(57)【要約】  本発明は、超音波を送信及び／又は受信する少なくとも１つのｃＭＵＴセル３０を有する超音波トランスデューサデバイスに関する。このｃＭＵＴセル３０は、セルメンブレン３０ａ及びセルメンブレンの下のキャビティ３０ｂを有する。このデバイスは更に、第１の側面１０ａ及び第２の側面１０ｂを持つ基板１０を有する。少なくとも１つのｃＭＵＴセル３０が、基板１０の第１の側面１０ａに配置される。基板１０は、基板基層１２と、基板側面１０ａ、１０ｂに直交する方向において基板１０へと延在する複数の隣接する溝１７ａとを有する。スペーサ１２ａが、隣接する溝１７ａの間でそれぞれ形成される。基板１０は更に、溝１７ａを接続し、基板側面１０ａ、１０ｂに平行な方向において延在する接続キャビティ１７ｂを有する。溝１７ａ及び接続キャビティ１７ｂは、基板１０において一緒に基板キャビティ１７を形成する。基板１０は更に、基板キャビティ１７を覆う基板メンブレン２３を有する。基板キャビティ１７は、ｃＭＵＴセル３０の下の基板１０の領域に配置される。本発明は更に、斯かる超音波トランスデューサデバイスを製造する方法に関する。
2015509304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波トランスデューサデバイスであって、
超音波を送信及び／又は受信する少なくとも１つのｃＭＵＴセルであって、セルメンブレン及び前記セルメンブレンの下のキャビティを含む、ｃＭＵＴセルと、
第１の側面及び第２の側面を持つ基板であって、前記少なくとも１つのｃＭＵＴセルが、前記基板の前記第１の側面に構成される、基板とを有し、
前記基板が、
基板基層と、
前記基板側面に直交する方向において前記基板基層に延在する複数の隣接する溝であって、スペーサが、隣接する溝の間にそれぞれ形成される、複数の溝と、
前記溝を接続し、かつ前記基板側面に平行な方向において延在する接続キャビティであって、前記溝及び前記接続キャビティが、前記基板において基板キャビティを形成する、接続キャビティと、
前記基板キャビティを覆う基板メンブレンとを備え、
前記基板キャビティが、前記ｃＭＵＴセルの下の前記基板の領域に位置する、超音波トランスデューサデバイス。
【請求項２】
前記基板キャビティが、前記ｃＭＵＴセルの前記セルメンブレンの下の、少なくとも前記基板の全体の領域に位置する、請求項１に記載の超音波トランスデューサデバイス。
【請求項３】
前記基板キャビティが、大気圧力より下の圧力を持つ、請求項１に記載の超音波トランスデューサデバイス。
【請求項４】
前記基板キャビティが、１０ｍＢａｒ以下の圧力を持つ、請求項３に記載の超音波トランスデューサデバイス。
【請求項５】
前記基板メンブレンが、前記基板キャビティにわたり配置される非コンフォーマルに堆積される層を有する、請求項１に記載の超音波トランスデューサデバイス。
【請求項６】
前記基板メンブレンが、高密度物質で作られる高密度層を有する、請求項１に記載の超音波トランスデューサデバイス。
【請求項７】
前記高密度層が、前記超音波の送信の間、前記ｃＭＵＴセルにより発展される音響圧力に実質的に対抗する慣性力を提供するのに十分な質量を持つ、請求項６に記載の超音波トランスデューサデバイス。
【請求項８】
前記セルメンブレンが、高密度物質で作られる高密度層を有する、請求項１に記載の超音波トランスデューサデバイス。
【請求項９】
前記高密度物質が、タングステン、金又はプラチナである、又はこれらのいずれかを有する、請求項６又は請求項８に記載の超音波トランスデューサデバイス。
【請求項１０】
前記高密度層が、前記基板側面に直交する方向において前記高密度層に延在する複数の隣接する溝を有する、請求項６又は請求項８に記載の超音波トランスデューサデバイス。
【請求項１１】
前記接続キャビティが、前記基板基層において形成される、請求項１に記載の超音波トランスデューサデバイス。
【請求項１２】
前記基板に対してそれぞれ取り付けられる複数のｃＭＵＴセルを有し、基板キャビティが、ｃＭＵＴセルの下の前記基板の各領域に位置する、請求項１に記載の超音波トランスデューサデバイス。
【請求項１３】
超音波トランスデューサデバイスを製造する方法において、
第１の側面及び第２の側面を持ち、基板基層を持つ基板を提供するステップと、
前記基板側面に直交する方向において前記基板基層に延在する複数の隣接する溝を形成するステップであって、スペーサが、隣接する溝の間でそれぞれ形成される、ステップと、
前記溝を接続し、かつ前記基板側面に平行な方向において延在する接続キャビティを形成するステップであって、前記溝及び前記接続キャビティが、前記基板において基板キャビティを形成する、ステップと、
前記基板キャビティを覆う基板メンブレンを構成するステップと、
前記基板の前記第１の側面に少なくとも１つのｃＭＵＴセルを構成するステップとを有し、
前記基板キャビティが、前記ｃＭＵＴセルの下の前記基板の領域に位置する、方法。
【請求項１４】
前記複数の隣接する溝が、異方性のエッチングを用いて形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記接続キャビティが、等方性エッチングを用いて形成される。請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送信及び／又は受信する少なくとも１つのｃＭＵＴセルと、この少なくとも１つのｃＭＵＴセルが配置される基板とを有する超音波トランスデューサデバイスに関する。本発明は更に、斯かる超音波トランスデューサデバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
任意の超音波（撮像）システムの心臓は、電気エネルギーを音響エネルギーに、及び逆に変換するトランスデューサである。伝統的に、これらのトランスデューサは、線形（１Ｄ）トランスデューサアレイに配置される圧電結晶から製造され、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の傾向及びカテーテル及びガイドワイヤに超音波（撮像）機能を一体化するための小型化への動きが、いわゆる容量マイクロマシン超音波トランスデューサ（ｃＭＵＴ）セルの発展を生じさせた。これらのｃＭＵＴセルは、ドライバ電子回路及び信号処理を含むＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）に配置又は製造されることができる。これは、明らかに減らされたアセンブリコスト及び最小の可能性のあるフォームファクターを生じさせる。
【０００３】
ｃＭＵＴセルは、セルメンブレンの下にキャビティを有する。超音波を受信するとき、超音波は、セルメンブレンが移動する又は振動することをもたらす。電極間の静電容量における変動が検出されることができる。これにより、超音波は、対応する電気信号へと変換される。逆に、電極に適用される電気信号は、セルメンブレンが移動する又は振動することをもたらす。これにより、超音波が送信される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ｃＭＵＴデバイスに関する重要な問題は、どのように基板に対する超音波（又は、反響エネルギー）の音響結合を減らす又は抑制するかという点にある。言い換えると、望ましくない基板相互作用（例えば反射及び横方向のクロストーク）又は結合をどのように最小化するべきかという問題である。
