(57)【要約】【課題】ＣＭＵＴの特性を保ち且つメンブレンの歪みを抑制するように最適化した膜構成に影響を与えることなく、ＣＭＵＴを形成した基板の反りの抑制できる構造とその製造方法を提供する。【解決手段】ＣＭＵＴの特性を決定するメンブレン以外の領域或いは位置に、基板の反り防止構造を設ける。反り防止構造として、例えば、基板上に、空洞部を挟んで第一導電層と第二導電層とを設けた構造のＣＭＵＴにおいて、基板と第一導電膜との間に、基板の反りを防止する反り防止層を設ける。空洞部と第一導電膜との間及び空洞部と第二導電膜反との間に配置される絶縁膜がシリコン酸化膜の場合、反り防止層は、シリコン窒化膜を含む。【選択図】図３
2016072661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の上に形成された第一導電膜と、前記第一導電膜の上に形成された第一絶縁膜及び第二絶縁膜と、前記第一絶縁膜と第二絶縁膜との間に設けられた空洞部と、前記第二絶縁膜の上に形成された第二導電膜と、前記第二導電膜を覆う第三絶縁膜と、を備え、
前記基板と前記第一導電膜との間に、前記基板の反りを防止する反り防止層を設けたことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波トランスデューサであって、
前記基板側を下側、前記第三絶縁膜側を上側とするとき、
前記反り防止層は、前記第一絶縁膜より上側にある層で構成されるメンブレンの残留応力を打ち消す方向の応力を発生する材料からなる膜を含むことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超音波トランスデューサであって、
前記第一及び第二絶縁膜はシリコン酸化膜で構成され、前記反り防止層はシリコン窒化膜を含むことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の超音波トランスデューサであって、
前記第一導電膜と前記反り防止層との間に、第四絶縁膜を設けたことを特徴とする超音波トランスデューサ。
【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、
前記第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。
【請求項６】
基板上の所定の領域に、第一導電膜、第一絶縁膜、第二絶縁膜、第二導電膜及び第三絶縁膜を含む複数の層をパターニングによって形成し、複数の超音波トランスデューサを製造する方法であって、
前記パターニングと同じ工程において、前記基板上の、前記所定の領域を除く外側の領域に、前記基板の反りを抑制する反り防止層を所定のパターンで形成す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。
【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、
前記反り防止構造は、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。
【請求項８】
請求項７に記載の超音波トランスデューサの製造方法であって、
前記所定のパターンは、複数の超音波トランスデューサからなる超音波トランスデューサアレイのパターンと同一のパターン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。
【請求項９】
請求項７に記載の超音波トランスデューサの製造方法であって、
前記所定のパターンは、大きさの異なる複数のパターンから構成されてい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。
【請求項１０】
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、
前記所定のパターンは、前記反り防止層を互いに独立した複数の区分に分割するパターン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。
【請求項１１】
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、
前記基板は円形であって、前記所定の領域は前記円に内接する多角形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。
【請求項１２】
基板と、前記基板の上に形成された第一導電膜と、前記第一導電膜の上に形成された第一絶縁膜及び第二絶縁膜と、前記第一絶縁膜と第二絶縁膜との間に設けられた空洞部と、前記第二絶縁膜の上に形成された第二導電膜と、前記第二導電膜を覆う第三絶縁膜と、を備えた超音波トランスデューサを複数配列してなる超音波トランスデューサアレイであって、請求項６記載の製造方法で製造された超音波トランスデューサアレイ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の超音波トランスデューサアレイであって、
前記第一絶縁膜及び第二絶縁膜はシリコン酸化膜で構成され、前記基板と前記第一導電膜との間に、シリコン窒化膜を含む反り防止層を有することを特徴とする超音波トランスデューサアレイ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の超音波トランスデューサアレイであって、
前記反り防止層と前記第一導電膜との間に、さらに、シリコン酸化膜で構成される絶縁膜を含むことを特徴とする超音波トランスデューサアレイ。
【請求項１５】
