(57)【要約】  本発明は、細分化されて複数のダイへと分離可能なウェハ（１００）に関する。各ダイ（１１０）は、容量性マイクロマシントランスデューサセル（１）のアレイを有する。各セルは、第１の電極（１１）を有する基板（１０）と、第２の電極（１４）を有するメンブレン（１３）と、基板（１０）とメンブレン（１３）との間のキャビティ（１２）とを有する。ダイ（１１０）のうちの少なくとも一部のダイの各セル（１）は、メンブレン（１３）の上に補償プレート（１５）を有し、各補償プレート（１５）は、メンブレン（１３）の撓り（ｈ）に影響を及ぼす構成を有する。補償プレート（１５）の構成は、ウェハ（１００）にわたって変化している。本発明は更に、このようなウェハを製造する方法、及びこのようなダイを製造する方法に関する。
2015528221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細分化されて複数のダイへと分離可能なウェハであって、
各ダイは、容量性マイクロマシントランスデューサセルのアレイを有し、各セルは、第１の電極を有する基板と、第２の電極を有するメンブレンと、前記基板と前記メンブレンとの間のキャビティとを有し、
前記複数のダイのうちの少なくとも一部のダイの各セルが、前記メンブレンの上に補償プレートを有し、各補償プレートは、前記メンブレンの撓りに影響を及ぼす構成を有し、前記補償プレートの前記構成が当該ウェハにわたって変化している、
ウェハ。
【請求項２】
前記補償プレートの前記構成は、前記セルの前記メンブレンの撓りが実質的に一様になるように当該ウェハにわたって変化している、請求項１に記載のウェハ。
【請求項３】
前記補償プレートの形状が当該ウェハにわたって変化している、請求項１に記載のウェハ。
【請求項４】
各ダイの前記セルの前記補償プレートの前記構成は実質的に一様である、請求項１に記載のウェハ。
【請求項５】
前記補償プレートの大きさが当該ウェハにわたって変化している、請求項１に記載のウェハ。
【請求項６】
各補償プレートは、プレート径を持つ円形状を有し、前記プレート径が当該ウェハにわたって変化している、請求項５に記載のウェハ。
【請求項７】
各補償プレートは、プレート内径を持つリング形状を有し、前記プレート内径が当該ウェハにわたって変化している、請求項５に記載のウェハ。
【請求項８】
前記補償プレートの厚さが当該ウェハにわたって変化している、請求項１に記載のウェハ。
【請求項９】
前記補償プレートのうちの少なくとも一部の補償プレートは、他の補償プレートより多くの層を有する、請求項８に記載のウェハ。
【請求項１０】
前記補償プレートの前記構成は、当該ウェハの第１の領域から当該ウェハの第２の領域へと階段状に変化している、請求項１に記載のウェハ。
【請求項１１】
細分化されて複数のダイへと分離可能なウェハを用意する工程であり、各ダイは、容量性マイクロマシントランスデューサセルのアレイを有し、各セルは、第１の電極を有する基板と、第２の電極を有するメンブレンと、前記基板と前記メンブレンとの間のキャビティとを有する、工程と、
前記複数のダイのうちの少なくとも一部のダイの各セルの前記メンブレンの上に補償プレートを配設する工程であり、各補償プレートは、前記メンブレンの撓りに影響を及ぼす構成を有し、前記補償プレートの前記構成が前記ウェハにわたって変化される、工程と、
を有するウェハを製造する方法。
【請求項１２】
前記補償プレートを配設する前に、各ダイの前記セルの前記メンブレンの撓りを求める決定工程、を更に有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記補償プレートを配設する工程は、変化させた大きさ及び／又は形状を有するリソグラフィマスクを用いてパターニングすることを有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記補償プレートを配設する工程は、前記補償プレートのうちの少なくとも一部の補償プレートが他の補償プレートより多くの層を有するように、第１の層を設けること及び少なくとも第２の層を設けることを有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
容量性マイクロマシントランスデューサセルのアレイを有するダイを製造する方法であって、当該方法は、請求項１１に記載の方法の工程を有し、更に、前記ウェハから前記ダイを分離する工程を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量性マイクロマシン超音波セル、特には容量性マイクロマシン（微細加工）超音波トランスデューサ（capacitive  micro-machined  ultrasound  transducer；ＣＭＵＴ）セル又は容量性マイクロマシン圧力センサセル、のアレイを各ダイが有する複数のダイへと分離可能な、細分化されるウェハに関する。本発明は更に、そのようなウェハを製造する方法に関する。本発明は更に、そのようなダイ、特には超音波トランスデューサ又は圧力センサを形成するために使用されるダイ、を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
何れの超音波（撮像）システムでも中心となるのは、電気エネルギーを音響エネルギーへの変換及びその逆を行う超音波トランスデューサである。伝統的に、それらの超音波トランスデューサは、リニア（１Ｄ）トランスデューサアレイに配列された圧電性結晶から製造され、最大１０ＭＨｚまでの周波数で動作する。しかしながら、マトリクス（２Ｄ）トランスデューサアレイへと向かう傾向と、超音波（撮像）機能をカテーテル及びガイドワイヤに集積するための小型化へと向かう動きとが、いわゆる容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）セルの開発をもたらしている。ＣＭＵＴセルは、セル膜（メンブレン）の下にキャビティ（空洞）を有する。超音波の受信では、超音波がセル膜を移動あるいは振動させ、そして、電極間の静電容量（キャパシタンス）の変化が検出され得る。それにより、超音波が、対応する電気信号へと変換される。逆に、電極に印加される電気信号がセル膜を移動あるいは振動させ、それにより超音波が送信される。
【０００３】
ＣＭＵＴセルのメンブレンは一般に、例えば酸化物又は窒化シリコンに埋め込まれた金属電極といった、幾つかの材料又は層（レイヤ）からなる。これらのレイヤ内の残留応力が、応力の符号すなわち向きに応じて、上方又は下方へとセル膜を屈曲させる。故に、セル膜は、或る方向（上向き又は下向き）に或る特定量の撓り（弓状のしなり）又は屈曲を有する。この撓り又は屈曲は、セルの電気特性及び音響特性にズレを生じさせてしまう。例えば、これは、コラプス電圧に影響を及ぼし、また、一定のバイアス電圧を仮定すると中心周波数にも影響を及ぼす。この問題を解決するために努力がはらわれてきた。例えば、非特許文献１は、頂部ＣＭＵＴプレートの中心上に金の質体を付加することによる基本ＣＭＵＴセル構造への変更によって、単一のＣＭＵＴセルの出力圧を改善する手法を開示している。
【０００４】