【０００５】
別の問題は、ｃＭＵＴデバイスがどのようにＡＳＩＣに接続されるかという点にある。ｃＭＵＴデバイス及びＡＳＩＣの間の接続がどのように実現されることができるかに関しては、複数の態様、特に３つの一般的な態様が存在する。図１ａ〜ｃは、ＡＳＩＣに接続されるｃＭＵＴデバイスの３つの異なるソリューションを示す。図１ａに示される第１のソリューションは、分離したｃＭＵＴデバイス（基板１及びｃＭＵＴセル３）をＡＳＩＣ４に配置し、この接続のためワイヤ結合５を用いるものである。この第１のソリューションは、最も柔軟で最も簡単なソリューションである。しかしながら、このソリューションは、線形アレイに関してのみ魅力的である。
【０００６】
２Ｄアレイに関しては、各ｃＭＵＴデバイス及び駆動電子回路の間の多数の相互接続が、駆動電子回路に直接各ｃＭＵＴデバイスを配置することを必要にする。図１ｂに示されるように、第２のソリューションは、すでに処理されたＡＳＩＣ４の上のポスト処理ステップとしてｃＭＵＴセル３を処理することである。これは、ｃＭＵＴセルがＡＳＩＣの上で直接製造されるいわゆる「モノリシック」デバイス（ワンチップ）を与える。斯かる「モノリシック」デバイスは、最も小さな、最も薄いデバイスであり、追加される寄生電気に関して最良の性能を持つ。しかしながら、このソリューションでは、望ましくない基板相互作用（例えば反射及び横方向のクロストーク）を最小化するため、ｃＭＵＴセルの下の基板に対してかなりの基板修正が必要とされる場合がある。これらの修正は、最悪の場合ＣＭＯＳ基板上では不可能であり、又は最良の場合実現するのが非常に困難な場合がある。なぜなら、それが、ｃＭＵＴデバイス及びＡＳＩＣの組合せが製造される製造工場において利用可能な又は許される技術と互換性がない処理ステップ及び／又は物質を必要とするからである。妥協は、次善の性能をもたらすようなされなければならない。モノリシック集積化のこの第２のソリューションに伴う別の課題は、ＡＳＩＣ処理及びｃＭＵＴ処理が密接にリンクされ、例えば次のＣＭＯＳ処理ノードに対して、変更するのが困難である点にある。
【０００７】
第３の、代替的なソリューションは、基板１の背部に接触するよう、基板１の前部側面にｃＭＵＴセル３を電気的に接続するため、適切なスルーウェーハ・ビアホール技術を用いることである。その結果、基板又はデバイスが、ＡＳＩＣ４（図１ｃを参照）上で（例えば、ソルダバンピングにより）「フリップチップ」されることができる。これは、ｃＭＵＴデバイス及びＡＳＩＣを有するいわゆる「ハイブリッド」デバイス（２チップ）を与える。
【０００８】
１つの例において、ｃＭＵＴセルは、基板と共に又は基板内に製造され、従って、基板と同じ技術で製造される。斯かるｃＭＵＴデバイスは例えば、ＵＳ２００９／０１２２６５１Ａ１号に開示される。しかしながら、斯かるデバイス及び／又はその製造方法は、更に改良される必要がある。
【０００９】
本発明の目的は、特に改良された性能及び／又は改良された製造方法を持つ、改良型の超音波トランスデューサデバイス及び／又はこれを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の側面において、超音波トランスデューサデバイスは、超音波を送信及び／又は受信する少なくとも１つのｃＭＵＴセルを有する。このｃＭＵＴセルは、セルメンブレン及びセルメンブレンの下のキャビティを有する。このデバイスは更に、第１の側面及び第２の側面を持つ基板を有する。少なくとも１つのｃＭＵＴセルが、基板の第１の側面に配置される。基板は、基板基層と、基板側面に直交する方向において基板基層に延在する複数の隣接する溝とを有する。スペーサが、隣接する溝の間にそれぞれ形成される。基板は更に、溝を接続し、基板側面に平行な方向において延在する接続キャビティを有する。溝及び接続キャビティは、基板において一緒に基板キャビティを形成する。基板は更に、基板キャビティを覆う基板メンブレンを有する。基板キャビティは、ｃＭＵＴセルの下の基板の領域に配置される。
【００１１】
本発明の更なる側面において、超音波トランスデューサデバイスを製造する方法が示される。この方法は、第１の側面及び第２の側面を持ち、基板基層を持つ基板を提供するステップと、基板側面に直交する方向において基板基層に延在する複数の隣接する溝を形成するステップであって、スペーサが、隣接する溝の間でそれぞれ形成される、ステップとを有する。この方法は更に、溝を接続し、かつ基板側面に平行な方向において延在する接続キャビティを形成するステップであって、溝及び接続キャビティが、基板において一緒に基板キャビティを形成するステップを有する。この方法は更に、基板キャビティを覆う基板メンブレンを配置するステップと、基板の第１の側面に少なくとも１つのｃＭＵＴセルを配置するステップとを有する。基板キャビティは、ｃＭＵＴセルの下の基板の領域に配置される。
【００１２】
本発明のこれらの側面の基本的なアイデアは、ｃＭＵＴセルの下の基板において「浮動的な」メンブレン又はメンブレン層を提供することである。「浮動的な」基板メンブレンは、特定の形状を持つ基板キャビティを覆う又はこの上に配置される。基板キャビティは、（例えば基板及びＡＳＩＣの間ではなく）基板又は基板基層内に形成される。基板キャビティは、基板側面に直交する方向（例えば垂直方向）において延在する溝、及び溝を接続し、かつ基板側面に平行な方向（例えば水平又は横方向の方向）において延在する接続キャビティを持つ。溝は一般に、その幅より大きい深度を持つキャビティを指す。接続キャビティは、特に「アンダーエッチングされた」部分とすることができる。（基板基層の物質で作られる）スペーサは、各２つの隣接する溝の間に形成される。溝の間のスペーサは、（基板側面に直交する方向において）基板キャビティへと延在する。例えば、スペーサは、溝又は基板キャビティのエッジ又は側面で基板基層（のみ）に対して懸架される。こうして、基板は、薄くされるが、同時に、まだ充分な機械的な完全性又は支持を提供する。
【００１３】
ｃＭＵＴセルが超音波を送信する又は受信するとき、基板メンブレンは、必然的に常に多少移動する。基板メンブレンは、（超音波の反射の効果を減らすために）薄くなることができ、及び／又は高い質量を持つことができる（その結果、それがわずかにだけ移動する）。基板キャビティ（及びその「浮動的な」メンブレン）は、ｃＭＵＴセルの下の基板の領域に配置される。言い換えると、基板キャビティは、ｃＭＵＴセルが取り付けられる又は製造される場所（又は、この場所の下）の基板の領域に配置される。こうして、基板に対する超音波の音響結合は減らされ、及び従って、デバイスの性能は高められる。
【００１４】
このソリューションの１つの例において、ｃＭＵＴセルは、性能に関して最適化される別々の専用の技術において製造され、それから基板に取り付けられる。ｃＭＵＴセルの下の「浮動的な」又は「自由起立」メンブレンを提供することは、特に「ハイブリッド」デバイスの場合に（能動的なデバイスなしに）可能である。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態は、従属項において規定される。請求項に記載の方法が、請求項に記載のデバイス及び従属項に記載されるデバイスと類似する及び／又は同一の好ましい実施形態を持つ点を理解されたい。