超音波トランスデューサを内蔵する超音波探触子と、前記超音波探触子に超音波信号を送信するとともに前記超音波探触子が検出した超音波信号を受信する超音波送受信回路と、前記超音波送受信回路が受信した超音波信号を用いて画像を作成する画像作成部とを備え、
前記超音波探触子が、基板と、前記基板の上に形成された第一導電膜と、前記第一導電膜の上に形成された第一絶縁膜及び第二絶縁膜と、前記第一絶縁膜と第二絶縁膜との間に設けられた空洞部と、前記第二絶縁膜の上に形成された第二導電膜と、前記第二導電膜を覆う第三絶縁膜と、前記基板と前記第一導電膜との間に配置され、前記基板の反りを防止する反り防止層と、を備えた超音波トランスデューサを内蔵する超音波探触子である超音波検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波トランスデューサの製造技術に関し、特にＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術により製造した超音波トランスデューサの構造と、その製造方法に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波トランスデューサは、超音波を送信、受信することにより、人体を非侵襲的に検査、診断する超音波診断装置や、建造物に発生した亀裂などを検査する超音波検査装置など様々な用途に用いられている。
【０００３】
従来の超音波トランスデューサは、圧電体の振動を利用したものであるが、近年のＭＥＭＳ技術の進歩により、振動部をシリコン基板上に作製した静電容量検出型超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）が開発されている（特許文献１）。
【０００４】
ＣＭＵＴは、空洞部を挟んで上下電極を配置した構造を有し、従来の圧電体を用いた超音波トランスデューサと比較して、使用できる超音波の周波数帯域が広い、あるいは高感度である、またＬＳＩ加工技術を用いて作製するので微細加工が可能である、などの利点があり、上述した超音波検査装置等にも実用化が進んでいる（特許文献２、特許文献３）。
【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。
【０００６】
ＣＭＵＴによる超音波の送信は、空洞を挟んで配置される上下電極間に直流電圧と交流電圧を重畳印加することによって、上下電極間に静電気力が発生し、空洞から上の膜で構成されるメンブレンが交流電圧の周波数で振動することにより実現される。またＣＭＵＴによる超音波の受信は、超音波の圧力を受けてメンブレンが振動することによって、上下電極間の距離が変化し、この距離の変化が静電容量の変化として検出されることにより実現される。
【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隙の厚さ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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６３２０２３９Ｂ１明細書
【特許文献２】特開２０１３−１５０１９８号公報
【特許文献３】特開２００９−２０７８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＭＥＭＳ技術では、ＣＭＵＴは基板上にＣＭＵＴを構成する各層を順次パターニングして成膜することにより製造される。この際、空洞部については、まず犠牲層を成膜し、その上に絶縁膜等を形成した後に、エッチング孔を介して犠牲層をエッチング除去することにより形成される。
【００１０】
このような製造工程において、基板上に形成される各膜の残留応力によって、基板に反りが生じる場合がある。基板に大きな反りが生じると、ＣＭＵＴの製造工程において製造装置のステージへ吸着ができないなどの不具合を生じ、プロセス処理ができなくなる。また、ウェハからチップを切り出して、超音波探触子に組み立てる工程において、ウェハやチップの反りにより、ウェハやチップの割れやその他の不良が発生する可能性も大きい。
【００１１】
基板の反りは、基板の上に積層される膜の性質を制御することにより抑制できる可能性があるが、上述したように、基板上に形成される絶縁膜等の膜はＣＭＵＴの特性（駆動電圧や受信感度）を最適化するように設計されており、基板の反りを防止するために膜構成を変化させることは好ましくない。
【００１２】
そこで本発明は、ＣＭＵＴの特性を保ち、且つメンブレンの歪みを抑制するように最適化した膜構成に影響を与えることなく、ＣＭＵＴを形成した基板の反りの抑制できる構造とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ＣＭＵＴの特性を決定するメンブレン以外の領域或いは位置に、基板の反りを防止する構造を設けたことが特徴である。反り防止構造には、大きく分けて次の２つの態様がある。
【００１４】
一つは、ＣＭＵＴの下部電極より下側、即ち下部電極と基板との間に、基板の反りを防止する層を設ける態様である。他の一つは、基板の、ＣＭＵＴが設けられる領域以外の領域に、基板の反りを防止する層を設ける態様である。これら二つの態様は、組み合わせることも可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、超音波トランスデューサの特性を阻害することなく、基板の反りを防止することができる。これにより超音波トランスデューサ製造時や超音波探触子組み立て時において、基板の反りに起因する諸問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【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（第一導電膜、空洞部及び第二導電膜）の上面図