また、このような超音波トランスデューサ又はＣＭＵＴデバイスには一般的に厳格な仕様が存在する。その製造は、非常に複雑なプロセスを必要とする。一般に、先ず大きめのウェハが製造され、次いでそれが、ＣＭＵＴセルのアレイを各々が有する複数のダイへと分離される。これに関する１つの具体的な難題は、超音波トランスデューサ又はＣＭＵＴデバイスの厳格な仕様を満たそうとするときの製造歩留り損失である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Hyo-Seon  Yoon等、「Fabrication  of  CMUT  Cells  with  Gold  Center  Mass  for  Higher  Output  Pressure」、10th  International  Symposium  on  Therapeutic  Ultrasound  (ISTU  2010)  AIP  Conf.  Proc.  1359、pp.183-188  (2011)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の１つの目的は、製造が改善且つ／或いは安価にされ、特に歩留り損失が低減されたウェハを提供することである。本発明の更なる１つの目的は、特に低減された歩留り損失を有した、ウェハを製造する改善された方法及びダイを製造する改善された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様において、細分化されて複数のダイへと分離可能なウェハが提示され、各ダイは、容量性マイクロマシントランスデューサセルのアレイを有し、各セルは、第１の電極を有する基板と、第２の電極を有するメンブレンと、前記基板と前記メンブレンとの間のキャビティとを有し、前記複数のダイのうちの少なくとも一部のダイの各セルが、前記メンブレンの上に補償プレートを有し、各補償プレートは、前記メンブレンの撓りに影響を及ぼす構成を有し、前記補償プレートの前記構成が当該ウェハにわたって変化している。
【０００８】
本発明の更なる一態様において、ウェハを製造する方法が提示され、当該方法は、細分化されて複数のダイへと分離可能なウェハを用意する工程であり、各ダイは、容量性マイクロマシントランスデューサセルのアレイを有し、各セルは、第１の電極を有する基板と、第２の電極を有するメンブレンと、前記基板と前記メンブレンとの間のキャビティとを有する、工程と、前記複数のダイのうちの少なくとも一部のダイの各セルの前記メンブレンの上に補償プレートを配設する工程であり、各補償プレートは、前記メンブレンの撓りに影響を及ぼす構成を有し、前記補償プレートの前記構成が前記ウェハにわたって変化される、工程と、を有する。
【０００９】
本発明の更なる一態様において、容量性マイクロマシントランスデューサセルのアレイを有するダイを製造する方法が提示され、当該方法は、上述のウェハを製造する方法の工程を有し、更に、前記ウェハから前記ダイを分離する工程を有する。
【００１０】
本発明の基本的な考えは、ウェハにわたって、特にはウェハの直径にわたって、補償プレートの構成を変化させることである。各補償プレートは、メンブレンの撓りに影響を及ぼす（すなわち、低減あるいは増大させる）構成を有する。故に、各補償プレートは、メンブレンの撓りに対する補償又は補償効果を提供する。分かっていることには、メンブレンの撓りは通常、ウェハ上の特定の位置、特にはメンブレン又はその対応するダイの位置に依存する。例えば、中心の１つ又は複数のダイは、縁部の１つ又は複数のダイと比較して異なる撓りを有する。メンブレン撓りのこの不均一性は、極めて望ましくない。というのは、例えば音響出力圧及び中心周波数などの電気特性及び音響特性は、撓りに依存し、故に、やはり不均一になるからである。トランスデューサには、特にＣＭＵＴデバイスには、厳格な仕様が存在するので、この不均一性は歩留り損失につながる。本発明は、この問題を、ウェハにわたって、特にはその直径にわたって、補償プレートの構成を変化させることによって解決する。こうして、補償の量及び／又は向きがウェハにわたって変化される。斯くして、ウェハにわたるメンブレン撓りのバラつきが実質的に抑制される。故に、ウェハにわたるメンブレン撓りのバラつきに対する補償又は補償効果が存在する。従って、製造における歩留り損失が低減される。理解されるように、直径なる用語は、本願の状況においては特に、ウェハ表面（ウェハの厚みに垂直な平面内）を横切るウェハの最大寸法を意味する。補償プレートの構成なる用語は、特には、補償プレートの形状、大きさ及び／又は厚さを意味し得る。こうして、補償プレートの形状、大きさ及び／又は厚さを用いて、補償が制御される。これらの形状、大きさ及び／又は厚さが、補償の量とともに補償の向き（又は符号）（上向き又は下向き）を決定する。
【００１１】
好ましくは、補償プレートの構成は、セルのメンブレン撓りが実質的に一様になるようにウェハにわたって変化する。換言すれば、ウェハ全体のセルのメンブレン撓りが実質的に一様あるいは同じにされる。メンブレン撓りは、必ずしもゼロである必要はないが、ウェハにわたって実質的に一様にされる必要がある。理解されるように、目標は、セルのメンブレン撓りを厳密の一様あるいは同じにすることである。しかしながら、実際上、幾らかの小さいバラつき又は無視できるバラつきが依然としてメンブレン撓りに存在してもよい。例えば、上記の変化又は補償は、好ましくは少数（例えば、２又は３）の段階である複数の段階にて実行され得る。故に、実際には、幾らかのメンブレン撓りのバラつきが残存し得るが、それは小さいか無視できるかである。ウェハにわたっての補償プレートの構成の変化は、メンブレン撓りのバラつきの有意な改善をもたらす。
【００１２】
好ましくは、各ダイのセルの補償プレートの構成は実質的に一様である。換言すれば、１つのダイ内のセル群のメンブレン撓りは、（実質的に）一様あるいは同じであると仮定され得る。この仮定は、ウェハの全体サイズと比較してダイのサイズが小さいことにより成り立つ。実際には、１つのダイ内にも幾らかのメンブレン撓りのバラつきが存在し得るが、ウェハの直径と比較して小さいダイのサイズにより、それは小さいか無視できるかである。換言すれば、ダイ内での撓りのバラつきは、非常に小さいか無視できるかであり得る。ダイ内にも幾らかの小さいバラつきが存在するとしても、それは、ウェハにわたるバラつきと比較して遥かに小さいものである。好ましくは、１つのダイ内のセル膜撓りが実質的に一様であるとともに、異なるダイの撓りも実質的に一様にされる。
【００１３】
本発明の好適実施形態が従属請求項にて規定される。理解されるべきことには、特許請求に係るウェハを製造する方法又はダイを製造する方法は、特許請求に係るウェハ及び従属請求項に規定されるものと同様及び／又は同一の好適実施形態を有する。
【００１４】
第１の実施形態において、補償プレートの形状がウェハにわたって変化する。これは、補償プレートの構成を変化させるとりわけ容易な手法を提供する。この実施形態において、補償プレートの構成とは、補償プレートの形状のことをいう。例えば、この形状は、特に円形のセル又はセル膜に対して、円形状とリング形状との間で変化することができる。円形の補償プレートと、リング状の補償プレートは、逆の補償効果を有し得る（例えば、円形はメンブレンを下方に屈曲させることができ、リング状の補償プレートはメンブレンを上方に屈曲させることができる）。
【００１５】
第２の実施形態において、補償プレートの大きさがウェハにわたって変化する。これは、補償プレートの構成を変化させるとりわけ容易な手法を提供する。この実施形態において、補償プレートの構成とは、補償プレートの大きさのことをいう。例えば、製造において、補償プレートの大きさは、変化させた大きさ及び／又は形状を有するリソグラフィマスクを用いて、容易に変化されることができる。斯くして、補償プレートを設けるための１つの追加リソグラフィ工程のみが必要とされる。
【００１６】