【００１６】
ある実施形態では、基板キャビティは、ｃＭＵＴセルのセルメンブレンの下の基板の少なくとも全体の領域に配置される。これは、基板に対する超音波の音響結合を更に減らす。
【００１７】
別の実施形態では、基板キャビティは、大気圧力より低い圧力を持つ。これは、基板に対する超音波の音響結合を更に減らす。この実施形態の変形例において、基板キャビティは、１０ｍＢａｒ以下の圧力を持つ。
【００１８】
別の実施形態では、基板メンブレンは、基板キャビティにわたり配置される非コンフォーマルに堆積される層を有する。特に、層は、酸化物（例えば酸化シリコン）層又は窒化層とすることができる。（例えばＰＥＣＶＤによる）層は、コンフォーマル性（conformality）が乏しい又は全くない形で堆積される。その結果、基板キャビティ（例えば溝又は接続キャビティ）が、（例えば数ミクロンが堆積された後）容易に覆われる又は封止されることができる。（例えば、ＰＥＣＶＤにより堆積される）酸化物層は特に適切である。なぜなら、それがまさにコンフォーマル性が乏しく又は全くない形で堆積するからである。しかしながら、代替的に、（例えば、ＰＥＣＶＤにより堆積される）窒化層が用いられることができる。
【００１９】
更なる実施形態において、基板メンブレンは、高密度物質で作られる高密度層を有する。これは、基板に対する超音波の音響結合を更に減らす。この実施形態は、独立側面として実現されることもできる。
【００２０】
この実施形態の変形例において、高密度層は、超音波の送信の間、ｃＭＵＴセルにより発展される音響圧力に実質的に対抗する慣性力を提供するのに十分な質量を持つ。質量は例えば、特定の高密度物質に関して、層の適切な厚みを提供することにより、選択されることができる。
【００２１】
別の実施形態では、セルメンブレンは、高密度物質で作られる高密度層を有する。言い換えると、高密度層は、ｃＭＵＴセルに、特にｃＭＵＴセルの外側に配置される。これは、音響特性、特に流体又は流体のような物質（例えば体又は水）にする音波の結合を改良する。
【００２２】
変形例において、高密度物質は、タングステン、金又はプラチナであり、又はこれらのいずれかを有する。処理の観点からも、タングステンは、特に適切な高密度物質である。しかしながら、金又はプラチナが用いられることもできる。高密度層は、基板メンブレンの高密度層及び／又はセルメンブレンの高密度層とすることができる。
【００２３】
別の変形例において、高密度層は、基板側面に直交する方向において高密度層に延在する複数の隣接する溝を有する。これは、高密度層における応力を軽減し、及び／又は、音響結合を、特に横方向の音響結合を減らす。高密度層は、基板メンブレンの高密度層及び／又はセルメンブレンの高密度層とすることができる。これらの隣接する溝を形成する方法は特に、基板キャビティの溝を形成する方法と同じとすることができる。こうして、製造は、あまり異ならない技術を用いて、簡単な態様で提供されることができる。
【００２４】
更なる実施形態において、接続キャビティは、基板基層において形成される。こうして、基板キャビティは、単一の層である基板基層において形成又は配置される。
【００２５】
代替的な実施形態において、基板は更に、基板基層に配置される埋込層を有する。ここで、接続キャビティが、埋込層において形成される。こうして、基板キャビティは、２つの分離した層において形成又は配置される。これは、製造をより容易にすることができる。特に、製造の間、接続キャビティを形成するよう、埋込層が、（例えばエッチングにより）部分的に除去されることができる。埋込層の残りは、接続キャビティの側面に存在することができる。
【００２６】
別の実施形態では、ｃＭＵＴセルは更に、セルメンブレンの一部として上部電極と、上部電極と連動して用いられる底部電極とを有する。これは、ｃＭＵＴセルの基本的な実施形態を提供する。超音波の受信に関して、超音波は、セルメンブレンが移動する又は振動することをもたらし、上部電極及び底部電極の間の静電容量における変動が、検出されることができる。これにより、超音波は、対応する電気信号へと変換される。逆に、超音波を送信するとき、上部電極及び底部電極に適用される電気信号が、セルメンブレンが移動する又は振動することをもたらし、これにより超音波が送信される。
【００２７】
別の実施形態では、デバイスは更に、基板に対してそれぞれ取り付けられる複数のｃＭＵＴセルを有する。この場合、基板キャビティは、ｃＭＵＴセルの下の基板の各領域に配置される。特に、ｃＭＵＴセルは、アレイに配置されることができる。こうして、基板に対するｃＭＵＴセルのアレイの音響結合が、減らされることができる。
【００２８】
別の実施形態では、複数の隣接する溝が異方性のエッチングを用いて形成される。これは、製造の簡単な態様を提供する。
【００２９】
更なる実施形態において、接続キャビティは、等方性エッチングを用いて形成される。この実施形態は、以前の実施形態に関連して用いられることができる。この場合、エッチングは、異方性のエッチングから異方性のエッチングへと変化されることができる。
【００３０】
本発明の別の側面において、超音波を送信及び／又は受信するｃＭＵＴセルが示される。このｃＭＵＴセルは、セルメンブレン、セルメンブレンの下のキャビティ、セルメンブレンの一部としての上部電極及び上部電極と連動して使用される底部電極を有する。ここで、セルメンブレンは更に、高密度物質で作られる高密度層を有する。
【００３１】
本発明のこの側面の基本的なアイデアは、ｃＭＵＴセルの音響特性を改良するため、セルメンブレンに又はこの一部として高密度層を提供することである。高密度層は、音響特性を改良するためにチューニングされることができる。特に、流体又は流体のような物質（例えば体又は水）に対する音波の結合は、改良又はチューニングされることができる。高密度層は例えば、上部電極層に対する追加的な層である。従って、高密度層は、（必ずしも）上部電極として機能するわけではなく、例えばｃＭＵＴセルの外側での追加的な層である。
【００３２】
ｃＭＵＴセルが、請求項に記載の超音波トランスデューサデバイス及び従属項に記載されるものと、類似する及び／又は同一の好ましい実施形態を持つ点を理解されたい。
【００３３】
例えば、ある実施形態において、高密度物質は、タングステン、金又はプラチナであり、又はこれらのいずれかを有する。処理の観点からも、タングステンは、特に適切な高密度物質である。しかしながら、金及び／又はプラチナが、用いられることもできる。
【００３４】
別の実施形態では、高密度層は、高密度層に延在する複数の隣接する溝を有する。これは、高密度層における応力を軽減する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１ａ】ＡＳＩＣに接続されるｃＭＵＴデバイスの３つの異なるソリューションを示す図である。
【図１ｂ】ＡＳＩＣに接続されるｃＭＵＴデバイスの３つの異なるソリューションを示す図である。
【図１ｃ】ＡＳＩＣに接続されるｃＭＵＴデバイスの３つの異なるソリューションを示す図である。
【図２ａ】第１の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの概略的な断面を示す図であり、例示的なｃＭＵＴセルの概略的な断面を示す図である。
