共通信号配線間結合電極４５によるセル列信号入出力パッド５０と共通信号配線４６間の結線は実施しない。
【０１０７】
なお、上述したように、セル列信号入出力パッド５０より信号を入出力するため、電極パッド７５は使用しない。しかしながら、実際には、ｃＭＵＴエレメント（セルの集積したもの）ごとにパルス発生装置（後述する）、チャージアンプ（後述する）、スイッチ回路等の制御回路をｃＭＵＴエレメント直下に形成する必要があるので、背面側に電極パッドを形成しておいて、半田バンプ等で、微小制御回路を接続する。
【０１０８】
なお、図６、図７においては、セル列単位での不良セルチェックを説明したが、エレメント単位での不良エレメントチェックもできる。例えば、図５において、エレメント信号入出力電極パッド４３と共通接地電極パッド４７間に電圧をかけて、図１で説明したような、ＳＥＭを用いる方法またはＥＢＩＣ法により不良セルチェックを行うことができる。この場合、配線５２が未接続である必要があるが、すでに配線５２が接続されている場合には、後述する第３の実施形態を適用することができる。
【０１０９】
このように本発明の静電容量型超音波振動子によれば、シリコン基板上に形成した下部電極と、シリコン基板上に配置されメンブレンを支持する支持部と、振動変位することにより超音波の送信音源となるメンブレン（上部電極を含む）とを有した静電容量型超音波振動子セルが、複数集積してなる静電容量型超音波振動子である。そして、特定の集積セル群毎に、下部電極同士、上部電極同士がそれぞれ並列接続配線されており、その配線の一部または延長した配線部に、チェック用電極パッドを少なくとも１つ備えている。
【０１１０】
また、複数の集積セル群と、その集積セル群に対応したチェック用電極パッドとを有した本発明の静電容量型超音波振動子において、共通信号配線に接続するための配線は、不具合チェックによって異常の無いことが確認された集積セル群に付随したチェック用電極パッドのみと導通している。
【０１１１】
また、本発明によれば、チェック用電極パッドが、接地電極パッドと同じ側の面に配設される。そして、チェック用電極パッドと接地電極パッドが形成される面は、超音波送受信面側である。これには、次の利点がある。共通信号配線と信号入出力パッドの間を結線するかどうかは、異常発生状況の確認チェックをしてから決めることになる。このチェックはプロセスチェックなので、接地電極パッドと信号電極パッドが異なる面または裏面にあるとプローブをあてるのが煩わしくなるが、この煩わしさを排除することができる。
【０１１２】
また、本発明によれば、集積セル群（または、セル、エレメント）の不良チェックは、静電容量、誘電損失を測定することにより行うことができる。また、集積セル群（または、セル、エレメント）の不良チェックは、直流バイアスを印加して静電容量と誘電損失を測定することにより行うことができる。また、集積セル群（または、セル、エレメント）の不良チェックは、直流抵抗を測定することにより行うことができる。また、集積セル群（または、セル、エレメント）の不良チェックは、非接触赤外線温度検査により行うことができる。集積セル群（または、セル、エレメント）の不良チェックは、電子ビームを用いた画像検査法でもよい。
【０１１３】
なお、前記電子ビームを用いた画像検査法は、電位コントラスト法（ＶＣＩ）、試料吸収電流法（ＳＡＣ）、抵抗コントラスト法（ＲＣＩ）、電子ビーム誘起電流法（ＥＢＩＣ）のいずれか、又は組み合わせた検査法でもよい。
【０１１４】
以上より、不良セルチェックにより検出された不良セルは単に動作しないというのみで正常エレメントへの被害を抑えることができるため、エレメント全体または超音波振動子全体がショート状態となって動作不能となることを回避することができる。
【０１１５】
また、接地電極パッドと信号入出力電極パッドが同じ側の面（超音波放射面）にあることにより、この不良セルチェックが容易になる。