この実施形態の一変形において、各補償プレートは、プレート径を持つ円形状を有し、このプレート径がウェハにわたって変化する。この（連続した）円形状すなわちディスクは、特に円形のセル又はセル膜に対して、補償プレートの大きさを変化させるとりわけ容易且つ／或いは効果的な手法を提供する。プレート径を変化させる（すなわち、増大あるいは低減させる）とき、補償の効果が増大される。
【００１７】
この実施形態の他の一変形において、各補償プレートは、プレート内径を持つリング形状を有し、このプレート内径がウェハにわたって変化する。このリング形状は、特に円形のセル又はセル膜に対して、補償プレートの大きさを変化させるとりわけ容易且つ／或いは効果的な別手法を提供する。プレート内径を変化させる（すなわち、増大あるいは低減させる）とき、補償の効果が増大される。
【００１８】
第３の実施形態において、補償プレートの厚さがウェハにわたって変化する。これは、補償プレートの構成を変化させるとりわけ効果的な手法を提供する。この実施形態において、補償プレートの構成とは、補償プレートの厚さのことをいう。例えば、製造において、補償プレートの厚さは、複数のダイのうちの少なくとも一部の各セルの上に少なくとも２つの材料層を塗布／堆積することによって効果的に変化されることができる。この場合、補償プレートを設けるための複数の追加堆積工程が必要とされるが、達成され得る補償効果も非常に良好である。故に、厚さは、特には複数の（金属）堆積工程である複数の工程にて変化されることができる。（金属）補償プレートの厚さを増大させるとき、補償の効果が増大される。
【００１９】
この実施形態の一変形において、補償プレートのうちの少なくとも一部の補償プレートは、他の補償プレートより多くの層を有する。これは、補償プレートの厚さを変化させるとりわけ効果的且つ／或いは容易な手法を提供する。例えば、製造において、補償プレートの厚さは、補償プレートのうちの少なくとも一部の補償プレートが他の補償プレートより多くの層を有するように、第１の層を塗布／堆積すること及び少なくとも第２の層を塗布／堆積することによって効果的に変化されることができる。
【００２０】
他の一実施形態において、補償プレートの構成は、ウェハの第１の領域からウェハの第２の領域へと階段状（ステップワイズ）に変化する。斯くして、十分な補償を提供することには、限られた数のみの変化又は工程が必要とされる。具体的には、第１の領域及び第２の領域は各々、複数のダイを有する。例えば、補償プレートの構成は、第１の領域から第２の領域へと、そして第２の領域から第３の領域へと、ステップワイズに変化し得る。例えば、十分な補償を提供することには３つ以下の領域で十分であり得る。
【００２１】
他の一実施形態において、補償プレートは、特にはアルミニウムである金属からなる。金属は、補償プレートをとりわけ容易な手法で設けることを可能にする。特に、アルミニウムは、とりわけ予測可能な製造プロセスを提供する。アルミニウムは好ましいものであり得るが、補償プレートの応力が十分に制御される限り、他の材料が使用されてもよい。
【００２２】
更なる一実施形態において、各セル、補償プレートを覆う保護コーティングを有する。これは、環境に対する（例えば、腐食に対する）補償プレートの保護を提供する。この保護コーティング又はパッシベーション層は、例えば２００ｎｍ未満又は１００ｎｍ未満といった薄さとし得る。例えば、保護コーティングは窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）からなることができる。
【００２３】
他の一実施形態において、上述の方法は、補償プレートを配設する前に、各ダイのセルのメンブレン撓りを求める決定工程を有する。斯くして、ウェハにわたるメンブレン撓りのバラつきパターン又はバラつき分布を求めることができる。そして、このバラつきパターン又はバラつき分布に従って補償プレートの構成を変化させることができる。特には、この決定工程は、複数ウェハの製造を始めるときの最初のウェハに対して一度だけ行われ得る。この場合、メンブレン撓りのバラつきは、後続ウェハでも同じであると仮定され得る。当然ながら、この決定工程を、単一のウェハの各々を製造する前に行うことも可能である。こうすることは、より多くの時間が製造に掛かるという代償の下で、より正確な補償を提供することになる。例えば、この決定工程は、ウェハにわたる補償量が十分であるかを決定することと、ウェハにわたる補償量が十分でないと決定された場合に補償量を調整することとを有することができる。ウェハにわたる補償量が十分であるかを決定することは、例えば、コラプス電圧の測定などの電気測定によって行われることができる。
【００２４】
更なる一実施形態において、補償プレートを配設する工程は、変化させた大きさ及び／又は形状を有するリソグラフィマスクを用いることを有する。斯くして、補償プレートの大きさ及び／又は形状をウェハにわたって変化させることができる。これは、補償プレートの構成を変化させるとりわけ容易な手法を提供する。補償プレートを設けるための１つの追加リソグラフィ工程のみが必要とされる。換言すれば、補償プレートの大きさ及び／又は形状は、リソグラフィを介して、具体的には、フォトレジストへのリソグラフィマスクの結像及びパターニングによって与えられる。
【００２５】
他の一実施形態において、補償プレートを配設する工程は、補償プレートのうちの少なくとも一部の補償プレートが他の補償プレートより多くの層を有するように、第１の層を設けること及び少なくとも第２の層を設けることを有する。斯くして、補償プレートの厚さをウェハにわたって変化させることができる。これは、補償プレートの構成を変化させるとりわけ効果的な手法を提供する。換言すれば、補償プレートの厚さは、複数のダイのうちの少なくとも一部の各セルの上に少なくとも２つの材料層を塗布／堆積することによって効果的に変化されることができる。この場合、補償プレートを設けるための複数の追加堆積工程が必要とされるが、達成され得る補償効果も非常に良好である。補償プレートの厚さは堆積パラメータである。特にはセルのメンブレン撓りが実質的に一様になるように、この堆積パラメータを選定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明のこれら及びその他の態様が、以下に記載される実施形態を参照して明らかになる。
【図１】特にはＣＭＵＴセルである例示的な容量性マイクロマシントランスデューサセルを示す模式図である。
【図２】ＣＭＵＴセルのアレイを３次元的に上から眺めた様子を例示する図である。
【図３】図２のＣＭＵＴセルの断面プロファイルを示す図である。
【図４】補償プレートを有する例示的なＣＭＵＴセルを示す模式的な断面図である。
【図４ａ】４つの異なる厚さの補償プレートについて補償プレートの半径の関数としてメンブレンの撓りを例示する図である。
【図５】ＣＭＵＴセルのアレイを有するダイを示す模式的な断面図である。
【図６】補償プレートの構成に変化がない場合のウェハにわたるコラプス電圧の例示的なバラつきを示す模式図である。
【図７】細分化されて複数のダイへと分離可能なウェハを示す模式的な断面図である。
【図８】第１の実施形態に係るウェハを示す模式的な断面図である。
【図８ａ】メンブレン上の円形の補償プレートを例示する上面図である。
【図８ｂ】メンブレン上のリング状の補償プレートを例示する上面図である。
【図９】第２の実施形態に係るウェハを示す模式的な断面図である。
【図１０】第３の実施形態に係るウェハを示す模式的な断面図である。
【図１１】第４の実施形態に係るウェハを示す模式的な断面図である。
【図１２】第５の実施形態に係るウェハを示す模式的な断面図である。
【図１３】第６の実施形態に係るウェハを示す模式的な断面図である。