【図２ｂ】第１の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの概略的な断面を示す図であり、ある実施形態によるｃＭＵＴセルの概略的な断面を示す図である。
【図２ｃ】第１の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの概略的な断面を示す図であり、別の実施形態によるｃＭＵＴセルの概略的な断面を示す図である。
【図３ａ】異なる製造段階における図２の第１の実施形態の超音波トランスデューサデバイスの概略的な断面を示す図である。
【図３ｂ】異なる製造段階における図２の第１の実施形態の超音波トランスデューサデバイスの概略的な断面を示す図である。
【図３ｃ】異なる製造段階における図２の第１の実施形態の超音波トランスデューサデバイスの概略的な断面を示す図である。
【図３ｄ】異なる製造段階における図２の第１の実施形態の超音波トランスデューサデバイスの概略的な断面を示す図である。
【図３ｅ】異なる製造段階における図２の第１の実施形態の超音波トランスデューサデバイスの概略的な断面を示す図である。
【図４】第２の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの概略的な断面を示す図である。
【図５】第３の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの概略的な断面を示す図である。
【図６ａ】異なる製造段階における図４の第２の実施形態又は図５の第３の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図６ｂ】異なる製造段階における図４の第２の実施形態又は図５の第３の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図６ｃ】異なる製造段階における図４の第２の実施形態又は図５の第３の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図６ｄ】異なる製造段階における図４の第２の実施形態又は図５の第３の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図６ｅ】異なる製造段階における図４の第２の実施形態又は図５の第３の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図６ｆ】異なる製造段階における図４の第２の実施形態又は図５の第３の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図６ｇ】異なる製造段階における図４の第２の実施形態又は図５の第３の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図６ｈ】異なる製造段階における図４の第２の実施形態又は図５の第３の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図６ｉ】異なる製造段階における図４の第２の実施形態又は図５の第３の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図６ｊ】異なる製造段階における図４の第２の実施形態又は図５の第３の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図７ａ】異なる製造段階における第４の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図７ｂ】異なる製造段階における第４の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図７ｃ】異なる製造段階における第４の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図７ｄ】異なる製造段階における第４の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図８ａ】異なる製造段階における第５の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図８ｂ】異なる製造段階における第５の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図８ｃ】異なる製造段階における第５の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面を示す図である。
【図９】ある実施形態による超音波トランスデューサデバイスの基板の部分の断面及び上部表示を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明のこれらの及び他の態様が、以下に説明される実施形態より明らとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。
【００３７】
図２は、第１の実施形態による超音波トランスデューサデバイス（又はアセンブリ）１００の概略的な断面を示す。超音波トランスデューサデバイス１００は、超音波波を送信及び／又は受信するｃＭＵＴセル３０を有する。従って、デバイス１００は、ｃＭＵＴデバイスである。ｃＭＵＴセル３０は、（柔軟な又は移動可能な）セルメンブレン及びこのセルメンブレンの下にキャビティを有する。
【００３８】
図２ａは、例示的なｃＭＵＴセルの概略的な断面を示す。ｃＭＵＴセル３０は、セルメンブレン３０ａ及びこのセルメンブレン３０ａの下にキャビティ３０ｂ（特に単一のキャビティ）を有する。ｃＭＵＴセル３０は更に、セルメンブレン３０ａの一部として上部電極３０ｃと、上部電極３０ｃと連動して用いられる底部電極３０ｄとを有する。超音波の受信に関して、超音波は、セルメンブレン３０ａが移動又は振動することをもたらし、上部電極３０ｃ及び底部電極３０ｄの間の静電容量における変動が検出されることができる。これにより、超音波は、対応する電気信号へと変換される。逆に、超音波の送信に関して、上部電極３０ｃ及び底部電極３０ｄに適用される電気信号は、セルメンブレン３０ａが移動又は振動することをもたらし、これにより、超音波が送信される。
【００３９】
図２ａの実施形態において、セルメンブレン３０ａは、セルメンブレン基層３０ｅを有する。上部電極３０ｃは、セルメンブレン基層３０ｅに取り付けられる又は配置される。しかしながら、（例えば、図２ｂ又は図２ｃに示されるように）上部電極３０ｃが、セルメンブレン基層３０ｅに一体化されることもできる点を理解されたい。ｃＭＵＴセル３０は更に、セルメンブレン３０ａが配置されるセルメンブレン支持部３０ｆを有する。キャビティ３０ｂは、セルメンブレン支持部３０ｆにおいて又はこの中に形成される。セルメンブレン支持部３０ｆは、底部電極３０ｄに配置される。
【００４０】
図２ａのｃＭＵＴセルは、例示的な、基礎ｃＭＵＴセルにすぎない点を理解されたい。本発明による超音波トランスデューサデバイス１００のｃＭＵＴセル３０は、任意の適切なタイプのｃＭＵＴセルを有することができる。
【００４１】
