【手続補正書】
【提出日】平成28年12月19日(2016.12.19)
【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】
開口部が形成された基板と、前記開口部を塞ぐように前記基板に設けられた振動板と、前記振動板の前記開口部とは反対側に積層された第１電極、圧電体層及び第２電極からなり且つ第１方向及び第２方向に配列された圧電素子とを具備する超音波センサーであって、
前記第１電極は、前記圧電素子間の少なくとも一部が除去された電極であり、
前記第２電極は、前記圧電素子毎に形成された個別電極であり、
前記第２電極上を覆い且つ前記第２電極の前記第１方向両側の一部を露出させる開口を有する絶縁層と、前記第１方向で隣接する前記第２電極の間に設けられ前記隣接する第２電極同士を前記開口を介して導通する導通配線とを具備することを特徴とする超音波センサー。
【請求項２】
前記圧電素子間の前記絶縁層は前記振動板に接していることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサー。
【請求項３】
前記第１電極は、前記第１方向では分離され、前記第２方向では連続していることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波センサー。
【請求項４】
開口部が形成された基板と、前記開口部を塞ぐように前記基板上に設けられた振動板と、前記振動板の前記開口部とは反対側に積層された第１電極、圧電体層及び第２電極からなり且つ第１方向及び第２方向に配列された圧電素子とを具備する超音波センサーの製造方法であって、
前記第１電極となる第１の膜を成膜しパターニングして前記第１電極を形成する工程と、
前記第１電極上に前記圧電体層となる第２の膜及び前記第２電極となる第３の膜を順次成膜しパターニングして前記開口部毎に分離した前記圧電体層及び前記第２電極を形成する工程と、
前記第２電極を覆う絶縁体膜を成膜しパターニングして前記第２電極の前記第１方向両側の一部を露出させる開口を有する絶縁層を形成する工程と、
導通配線となる第４の膜を成膜しパターニングして前記第１方向で隣接する前記第２電極の間に設けられ前記隣接する第２電極同士を前記開口を介して導通する該導通配線を形成する工程とを具備することを特徴とする超音波センサーの製造方法。
【請求項５】
前記第１電極を形成する工程では、前記導通配線が設けられる下方の領域において前記第１の膜を除去することを特徴とする請求項４に記載の超音波センサーの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来、開口部を有する半導体基板と、開口部を閉塞して半導体基板の表面に形成された絶縁膜層上に２層の電極と、２層の電極の間で挟んだＰＺＴセラミックス薄膜層とからなる素子を、アレイ状に配置した超音波センサーが知られている（例えば特許文献１参照）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
このようなアレイ状に素子を配置した超音波センサーにおいて、第１電極や第２電極、特に第２電極を引き出すためには、これらを複数の素子に対して共通化させる必要があるが、開口部以外の部分に能動部が形成されると、送信・受信の効率が低下し、信頼性が低下する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記課題を解決する本発明の態様は、開口部が形成された基板と、前記開口部を塞ぐように前記基板上に設けられた振動板と、前記振動板の前記開口部とは反対側に積層された第１電極、圧電体層及び第２電極からなり且つ第１方向及び第２方向に配列された圧電素子とを具備する超音波センサーであって、前記第１電極は、前記圧電素子間の少なくとも一部が除去された電極であり、前記第２電極は、前記圧電素子毎に形成された個別電極であり、前記第２電極上を覆い且つ前記第２電極の前記第１方向両側の一部を露出させる開口を有する絶縁層と、前記第１方向で隣接する前記第２電極の間に設けられ前記隣接する第２電極同士を前記開口を介して導通する導通配線とを具備することを特徴とする超音波センサーにある。
かかる態様では、個別電極である第２電極を、当該第２電極を覆って第１方向両側の一部を露出させる開口を有する絶縁層上に設けた導通配線で導通するので、第１電極との干渉を避けて比較的簡便な構造で第２電極同士を連結することができる。
【手続補正５】
【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】
ここで、前記圧電素子間の前記絶縁層は前記振動板に接していることが好ましい。これによれば、導通配線と第１電極とのショートを確実に防止できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、開口部が形成された基板と、前記開口部を塞ぐように前記基板上に設けられた振動板と、前記振動板の前記開口部とは反対側に積層された第１電極、圧電体層及び第２電極からなり且つ第１方向及び第２方向に配列された圧電素子とを具備する超音波センサーの製造方法であって、前記第１電極となる第１の膜を成膜しパターニングして前記第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に前記圧電体層となる第２の膜及び前記第２電極となる第３の膜を順次成膜しパターニングして前記開口部毎に分離した前記圧電体層及び前記第２電極を形成する工程と、前記第２電極を覆う絶縁体膜を成膜しパターニングして前記第２電極の前記第１方向両側の一部を露出させる開口を有する絶縁層を形成する工程と、導通配線となる第４の膜を成膜しパターニングして前記第１方向で隣接する前記第２電極の間に設けられ前記隣接する第２電極同士を前記開口を介して導通する該導通配線を形成する工程とを具備するのが好ましい。