【図１４】更なる一実施形態に係るウェハを示す上面図である。
【図１５】補償なしでの縁部ダイ及び中心ダイのＣＶ曲線を示す図である。
【図１６】補償ありでの縁部ダイ及び中心ダイのＣＶ曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、特にはＣＭＵＴセルである例示的な容量性マイクロマシントランスデューサセル１の模式図を示している。セル１は、底部電極としても知られる第１の電極１１を有する基板１０（例えば、シリコンからなる）を有している。図１に示すこの例において、第１の電極１１は、基板又は基板ベース層１０に埋め込まれている。しかしながら、理解されるように、これは基板又は基板ベース層の頂部上に設けられてもよい。セル１は更に、頂部電極としても知られる第２の電極１４を有するメンブレン（膜）１３（例えば、窒化シリコンからなる）を有している。図１に示すこの例において、第２の電極１４は、メンブレン又はメンブレンベース層１３に埋め込まれている。しかしながら、理解されるように、これはメンブレン又はメンブレンベース層の頂部上に設けられてもよい。セル１は更に、基板１０とメンブレン１３との間にキャビティ（空洞）１２を有している。キャビティ１２は通常、真空に近い低圧に維持され、基板１０とメンブレン１３との間の空隙を提供する。このようなＣＭＵＴセルにおいて、超音波の受信では、超音波がセル膜１３を移動あるいは振動させ、そして、電極１１、１４間の静電容量（キャパシタンス）の変化が検出され得る。それにより、超音波が、対応する電気信号へと変換される。逆に、電極１１、１４に印加される電気信号がセル膜１３を移動あるいは振動させることができ、それにより超音波が送信される。
【００２８】
技術的な視点から、原理的に、例えば国際公開第２０１０／０３２１５６号パンフレットに詳細に記載されているものなどの何らかの従来手法にて、予めコラプスされた容量性マイクロマシントランスデューサセル（特にはｃＭＵＴ）を製造することができる。なお、この文献をここに援用する。
【００２９】
超音波の送信及び／又は受信を行うＣＭＵＴセルに関して図１を説明しているが、また、本明細書の残りの部分もそれに関して説明されることになるが、理解されるように、容量性マイクロマシントランスデューサセルは、例えば圧力センサとしてなど、他の目的でも同様に使用されることができる。圧力センサセルにおいては、メンブレン１３は圧力を被り、該圧力がメンブレン１３を撓ませたり屈曲させたりする。メンブレン１３の位置の変化が、第１の電極１１と第２の電極１４との間の距離の変化を生じさせ、それにより、これらの間に設立される静電容量を変化させる。この静電容量の変化が検出されて、圧力測定値の変化に変換される。なお、図１に描いたものは単なる例示的なものであり、セル１は、デバイスの処理及び電気動作に必要な、他の機構又はレイヤ群若しくはレイヤスタックを有し得る。
【００３０】
図２は、特には図１を参照して説明したようなセルであるＣＭＵＴセルのアレイを３次元的に上から眺めた様子を例示している。ＣＭＵＴセル１のアレイは、マトリクス（２Ｄ）トランスデューサアレイを形成している。この例において、各ＣＭＵＴセル１は、セル１又はそのメンブレン１３の直径が２ｒｍの円形状を有している。図３は、図２のＣＭＵＴセルの断面プロファイルを示している。図３にて見て取れるように、セル１のメンブレン１３は、屈曲又は撓りｈを有している。撓りｈは、メンブレンの撓み、変位又は変形として参照されるときもある。撓りｈは一般に、或る特定の大きさ量を有するとともに、上向き又は下向きである特定の向きを有する。図３のこの例において、撓りｈは、上向きに約２００ｎｍの大きさを有する。撓りｈは、セル１の電気特性及び音響特性にズレを生じさせる（シフトさせる）。撓りｈは、コラプス電圧に影響を及ぼし（例えば、最大２５％）、また、一定のバイアス電圧を仮定すると中心周波数にも影響を及ぼす（例えば、約１−２ＭＨｚ）。
【００３１】
撓りに影響を及ぼすよう、メンブレン又はメンブレンベース層１３の上（例えば、頂部上）の補償プレート１５を使用することができる。図４は、そのような補償プレート１５を有した、特には図１−３を参照して説明したような、例示的なＣＭＵＴセル１の模式的な断面図を示している。図４中の矢印Ｂは、この特定のＣＭＵＴセル１が、（メンブレンの表面に垂直な）セル又はメンブレンの中心（横）軸Ａの周りで円対称性を有することを示している。図４に示したＣＭＵＴセルの部分は、メンブレン１３に注意を向けたものである。メンブレン１３に関する固定箇所１３ａも示されている。補償プレート１５は、メンブレン又はメンブレンベース層１３上に配置されている。理解されるように、補償プレート１５も、図１を参照して説明したように超音波の受信及び／又は送信を行うときに振動あるいは移動する。故に、補償プレート１５は、特にはメンブレンベース層上に配置された、メンブレン１３の一部でもあると見なされ得る。図４に示した例において、補償プレート１５は、キャビティ１２とは反対側のメンブレン又はメンブレンベース層１３の外表面の上に配置されている。
【００３２】
一般に、メンブレン１３内の応力は、メンブレンの撓りを生じさせ得る。一例において、温度変化又は熱的に誘起される応力がメンブレンの撓り（又は撓みとも呼ばれる）の根本原因となり得る。これは一般に、メンブレン１３を構築する材料の設計及び特性に起因する。第２の（頂部）電極１４は、メンブレン又はメンブレンベース層のそれ自体の材料とは異なる導電材料からなる。温度変化の影響下で、これら２つの材料は異なる膨張特性にて異なる割合で膨張あるいは収縮する。これが、メンブレンの内部に熱誘起応力及びモーメントを生み出す。この熱誘起応力及びモーメントが、メンブレンの動きをトリガーし、それにより静電容量の変化を促す。メンブレン１３上に補償プレート１５を設けることにより、メンブレンの撓り又は撓みに影響を及ぼすことができる。
【００３３】
メンブレン１３の撓り又は撓みｈは：
【００３４】
【数１】
2015528221.tif 000003
によってモデル化され得る。ただし、
ｈは、応力（例えば、熱誘起応力）による、特には中心（横）軸Ａであるキャビティの中心点での基板側へのメンブレンの撓みであり、
Ｍは、応力（例えば、熱誘起応力）によるメンブレンのモーメントであり、
Ｄは、メンブレン１３の曲げ剛性であり、
ｒｍは、（キャビティの中心点から規定される）メンブレンの半径であり、
ｒｂ−ｂｏｔは、（キャビティの中心点から規定される）第２の（頂部）電極１４の半径であり、
ｒｂ−ｔｏｐは、（キャビティの中心点から規定される）補償プレート１５の半径であり、
ｈ１、ｈ２、及びｈ３は、それぞれ、（キャビティの側を形成するメンブレンの内表面から測定される）第２の（頂部）電極１４の第１の面の距離、第２の（頂部）電極１４の第２の面の距離、及びメンブレン１３の厚さであり、
υは、ポアソン比であり、
Ｓは、メンブレン内の熱応力であり、
Ｅは、メンブレン１３の材料のヤング率であり、Ｅ１及びＥ２は、それぞれ、第２の（頂部）電極１４及びメンブレン１３に関係し、
ΔＴは、温度変化であり、
αは、材料の膨張係数であり、α１及びα２は、それぞれ、第２の（頂部）電極１４及びメンブレン１３に関係する。
【００３５】
理解されるように、熱誘起応力は単なる一例であり、メンブレン内に応力を生じさせるその他又は更なる理由が存在し得る。従って、上記の式において、Ｓは一般的に“応力値”としても参照され得る。また、理解されるように、メンブレンの撓り又は撓みｈに関する上記の式は、単純化したものである図４に示した特定のメンブレン構成に関して得られるものである。故に、理解されるように、これは、主要な効果の一部を強調する単なる例示である。