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、セル群が一方向に配設されたｃＭＵＴエレメントについて説明したが、本実施形態では、ｃＭＵＴエレメントまたはアレイの形態が異なるものについて説明する。ｃＭＵＴエレメントまたはｃＭＵＴアレイの構成以外は第１の実施形態と同様である。なお、ｃＭＵＴエレメントまたはｃＭＵＴアレイの構成以外は第１の実施形態と同様である。
【０１１６】
図９は、本実施形態におけるセル列共通信号電極パッドと共通信号配線間が結線される前のｃＭＵＴエレメントの一例を示す。同図は、セル群が略同心円状に配設されたｃＭＵＴエレメントであって、セル列共通信号電極パッドと共通信号配線間が結線される前のｃＭＵＴエレメントである。ｃＭＵＴ超音波振動子９０は、円形開口形状の静電容量型超音波振動子である。ｃＭＵＴ超音波振動子９０は、セル群９２（９２ａ−１，９２ａ−２，９２ａ−３，９２ａ−４，９２ａ−５，９２ｂ−１，９２ｂ−２，９２ｂ−３，９２ｂ−４，９２ｂ−５，・・・等）が略同心円状に配設されている。
【０１１７】
ここで、本実施形態ではセル列は、径方向に存在する。例えば、セル列９１ａは、円状の端部から中央部に渡って配設されたセル９２ａ−１，９２ａ−２，９２ａ−３，９２ａ−４，９２ａ−５から構成される。セルは、円周側へ向かうほど、その面積が大きくなっている。セル列９１ａの最外位置のセル９２ａ−１の近傍に、セル列９１ａに対応するセル列共通信号電極パッド９３ａが設けられている。以下では、各セル列９１に対応するセル列共通信号電極パッドを９３で示す。
【０１１８】
セル列９１ｂは、円状の端部から中央部に渡って配設されたセル９２ｂ−１，９２ｂ−２，９２ｂ−３，９２ｂ−４，９２ｂ−５から構成される。セル列９１ｂの最外位置のセル９２ｂ−１の近傍に、セル列９１ｂに対応するセル列共通信号電極パッド９３ｂが設けられている。ここで、セル列９１ｂの９２ｂ−３は、不良セルであるとする。
【０１１９】
その他のセル列は、セル列９１ａと同様に正常なセル群である。また、これらのセル列は、円形状の共通信号配線９４により囲まれている。ｃＭＵＴエレメント９０の四隅には共通接地電極パッド９５が設けられている。共通接地電極パッド９５は上部電極（接地側電極）と導通している電極パッドである。
【０１２０】
この場合、不良セルチェックは、セル列単位で行う。まず、セル列共通信号電極パッド９３と共通接地電極パッド９５間に電圧を印加して、図１で説明したように、不良セルチェック（静電容量と誘電損失の測定、直流抵抗の測定、非接触赤外線温度検査、電子ビームを用いた画像検査法等）を行う。
【０１２１】
図１０は、本実施形態におけるセル列共通信号電極パッドと共通信号配線間が結線された後のｃＭＵＴエレメントの一例を示す。同図は、図９で示した不良なセル列以外についてセル列共通信号電極パッドと共通信号配線とを結線したものである。
【０１２２】
不良セルチェックの結果、セル列（すなわち、セル列を構成する全てのセル）が正常であるなら、そのセル列に対応するセル列共通信号電極パッド９３と共通信号配線９４とを結線するために、セル列−共通信号配線間結合電極１００を付与する。例えば、セル列９１ａ内のセル９２ａ−１，９２ａ−２，９２ａ−３，９２ａ−４，９２ａ−５は全て正常であるため、セル列としても問題ない。よって、セル列−共通信号配線間結合電極１００により、セル列９１ａに対応するセル列共通信号電極パッド９３ａと共通信号配線９４とを結線する。
【０１２３】
一方、不良セルチェックの結果、セル列（すなわち、セル列を構成する全てのセル）が異常であるなら、そのセル列に対応するセル列共通信号電極パッドと共通信号配線９４とは結線しない。例えば、セル列９１ｂ内のセル９２ｂ−３は異常（不良セル）であるため、セル列としても問題がある。よって、セル列９１ｂに対応するセル列共通信号電極パッド９３ｂと共通信号配線９４とは、未結線とする。その他のセル列は、セル列９１ａと同様に正常であるので、セル列−共通信号配線間結合電極１００により、各セル列に対応するセル列共通信号電極パッドと共通信号配線とが結線されている。
【０１２４】
