【手続補正書】
【提出日】平成28年9月28日(2016.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
特許文献２には、空洞部に面する下部電極と上部電極をそれぞれ絶縁膜で覆った構造が開示され、特許文献３には、シリコン基板とＣＭＵＴとの電極の間の電気的な絶縁のため、空洞部を除いて、上部電極及び下部電極をシリコン窒化膜からなる絶縁層で覆った構造を持つＣＭＵＴが開示されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
このようなＣＭＵＴの超音波送受信の原理から、ＣＭＵＴの設計においては上下電極間の距離を適切に決めることが重要である。上下電極間の距離は、空洞部の厚みと空洞を挟んで設けられる絶縁膜の厚みで決まり、空洞部の厚みを一定にするためにメンブレンの形状を平坦に保つこと、すなわちメンブレンが変形して空洞部の厚みが変化しないことが重要である。このため従来のＣＭＵＴ設計（例えば、特許文献２）では、空洞部の直上となる絶縁層に低い引張応力の窒化シリコンからなる絶縁膜を配置する等、メンブレンの層構成を工夫している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
【図１】一般的なＣＭＵＴの構造を示す断面図
【図２】第一の実施形態の超音波トランスデューサの上面から見た第一導電膜、空洞部及び第二導電膜の関係を示す図
【図３】第一の実施形態（第一実施例）の超音波トランスデューサを示す図で、（ａ）は図２のＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図
【図４】ＣＭＵＴの基板の反りの発生と反り量を説明する図
【図５】（ａ）、（ｂ）は、第一実施形態の超音波トランスデューサの製造方法の第一工程を示す図
【図６】（ａ）、（ｂ）は、第一実施形態の超音波トランスデューサの製造方法の第二工程を示す図
【図７】（ａ）、（ｂ）は、第一実施形態の超音波トランスデューサの製造方法の第三工程を示す図
【図８】（ａ）、（ｂ）は、第一実施形態の超音波トランスデューサの製造方法の第四工程を示す図
【図９】（ａ）、（ｂ）は、第一実施形態の超音波トランスデューサの製造方法の第五工程を示す図
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、第一実施形態の超音波トランスデューサの製造方法の第六工程を示す図
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、第一実施形態の超音波トランスデューサの製造方法の第七工程を示す図
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、第一実施形態の超音波トランスデューサの製造方法の第八工程を示す図
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、第一実施形態の超音波トランスデューサの製造方法の第九工程を示す図
【図１４】第一の実施形態（第二実施例）の超音波トランスデューサを示す図で、（ａ）は図２のＡ−Ａ’線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ’線断面図
【図１５】第一の実施形態（第二実施例）における反り防止層の膜厚と反り量との関係を示す図
【図１６】第一の実施形態（第三実施例）の超音波トランスデューサアレイの上面図
【図１７】第二の実施形態の超音波トランスデューサアレイの製造方法を説明する図で、基板の上面から見た図
【図１８】基板の反りを説明する図
【図１９】第二の実施形態のＣＭＵＴ及びオフチップ領域のパターン例（第四実施例）を示す図
【図２０】第二の実施形態のＣＭＵＴ及びオフチップ領域のパターン例（第五実施例）を示す図
【図２１】第二の実施形態のＣＭＵＴ及びオフチップ領域のパターン例（第六実施例）を示す図
【図２２】図２１のパターンの一部の拡大上面図
【図２３】図２１のパターンの一部の拡大断面図
【図２４】超音波検査装置の一実施形態を示す全体ブロック図
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
以下、本発明の超音波トランスデューサ、超音波トランスデューサの製造方法、及び超音波検査装置の各実施形態を、図面を参照して説明する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
下部電極２０２は、図２のＡ−Ａ’断面図及びＢ−Ｂ’断面図である図３（ａ）、（ｂ）に示すように、基板２０１の上に反り防止膜２１３を介して設けられており、その上に第一絶縁膜２０３、第二絶縁膜２０５、上部電極２０６、第三絶縁膜２０７及び保護絶縁膜２０９が積層されている。これら絶縁膜２０３，２０５、２０７及び２０９の一部又は全部を適宜包括的に絶縁膜という。また絶縁膜を貫通して、下部電極２０２及び上部電極２０６へ外部から電圧を供給するためのパッド開口２１１、２１０が設けられている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
絶縁膜２０７の上に設けられる保護絶縁膜２０９は、空洞部１０４となる犠牲層をエッチングするためのエッチング孔２０８を埋めて空洞部１０４を密封するとともに、ＣＭＵＴの保護膜として設けられる。絶縁膜２０９は、また、絶縁膜２０５、２０７とともにメンブレン２１２を構成し、メンブレン２１２の残留応力を決定する。従って、絶縁膜２０５、２０７が圧縮応力を発生するシリコン酸化膜の場合には、引張応力を有する膜であることが好ましい。具体的にはシリコン窒化膜が好適に用いられる。保護絶縁膜２０９の厚みは、エッチング孔２０８を埋め込み、空洞部１０４を密封するのに十分な膜厚であり、かつメンブレン２１２の平坦性を確保する必要があり、例えば、５００ｎｍ〜１５００ｎｍ程度とすることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