【００３６】
補償プレート１５の大きさ（又は直径ｄ、ここで、図４には半径ｄ／２すなわちｒｂ−ｔｏｐのみが示されている）及び／又は厚さは、異なる補償効果を生じるように変更されることができる。このことを、図４ａを参照して更に詳細に説明する。図４ａは、４つの異なる厚さの補償プレートについて補償プレート１５の半径ｒｂの関数としてメンブレン１３の撓り又は撓みを例示する図を示している。図４ａに示したものに関しては、図４を参照して説明したようなメンブレンの中心の円形の補償プレート１５を使用した。補償プレートはアルミニウムからなる。メンブレン半径ｒｍは３０μｍとした。第１の曲線Ｃ１（円によって指し示されている）は８０ｎｍの補償プレート厚さを示しており、第２の曲線Ｃ２（菱形によって指し示されている）は１００ｎｍの補償プレート厚さを示しており、第３の曲線Ｃ３（四角によって指し示されている）は１２０ｎｍの補償プレート厚さを示しており、そして、第４の曲線Ｃ４（三角によって指し示されている）は１４０ｎｍの補償プレート厚さを示している。直線Ｃ５は、ゼロの補償プレート厚さ、故に、補償プレートが存在しないものを示している。もはや、例えばゼロの撓り又は撓みといった特定の撓り又は撓みが達成されるように、補償プレートの厚さ及び大きさを選定することが可能である。図４ａ内に点線の縦線によって指し示した２４μｍの補償プレート半径ｒｂという一具体例の場合、ゼロの撓り又は撓みを達成するためには、補償プレート厚さを約１００ｎｍにすべきである。逆に、１００ｎｍの補償プレート厚さの場合、ゼロの撓り又は撓みを達成するためには、補償プレート半径ｒｂを約２４μｍにすべきである。故に、一般に、所与の補償プレートの形状に対し、メンブレン１３の撓りｈに影響を及ぼすよう、補償プレート１５の大きさ及び厚さが使用される。
【００３７】
図５は、特には図１−４を参照して説明したようなＣＭＵＴセルであるＣＭＵＴセル１のアレイを有するダイ１１０の模式的な断面図を示している。複数のＣＭＵＴセル１が、隣り合わせでアレイ状に配列される。各セルのメンブレン１３が補償プレート１５を有している。補償プレート１５は、例えば金属からなることができ、特には、とりわけ予測可能な製造プロセスを提供するアルミニウムからなり得る。アルミニウムは好ましいものであり得るが、補償プレート１５の応力が十分に制御あるいは補償される限り、他の材料が使用されてもよい。また、各セル１は必要に応じて、補償プレート１５を覆う保護コーティングを有していてもよい。保護コーティング又はパッシベーション層は、例えば２００ｎｍ未満又は１００ｎｍ未満といった薄さとし得る。例えば、保護コーティングは窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）からなることができる。例えば図５に示したようなダイ１１０は、ウェハ１００から分離された後に、特には超音波トランスデューサ又は圧力センサであるトランスデューサを形成するために使用され得る。このために、見込まれる関連ＡＳＩＣへの外部接続又は外部環境へのその他の接続が提供され得る。例えば、ダイ１１０はＡＳＩＣの頂部に配置され得る。
【００３８】
このようなトランスデューサデバイスを製造するために使用されるウェハは、特には図５を参照して説明したようなダイ１１０を複数有する。故に、ウェハは細分化されて複数のダイ１１０へと分離可能である。ウェハは一般的に多数のダイ１１０を有するので、ダイ１１０のサイズは、ウェハの全体サイズすなわち直径と比較して非常に小さい。例えば、ダイのサイズは、ウェハの全体サイズすなわち直径の約１／１０から１／５０の間であり得る。換言すれば、ウェハは例えば少なくとも１０個から５０個の間のダイを有し得る。非限定的な具体例をちょっと挙げれば、ダイのサイズはたった５ｍｍから１０ｍｍの間であり得るのに対し、ウェハのサイズすなわち直径は例えば１５０ｍｍから２００ｍｍであり得る。特に、ウェハサイズは、例えば１５０ｍｍ（６インチとも呼ばれる）、２００ｍｍ（８インチとも呼ばれる）、又は３００ｍｍ（１２インチとも呼ばれる）など、固定値とし得る。理解されるように、ウェハはまた、例えば１００ｍｍ（４インチとも呼ばれる）など、他の固定サイズを有していてもよい。
【００３９】
分かっていることには、セル膜１３の撓りｈは通常、ウェハ上の特定の位置、特にはメンブレン１３又はその対応するダイの位置に依存する。中心のダイは、縁部のダイと比較して異なる撓りｈを有する。このことを、図６を参照して更に説明する。図６は、補償プレートの構成に変化がない場合のウェハ１００にわたるコラプス電圧Ｖｃの例示的なバラつきを模式的に示したものである。図６中の大きい円は、ウェハ１００の周縁すなわちエッジ１０１を表している。ウェハ１００は直径Ｄを有している。直径Ｄは、ウェハ１００の周縁すなわちエッジ１０１によって規定される。図６は円形のウェハ１００を示しているが、理解されるように、直径なる用語は、円形のウェハ形状に限定するものではなく、一般に、ウェハ表面（ウェハの厚みに垂直な平面内）を横切るウェハの最大寸法を意味する。図６中の小さい円は各々、ウェハの複数のダイのうちの１つを表している。図６においては、ダイを表す小さい円の各々に数字が付随している。各数字は、対応するダイのコラプス電圧Ｖｃを示している。各ダイ内では、メンブレンの撓りは（実質的に）一様であると仮定される。コラプス電圧Ｖｃは撓りｈに関係するので、コラプス電圧Ｖｃは撓りｈの指標である。図６にて見て取れるように、中心ダイがあるウェハ１００の中心では、コラプス電圧は約９６Ｖであり、縁部ダイがあるウェハ１００のエッジ又は周縁の付近では、コラプス電圧は約１３０Ｖ又は１４０Ｖである。図６が示すように、メンブレンの撓りは、ウェハの中心での約９５Ｖから、ウェハ１００のエッジ１０１付近で増大して約１３０Ｖ又は１４０Ｖにまで及ぶ、コラプス電圧のバラつきを発生させる。図６にて見て取れるように、撓りはウェハ１００にわたって変動し、ウェハ１００のエッジ１０１に向かって増大している。図６に示される放射状パターンは、使用した特定の堆積ツールに特有なものである。故に、理解されるように、図６のパターンは単に例示的なものである。このような変動又はパターンが製造時にウェハごとに再現されると仮定し得る。
【００４０】
例えば図６に示したような、メンブレンの撓りのこの不均一性は、極めて望ましくない。というのは、例えば音響出力圧及び中心周波数などの電気特性及び音響特性は、撓りｈに依存し、故に、やはり不均一になるからである。この問題を解決するため、補償プレートの構成が、ウェハにわたって、より具体的にはその直径Ｄにわたって変化される。これを以下にて更に詳細に説明する。
【００４１】
図７は、細分化されて複数のダイ１１０へと分離可能なウェハ１００の模式的な断面図を示している。各ダイ１１０が、例えば図５を参照して説明したような、特にはＣＭＵＴセルである容量性マイクロマシントランスデューサセル１のアレイを有する。理解されるように、単純化の目的で図５及び後続図の各ダイには２つのセルのみを示しているが、各ダイは、原則として、如何なる好適数のセルを有していてもよい。例えば図１を参照して説明したように、各セル１は、第１の電極１１（単純化のために図７には図示せず）を有する基板１０（例えば、シリコンからなる）と、第２の電極１４（単純化のために図７には図示せず）を有するメンブレン１３と、基板１０とメンブレン１３との間のキャビティ１２とを有する。複数のダイ１１０の少なくとも一部の各セル１は、メンブレン１３上に補償プレート１５（単純化のために図７には図示せず）を有する。各補償プレートは、例えば図４又は図５を参照して説明したように、メンブレン１３の撓りｈに影響を及ぼす構成を有する。補償プレート１５の構成は、ウェハの直径Ｄにわたって変化する。斯くして、補償の量がウェハにわたって変化される。補償プレート１５の構成は、複数のセル１のメンブレンの撓りが実質的に一様にされるように、ウェハの直径Ｄにわたって変化する。メンブレンの撓りは、必ずしもゼロである必要はないが、ウェハにわたって実質的に一様にされる。また、各ダイ１１０の複数のセル１の補償プレート１５の構成は、実質的に一様であると仮定される。この仮定は、ウェハ１００の全体サイズＤと比較してダイ１１０のサイズが小さいことにより成り立つ。