図１１は、本実施形態におけるセル列共通信号電極パッドと共通信号配線間が結線される前のｃＭＵＴエレメントの別の一例を示す。尚、後で述べる図１４も同様であるが、本実施の形態は最終的に２端子構造のｃＭＵＴ振動子を形成することが目的であり、エレメントという表現は、そのまま振動子という表現に置き換えても良い。
【０１２５】
ｃＭＵＴチップ１１０は、まず、円形が８等分された８つの領域から構成されている。これらの８つの領域は、境界領域１１２により隔てられている。そして、その８つの領域それぞれは、さらに３つの領域１１１，領域１１６，領域１１８から構成されている（同図では、境界線１１７により、径方向の振動子セル群の分割された領域を示している）。これら３つの各領域１１１，１１６，１１８はそれぞれ、振動子セル群Ａ，振動子セル群Ｂ，振動子セル群Ｃである。よって、全体としては、２４の振動子セル群がある。
【０１２６】
１１３は、振動子セル群Ａ（１１１）の共通信号配線である。１１４は、振動子セル群Ｂ（１１６）の共通信号配線である。１１９は、振動子セル群Ｃ（１１８）の共通信号配線である。
【０１２７】
１２２は、振動子セル群Ａ（１１１）の共通信号電極パッドである。１２１は、振動子セル群Ｂの共通信号電極パッドである。１２０は、振動子セル群C（１１９）の共通信号電極パッドである。
【０１２８】
共通信号電極パッド１２２と共通信号配線１１３とは電気的に導通している。共通信号電極パッド１２１と共通信号配線１１４とは電気的に導通している。共通信号電極パッド１２０と共通信号配線１１９とは電気的に導通している。
【０１２９】
このように、各振動子セル群の共通信号配線は、対応する共通信号電極パッド１２２と電気的に導通している。なお、共通信号配線と共通信号電極パッドと接続する配線は、下部電極と導通しているものであり、シリコン基板内に埋没しており、実際は外部より視認できない（図１１では、メンブレン表面にあるように描かれているが、これは説明の便宜のためである。）。
【０１３０】
１２３は、結線共通パッドであり、図６の共通信号配線４６に対応するものである。ｃＭＵＴチップ１１０の四隅には共通接地電極パッド１２４が設けられている。共通接地電極パッド１２４は上部電極（接地側電極）と導通している電極パッドである。
【０１３１】
図１２は、図１１の振動子セル群の一部の領域１１５の断面の模式図を示す。振動子セル群１１５は、シリコン基板１３１、下部電極１３２、メンブレン支持部１３３、メンブレン１３４（上部電極１３６を含む）、下部電極連結部１３５から構成される。
【０１３２】
下部電極連結部１３５は、下部電極１３６同士を電気的に接続する。それ以外の構成は、図８で説明したものと基本的は同様である。なお、同図の右端の部分は、共通信号電極パッド１２０，１２１，１２２の断面である。
【０１３３】
図１３は、図１２の詳細な構成を示す。本実施形態におけるｃＭＵＴは、基板（Ｓｉ，ガラス）１４５、第１絶縁層（ＳｉＮ）１４６、第２絶縁層（Ｔａ2Ｏ5）１４７、第３絶縁層（ＳｉＮ）１４８、保護膜（ＳｉＮ）１４９、下部電極（Ｔａ）１４２、第１電極１４４、コンタクトヴィアホール１４３、上部電極（Ａｌ）１５０、共通信号電極パッド１５１から構成されている。共通信号電極パッド１５１は、共通信号電極パッド１２０，１２１，１２２に対応するものである。
【０１３４】
基板（Ｓｉ，ガラス）１４５の上面に第１電極１４４が形成されている。第１電極１４４の上面には、第１絶縁層１４６が形成されている。第１絶縁層１４６の上面には、下部電極１４２が形成されている。下部電極１４２の上面には、第２絶縁層１４７が形成されている。第２絶縁層１４７の上面には、第３絶縁層１４８が形成されている。
【０１３５】
第３絶縁層１４８にはキャビティ（空隙部）１４１が形成されている。第３絶縁層１４８の上面には、上部電極１５０が形成されている。上部電極１５０の上面には、保護膜１４９が形成されている。
【０１３６】
メンブレン１４０は、第３絶縁層１４８、上部電極１５０、保護膜１４９より構成されている。同図のｃＭＵＴの右端には保護膜１４９を貫通した共通信号電極パッド１５１が設けられている。共通信号電極パッド１５１の底部は第２電極層１５２が形成されている。第２電極層１５２と第１電極１４４とはコンタクトヴィアホール１４３で導通している。また、下部電極１４２第１電極１４４とはコンタクトヴィアホール１４３で導通している。