【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
【発明を実施するための形態】
【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、及び超音波撮影装置の各実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１８】
なお、以下の実施形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施形態おいては、便宜上、その必要があるときは、複数のセクションまたは実施例に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１９】
また、以下の実施形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。更に、以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２０】
同様に、以下の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。なお、平面図であっても理解を容易にするため、ハッチングを付す場合がある。
【００２１】
＜第一の実施形態＞
最初に、本発明の超音波トランスデューサの実施形態を参照して説明する。
本実施形態の超音波トランスデューサは、基板と、前記基板の上に形成された第一導電膜と、前記第一導電膜の上に形成された第一絶縁膜及び第二絶縁膜と、前記第一絶縁膜と第二絶縁膜との間に設けられた空洞部と、前記第二絶縁膜の上に形成された第二導電膜と、前記第二導電膜を覆う第三絶縁膜と、を備え、前記基板と前記第一導電膜との間に、前記基板の反りを防止する反り防止層を設けたものである。
【００２２】
また本実施形態の超音波トランスデューサは、前記基板側を下側、前記第三絶縁膜側を上側とするとき、前記反り防止層は、前記第一絶縁膜より上側にある層で構成されるメンブレンの残留応力を打ち消す方向の応力を発生する材料からなる膜を含む。
【００２３】
本実施形態の超音波トランスデューサは、基板上にＭＥＭＳ技術によって形成された所謂ＣＭＵＴであり、単独の素子であってもよいし、ＣＭＵＴ素子を多数配置したＣＭＵＴアレイ或いはＣＭＵＴチップ（以下、総称してＣＭＵＴチップという）であってもよい。
以下、単独のＣＭＵＴ素子を例に、本実施形態の超音波トランスデューサを詳述する。
【００２４】
＜＜第一実施例＞＞
本実施例の超音波トランスデューサは、基板と、ＣＭＵＴを構成する第一導電膜との間に、引張応力を持つ層を反り防止層として設けたことが特徴である。
【００２５】
まず一般的なＣＭＵＴの構造を説明する。ＣＭＵＴは、図１の断面図に示すように、基板１０１の上層に絶縁膜１０４を介して下部電極１０２が形成され、その上層に絶縁膜１０４に囲まれた空洞部１０３が形成されている。また空洞部１０３の上方の、空洞部１０３に重なる位置に上部電極１０５が形成されている。空洞部１０３の上層の絶縁膜１０４と上部電極１０５により、振動するメンブレン１０６が構成されている。上部電極１０５と下部電極１０２の間に直流電圧と交流電圧を重畳すると、静電気力が上部電極１０５と下部電極１０２の間に働き、メンブレン１０６が印加した交流電圧の周波数で振動することで、超音波を発信する。逆に、受信の場合は、メンブレン１０６の表面に到達した超音波の圧力により、メンブレン１０６が振動する。すると、上部電極１０５と下部電極１０２との間の距離が変化するため、静電容量の変化として超音波を検出できる。
【００２６】
本実施例の超音波トランスデューサも、基本的な構造は上述したＣＭＵＴと同様であるが、本実施例の超音波トランスデューサは、基板１０１と下部電極（第一導電膜）１０２との間の絶縁膜１０４が、下部電極１０２から上の層の残留応力によって基板１０１に発生する反りを防止する膜（反り防止層）である点が特徴である。
【００２７】
以下、図２及び図３を参照して、本実施例の超音波トランスデューサの詳細を説明する。
図２は、本実施例の超音波トランスデューサを上面（基板と反対側）から見た図であり、下部電極（第一導電膜）２０２、空洞部２０４及び上部電極（第二導電膜）２０３の位置関係を示している。上部電極２０６は、上面から見た形状が空洞部２０４とほぼ同じ形状を有し、空洞部２０４によって下部電極２０２と離間して下部電極２０２と対向している。空洞部２０４の下側に位置する下部電極２０２と、空洞部２０４の上側に位置する上部電極２０６の重なる面積によって、このトランスデューサの静電容量が決まる。
【００２８】
なお、図２において、空洞部２０４と上部電極２０６は、基板の上面からみて六角形の形状をしているが、形状はこれに限らず、例えば、円形でも矩形形状をしていてもよい。
【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。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。
【００３０】
空洞部２０４は、絶縁膜（第一絶縁膜２０３及び第二絶縁膜２０５）に囲まれており、空洞部２０４の上側に位置する層、即ち第二絶縁層２０５、上部電極２０６、第三絶縁膜２０７及び保護絶縁膜２０９は、下部電極２０２と上部電極２０６との間に交流電圧を印加したときに振動するメンブレン２１２を構成する。
【００３１】