【００４２】
図４を参照して説明したことには、所与の補償プレートの形状に対し、メンブレンの撓りｈに影響を及ぼすよう、補償プレートの大きさ及び厚さを使用することができる。上述のように、セルのメンブレンの撓りは、必ずしもゼロにされる必要はないが、メンブレンの撓りは、例えば、図４ａを参照して説明したように所与の形状に合わせて大きさ及び厚さを選定することによって、ウェハにわたって実質的に一様にされる。より一般的には、異なる補償効果を生み出すように補償プレート１５の形状、大きさ及び／又は厚さを変化させ得ると云うことができる。故に、補償プレート１５の形状、大きさ及び／又は厚さを用いて、補償が制御される。これらの形状、大きさ及び／又は厚さが、補償の量とともに補償の向き（又は符号）（上向き又は下向き）を決定する。従って、補償プレートの構成とは、補償プレートの形状、大きさ及び／又は厚さ、特には（所与の形状に対する）補償プレートの大きさ（すなわち、長さ又は寸法）及び／又は厚さを意味し得る。例えば、複数の補償プレートに共通の材料を使用することができる。というのは、複数の材料を用いての製造はより複雑になるからである。しかしながら、補償プレートの構成はまた、補償プレートの材料をも意味し得る。具体的には、材料は、ヤング率Ｅ、ポアソン比υ、及び熱膨張係数αを定める。これらの特性も、上記の式に関連して説明したように、応力又はメンブレンの撓りに影響を及ぼす。
【００４３】
ここで、このようなウェハ１００を製造するための対応する方法を説明する。このようなダイ１１０を製造する方法は、追加的に、ウェハ１００からダイ１１０を分離する（最終）工程を有する。このようなウェハを製造する方法は、先ず、細分化されて複数のダイ１１０へと分離可能なウェハ１００、特には、図６に示したような不均一なメンブレン撓りを有するウェハを用意する工程を有する。この方法は更に、複数のダイ１１０のうちの少なくとも一部の各セル１のメンブレン１３上に補償プレート１５を設ける工程を有し、各補償プレート１５は、メンブレン１３の撓りｈに影響を及ぼす構成を有し、補償プレート１５の構成はウェハ１００の直径Ｄにわたって変化される。必要に応じて、この方法は、補償プレート１５を設ける前に、各ダイ１１０のセル１のメンブレン撓りｈを求める決定工程を有し得る。斯くして、ウェハにわたってのメンブレン撓りのバラつきパターン又はバラつき分布を求めることができ、そして、このバラつきパターン又はバラつき分布に従って補償プレート１５の構成を変化させることができる。この決定工程は、メンブレン撓りのバラつきが後続ウェハ１００でも同じであると仮定することができるとき、複数ウェハの製造を始めるときの最初のウェハに対して一度だけ行われ得る。当然ながら、この決定工程を、単一のウェハの各々を製造する前に行うことも可能である。こうすることは、より多くの時間が製造に掛かるという代償の下で、より正確な補償を提供することになる。例えば、この決定工程は、ウェハにわたる補償量が十分であるかを決定することと、ウェハにわたる補償量が十分でないと決定された場合に補償量を調整することとを有することができる。ウェハにわたる補償量が十分であるかを決定することは、例えば、コラプス電圧の測定などの電気測定によって行われることができる。これは、ウェハにわたる補償量が十分あるいは良好であるかの検証又は検査と、改善が必要である場合の調整とを提供する。
【００４４】
次いで、図８から図１４を参照して、補償プレートの構成の変化の様々な例を説明する。図８から図１４はそれぞれ異なる一実施形態を示しているが、理解されるように、これら異なる実施形態の特徴は、好適なように組み合わされたり入れ換えられたりすることができる。
【００４５】
図８は、第１の実施形態に係るウェハの模式的な断面図を示している。この第１の、図８の実施形態においては、補償プレート１５の形状が、ウェハの直径Ｄにわたって変化している。故に、この実施形態における補償プレートの構成なる用語は、補償プレート１５の形状を意味する。ウェハの中心（領域Ｒ１）のダイ１１０の補償プレート１５は、ウェハの縁部（領域Ｒ２）にあるダイ１１０の補償プレート１５とは異なる形状を有している。図８に示したこの特定の実施形態において、中心ダイ（領域Ｒ１）はリング形状を有し、縁部ダイは、ディスクとも呼び得る（連続した）円形状を有している。故に、形状が円形とリング状との間で変化している。
【００４６】
図８ａは、メンブレン上の円形の補償プレートの例示的な上面図を示し、図８ｂは、メンブレン上のリング状の補償プレートの例示的な上面図を示している。（連続した）円形の補償プレートは、メンブレンの中心軸Ａを中心にして配置されている。斯くして、メンブレンの上向きの撓りを抑制することができる。また、リング状の補償プレートも、メンブレンの中心軸Ａを中心にして配置されている。斯くして、メンブレンの下向きの撓りを抑制することができる。故に、この場合、補償プレートの形状が撓りの向きに影響を及ぼす。
【００４７】
図９は、第２の実施形態に係るウェハ１００の模式的な断面図を示している。この第２の、図９の実施形態においては、補償プレート１５の大きさｄ１、ｄ２が、ウェハの直径Ｄにわたって変化している。故に、この実施形態における補償プレートの構成なる用語は、補償プレート１５の大きさを意味する。ウェハの中心（領域Ｒ１）のダイ１１０の補償プレート１５は第１の大きさｄ１を有し、ウェハの縁部（領域Ｒ２）にあるダイ１１０の補償プレート１５は第２の大きさｄ２を有し、第１の大きさｄ１は第２の大きさｄ２より小さくされている。故に、大きさｄ１、ｄ２がウェハ１００の直径Ｄにわたって変化している。大きさをウェハの中心（第１の領域Ｒ１）から縁部（第２の領域Ｒ２）へと補償プレート１５の増大させるとき、メンブレン撓りが抑制される。例えば、図９の各補償プレート１５が（連続した）円形状を有する場合、大きさｄ１、ｄ２はプレートの直径に相当する。しかしながら、理解されるように、一般的には、セル１はその他の如何なる好適形状を有していてもよい。例えば、補償プレートは、図１１を参照して更に詳細に説明されるリング形状を有することができる。製造において、補償プレート１５の大きさは、大きさ及び／又は形状を変化させた１つのリソグラフィマスクを用いることによって、具体的には、フォトレジストへの該リソグラフィマスクの結像及びパターニングによって、容易に変化されることができる。この場合、補償プレートを設けるための１つの追加リソグラフィ工程のみが必要とされる。例えば、リソグラフィには、ステッパ又はコンタクトプリンタの何れかを使用することができる。ステッパは、高分解能で一度に１つのダイを露光する周知の製造ツールである。ステッパは典型的に４ｘ又は５ｘの縮写を使用する。コンタクトプリンタは、１ｘ縮写を使用し、一回の露光でウェハ全体を露光する。これは、補償量のより大きな変化を可能にし得る。
【００４８】