【０１３７】
以下に、この図１１のｃＭＵＴについて不良セルチェックの手順についての説明を行う。この場合、不良セルチェックは、振動子セル群単位（例えば、振動子セル群Ａ，振動子セル群Ｂ，振動子セル群Ｃ）で行う。まず、共通信号電極パッド（１２０、１２１、または１２２）と共通接地電極パッド１２４間に電圧を印加して、第１の実施形態と同様に不良セルチェックを行う。
【０１３８】
図１４は、本実施形態におけるセル列共通信号電極パッドと共通信号配線間が結線された後のｃＭＵＴエレメントの一例を示す。同図は、図１２における不良なセル列以外についてセル列共通信号電極パッドと共通信号配線とを結線したものである。
【０１３９】
共通信号配線１１３，１１４，１１９は、振動子セル群Ａ，Ｂ，Ｃ単位に設けられているものなので、各振動子セル群内の一部に不良セルがある場合、その一部のみ共通信号配線と接続しないようにすることはできず、その振動子セル群ごと共通信号配線と接続しないようにする必要がある。このことが、不良セルチェックを振動子セル群単位で行う理由である。よって、振動子セル群内の一部に不良セルがある場合、振動子セル群自体を不良として取り扱う。
【０１４０】
例えば、振動子セル群Ｂ（１１６ｂ）内の一部のセル１６３が不良セルの場合、振動子セル群Ｂ（１１６ｂ）が不良となる。よって、この振動子セル群Ｂ（１１６ｂ）の共通信号電極パッド１２１ｂと結線共通パッド１２３とは結線されない（１６２の破線は、共通信号電極パッド１２１ｂと結線共通パッド１２３とが結線されてない様子を示す）。
【０１４１】
一方、振動子セル群Ｃ（１１８ａ）内には不良セルが存在しないので、共通信号電極パッド間結合電極１６１により、この振動子セル群Ｃ（１１６ａ）の共通信号電極パッド１２０ａと結線共通パッド１２３とを結線する。
【０１４２】
また、共通信号配線と信号入出力電極パッド間を結線するかどうかは、異常発生状況の確認チェックをしてから決めるが、このチェックはプロセスチェックなので、接地電極パッドと信号入出力電極パッドが一方の面または両面にあることにより、このチェックが容易になる。また、本実施形態の不良セルチェックを用いることにより、様々な形態のｃＭＵＴに用いることができる。
【０１４３】
＜第３の実施形態＞
第１及び第２の実施形態では、例えば図６において共通信号配線４６とセル列信号入出力パッド５０とが結線される前に、セル列がショート等の不具合が生じていないかどうかを検出した。しかし、本実施形態では、共通信号配線４６とセル列信号入出力パッド５０とが既に結線されている状態で、不具合が生じていないかどうかを検出する。
【０１４４】
図１５は、本実施形態におけるｃＭＵＴエレメントの不良セルチェックの概念図である。まず、ｃＭＵＴエレメントの完成前のプロセスで、セルを形成し、セル（またはセル群）毎に信号入出力電極パッドを設け、全ての信号入出力電極パッドを共通信号配線に接続する（Ｓ１１）。
【０１４５】
Ｓ１１は、図１において不良セルチェック（Ｓ１１，Ｓ１２）をしないで、セル−共通信号配線間結合電極３１０により全てのセルの信号入出力電極パッド３０７を共通信号配線３０８と結合させた状態である。
【０１４６】
次に、各セル（またはセル群）毎に不良セルチェックを行う（Ｓ１２，Ｓ１３）。本実施形態の不良セルチェックでは、共通信号配線３０８に全セルの信号入出力電極パッド３０７が結線された状態で、いずれかのセルに短絡等の不具合が生じていないかどうかを検出する。
【０１４７】
本実施形態では、図１で説明した不良セルチェックの方法のうち、非接触赤外線温度検査、電子ビームを用いた画像検査法が有効である。例えば、非接触赤外線温度検査による不良セルチェックの場合、まず、上部電極３０１と下部電極３０６間に電圧を作用させるため、共通信号配線３０８と共通接地電極パッド３０４間に電圧を加える（Ｓ２）。このとき、上部電極３０１と下部電極３０６間で短絡している箇所があれば電圧を加えると、その短絡部分が発熱したり、光ったりする。