図２ｂは、ある実施形態によるｃＭＵＴセル３０の概略的な断面を示す。超音波の送信及び／又は受信に関するｃＭＵＴセル３０は、セルメンブレン３０ａ、セルメンブレン３０ａの下のキャビティ３０ｂ、セルメンブレン３０ａの一部としての上部電極３０ｃ及び上部電極３０ｃと連動して使用される底部電極３０ｄを有する。図２ａの説明は、この実施形態にも適用される。追加的に、セルメンブレン３０ａは、高密度物質で作られる高密度層３２を有する。高密度層３２は、ｃＭＵＴセル３０の外側に、特に超音波が送信される（矢印により示される）一般的な方向に対応する方向において外側に配置される。この高密度層３２は、音響特性、特に流体又は流体のような物質（例えば体又は水）に対する音波の結合を改良する。好ましくは、高密度物質は、タングステンである、又はこれを有する。しかしながら、例えばプラチナ又は金といった他の任意の適切な高密度物質が用いられることができる点を理解されたい。
【００４２】
図２ｃは、別の実施形態によるｃＭＵＴセル３０の概略的な断面を示す。図２ｃの実施形態は、図２ｂの実施形態に基づかれる。追加的に、高密度層３２は、高密度層３２に延在する複数の隣接する溝３２ａを有する。溝３２ａは、超音波が送信される一般的な方向に対応する又はこれと反対の方向（又は、下にある基板の側面に直交する方向）において延在する。言い換えると、高密度層３２は、パターン化される。これらの溝３２ａは、高密度層３２における応力を軽減する。
【００４３】
図２に戻り、超音波トランスデューサデバイス１００は更に、第１の側面１０ａ又は表面（ここでは、上部側面又は表面）及び第２の側面１０ｂ又は表面（ここでは、底部側面又は表面）を持つ基板１０を有する。ｃＭＵＴセル３０は、第１の基板側面１０ａに配置又は製造される。第１の（上部）側面１０ａ（又は、第１の表面）は、ｃＭＵＴセル３０に面し、第２の（底部）側面１０ｂ（又は、第２の表面）は、ｃＭＵＴセル３０から離れて面する。図２から分かるように、基板１０は、基板基層１２を有する。基板基層１２が、導電性物質（例えばシリコン）で作られる場合、図２に示されるように、基板層１２は、各側面に非導電性層１５ａ、１５ｂ（例えば酸化物又は酸化された基板基層物質で作られる）を有することができる。基板１０は更に、基板側面１０ａ、１０ｂに直交する方向（図２において垂直）において基板基層１２へと延在する複数の隣接する溝１７ａを有する。こうして、（基板基層物質で作られる）スペーサ１２ａが、隣接する溝１７ａの間にそれぞれ形成される。スペーサ１２ａは、溝１７ａのエッジ又は側面で基板基層１２に対して懸架されたままである（図２の断面において見えない）。基板１０は更に、溝１７ａを接続し、基板側面１０ａ、１０ｂに平行な方向（水平又は図２において横方向）において延在する接続キャビティ１７ｂを有する。溝１７ａ及び接続キャビティ１７ｂは、基板１０において基板キャビティ１７を形成する。スペーサ１２ａは、（基板側面１０ａ、１０ｂに直交する方向において）基板キャビティ１７へと延在する。基板１０は更に、基板キャビティ１７を覆う基板メンブレン２３を有する。こうして、ｃＭＵＴセル３０の下の基板１０（又は、基板基層１２）において、「浮動的な」メンブレンが提供される。メンブレン２３は、単一のメンブレン層を有することができる。代替的に、メンブレン２３は、複数のメンブレン層を有することができる。図２の実施形態において、２つメンブレン層２３ａ、２３ｂが例として示される。しかしながら、メンブレン２３が、任意の適切な数のメンブレン層を有することができる点を理解されたい。
【００４４】
基板キャビティ１７は、ｃＭＵＴセル３０の下にある基板１０（又は、基板基層１２）の領域Ａ３０に配置される。言い換えると、これは、ｃＭＵＴセル３０ａの垂直下の基板１０の領域である。特に、基板キャビティ１７は、ｃＭＵＴセルのセルメンブレン３０ａの下の基板の少なくとも全体の領域Ａ３０に配置される。図２の実施形態から分かるように、基板キャビティは、ｃＭＵＴセル３０のセルメンブレン３０ａが配置される基板の領域Ａ３０を超えてさえ延在する（又はより大きい）基板１０の領域Ａ１７に配置される。
【００４５】
図２の実施形態において、接続キャビティ１７ｂは、基板基層１２に形成又は配置される。従って、基板キャビティ１７は基本的に、基板基層１２に配置される。従って、本実施形態において、基板キャビティ１７は、単一の層に形成又は配置される。図２の実施形態において、基板キャビティ１７は、完全に閉じられる又は封止される。基板キャビティ１７は例えば、大気圧より低い圧力を持ち、例えば１０ｍＢａｒ以下であり、及び／又は３ｍＢａｒ以下等となる（特に３ｍＢａｒ及び１０ｍＢａｒの間にある）。図２に示されるように、基板メンブレン２３は例えば、基板キャビティ１７（又は、溝１７ａ）にわたり配置されるメンブレン層（例えば酸化物層）２３ａを有することができる。例えば酸化物層といった非コンフォーマルに堆積される層を提供することにより、基板キャビティ１７（又は、溝１７）は、容易に覆われる又は封止されることができる。しかしながら、斯かるメンブレン層に関して他の任意の適切な物質（例えば窒化物）が用いられることができる点を理解されたい。
【００４６】
図３ａ〜ｅはそれぞれ、異なる製造段階にある図２の第１の実施形態の超音波トランスデューサデバイスの概略的な断面を示す。超音波トランスデューサデバイスを製造する方法は、最初に、第１の側面及び第２の側面を持ち、基板基層１２を持つ基板を提供するステップを有する（図３ａを参照）。続いて、基板側面に直交する方向において基板基層１２に延在する複数の隣接する溝１７ａが、形成される（図３ｂを参照）。こうして、スペーサ１２ａが、隣接する溝１７ａの間にそれぞれ形成される。例えば、複数の隣接する溝１７ａが、異方性のエッチング（例えば異方性のＲＩＥエッチング）を用いて形成されることができる。この実施形態において、溝１７ａは、第１の基板側面１０ａから形成される又はエッチングされる。
【００４７】
この方法は更に、溝１７ａを接続し、基板側面に平行な方向において延在する接続キャビティ１７ｂを形成するステップを有する（図３ｃを参照）。この実施形態において、接続キャビティ１７ｂは、溝１７ａが形成された基板基層１２においても形成される。溝１７ａ及び接続キャビティ１７ｂは、一緒に、スペーサ１２ａが延在する基板キャビティ１７を形成する。基板キャビティ１７は基本的に、基板基層１２に配置される。例えば、接続キャビティ１７ｂは、等方性エッチング（例えば等方性ＲＩＥエッチング）を用いて形成されることができる。特に、エッチングは、（例えば、エッチング処理においてパシベーションサイクルを省略することにより）異方性のエッチング（例えばＲＩＥ）から等方性エッチングまで変化されることができる。こうして、スペーサ１２ａが基板キャビティ１７のエッジに懸架されたまま、溝１７ａは、「アンダーエッチングされる」。従って、接続キャビティ１７ｂは、「アンダーエッチングされた」部分である。
【００４８】
この方法は更に、基板キャビティ１７を覆う基板メンブレン２３を配置するステップを有する。この実施形態において、まず、例えば酸化物層といった（メンブレン２３の）非コンフォーマルに堆積される層２３ａが、基板キャビティ１７又は溝１７ａにわたり又はこの上に配置される（図３ｄを参照）。こうして、溝１７ａは閉じられ、更なるプラナ処理を可能にするプラナ表面が得られることができる。オプションで、（メンブレン２３の）１つ又は複数の追加的な層２３ｂが適用されることができる。追加的な層２３ｂは、例えば図４を参照して更に詳細に後述される高密度層とすることができる。
【００４９】