上下電極間の距離を決定する、電極間に挟まれる絶縁膜２０３、２０５の厚さと、空洞部２０４の厚さは、ＣＭＵＴの駆動電圧やサイズに応じて決められ、ＣＭＵＴの安定した動作を確保するために適切に制御される。絶縁膜の厚さについては、ＣＭＵＴを製造する際の絶縁膜の成膜工程において制御することで、十分な精度を実現できる。空洞部２０４の厚さは、初期的には、後述するＣＭＵＴ製造工程において、空洞部２０４を形成するために設けられる犠牲層の厚みで決まるが、さらにメンブレン２１２の変形を抑制するために、空洞部２１２より上層の絶縁膜２０５、２０７、２０９及び上部電極１０５の、それぞれの残留応力と厚さを調整してメンブレンの形状を平坦に保つよう設計する。例えば、絶縁膜２０５、２０７、２０９として残留応力の異なる材料を組み合わせて、その応力を調整する。
【００３２】
また電極に接する絶縁膜２０３、２０５、２０７としては、膜中に電荷トラップサイトが極力少ない材料を選択することが好ましい。その理由は、電荷トラップサイトが多い場合、電荷トラップサイトを介したリーク電流が増え、印加電圧が低下し安定した動作が確保できなくなるためである。
【００３３】
上述したＣＭＵＴの特性を考慮した材料と膜厚の例を示す。
まず電極の材料としては、チタン、チタンタングステンや窒化チタン等の合金、アルミニウム合金などが挙げられ、これらの単層膜或いは積層膜を用いることができる。積層膜として、例えば、窒化チタン膜の間にアルニミウム合金膜を挟んだ積層膜が好適である。上部電極２０６と下部電極２０２の材料は、同じでも異なっていてもよい。
【００３４】
上部電極２０６の厚みは、その両側に設けられる絶縁膜の厚みや材料にも依存するが、例えば５００ｎｍ程度である。下部電極２０２は、メンブレン２１２を構成する膜ではないので、厚みの自由度は上部電極２０６よりも大きく、特に限定されるものではないが、例えば厚み５００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。
【００３５】
絶縁膜の材料として、窒化シリコン、酸化シリコンが挙げられる。このうち、下部電極２０２及び上部電極２０６に接する絶縁膜２０３、２０５、２０７としては、電荷トラップサイトの少ない酸化シリコンが好適である。シリコン酸化膜は圧縮応力を発生するが、電荷トラップサイトが少ないため、比較的薄い膜厚でもリーク電流を抑制し、電極間に印加した電圧の低下とそれによる動作の不安定化を防止することができる。
【００３６】
絶縁膜２０３、２０５の厚みは、特に限定されないが、１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度、絶縁膜２０７の厚みは、３００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすることができる。
【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の平坦性を確保を両立する必要があり、例えば、５００ｎｍ〜１５００ｎｍ程度とすることができる。
【００３８】
次に下部電極２０２から下側の材料について説明する。
基板２０１は、シリコン、ガラス等からなる半導体基板で、特に限定されないが、ＣＭＵＴ素子の支持板として十分な厚みがあればよく、例えば８インチのシリコン基板の場合は７２５μｍを有する。
【００３９】
反り防止膜２１３は、上述した下部電極２０２から上の層の応力に起因して基板２０１が変形するのを防止するための層であり、下部電極２０２から上の層の残留応力を考慮して適切な材料が選択される。前掲のようにメンブレン２１２を構成する絶縁層２０５、２０７としてシリコン酸化膜を用いた場合、一般にシリコン酸化膜は圧縮応力を有し、図４に示すように、基板２０１の両端が上側に反るような変形応力となる。このような変形応力に対しては、引張応力のある材料が好ましく、具体的にはシリコン窒化膜が好適である。逆に下部電極２０２より上の膜の残留応力が、基板に図４示す変形と逆の変形を生じるような応力の場合には、圧縮応力のある材料、例えばシリコン酸化膜を用いる場合もあり得る。但し、ＣＭＵＴにおけるリーク電流を抑制し、動作の安定性を確保する観点からは、絶縁膜２０３、２０５、２０７としてシリコン酸化膜を用い、反り防止膜２１３としてシリコン窒化膜を用いる組み合わせが最も好ましい。
【００４０】
なお特許文献３に開示されるＣＭＵＴでは、基板と下部電極の間にシリコン窒化膜を設けているが、このＣＭＵＴではその他の絶縁層も同じ材料であり、基板と下部電極の間に設けられたシリコン窒化膜は、基板の反り防止層として機能するものではない。
【００４１】
ここで基板２０１上に形成した薄膜の応力は、次の式（１）で記述することができる。
【数１】
2016072661.tif 000003
式中、σｆは薄膜の応力、ｔｆは薄膜の厚み、Ｅｓは基板の弾性率、ｔｓは基板の厚み、ｖｓは基板のポワソン比、Ｒ１は薄膜を形成したときの基板の曲率半径、Ｒ０は薄膜を形成する前の基板の曲率半径である。ここで、反りの向きを考慮せずにＲ１を正の値とした場合には、薄膜の応力σｆは、引張応力か圧縮応力かによって符号が異なる値となる。
【００４２】
薄膜を形成したときの基板の曲率半径Ｒ１は、式（１）より、式（２）で表される。
【数２】
2016072661.tif 000004
【００４３】
今、薄膜形成前の基板の反りが非常に小さく、曲率半径が無限大であると仮定すると、式（２）は式（３）となる。
【数３】
2016072661.tif 000005
【００４４】
式（３）において、基板の弾性率、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。
【００４５】
基板に複数の薄膜を積層する場合には、一次近似として、式（４）に示すように、基板上にそれぞれの膜を形成した際の曲率半径の逆数の和が、薄膜が積層された基板の曲率半径の逆数の和となる。
【数４】
2016072661.tif 000006
【００４６】