【０１４８】
よって、共通信号配線３０８と共通接地電極パッド３０４間に電圧を加えて、顕微機能を有す赤外線センサ（例えば、サーモビューア）を用いて、エレメント上で発熱したり発光したりしている箇所を観察することにより、不良セルを検出することができる（Ｓ１３）。
【０１４９】
また、電子ビームを用いた画像検査法による不良セルチェックの場合は、例えば、共通信号配線３０８と共通接地電極パッド３０４間に所定の電位をかけておき、ＥＢＩＣ法により検出すると、得られた電子画像において短絡した箇所のみ異なる輝度をもち、不良箇所を検出することができる。
【０１５０】
不良セルチェックの結果、不良セルが検出された場合（短絡したセルの部分は弱いが発光する）には、レーザーカッター等の手段を用いて、その光ったセルに対応するセル−共通信号配線間結合電極３１０のみを断線する。
【０１５１】
このように、この光は、顕微鏡で観測できるので、顕微鏡系を使用するレーザーカッターには適用しやすい。また、電流が流れると、短絡箇所は発熱するので、温度あるいは赤外線でも不良セルを検出することができる。
【０１５２】
図１６は、本実施形態におけるｃＭＵＴエレメント上の全ての共通信号配線４６とセル列−共通信号配線間結合電極４５とが既に結線されている状態を示す。同図は、図６の共通信号配線４６とすべてのセル列信号入出力パッド５０をセル列−共通信号配線間結合電極４５で結線した状態である。この状態で、シリコン基板に所定の電位をかけておき、ＥＢＩＣ法で検出すると、短絡した箇所のみ異なる輝度をもち、不良箇所を検出することができる。
【０１５３】
図１７は、本実施形態における不良セル列のセル列−共通信号配線間結合電極４５を断線した状態を示す。同図では、不良セルチェックにより、不良セル１７０が検出されたので、レーザーカッターを用いて、そのセル列１７１に対応するセル列−共通信号配線間結合電極４５を断線した状態である。
【０１５４】
なお、本実施形態における不良セルチェックは、第１及び第２の実施形態で用いたｃＭＵＴ（セル、セル群、エレメント）全てについて適用することができる。
このように、本発明によれば、共通の配線に接続するための結線を形成する工程は、チェック用電極パッドを経て集積セル群をチェックする工程の後に実施される。
【０１５５】
以上より、共通信号配線４６とセル列信号入出力パッド５０とが既に結線されている状態で、不具合が生じていないかどうかを検出することができるので、ｃＭＵＴの製造プロセス上の自由度が高まる。また、第１の実施形態の不良チェックと併用することもでき、さらなる品質の向上を期待できる。
【０１５６】
＜第４の実施形態＞
振動子エレメントは駆動制御単位であるので、第１〜第３の実施形態におけるｃＭＵＴで、不良エレメントに関わる接続を回避した場合、その不良エレメントから超音波受信信号が超音波観測装置に送信されないため、その超音波受信信号に対応する超音波画像が得られない。そこで、本実施形態では、その欠損した超音波受信信号の代わりに、擬似信号を用いて、その欠損した超音波受信信号を内挿補間する。
【０１５７】
図１８は、本実施形態における振動子エレメントから出力される超音波受信信号のうち欠損した超音波受信信号を補間する補間信号処理回路を備える体腔内超音波診断装置の模式図を示す。体腔内超音波診断装置は、ｃＭＵＴエレメント２０１、パルス発生装置２０２、チャージアンプ２０３、Ａ／Ｄ変換回路２０４、擬似信号生成部２０５、画像構築部２０７を含んでいる。
【０１５８】
パルス発生装置２０２、チャージアンプ２０３、Ａ／Ｄ変換回路２０４は、各ｃＭＵＴエレメントに設けられるものである。パルス発生装置２０２及びチャージアンプ２０３は、ｃＭＵＴエレメント２０１の直近、好ましくはｃＭＵＴエレメント２０１を形成したシリコン基板上または内部に集積される。Ａ／Ｄ変換回路２０４もｃＭＵＴエレメント２０１の直近、好ましくはｃＭＵＴエレメントを形成したシリコン基板上に形成されるが、これに限定されず、観測装置側にあってもよい。
【０１５９】