例として、図９は、ある実施形態による、特に図２及び図３の実施形態による超音波トランスデューサデバイス１００の基板１０の部分の断面（左画像）及び上部表示（右画像）を示す。断面（図９の左画像）において、例えば酸化物層といった非コンフォーマルに堆積される層２３ａを上部に持つ基板基層１２（又は、層１５ａ）が示される。溝１７ａは、基板基層１２（又は、層１５ａ）に形成される。断面（図９の左画像）から分かるように、溝１７ａは、非コンフォーマルに堆積される層２３ａ（例えば酸化物層）に延在するその上部部分でテーパー部分を有する。このテーパー部分の上で、非コンフォーマルに堆積される層２３ａ（例えば酸化物層）が、溝１７ａ又は基板キャビティを封止する。
【００５０】
この方法の後続及び最終的なステップにおいて、ｃＭＵＴセル３０が、第１の基板側面１０ａに配置される又は製造される（図３ｅを参照）。基板キャビティ１７は、ｃＭＵＴセル３０の下の基板１０の領域Ａ３０に配置される。言い換えると、ｃＭＵＴセル３０は、基板キャビティ１７が配置される（又は、基板キャビティ１７の垂直上の）領域Ａ３０において、第１の基板側面１０ａに配置される又は製造される。
【００５１】
図４は、第２の実施形態による超音波トランスデューサデバイス１００の概略的な断面を示す。図４の第２の実施形態は、図２の第１の実施形態に基づかれるので、以前の図に対するのと同じ説明が、図４のこの第２の実施形態に対しても適用される。図４の第２の実施形態において、メンブレン２３は更に、高密度物質で作られる高密度層２５を有する。本実施形態において、高密度層２５は、非コンフォーマルに堆積される層２３ａ（例えば酸化物層）に配置される。好ましくは、高密度物質は、タングステンである、又はこれを有する。しかしながら、例えばプラチナ又は金といった他の任意の適切な高密度物質が用いられることができる点を理解されたい。高密度層２５又はメンブレン２３は、超音波の送信の間、ｃＭＵＴセル３０により発展される音響圧力に実質的に対抗する慣性力を提供するのに充分であるか、又は（例えば、適切な厚みを提供することにより）十分に大きな質量を持つ。更に、高密度層２５又はメンブレン２３の厚みは、超音波の望ましくない反射をもたらさないよう、充分な又は十分に小さい。オプションで、高密度層２５は、基板側面１０ａ、１０ｂに直交する方向において高密度層２５へと延在する複数の隣接する溝２５ａを有する。これは、高密度層２５における応力を軽減し、（横方向の）音響結合を減らす。溝２５ａは、ｃＭＵＴセル３０の下で直接、基板１０の領域Ａ３０の外側の（又はこれと交差しない）領域Ａ２５に配置される。しかしながら、溝２５ａが、例えばｃＭＵＴセル３０の下の領域Ａ３０といった他の任意の領域に配置されることもできる点を理解されたい。オプションで、図４に示されるように、（例えば酸化物で作られる）追加的な層２７は、特に溝２５ａを覆う、高密度層２５に配置されることができる。図４のｃＭＵＴセル３０が、例えば前述した図２ａ、図２ｂ又は図２ｃのｃＭＵＴセルといった任意の適切なタイプのｃＭＵＴセルとすることができる点を理解されたい。
【００５２】
図５は、第３の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの概略的な断面を示す。図５の第３の実施形態は、図４の第２の実施形態に基づかれるので、以前の図２〜図４に関する同じ説明が、図５のこの第３の実施形態にも適用される。以前の実施形態と比較すると、デバイス１００は、基板１０に対してそれぞれ取り付けられる複数のｃＭＵＴセル３０を有する。こうして、ｃＭＵＴセル３０は、アレイ状に配置されることができる。基板キャビティ１７は、ｃＭＵＴセル３０の下の基板の各領域Ａ３０に配置される。図５において、簡略化目的のため、２つのｃＭＵＴセル３０だけが示される。しかしながら、任意の適切な数のｃＭＵＴセルが用いられることができる点を理解されたい。また、図５において、ｃＭＵＴセル３０は、上述された図２ｃの実施形態のｃＭＵＴセルである。従って、パターン化された高密度層３２が、ｃＭＵＴセル３０に配置される。これは、音響特性を改良する。しかしながら、他の任意のタイプの適切なｃＭＵＴセルが用いられることができる点を理解されたい。
【００５３】
図５において、超音波トランスデューサデバイス１００及びＡＳＩＣ４０を有する「ハイブリッド」デバイス（２チップ）が示される。基板１０又は超音波トランスデューサデバイス（ｃＭＵＴデバイス）１００は、ＡＳＩＣ４０上で「フリップチップ」される。図５において、ソルダーバンプ３９の形での電気接続は、超音波トランスデューサデバイス１００をＡＳＩＣ４０に配置するために用いられる。基板１０は更に、第１の基板側面１０ａから第２の基板側面１０ｂへの電気接続を提供するため、スルーウェーハ・ビア５０を有する。こうして、第１の基板側面１０ａ上のｃＭＵＴセル３０は、第２の基板側面１０ｂに電気的に接続されることができる。特に、スルーウェーハ・ビア５０は、基板１０を通る電気接続を提供する導電層２２を有する。
【００５４】
図６ａ〜図６ｊは、異なる製造段階における図４の第２の実施形態又は図５の第３の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面をそれぞれ示す。まず、図６ａを参照して、レジスト２１が、第１のウェーハ側面１０ａに適用される。すると、第１の基板側面１０ａから基板基層１２への複数の隣接する溝１７ａが、形成又はエッチングされる（例えば、ディープＲＩＥエッチングを用いる）。スペーサ１２ａは、隣接する溝１７ａの間にそれぞれ形成される。例えば、溝１７ａはそれぞれ、およそ１．５〜２μｍの幅を持つことができ、及び／又は、スペーサ１２ａはそれぞれ、１．５〜２μｍの幅を持つことができるが、これに限定されるものではない。次に、図６ｂを参照して、接続キャビティ１７ｂは、基板１０又は基板基層１２において形成又はエッチングされる。接続キャビティ１７ｂは、溝１７ａを接続する「アンダーエッチングされた」部分であるか、又はこれを形成する。接続キャビティ１７ｂは例えば、異方性のエッチング（例えばＲＩＥ）から等方性エッチングまで変化させることにより、形成されることができる。例えば、溝１７ａがそれらの最終的な深度に達したあと、エッチング処理におけるパシベーションサイクルは省略されることができる。その結果、エッチングが等方性モードにおいて続く。これは、横に並ぶスペーサ１２ａのグリップを基板キャビティ１７の側壁に懸架させたまま、溝１７ａを「アンダーエッチング」する。すると、レジスト２１が除去される。
【００５５】
続いて、図６ｃに示されるように、（例えば酸化物で作られる）基板メンブレン層２３ａが適用される（又は、堆積される）。その結果、それが基板キャビティ１７をカバーする。基板メンブレン層２３ａは例えば、非コンフォーマルに堆積される層とすることができる。特に、基板メンブレン層２３ａは、基板基層１２（の第１の側面）又は層１５ａ上へ適用されることができる。こうして、基板キャビティ１７（特に溝１７ａ）は、基板メンブレン層２３ａにより封止される。例えば、メンブレン層（又は、酸化物層）２３ａは、ＰＥＣＶＤを用いて適用されることができる。例えば、メンブレン層（又は、酸化物層）２３ａの厚みは、１μｍ〜２０μｍの間にあり、特に約４μｍ〜６μｍの間にあるとすることができるが、これに限定されるものではない。基板キャビティ１７内部に圧力は例えば、３〜１０ｍｂａｒのオーダーとすることができる（例えば、ＰＥＣＶＤ反応室における状態により設定される）。図６ｄから分かるように、オプションで、基板メンブレン層２３ａは、ｃＭＵＴセルの製作に関して基板を準備するため、例えば短い化学機械研磨（ＣＭＰ）を用いて平坦化されることができる。この段階で、図６ｅを参照して、オプションで、導電層２２がパターン化されることもできる。図６ｆを参照すると、オプションで、穴２３ｂが、電気接続を提供するスルーウェーハ・ビア５０にアクセスするため、基板メンブレン層２３ａを通りエッチングされることができる。