このように薄膜或いは積層した薄膜によって生じた基板の反り量が求められるので、式（１）の応力の符号が逆で、発生する反り量が同じになる材料を組み合わせることにより、反り量を抑制できることがわかる。
【００４７】
次に、上記超音波トランスデューサの構造を踏まえ、図５〜図１３を参照して、ＣＭＵＴの製造方法の一例を説明する。図５〜図１３の（ａ）は、図２のＡ−Ａ’方向の断面を示しており、図５〜図１３の（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ’方向の断面を示している。
【００４８】
まず、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板２０１上に、低圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法でシリコン窒化膜による反り防止膜２１３を２００ｎｍ堆積する。このとき、シリコン窒化膜の応力は２ＧＰａ程度の引っ張り応力となる。次に、反り防止膜２１３上に、スパッタリング法で窒化チタン膜とアルミニウム合金膜と窒化チタン膜をそれぞれ１００ｎｍ、６００ｎｍ、１００ｎｍ積層した後に、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術によりパターニングすることで、下部電極２０２を形成する（図６（ａ）、（ｂ））。
【００４９】
続いて、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、下部電極２０２上にプラズマＣＶＤ法でシリコン酸化膜による絶縁膜２０３を１００ｎｍ堆積し、その後、絶縁膜２０３の上面に、プラズマＣＶＤ法で多結晶シリコン膜を１００ｎｍ堆積し、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術により、多結晶シリコン膜をパターニングすることで、絶縁膜２０３上に多結晶シリコン膜からなる犠牲層６０１を形成する。犠牲層６０１は、その後の工程で空洞部となる。
【００５０】
続いて、犠牲層６０１と絶縁膜２０３を覆うように、プラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜による絶縁膜２０５を１００ｎｍ堆積する（図８（ａ）、（ｂ））。引き続き、ＣＭＵＴの上部電極２０６を形成するため、スパッタリング法により窒化チタン膜とアルミニウム合金膜と窒化チタン膜の積層膜をそれぞれ５０ｎｍ、３００ｎｍ、５０ｎｍ堆積する。そして、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術により、上部電極２０６を形成する（図９（ａ）、（ｂ））。
【００５１】
次にプラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜による絶縁膜２０７を絶縁膜２０５、上部電極２０６を覆うように５００ｎｍ堆積する（図１０（ａ）、（ｂ））。続いて、絶縁膜２０７および２０５に、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術を使用して犠牲層６０１に到達するエッチング孔２０８を形成する（図１１（ａ）、（ｂ））。その後、エッチング孔２０８を介して、犠牲層６０１をフッ化キセノン（ＸｅＦ２）ガスで等方性エッチングすることにより空洞部２０４を形成する（図１２（ａ）、（ｂ））。
【００５２】
次に、エッチング孔２０８を埋め込むために、プラズマＣＶＤ法によりシリコン窒化膜による絶縁膜２０９を８００ｎｍ堆積する（図１３（ａ）、（ｂ））。この工程により、絶縁膜２０５、２０７、２０９と上部電極２０６からなるメンブレン２１２が形成される。次に、下部電極２０２へ電気接続するためのパッド開口部２１１、上部電極２０６へ電気接続するためのパッド開口部２１０を、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術を使用して形成し、図３（ａ）、（ｂ）で示した本実施例１におけるＣＭＵＴを形成することができる。
【００５３】
図５〜図１３では、単一のＣＭＵＴ素子のみを示しているが、実際の製造工程では、径が数インチ以上の基板上に、複数のＣＭＵＴ或いはＣＭＵＴチップが同時に製造される。このとき基板には、図４に示すような反り（変形）を生じさせる応力がかかるが、本実施形態のＣＭＵＴは、基板２０１と下部電極２０２との間に、他の膜に対し応力を調整された反り防止膜２１３が設けられているので、基板の変形を効果的に抑制することができる。
【００５４】
＜＜第二実施例＞＞
本実施例の超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）は、第一実施例の構造を基礎として、下部電極（第一導電膜）２０２と反り防止膜２１３との間に、第四絶縁膜を設けたものである。本実施形態において、例えば、反り防止膜２１３はシリコン窒化膜であり、第四絶縁膜はシリコン酸化膜である。
【００５５】
本実施形態のＣＭＵＴの構造を図１４（ａ）、（ｂ）に示す。図１４においても、（ａ）は図２のＡ−Ａ’方向の断面を示しており、（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ’方向の断面を示している。図示するように、このＣＭＵＴは、基板２０１と下部電極２０２の間に、反り防止層であるシリコン窒化膜２１３と、第四絶縁膜であるシリコン酸化膜２１５を積層した構造を有している。その他の膜は、実施例１と同様であり説明を省略する。
【００５６】
シリコン窒化膜は、上述したように、膜中に電荷トラップサイトが多数存在する。そのため、電荷トラップサイトを介したリーク電流も多く、基板と下部電極の間に電流が流れることによる印加電圧低下の可能性がある。本実施例では、シリコン窒化膜よりも電荷トラップサイトが少なく、リーク電流が小さいシリコン酸化膜をシリコン窒化膜と積層して挿入することで、リーク電流を抑制し、電極に印加した電圧の低下を抑制できる。