擬似信号生成部２０５は、観測装置側の信号処理部（不図示）の構成要素の１つである。擬似信号生成部２０５は、位置検出部２０５ａとデータ補完処理部２０５ｂを有する。信号処理部では、入力された電気信号電気信号について各種信号処理を行って超音波断層画像用の映像信号を生成するが、本実施形態の擬似信号生成部２０５はその信号処理の１つである。信号処理部では、擬似信号生成部２０５での処理を含め各種信号処理がされ、画像構築部２０７で超音波断層画像信号が構築される。その超音波断層画像信号は、モニタ２０８に出力され、超音波断層画像が表示される。
【０１６０】
同図において、ｎ個のｃＭＵＴエレメント２０１が設けられている。パルス発生装置２０２は、ｃＭＵＴエレメント２０１を駆動させるための電気信号を発生させるためのパルサー回路である。ｃＭＵＴエレメント２０１により受信された超音波受信信号は、チャージアンプ２０３に出力される。
【０１６１】
チャージアンプ２０３では、インピーダンス変換を行う機能（高インピーダンス→低インピーダンスへ変換する）、ｃＭＵＴエレメント２０１の電極表面の電荷の検出を行う機能、及びアンプとしての機能を備えている。電荷の検出を行う機能とは、ｃＭＵＴエレメント２０１はエコー信号を受信すると、エコー信号の強度に応じてメンブレンが振動し、その振動に応じた上部電極上の電荷の変動が起こるので、その電荷を検出する機能をいう。
【０１６２】
チャージアンプ２０３より出力された超音波受信信号は、Ａ／Ｄ変換回路２０４によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された超音波受信信号は、擬似信号生成部２０５に入力される。
【０１６３】
擬似信号生成部２０５において、位置検出部２０５ａは各ｃＭＵＴエレメント２０１からの超音波受信信号を受信する。この位置検出部２０５ａでは、信号を一時的に記憶する記憶機能と、受信した超音波受信信号（または受信できなかった超音波受信信号）に対応するｃＭＵＴの位置を検出する位置検出機能を備える。
【０１６４】
位置検出部２０５ａの記憶機能について説明する。走査のため各ｃＭＵＴエレメント２０１から出力される超音波受信信号の出力タイミングには時間差があるが、データ補完処理部２０５で補間処理計算をするためには、同じタイミングで走査されたときの超音波信号間の補間データを生成する必要がある。そのために、各ｃＭＵＴエレメント２０１から出力される超音波受信信号を一時的に記憶して、時相が揃った形で一斉に補完演算処理をする必要がある。そのために、位置検出部２０５ａでは、超音波受信信号の時相が揃うまで、一時的に超音波受信信号を格納しておく。
【０１６５】
また、位置検出部２０５ａの位置検出機能について説明する。図４で説明した信号線とｃＭＵＴエレメントは１：１で接続されており、その信号線を伝送した超音波受信信号がどのｃＭＵＴエレメントに対応するかを特定することができる。
【０１６６】
したがって、超音波受信信号が入力されない信号線がある場合には、その信号線に対応するｃＭＵＴを判断することができる。そして、データ補完処理部２０５では、予めｃＭＵＴエレメントの位置情報（例えば、超音波振動子にマトリクス状に振動子エレメントが配列されている場合、その座標）が記憶されている。よって、その特定したｃＭＵＴエレメントの位置情報を取得することができる。
【０１６７】
この位置検出機能により、位置検出部２０５ａは、各超音波受信信号に対応するｃＭＵＴエレメント２０１の位置情報を認識することができる。したがって、各超音波受信信号に対応するｃＭＵＴエレメントの隣接関係も認識することができる。
【０１６８】
また、逆に、超音波受信信号が入力されなかった場合には、その本来入力されるべき超音波受信信号に対応するｃＭＵＴエレメントの位置を特定することができる。よって、これにより、不良エレメントの位置を特定できる。
【０１６９】
位置検出部２０５ａから出力された超音波受信信号は、データ補完処理部２０５ｂに入力される。データ補完処理部２０５ｂでは、この超音波受信信号うち不良エレメントのため欠損した超音波受信信号について、データの補間処理を行い、補間処理された超音波受信信号２０６を出力する。