式（３）において、基板の弾性率及び厚み、薄膜の厚み、応力は別途測定することで求められるので、基板の曲率半径Ｒと基板の半径ｒ（円形の場合）とから、図４に示すように、薄膜形成後の基板の反り量Ｃを算出することができる。即ち、反り量Ｃは、Ｃ＝Ｒ（１−ｃｏｓ（ｒ／Ｒ））である。なお図４は、説明をわかりやすくするために、反りを強調して示したものであり、現実的な基板の反り量を表すものではない。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
シリコン酸化膜とシリコン窒化膜によって基板（シリコン）に生じる反りを計算した例を図１５に示す。図中、■でプロットしたグラフは、基板にシリコン酸化膜の厚みを変えて積層した場合（ケース１）、▲でプロットしたグラフは、ケース１の基板にさらにシリコン窒化膜を厚み０．１μｍで積層した場合（ケース２）、●でプロットしたグラフは、ケース１の基板にさらにシリコン窒化膜を厚み０．２μｍで積層した場合（ケース３）を示している。また反り量は、基板の半径ｒを１００ｍｍ、シリコン酸化膜の圧縮応力を１５０ＭＰａ、シリコン窒化膜の引張応力を１０００ＭＰａとして、図４に示す式から算出したものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
第一の実施形態を適用可能なＣＭＵＴチップの一例を図１６に示す。図１６において、図３と同じ要素は同じ符号で示し説明を省略する。このＣＭＵＴチップ２０００は、二次元方向に多数のＣＭＵＴ素子２００を配列した構造を有し、図１６中、矢印Ａで示す方向に配列したＣＭＵＴ素子は、その第一導電膜（下部電極）２０２がパッド開口部２１１を介して共通の下部電極に電気的に接続され、矢印Ｂで示す方向に配列したＣＭＵＴ素子は、その第二導電膜（上部電極）２０６がパッド開口部２１０を介して共通の上部電極に電気的に接続されている。通電する上部電極及び下部電極の組み合わせによって、個々のＣＭＵＴ素子を駆動し、超音波の送信、受信を行うことができる。なお図１６では、簡略化して１８個のＣＭＵＴ素子２００が配列したものを示したが、ＣＭＵＴチップにおけるＣＭＵＴ素子の数は、これに限定されず、数１０〜数百のものもある。もちろん少ないものもあり得る。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
反り防止構造を、ＣＭＵＴと共通する層構成を有するパターンで形成する場合には、オフチップ領域に所定のパターニングを行って成膜することを追加するだけで、第一実施例で説明したＣＭＵＴの製造工程で、ＣＭＵＴの製造と反り防止構造の製造を同時に行うことができる。従って製造方法の工程は図５〜図１３に示した工程と同様であるので、その説明は省略し、以下、パターンの異なる各実施例を説明する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
本実施例において、ＣＭＵＴチップが配列された基板の上面図を図１９に示す。図示する例では、基板１７００上のチップ領域１７０１に、横８列、縦２列のＣＭＵＴチップ２０００が形成されている。基板１７００上のその他の部分はオフチップ領域１７０２であり、このオフチップ領域１７０２を含む外側に、チップとしては基板からはみ出してしまうが、ダミーチップとして、ＣＭＵＴチップと同じ構造のチップを作製する領域（ダミーチップ領域）１７０５を設ける。ダミーチップ領域１７０５（図中、一点鎖線で囲った領域）は、その領域内に基板１７００が収まる最小限の大きさの領域であり、その中にＣＭＵＴチップのパターンと同じ配列を含む。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
すなわち、ＣＭＵＴと同じ構造を持つダミーチップは、ＣＭＵＴと同じ空洞部を有しているため、第四実施例のように基板の端部に重なる位置にダミーチップがあると、ダミーチップの空洞部が基板１７００の端部と重なる可能性がある。ＣＭＵＴの製造工程において、基板を搬送するカセットやハンドリングするピンセットが基板端部に接触し、製造工程の途中で空洞上のメンブレンが剥がれる可能性がある。剥がれたメンブレンの破片は基板上に残留し、その後の製造工程で異物となり、ＣＭＵＴのチップの歩留まりを低下させる原因となる。本実施例は、ダミーチップ領域を基板の内側に限定したことにより、この問題を解消している。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
即ち、このパターンは、第一実施形態で説明したＣＭＵＴの製造工程において、オフチップ領域には下部及び上部電極を形成せずに、第一絶縁膜から保護絶縁膜までを成膜した後（図１３）、次のパッド開口部を形成するための工程（図１４）で作製される。即ちパッド開口部を形成するリソグラフィーの際に、概四角形のパターンを持ったホトマスクを使用してリソグラフィーによりダミーチップ領域にパターンを形成し、パッド開口部を形成するドライエッチング工程の際に、ダミーチップ領域のパターンも同時にドライエッチングすることで分割された絶縁膜の構造を形成する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
ダミーチップ領域の絶縁膜をパターニングにより分割することで、絶縁膜の応力を開放し、ダミーチップ領域の絶縁膜の応力による基板の反りを抑制することができる。パターンの間隔は、限定されるものではないが、パターンの寸法（四角形の構造と構造との間隔）を絶縁膜の厚さ（四角形の構造の高さ）の２倍以下にすることにより、より効果的に絶縁膜の応力を開放でき、基板の反りを抑制できる。また図では四角形のパターンを示したが、円形や六角形など任意の形状とすることができ、また個々の構造が独立したパターンではなく、線条のものや網目状のパターンもあり得る。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
請求項４に記載の超音波トランスデューサであって、
前記反り防止層はシリコン窒化膜であり、前記第四絶縁膜はシリコン酸化膜であることを特徴とする超音波トランスデューサ。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
請求項６に記載の超音波トランスデューサの製造方法であって、
前記反り防止層は、超音波トランスデューサと共通する層構成を有する積層膜であることを特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。