【００５７】
シリコン酸化膜の材料特性は、引っ張り応力にすることは困難であり、通常は圧縮応力を持つため、基板を反らせる方向はシリコン窒化膜と反対方向であるが、シリコン窒化膜を一緒に挿入し、シリコン窒化膜の応力と膜厚を調整することで、基板の反り量を制御できる。反り量の制御方法は、第一実施例において式（１）〜式（４）を用いて説明した方法と同様であり、引張応力を持つ膜によって生じる反り量と、圧縮応力を持つ膜によって生じる反り量の、絶対値が同じになるように、両者の膜厚を制御することにより、反りをなくすことが可能である。
【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５に示す式から算出したものである。
【００５９】
図１５のグラフからわかるように、反り量はほぼ膜厚に比例して増加し、両者の厚みを適切にすることにより、反り量をほぼゼロにできる。例えば、グラフ中に矢印で示すように、シリコン酸化膜のみを積層したケース１で＋３０μｍ或いは＋６０μｍ程度基板が反っても、１０００ＭＰａの引張応力を持つシリコン窒化膜を、それぞれ、０．１μｍ、０．２μｍ形成することで、反り量をほぼゼロに抑制できる。またケース２でシリコン窒化膜のみ（シリコン酸化膜の厚み＝０）で−４０μｍ程度基板が反っても、１５０ＭＰａのシリコン酸化膜を０．６μｍ形成することで反り量をほぼゼロに抑制することができる。
【００６０】
このように本実施例によれば、下部電極２０２と基板２０１との間に、シリコン酸化膜２１５を挿入することで、下部電極２０２から基板２０１に向かうリーク電流を低減し、リーク電流による印加電圧の低下を防止できる。本実施例は、リーク電流による印加電圧の低下量が駆動電圧に対して大きい場合に有効である。
【００６１】
また本実施例における第四絶縁層２１５は、反り防止膜２１３と組み合わせることにより、基板の変形をより効果的に防止する反り防止層としても機能する。このように応力特性が異なる反り防止層を組み合わせることにより、反り防止効果を向上することができる。第四絶縁層２１５を、第二の反り防止層ととらえた場合、それが配置される位置は図１４に示す位置、即ち反り防止膜２１３と下部電極２０２との間に限らず、反り防止膜２１３と基板２０１との間も採りえる。
【００６２】
本実施例のＣＭＵＴの製造方法は、図５に示す反り防止膜２１３の形成工程と、図６に示す下部電極２０２の形成工程との間に、反り防止膜２１３を覆うようにシリコン酸化膜からなる絶縁膜２１５を形成する工程を追加すること以外は、実施例１の製造方法と同様である。なおシリコン酸化膜を基板上に直接形成し、その後、図５に示す反り防止膜２１３の形成工程を行う場合もある。
【００６３】
以上の説明では、反り防止膜２１３及び絶縁膜２１５が、それぞれ一層の場合を説明したが、いずれかが或いは両方が多層である構成や、例えば二層の絶縁膜２１５の間に反り防止膜２１３を挟んだ構成など、種々の変形があり得る。
【００６４】
＜＜第三実施例＞＞
第一実施例及び第二実施例は、一つのＣＭＵＴを例に説明をしたが、ＣＭＵＴの実施形態としては、単独のＣＭＵＴ素子に限らず、ＣＭＵＴ素子を多数配列したＣＭＵＴチップにも適用できる。
【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１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。
【００６６】
このＣＭＵＴにおいても、基板から保護絶縁膜までの膜構成は、図３或いは図１４に示す膜構成と同様であり、実施例１、２と同様の製造方法によって製造することができる。
【００６７】
以上、ＣＭＵＴの実施形態（第一の実施形態）について説明したように、本実施形態によれば、ＣＭＵＴの特性に影響を与えることなく、効果的に基板の反りを抑制することができる。これにより、ＣＭＵＴ製造時において基板の吸着不良やプロセス処理の不具合を解消するとともに、超音波装置へのＣＭＵＴ組み立て時におけるチップ割れなどの問題を解消することができる。
【００６８】
＜第二の実施形態＞
本発明の第二の実施形態は、上述したように、基板の、ＣＭＵＴが設けられる領域以外の領域に、基板の反りを防止する層（構造）を設けるものであり、この構造が設けられる領域は、基板から個々のＣＭＵＴ或いはＣＭＵＴチップを切り出したあとのＣＭＵＴには残留しない領域である。従ってこの特徴は、ＣＭＵＴの製造方法に現れる。
【００６９】
即ち、本実施形態のＣＭＵＴの製造方法は、基板上の所定の領域（以下、チップ領域という）に、第一導電膜、第一絶縁膜、第二絶縁膜、第二導電膜及び第三絶縁膜を含む複数の層をパターニングによって形成し、複数の超音波トランスデューサアレイを製造する方法であって、前記パターニングと同じ工程において、前記基板上の、前記所定の領域を除く外側の領域（以下、オフチップ領域という）に、前記基板の反りを抑制する反り防止層を所定のパターンで形成することが特徴である。
【００７０】
基板上のチップ領域とオフチップ領域の配置例を図１７に示す。この配置例では、基板１７００は円形であり、チップ領域１７０１は基板の円にほぼ内接する矩形の領域であり、この領域に複数のＣＭＵＴチップ２０００が形成される。ＣＭＵＴチップ２０００は、例えば図１６に示したような、ＣＭＵＴ素子が二次元方向に多数配列したアレイとＣＭＵＴ素子に給電するパッド開口部などを備えている。各ＣＭＵＴは、図１や図３に示したような膜構成を持つ。オフチップ領域１７０２は、ＣＭＵＴチップ２０００を配列方向に増やした時に、ＣＭＵＴチップ２０００が完全な形で形成することができない領域であり、チップ領域１７０１の外側の領域である。