【０１７０】
図１９は、本実施形態におけるデータ補完処理部２０５ｂの機能を説明するための図である。上記の通り、各ｃＭＵＴエレメント２０１からはそれぞれ、超音波受信信号Ｓ1，・・・，Ｓi-2，Ｓi-1，Ｓi，Ｓi+1，Ｓi+2，・・・，Ｓnが出力される。ここで、本実施形態では、ｉ番目のｃＭＵＴ２０１が不良とする。そうすると、この場合、ｉ番目のｃＭＵＴエレメント２０１からは出力されない。
【０１７１】
データ補完処理部２０５ｂは、各ｃＭＵＴエレメント２０１からの超音波受信信号を受信し、受信した信号をそのまま出力する。同図では、受信した超音波受信信号Ｓ1，・・・，Ｓi-2，Ｓi-1，Ｓi+1，Ｓi+2，・・・，Ｓnは、そのまま出力される。
【０１７２】
しかしながら、ｉ番目のｃＭＵＴエレメント２０１から出力されるべき超音波信号Ｓiに関しては、ｉ番目のｃＭＵＴエレメント２０１が不良エレメントであることから、データ補完処理部２０５ｂに入力されず、欠損している。そこで、データ補完処理部２０５ｂは、補間処理をして欠損した超音波信号Ｓiに対応する擬似信号を生成する。
【０１７３】
図２０は、本実施形態におけるデータ補完処理部２０５ｂの補間処理計算を説明するための図である。横軸は、１番目からｎ番目までのｃＭＵＴエレメント２０１を示す。縦軸は、データ補完処理部２０５ｂに入力された超音波受信信号の電圧であって、そのｃＭＵＴエレメント２０１に対応する超音波受信信号の電圧を示す。
【０１７４】
ｉ番目のｃＭＵＴエレメント２０１を除き、１番目からｎ番目までのｃＭＵＴエレメント２０１に対応する超音波受信信号がデータ補完処理部２０５ｂに入力されている。そこで、データ補完処理部２０５ｂでは、補間によりｉ番目のｃＭＵＴエレメント２０１から出力されるべき超音波受信信号に対応する擬似信号を生成する。
【０１７５】
補間の方法としては、例えば、平均を用いる手法がある。図２０の場合、欠損した超音波受信信号Ｓiの両側の信号Ｓi-1，Ｓi+1の平均を求める。そうすると、擬似信号２１０が得られる。
【０１７６】
また、さらに擬似信号の精度を向上させるために、例えば、Ｌａｇｒａｎｇｅ補間、Ｎｅｗｔｏｎ補間、Ｓｉｍｐｓｏｎ補間、最小二乗法等の補間方法を用いても良い。そうすると、擬似信号２１１が得られる。
【０１７７】
このように、本発明によれば、異常振動子エレメントの位置を検出する検出手段と、その位置に擬似振動子エレメントを生じさせる手段と、擬似振動子エレメントからの疑似情報を用いて超音波診断像を構築する手段を有する。
【０１７８】
その擬似情報は、異常振動子エレメントの位置の周囲に隣接する正常振動子エレメントからの情報を平均して得られる情報である。また、その擬似情報は、異常振動子エレメントの位置の周囲に最隣接する正常振動子エレメントからの情報と次隣接する正常振動子エレメントからの情報を内挿して得られる情報であってもよい。
【０１７９】
また、擬似信号を生成する手段として、補間（内挿）処理だけでなく、補外（外挿）処理を行ってもよい。
また、以上の様な受信信号に着目した擬似信号発生ではなく、超音波診断画像を一時的に描出し、輝度が異常な領域を画像処理によって検出し、画像処理で輝度補正をするという方法でも構わない。
【０１８０】
以上より、不良エレメントに対応する箇所の超音波受信信号が得られなくても、その超音波受信信号を補完して超音波診断画像を生成することができるので、超音波診断画像の画質の低下を極力抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８１】
【図１】第１の実施形態におけるｃＭＵＴエレメントの不良セルチェックの概念図である。
【図２】第１の実施形態における体腔内超音波診断装置のシステム構成を示す。
【図３】第１の実施形態におけるアレイ型超音波スコープの先端部の構造を示す。
【図４】第１の実施形態におけるｃＭＵＴアレイ型超音波振動子の外観を示す。
【図５】第１の実施形態におけるｃＭＵＴアレイ型超音波振動子の拡大図を示す。
【図６】図５のｃＭＵＴエレメント４２の拡大図（共通信号配線４６とセル列−共通信号配線間結合電極４５とが結線される前）を示す。