図１０は、第３の実施形態に係るウェハの模式的な断面図を示している。この第３の、図１０の実施形態においては、補償プレート１５の厚さｔ１、ｔ２が、ウェハ１００の直径Ｄにわたって変化している。故に、この実施形態における補償プレートの構成なる用語は、補償プレート１５の厚さを意味する。ウェハの中心（領域Ｒ１）のダイの補償プレート１５は第１の厚さｔ１を有し、ウェハの縁部（領域Ｒ２）にあるダイの補償プレートは第２の厚さｔ２を有し、第１の厚さｔ１は第２の厚さｔ２より小さくされている。図１０の実施形態においては、中心ダイの補償プレート１５は単一の層１５ａのみを有するのに対し、縁部ダイの補償プレート１５は第１の層１５ａと第２の層１５ｂとを有している。故に、この実施形態においては、補償プレートの一部（ここでは、縁部ダイ（領域Ｒ２）の補償プレート）が、他の補償プレート（この場合、中心ダイ（領域Ｒ１）の補償プレート１５）より多くのレイヤを有している。図１０には単一層と二層との比較が示されているが、理解されるように、厚さに変化が存在する限り、如何なる他の好適な層数が用いられてもよい。より厚い補償プレート（例えば、金属）ほど、補償の効果を増大させる。換言すれば、厚さを増大させると、補償の効果が増大される。製造において、補償プレート１５の厚さｔ１、ｔ２は、複数のダイのうちの少なくとも一部（例えば、図１０の領域Ｒ２内の縁部ダイ）の各セルの上に少なくとも２つの材料層を塗布／堆積すること（例えば、金属の堆積による）によって効果的に変化されることができる。故に、複数の補償プレート１５のうちの一部（例えば、図１０の領域Ｒ２内の縁部ダイの補償プレート）が他の補償プレート（例えば、図１０の領域Ｒ１内の中心ダイの補償プレート）より多くのレイヤを有するように、第１の層１５ａ及び第２の層１５ｂが堆積され得る。この場合、補償プレートを設けるための複数の追加堆積工程が必要とされるが、達成され得る補償効果も非常に良好である。補償プレート１５の厚さｔは、故に、堆積パラメータである。この堆積パラメータは、複数のセルのメンブレン撓りが実質的に一様になるように選定され得る。
【００４９】
図１１は、第４の実施形態に係るウェハの模式的な断面図を示している。この第４の、図１１の実施形態においては、各補償プレート１５が、プレート内径ｄｉ１、ｄｉ２を有するリング形状を有する。これらのプレート内径ｄｉ１、ｄｉ２が、ウェハ１００の直径Ｄにわたって変化している。ウェハの中心（領域Ｒ１）のダイの補償プレート１５は第１の内径ｄｉ１を有し、ウェハの縁部（領域Ｒ２）にあるダイの補償プレートは第２の内径ｄｉ２を有し、第１の内径ｄｉ１は第２の内径ｄｉ２より大きくされている。プレート内径を変化させるとき、補償の効果が増大される。
【００５０】
図７から１１の実施形態の各々において、ウェハ１００のダイ１１０の全てが補償プレート１５を有する。しかしながら、理解されるように、複数のダイ１１０のうちの一部のみが補償プレートを有し、他のダイは如何なる補償プレートも有しなくてもよい。これは、例えば、第５の実施形態に係るウェハ１００の模式的な断面図を示す図１２に示される。この図１２の実施形態においては、ウェハ１００の複数のダイ１１０のうちの一部が補償プレート１５を有していない。ウェハの中心（領域Ｒ１）のダイは補償プレートを有しておらず、ウェハの縁部（領域Ｒ２）にあるダイは補償プレート１５を有している。この実施形態においても、補償プレートの構成がウェハの直径Ｄにわたって変化しており、すなわち、補償プレートを有しない構成から、補償プレート１５を有する構成へと変化している。
【００５１】
図７から１２の実施形態の各々において、補償プレートの構成は、ウェハ１００の第１の領域Ｒ１からウェハ１００の第２の領域Ｒ２へと階段状（ステップワイズ）に変化しており、第１の領域はウェハの中心であり、第２の領域はウェハの縁部である。図７から１２の実施形態の各々において、第１の領域Ｒ１及び第２の領域Ｒ２は各々、複数のダイ１１０を有している。理解されるように、各領域Ｒ１、Ｒ２は、唯一のダイを有していてもよいし、如何なる好適数のダイを有していてもよい。また、理解されるように、図１３を参照して説明するように、３つ以上の領域を設けることもできる。
【００５２】
図１３は、第６の実施形態に係るウェハ１００の模式的な断面図を示している。この図１３の実施形態においては、補償プレート１５の構成が、第１の領域Ｒ１から第２の領域Ｒ２へ、そして、第２の領域Ｒ２から第３の領域へ、階段状に変化している。ここでは、第１の領域Ｒ１はウェハの中心にあり、第２の領域Ｒ２はウェハの中ほどにあり、そして、第３の領域Ｒ３はウェハの縁部にある。十分な補償を提供することには３つ以下の領域で十分であり得る。しかしながら、一般的には、如何なる好適数の領域が設けられてもよい。
【００５３】
図８から図１３の各々では、メンブレン撓りの特定のバラつきパターンを仮定している。それは、例えば、図６を参照して説明されており、そこでは、（コラプス電圧を測定することによって決定される）メンブレン撓りがウェハの中心から縁部へとほぼ対称的に増大している。理解されるように、これらの例は単に例示目的でのものであり、具体的な事例又は用途に応じた好適な変更がそれらから容易に推測され得る。特に、ウェハにわたるメンブレン撓りのバラつきパターン又はバラつき分布がわかるときには、この知られたバラつきパターン又はバラつき分布に従って、補償プレートの構成を好適に変更することができる。
【００５４】
図１４は、更なる一実施形態に係るウェハ１００の上面図を示している。具体的には、図１４は、構成の対称でない変化を示している。この図１４の実施形態において、補償プレート１５の構成は、第１の領域Ｒ１から第２の領域Ｒ２、第３の領域Ｒ３、第４の領域Ｒ４へ、直径Ｄにわたって段階的（ステップワイズ）に変化している。このケースでは、これらの領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は円対称ではない。
【００５５】
以下、より十分な理解のため、非限定的な具体例を示す。領域Ｒ１内の補償プレートは、下方への撓りを低減するようにメンブレンが上方に撓むようにリング形状とし得る。領域Ｒ２内では、補償プレートが存在しないようにし得る。領域Ｒ３内の補償プレートは、上方への撓りを低減するようにメンブレンが下方に撓むように円形状とし得る。領域Ｒ４内の補償プレートも円形状とし得るが、撓り量を増大させるように少なくとも２つのレイヤを有したものとし得る。理解されるように、これは単なる恣意的な非限定的な一例であり、補償プレートの構成は、例えばコラプス電圧を測定することによって決定される、メンブレン撓りの所与のバラつきパターンに依存する。
【００５６】
次いで、メンブレン撓りのバラつきの補償の効果を、図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は、補償なしでの縁部ダイ及び中心ダイのＣＶ曲線を示し、図１６は、補償ありでの縁部ダイ及び中心ダイのＣＶ曲線を示している。図１５の測定では、ウェハ上に補償プレートが存在しないとした。故に、ここでは、補償なし又は補償前のウェハを用いた。図１６の測定では、ウェハの中心には補償プレートが存在しないとし、ウェハの縁部には２００ｎｍ厚のアルミニウムディスクの形態の補償プレートが存在するとした。これらのアルミニウムディスクは、例えば図４ａを参照して説明したように、最適に選定された大きさ又は半径を有するものとした。図１５及び図１６の各々において、縁部ダイのＣＶ曲線（電圧に対する静電容量のカーブ）は破線によって示され、中心ダイのＣＶ曲線は実線によって示されている。図１５及び図１６の各々に、コラプス電圧Ｖｃ及びスナップバック電圧Ｖｓが示されている。縁部ダイのコラプス電圧はＶｃｅによって指し示され、縁部ダイのスナップバック電圧はＶｓｅによって指し示されている。中心ダイのコラプス電圧はＶｃｃによって指し示され、中心ダイのスナップバック電圧はＶｓｃによって指し示されている。図１５において、メンブレン撓りのバラつきの補償なしでは、中心ダイのコラプス電圧Ｖｃｃと縁部ダイのコラプス電圧Ｖｃｅとの間の差２００は、約２５Ｖである。図１６において、メンブレン撓りのバラつきの補償ありでは、中心ダイのコラプス電圧Ｖｃｃと縁部ダイのコラプス電圧Ｖｃｅとの間の差３００は、ほぼゼロ（０Ｖ）である。