【００７１】
基板１７００のチップ領域１７０１に、ＣＭＵＴチップを構成する各膜を形成した場合、基板１７００は、図１８において細線で示すように、チップ領域１７０１とオフチップ領域１７０２とで反りの曲率が異なり、オフチップ領域１７０２で局所的に基板の反りが増大する。このような局所的な基板の変形は、特に、基板を製造装置のステージへ吸着する際に吸着できなかったり破損を招く可能性がある。
【００７２】
本実施形態は、このオフチップ領域に反り防止構造を設けることにより、局所的に増大する反りを抑制する。反り防止構造は、例えば、ＣＭＵＴと共通する層構成を有する積層膜であることが好ましく、パターンは、ＣＭＵＴのパターンと同一のパターン、大きさの異なる複数のパターン、互いに独立した複数の区分に分割されたパターンなど種々の形態が採りえる。
【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。
【００７４】
＜＜第四実施例＞＞
本実施例は、チップ領域１７０１のパターンを、オフチップ領域１７０２にも延長して用いることが特徴である。
【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。
【００７６】
ダミーチップとして作製されるチップは、基板を有しないか、基板があってもパターンの一部が欠けたチップである。しかし、基板１７００上には連続したチップの層構造が形成されるため、図１８に太線で示すように、チップ領域１７０１とオフチップ領域１７０２とで基板１７００の反りは連続性があり、局所的な変形を防止することができる。
【００７７】
本実施例は、ＣＭＵＴのパターンの領域を広げるだけで、通常のＣＭＵＴ製造工程に変更を加えることなく容易に基板の変形を防止することができる。
【００７８】
＜＜第五実施例＞＞
本実施例は、ＣＭＵＴチップと同じ構造のダミーチップ領域を設けて、ダミーチップを作製することは第四実施例と同じであるが、ダミーチップ領域を基板のオフチップ領域１７０２内に限定したことが特徴である。
【００７９】
即ち、図２０に示すように、チップ領域１７０１の周囲に、基板１７００の端部と重ならないように、大きさの異なるダミーチップを配置したダミーチップ領域１７０５を設ける。本実施例は、ダミーチップ領域を基板の内側にするために、オフチップ領域の形状に合わせてダミーチップの大きさを変える必要があるので、第四実施例に比べ、ダミーチップをパターニングする際のリソグラフィー工程が煩雑になるが、次のような利点がある。
【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おり、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。
【００８１】
本実施例によれば、基板端部でのメンブレンの剥がれを抑制できる。またオフチップ領域１７０２の中で、ダミーチップが配列されない領域は少ないため、その領域の基板の反りへの影響も最小限に留めることができる。
【００８２】
なお第四実施例及び第五実施例においても、ＣＭＵＴの層構成として、第一実施形態の層構成即ち下部電極と基板の間に基板の反りを調整する反り防止膜（シリコン窒化膜）を挿入する構成を組み合わせることが可能であり、それによりさらに基板の反りを抑制できることは言うまでもない。
【００８３】
＜＜第六実施例＞＞
本実施例は、ＣＭＵＴチップが配置されていない基板上の領域において、絶縁膜にパターニングを行うことで、ウェハの反りの抑制を実現している。即ち、本実施例の反り防止構造は、絶縁膜を独立した複数の区分に分割したパターンで構成される。
【００８４】
本実施例の、ＣＭＵＴチップが配列された基板の上面図を図２１に示す。図２１においても、図１９と同じ要素は同じ符号で示し、重複する説明は省略する。また図２１に示すＣＭＵＴチップが配列された基板の一部１７１０について、上面図と断面図をそれぞれ図２２、図２３に示す。
【００８５】
図２１に示すように、本実施例でもチップ領域１７０１の周囲に所定のパターンの反り防止構造が設けられる。所定のパターンが形成される領域（ここではダミーチップ領域という）１７０５は、基板の端部を含む外側の領域を含み、個々のダミーチップ１７０６は、部分１７１０の拡大図である図２２及び図２３に示すように、概ね四角形の区画１７１２を敷き詰めたパターンを持つ。概四角形の区画からなるパターンは、積層した絶縁膜をパターニングによって分割して形成されている。
【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１４）、次のパッド開口部を形成するための工程で作製される。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。
【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）は絶縁膜の厚さ（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。
【００８８】
本実施例によれば、ダミーチップ領域にＣＭＵＴと共通する膜構成のパターンを形成することにより、上述した第四実施例及び第五実施例と同様に、基板の局所的な変形を防止することができる。また共通する膜構成ではあるが、ダミーチップは空洞部を有していないので、空洞部と基板とが重なることによる空洞部の破損やダストの発生などの問題、空洞部と基板とが重ならないようにするため製造工程が煩雑になるという問題がなく、通常の製造工程を大幅に変更することなく、基板の反り防止を図ることができる。
【００８９】