【００５６】
すると、図６ｇに示されるように、（例えばタングステンで作られる）高密度層２５が、基板メンブレン層（又は、酸化物層）２３ａに提供される。例えば、高密度層２５は、約３μｍから５μｍの厚みを持つことができるが、これに限定されるものではない。高密度層２５は、望ましくない反射が生じないよう十分に薄いが、移動するｃＭＵＴセルに関して十分な慣性を提供するよう十分重い。高密度層２５の製作は例えば、メンブレン２３の製作に非常に似ているものとすることができる。高密度層２５の堆積後、オプションで、溝２５ａが、高密度層２５に（例えばＲＩＥエッチングにより）エッチングされることができる。こうして、高密度層２５は、小さなアイランドへと分けられることができる。これは、横方向の音響結合を減らすだけでなく、高密度層２５における応力を軽減する。図６ｈに示されるように、高密度層２５における溝２５ａは、例えば酸化物（例えば酸化シリコン）で作られる追加的な層２７（例えば、ＰＥＣＶＤを用いる）を用いて封止される。これは次に、平坦化される（例えば、ＣＭＰを用いる）。こうして、本実施形態において、メンブレン２３は、メンブレン（酸化物）層２３、高密度層２５及び追加的な（酸化物）層２７を有する。
【００５７】
すると、ｃＭＵＴセル３０の処理が始まる。図６ｉに示されるように、底部電極３０ｄが、基板１０に、例えば追加的な酸化物層２７に適用される。図６ｊを参照すると、図２ａを参照して説明されたように、ｃＭＵＴセル３０の残りの部分、特にキャビティ３０ｂ、メンブレン３０ａ及び上部電極３０ｃが提供される。オプションで（図示省略）、（例えばタングステンで作られる）高密度層３２が、ｃＭＵＴセル３０に、特に上部電極３０ｃ又はセルメンブレン基層３０ｅに、配置又は堆積されることができる。高密度層３２はオプションで、この層における応力を軽減するため、パターン化されることができる。最終ステップにおいて、導電層２２及びＡＳＩＣの間の電気接続３９（例えばソルダーバンプ）が、提供されることができ、図５を参照して説明されたように、超音波トランスデューサデバイス（ｃＭＵＴデバイス）１００は、ＡＳＩＣ上で「フリップチップ」されることができる。
【００５８】
前述の実施形態において「ハイブリッド」デバイス（２チップ）が用いられたが、超音波トランスデューサデバイスは、ｃＭＵＴセルがＡＳＩＣの上で直接製造される「モノリシック」デバイス（１チップ）として実現されることもできる。図７ａ〜ｄは、異なる製造段階における第４の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面をそれぞれ示す。
【００５９】
図７ａから分かるように、まず、第１の側面１１及び第２の側面１０ｂを持ち、基板基層１２を持つ基板１０が提供される。基板１０は、上部にＡＳＩＣ４０を持つ基板基層１２の組合せにより形成される。すると、図７ｂに示されるように、少なくとも１つのｃＭＵＴセル３０が、基板１２（ＡＳＩＣ４０を持つ基板基層１２）の第１の側面１０ａに配置又は製造される。ｃＭＵＴセル３０は、ＡＳＩＣ４０に直接製造される。従って、この実施形態は、完全に処理されたＡＳＩＣウェーハ（基板基層１２及びＡＳＩＣ４０の組合せ）で始まり、ｃＭＵＴセル３０が、このＡＳＩＣの上で処理される。
【００６０】
続いて、図７ｃに示されるように、基板側面１０ａ、１０ｂに直交する方向において、基板基層１２へと延在する複数の隣接する溝１７ａが、形成又はエッチングされる。スペーサ１２ａは、隣接する溝１７ａの間でそれぞれ形成される。溝１７ａは、溝のアレイ又はグリッドを形成する。この実施形態において、溝１７ａは、第２の基板側面１０ｂから形成又はエッチングされる。溝１７ａは、異方性のエッチングを用いて形成又はエッチングされることができる。こうして、基板１０は、薄くされることができる。例えば、溝１７ａの上の基板物質は、３００〜４００μｍの間とすることができるが、これに限定されるものではない。次に、図７ｄを参照して、接続キャビティ１７ｂが、溝１７ａを接続し、かつ基板側面１０ａ、１０ｂに平行な方向において延在する基板１０又は基板基層１２において形成される。これは例えば、以前の実施形態を参照して説明されるように、等方的にエッチングを続けるため、エッチングの終わりに、パシベーションサイクルをスイッチオフすることにより実現されることができる。こうして、接続キャビティ１７ｂが、等方性エッチングを用いて形成されることができる。溝１７ａ及び接続キャビティ１７ｂは、基板１０において一緒に基板キャビティ１７を形成する。スペーサ１２ａは、基板キャビティ１７へと延在する。この実施形態において、基板キャビティ１７を形成することにより、基板キャビティ１７を覆う基板メンブレン２３が固有に形成される。この場合、基板メンブレン２３は、基板基層１２の部分である。従って、異方性のエッチングから等方性エッチングへとスイッチすることにより、メンブレン２３を形成することが可能である。こうして、「浮動的な」メンブレンが形成される。基板キャビティ１７は、ｃＭＵＴセル３０が取り付けられる基板１０の各領域Ａ３０に配置される。基板１０を薄くするため、１つの大きい穴がエッチングされないのではなく、特定の形状を持つ基板キャビティ１７がエッチングされることが指摘される。これは、より好適な機械的な完全性を持つ最終的なデバイスを提供する。なぜなら、基板キャビティ１７が、（基板基層物質で作られる）スペーサ１２ａのグリッドで充填されるからである。
【００６１】
図７ｄは、この第４の実施形態の最終的な超音波トランスデューサデバイス１００を示す。超音波トランスデューサデバイス１００は、上記した少なくとも１つのｃＭＵＴセル３０と、第１の側面１０ａ及び第２の側面１０ｂを持つ基板１０（ＡＳＩＣ４０を持つ基板基層１２）とを有する。少なくとも１つのｃＭＵＴセル３０が、基板１０の第１の側面１０ａに配置される。基板１０は、基板基層１２と、基板側面１０ａ、１０ｂに直交する方向において基板基層１２へと延在する複数の隣接する溝１７ａとを有する。（基板基層物質の）スペーサ１２ａが、隣接する溝１７ａの間にそれぞれ形成される。基板１０は更に、溝１７ａを接続し、基板側面１０ａ、１０ｂに平行な方向において延在する接続キャビティ１７ｂを有する。溝１７ａ及び接続キャビティ１７ｂは、基板１０において一緒に基板キャビティ１７を形成する。基板１０は更に、基板キャビティ１７を覆う基板メンブレン２３を有する。これは、本実施形態において基板基層１２の部分である。基板キャビティ１７は、ｃＭＵＴセル３０の下の基板１０の領域Ａ３０に配置される。
【００６２】