【図７】不良セルチェック後のｃＭＵＴエレメント４２を示す。
【図８】図７の断面図を示す。
【図９】第２の実施形態におけるセル列共通信号電極パッドと共通信号配線間が結線される前のｃＭＵＴエレメントの一例を示す。
【図１０】第２の実施形態におけるセル列共通信号電極パッドと共通信号配線間が結線された後のｃＭＵＴエレメントの一例を示す。
【図１１】第２の実施形態におけるセル列共通信号電極パッドと共通信号配線間が結線される前のｃＭＵＴエレメントの別の一例を示す。
【図１２】図１１の振動子セル群の一部の領域１１５の断面の模式図を示す。
【図１３】図１２の詳細な構成を示す。
【図１４】第２の実施形態におけるセル列共通信号電極パッドと共通信号配線間が結線された後のｃＭＵＴエレメントの別の一例を示す。
【図１５】第３の実施形態におけるｃＭＵＴエレメントの不良セルチェックの概念図である。
【図１６】第３の実施形態におけるｃＭＵＴエレメント上の全ての共通信号配線４６とセル列−共通信号配線間結合電極４５とが既に結線されている状態を示す。
【図１７】第３の実施形態における不良セル列のセル列−共通信号配線間結合電極４５を断線した状態を示す。
【図１８】第４の実施形態における振動子エレメントから出力される超音波受信信号のうち欠損した超音波受信信号を補間する補間信号処理回路を備える体腔内超音波診断装置の模式図を示す。
【図１９】第４の実施形態におけるデータ補完処理部の機能を説明するための図である。
【図２０】第４の実施形態におけるデータ補完処理部２０５の補間処理計算を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１８２】
３００  ｃＭＵＴエレメント
３０１  上部電極
３０２  保護膜
３０３  メンブレン
３０４  共通接地電極パッド
３０５  キャビティ
３０６  ３０６
３０７  信号入出力電極パッド
３０８  共通信号配線
３０９  シリコン基板
３１０  セル−共通信号配線間結合電極
１      超音波内視鏡装置
２      超音波内視鏡
３      内視鏡観察装置
４      超音波観測装置
５      モニタ
６      先端部
７      湾曲部
８      可撓管部
１１    挿入部
１２    操作部
１３    ユニバーサルコード
１４    内視鏡コネクタ
１４ａ  電気コネクタ
１５    超音波ケーブル
１６    アングルノブ
１７ａ  送気・送水ボタン
１７ｂ  吸引ボタン
１８    処置具挿入口
１９    操作スイッチ
２０    内視鏡観察部
３０    超音波観察ユニット
４１    ｃＭＵＴ
４２    ｃＭＵＴエレメント
４３    エレメント信号入出力電極パッド
４４    ｃＭＵＴセル群
４５    セル列−共通信号配線間結合電極
４６    共通信号配線
４７    共通接地電極パッド
５０    セル列信号入出力パッド
５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  セル列
５２    配線
５５    共通接地電極
６０ａ，６０ｂ，６０ｃ  セル
２０１  ｃＭＵＴ
２０２  パルス発生装置
２０３  チャージアンプ
２０４  Ａ／Ｄ変換回路
２０５  擬似信号生成部
２０５ａ  位置検出部
２０５ｂ  データ補完処理部
２０７  画像構築部
２０８  モニタ
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１】
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【図２】
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【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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