なおパターニングする絶縁膜は、ＣＭＵＴと共通する膜が含まれていればよく、必ずしも同一の膜構成とする必要はない。少なくとも上部電極より上層の膜、絶縁膜２０７、２０９をパターニングすることが好ましい。
【００９０】
以上、本発明の第二の実施形態の各実施例（第四実施例〜第六実施例）を説明したが、これら実施例においても、ＣＭＵＴの層構成として、第一の実施形態の層構成即ち下部電極と基板の間に基板の反りを調整するシリコン窒化膜を挿入する構成を組み合わせることが可能であり、それによりさらに基板の反りを抑制できることは言うまでもない。
【００９１】
＜第三の実施形態＞
最後に、本発明の超音波検査装置の実施形態を説明する。
本実施形態の超音波検査装置は  超音波トランスデューサを内蔵する超音波探触子と、前記超音波探触子に超音波信号を送信するとともに前記超音波探触子が検出した超音波信号を受信する超音波送受信回路と、前記超音波送受信回路が受信した超音波信号を用いて画像を作成する画像作成部とを備え、前記超音波探触子として、基板と、前記基板の上に形成された第一導電膜と、前記第一導電膜の上に形成された第一絶縁膜及び第二絶縁膜と、前記第一絶縁膜と第二絶縁膜との間に設けられた空洞部と、前記第二絶縁膜の上に形成された第二導電膜と、前記第二導電膜を覆う第三絶縁膜と、前記基板と前記第一導電膜との間に配置され、前記基板の反りを防止する反り防止層と、を備えた超音波探触子を用いたものである。
【００９２】
図２４を参照して、本実施形態の超音波検査装置の一構成例と動作を説明する。
図２４に示すように、超音波検査装置は、超音波検査装置本体２４０１と、超音波探触子２４０２で構成され、超音波検査装置本体２４０１は、送受分離部２４０３、送信部２４０４、バイアス部２４０５、受信部２４０６、整相加算部２４０７、画像処理部２４０８、表示部２４０９、制御部２４１０、操作部２４１１から構成される。
【００９３】
超音波探触子２４０２は、被検体に接触させて被検体との間で超音波を送受波する装置であり、上述した各実施例の製法で製造されたＣＭＵＴを用いて作製される。超音波探触子２４０２の形態は、検査対象によって種々のものがあるが、基本的な構造として、振動子アレイ、それを支持するバッキング層、振動子アレイに電気的に接続されるフレキシブルプリント基板、振動子アレイの前面（被検体との接触面側）に配置される音響レンスなどを備えている。振動子アレイは、多数の振動子を二次元方向に配列したものであり、本実施形態では図１６に示すようなＣＭＵＴチップが用いられる。
【００９４】
超音波探触子２４０２に内蔵されるＣＭＵＴは、送受分離部２４０３と電気的に接続される。送受分離部２４０３は、超音波の送信時には送信部２４０４からの駆動信号を超音波探触子２４０２へ渡し、受信時には超音波探触子２４０２から受信信号を受信部２４０６へ渡すよう送信と受信とを切換、分離する。
【００９５】
送信時には、送信部２４０４及びバイアス部２４０５が、超音波探触子２４０２に駆動信号を供給し、これにより超音波探触子２４０２から超音波が被検体に送波される。受信時には、被検体からの反射エコー信号が超音波探触子２４０２により受波されると、受信部２４０６が、超音波探触子２４０２から出力される反射エコー信号を受信する。受信部２４０６は、さらに、受信した反射エコー信号に対してアナログデジタル変換等の処理を行う。整相加算部２４０７は、受信された反射エコー信号を整相加算し、画像処理部２４０８に渡す。画像処理部２４０８は、整相加算された反射エコー信号に基づいて検査画像を構成し、表示部２４０９が、画像処理された検査画像を表示する。
【００９６】
これら各部の動作は、制御部２４１０により制御され、超音波探触子２４０２による超音波の送受信が行われる。検査の条件やパラメータ、制御のための指令は、トラックボールやキーボードやマウス等の入力機器からなる操作部２４１１を介して制御部２４１０に入力される。
【００９７】
本実施形態の超音波検査装置は、超音波探触子に、基板の反りが抑制され且つ安定した動作が確保されたＣＭＵＴを採用しているので、個々の振動子の動作が均一で安定した出力が得られ、これにより高品質の検査画像を得ることができる。
【００９８】
なお本実施形態の超音波検査装置としては、人や動物を対象とする超音波診断装置の他、構造物の内部検査装置など種々の検査装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
２０１、１７００・・・基板、２０２・・・下部電極、２０３・・・第一絶縁膜、２０４・・・空洞部、２０５・・・第二絶縁膜、２０６・・・上部電極、２０７・・・第三絶縁膜、２０８  ・・・エッチング穴、２０９・・・保護絶縁膜、２１０、２１１・・・パッド開口部、２１３・・・反り防止膜、２１５・・・第四絶縁膜、１７０１・・・チップ領域、１７０２・・・オフチップ領域、１７０５・・・ダミーチップ領域、１７０６・・・ダミーチップ、１７１０・・・ＣＭＵＴチップが形成された基板の一部、１７１２・・・ダミーチップのパターン、２０００・・・ＣＭＵＴチップ、２４０１・・・超音波検査装置本体、２４０２・・・超音波探触子、２４０３・・・送受分離部、２４０４・・・送信部、２４０５・・・バイアス部、２４０６・・・受信部、２４０７・・・整相加算部、２４０８・・・画像処理部、２４０９・・・表示部、２４１０・・・制御部、２４１１・・・操作部
【図１】
2016072661.tif 000007
【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】
2016072661.tif 000023
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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