図７ｄの第４の実施形態において、接続キャビティ１７ｂは、基板基層１２において、特に溝１７ａの上又はこれにわたり、形成又は配置される。こうして、基板キャビティ１７は、基板基層１２に配置される。従って、この第４の実施形態において、基板キャビティ１７は、単一の層において形成又は配置される。図７ｄの第４の実施形態において、基板キャビティ１７は、完全には閉じられない又は封止されない。なぜなら、溝１７ａは第２の基板側面１０ｂに対してオープンだからである。オプションで、図３から図６を参照して説明されるように、メンブレンは更に、高密度層を有することができる。例えば、高密度層は、高い慣性基板１０を提供するため、（例えばｃＭＵＴセルの製作の前に）ＡＳＩＣ４０に配置又は適用されることができる。
【００６３】
図８ａ〜ｃは、異なる製造段階における第５の実施形態による超音波トランスデューサデバイスの断面をそれぞれ示す。図８のこの第５の実施形態は、図７の第４の実施形態に基づかれる。従って、図７の実施形態の説明が、図８の実施形態に関しても適用される。図７の実施形態と比較すると、図８の実施形態では、図８ａから分かるように、基板１０が更に、基板基層１２に配置される埋込層２８（例えば酸化物で作られる）を有する。言い換えると、基板１０は、埋込層を持つＳＯＩ上で処理されるＡＳＩＣである。図８ｂを参照すると、基板基層１２に延在する複数の隣接する溝１７ａが、形成又は特に異方的にエッチングされる（例えばウェットエッチング）。溝１７ａは、第２の基板側面１０ｂから形成又はエッチングされる。エッチングは、埋込層２８で止められる。こうして、埋込層２８が、エッチストップ層として機能する。すると、図８ｃに示されるように、溝１７ａを接続する接続キャビティ１７ｂが、基板１０又は埋設された（エッチストップ）層２８において形成される。こうして、各ｃＭＵＴセル３０が、分離したメンブレンに提供される。埋込層２８は、接続キャビティ１７ｂを形成するよう、部分的に除去又はエッチングされる。埋込層２８の残りは、接続キャビティ１７ｂの側面に存在する。エッチストップ層として埋込層２８を用いることは可能である。その結果、薄い「浮動的な」メンブレン２３（例えばシリコン層）が得られる。この実施形態において、ＡＳＩＣ（層）４０（又は、その部分）は、メンブレン２３として機能する。
【００６４】
図８ｃは、この第５の実施形態の最終的な超音波トランスデューサデバイス１００を示す。超音波トランスデューサデバイス１００は、上記した少なくとも１つのｃＭＵＴセル３０と、第１の側面１０ａ及び第２の側面１０ｂを持つ基板１０（ＡＳＩＣ４０を持つ基板基層１２）とを有する。少なくとも１つのｃＭＵＴセル３０が、基板１０の第１の側面１０ａに配置される。基板１０は、基板基層１２と、基板側面１０ａ、１０ｂに直交する方向において基板基層１２へと延在する複数の隣接する溝１７ａとを有する。（基板基層物質の）スペーサ１２ａは、隣接する溝１７ａの間でそれぞれ形成される。基板１０は更に、溝１７ａを接続し、かつ基板側面１０ａ、１０ｂに平行な方向において延在する接続キャビティ１７ｂを有する。溝１７ａ及び接続キャビティ１７ｂは、基板１０において一緒に基板キャビティ１７を形成する。基板１０は更に、基板キャビティ１７を覆う基板メンブレン２３を有する。これは、本実施形態において基板基層１２の部分である。基板キャビティ１７は、ｃＭＵＴセル３０の下の基板１０の領域Ａ３０に配置される。
【００６５】
図８ｃの第５の実施形態において、接続キャビティ１７ｂは、埋込層２８に、特に溝１７ａの上又はこれにわたり、形成又は配置される。従って、基板キャビティ１７は、２つの分離した層において形成又は配置される。図８ｃの第５の実施形態において、基板キャビティ１７は、完全には閉じられない又は封止されない。なぜなら、溝１７ａは、第２の基板側面１０ｂに対してオープンだからである。オプションで、図３〜図６を参照して説明されるように、メンブレンは更に、（例えばタングステンで作られる）高密度層を有することができる。例えば、高密度層は、高い慣性基板１０を提供するため、（例えばｃＭＵＴセルの製作の前に）ＡＳＩＣ４０に配置又は適用されることができる。
【００６６】
本書において開示される超音波トランスデューサデバイス１００は、例えば図５を参照して説明されるように、ｃＭＵＴ超音波アレイとして提供されることができる。斯かる超音波トランスデューサデバイス１００は特に、３Ｄ超音波用途に関して用いられることができる。超音波トランスデューサデバイス１００は、センシング及び／又は撮像の集積回路を備えるカテーテル若しくはガイドワイヤ、心臓内超音波検査（ＩＣＥ）デバイス、血管内超音波（ＩＶＵＳ）デバイス、体内撮像及びセンシングデバイス、又は、画像誘導介入及び／若しくは治療（ＩＧＩＴ）デバイスにおいて用いられることができる。
【００６７】
本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解され、実行されることができる。
【００６８】
請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。シングルプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。
【００６９】
請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１ａ】
2015509304.tif 000003
【図１ｂ】
2015509304.tif 000004
【図１ｃ】
2015509304.tif 000005
【図２】
2015509304.tif 000006
【図２ａ】
2015509304.tif 000007
【図２ｂ】
2015509304.tif 000008
【図２ｃ】
2015509304.tif 000009
【図３ａ】
2015509304.tif 000010
【図３ｂ】
2015509304.tif 000011
【図３ｃ】
2015509304.tif 000012
【図３ｄ】
2015509304.tif 000013
【図３ｅ】
2015509304.tif 000014
【図４】
2015509304.tif 000015
【図５】
2015509304.tif 000016
【図６ａ】
2015509304.tif 000017
【図６ｂ】
2015509304.tif 000018
【図６ｃ】
2015509304.tif 000019
【図６ｄ】
2015509304.tif 000020
【図６ｅ】
2015509304.tif 000021
【図６ｆ】
2015509304.tif 000022
【図６ｇ】
2015509304.tif 000023
【図６ｈ】
2015509304.tif 000024
【図６ｉ】
2015509304.tif 000025
【図６ｊ】
2015509304.tif 000026
【図７ａ】
2015509304.tif 000027
【図７ｂ】
2015509304.tif 000028
【図７ｃ】
2015509304.tif 000029
【図７ｄ】
2015509304.tif 000030
【図８ａ】
2015509304.tif 000031
【図８ｂ】
2015509304.tif 000032
【図８ｃ】
2015509304.tif 000033
【図９】
2015509304.tif 000034
【国際調査報告】
2015509304.tif 000035
2015509304.tif 000036