【００５７】
図面及び以上の記載にて本発明を詳細に図示して説明してきたが、これらの図示及び説明は、限定的なものではなく、例示的あるいは典型的なものとみなされるべきであり、本発明は、開示の実施形態に限定されるものではない。開示の実施形態へのその他の変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。
【００５８】
請求項において、用語“有する”はその他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”は複数であることを排除するものではない。単一の要素又はその他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を果たしてもよい。特定の複数の手段が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組合せが有利に使用され得ないということを指し示すものではない。
【００５９】
請求項中の如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解されるべきでない。
【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４ａ】
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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８ａ】
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【図８ｂ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月2日(2014.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細分化されて複数のダイへと分離可能なウェハであって、
各ダイは、容量性マイクロマシントランスデューサセルのアレイを有し、各セルは、第１の電極を有する基板と、第２の電極を有するメンブレンと、前記基板と前記メンブレンとの間のキャビティとを有し、
前記複数のダイのうちの少なくとも一部のダイの各セルが、前記メンブレンの上に補償プレートを有し、各補償プレートは、前記メンブレンの撓りに影響を及ぼす構成を有し、前記補償プレートの前記構成が当該ウェハにわたって変化している、
ウェハ。
【請求項２】
前記補償プレートの前記構成は、前記セルの前記メンブレンの撓りが実質的に一様になるように当該ウェハにわたって変化している、請求項１に記載のウェハ。
【請求項３】
前記補償プレートの形状が当該ウェハにわたって変化している、請求項１に記載のウェハ。
【請求項４】
１つのダイ内の前記セルの前記補償プレートの前記構成は実質的に一様である、請求項１に記載のウェハ。
【請求項５】
前記補償プレートの大きさが当該ウェハにわたって変化している、請求項１に記載のウェハ。
【請求項６】
各補償プレートは、プレート径を持つ円形状を有し、前記プレート径が当該ウェハにわたって変化している、請求項５に記載のウェハ。
【請求項７】
各補償プレートは、プレート内径を持つリング形状を有し、前記プレート内径が当該ウェハにわたって変化している、請求項５に記載のウェハ。
【請求項８】
前記補償プレートの厚さが当該ウェハにわたって変化している、請求項１に記載のウェハ。
【請求項９】
前記補償プレートのうちの少なくとも一部の補償プレートは、他の補償プレートより多くの層を有する、請求項８に記載のウェハ。
【請求項１０】
前記補償プレートの前記構成は、当該ウェハの第１の領域から当該ウェハの第２の領域へと階段状に変化している、請求項１に記載のウェハ。
【請求項１１】
細分化されて複数のダイへと分離可能なウェハを用意する工程であり、各ダイは、容量性マイクロマシントランスデューサセルのアレイを有し、各セルは、第１の電極を有する基板と、第２の電極を有するメンブレンと、前記基板と前記メンブレンとの間のキャビティとを有する、工程と、
前記複数のダイのうちの少なくとも一部のダイの各セルの前記メンブレンの上に補償プレートを配設する工程であり、各補償プレートは、前記メンブレンの撓りに影響を及ぼす構成を有し、前記補償プレートの前記構成が前記ウェハにわたって変化される、工程と、
を有するウェハを製造する方法。
【請求項１２】
前記補償プレートを配設する前に、各ダイの前記セルの前記メンブレンの撓りを求める決定工程、を更に有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記補償プレートを配設する工程は、変化させた大きさ及び／又は形状を有するリソグラフィマスクを用いてパターニングすることを有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記補償プレートを配設する工程は、前記補償プレートのうちの少なくとも一部の補償プレートが他の補償プレートより多くの層を有するように、第１の層を設けること及び少なくとも第２の層を設けることを有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
容量性マイクロマシントランスデューサセルのアレイを有するダイを製造する方法であって、当該方法は、請求項１１に記載の方法の工程を有し、更に、前記ウェハから前記ダイを分離する工程を有する、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
ＣＭＵＴセルのメンブレンは一般に、例えば酸化物又は窒化シリコンに埋め込まれた金属電極といった、幾つかの材料又は層（レイヤ）からなる。これらのレイヤ内の残留応力が、応力の符号すなわち向きに応じて、上方又は下方へとセル膜を屈曲させる。故に、セル膜は、或る方向（上向き又は下向き）に或る特定量の撓り（弓状のしなり）又は屈曲を有する。この撓り又は屈曲は、セルの電気特性及び音響特性にズレを生じさせてしまう。例えば、これは、コラプス電圧に影響を及ぼし、また、一定のバイアス電圧を仮定すると中心周波数にも影響を及ぼす。この問題を解決するために努力がはらわれてきた。例えば、非特許文献１は、頂部ＣＭＵＴプレートの中心上に金の質体を付加することによる基本ＣＭＵＴセル構造への変更によって、単一のＣＭＵＴセルの出力圧を改善する手法を開示している。
米国特許出願公開第２００９／０８０２９２号は、導電材料又は半導電材料の複数のレイヤを含んだ多層電極を設けることによって、ＣＭＵＴの電気的劣化問題を改善することを提案している。これらのレイヤ間の仕事関数及び／又は抵抗率の相違が、電気的劣化の所望の回避又は制限をもたらしている。
国際公開第２００９／０３７６５５号パンフレットは、予めコラプスされたＣＭＵＴの作製のための製造方法を開示している。その方法は、ＣＭＵＴ構造のメンブレンを貫通する複数の孔を画成することと、これらの孔の近傍のメンブレンの領域をコラプスさせるように、メンブレンと基板との間にバイアス電圧を印加することとを有している。
【国際調査報告】
2015528221.tif 000023
2015528221.tif 000024