かかる態様によれば、個別にパターニングした第２電極を絶縁層で覆い、絶縁層に設けた開口を介して隣接する第２電極同士を導通する導通配線を設けることにより、第２電極同士を連結でき、比較的容易に第１電極との干渉をすることなく、第２電極を連結することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
ここで、前記第１電極を形成する工程では、前記導通配線が設けられる下方の領域において前記第１の膜を除去することが好ましい。これによれば、導通配線を設ける際に第１電極とのショートを確実に防止できる。
【手続補正８】
【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】
一般的には、圧電素子１７では、何れか一方の電極が共通電極とされ、他方の電極及び圧電体層１５が開口部１１毎のパターニングにより構成される。従って、超音波センサー１０の素子を一次元的又は二次元的に並列させた態様とする場合には、例えば第１電極１４を圧電素子１７の共通電極とし、第２電極１６を圧電素子１７の個別電極とすることができ、本実施形態ではこの形態とした。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
このようなペロブスカイト型構造、すなわち、ＡＢＯ３型構造のＡサイトは、酸素が１２配位しており、また、Ｂサイトは酸素が６配位して８面体（オクタヘドロン）をつくっている。鉛を含まない上記の圧電体層１５の例では、ＡサイトにＢｉ及びＢａが、ＢサイトにＦｅ及びＴｉが位置している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ及びＴｉを含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物では、その組成式は（Ｂｉ、Ｂａ）（Ｆｅ、Ｔｉ）Ｏ３として表されるが、代表的な組成としては、鉄酸ビスマスとチタン酸バリウムとの混晶として表されるものである。かかる混晶は、Ｘ線回折パターンで、鉄酸ビスマスやチタン酸バリウムが単独では検出できないものをいう。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
ここでのペロブスカイト構造の複合酸化物には、元素の欠損・過剰により化学量論の組成からずれたものや、元素の一部が他の元素に置換されたものも含まれる。すなわち、ペロブスカイト構造を取り得る限りにおいて、格子不整合、酸素欠損等による不可避な組成のずれは勿論、元素の一部置換等も許容される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
そして、鉛を含まない上記の圧電体層１５は、他の元素を含んでもよい。例えば、マンガン（Ｍｎ）をさらに含むことが好ましい。これによれば、リーク電流を抑制しやすくなり、例えば非鉛系の材料として信頼性の高い超音波センサー１０を実現できる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本実施形態では、平面視で、第１電極１４が共通電極として一面に設けられ、圧電体層１５及び第２電極１６が、各開口部１１内に収まるように個別に設けられている。そして、第２電極１６を覆うように一面に絶縁層２０が設けられ、絶縁層２０の第２電極１６の図１中、上下方向である第１方向の端部に対応する箇所に第２電極１６を露出する開口２１が設けられ、開口２１内で第２電極１６と導通し、第１方向で隣接する第２電極１６同士を導通する導通配線２２が設けられている。導通配線２２は、導電性材料で形成すればよく、金、銅、アルミニウムなどを用いることができるが、導電性を考慮すると、金で形成するのが好ましい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
なお、本実施形態では、隣接する第２電極１６の間で導通配線２２が設けられる領域において、第１電極１４が部分的に除去された除去部１４ａが設けられている。この領域では、導通配線２２は絶縁層２０を介して振動板１３と対向することになる。すなわち、除去部１４ａを設けないと、導通配線２２と第１電極１４とは絶縁層２０を介して絶縁されていることになるが、安全のため、両者がショートする可能性を排除するべく除去部１４ａを設けている。しかしながら、除去部１４ａは必ずしも設ける必要はなく、この場合でも、導通配線２２と第１電極１４とは絶縁層２０を介して絶縁されているので問題はない。
【手続補正１５】
【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】
（実施形態２）
本実施形態では、図３及び図４に示すように、第１電極１４Ａが、開口部１１内に収まるようにパターニングされ、且つ第２方向に連結される構成とした以外は、実施形態１と同様なものである。よって、同一部材には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
次に、実施形態１の超音波センサーの製造方法の一例について、図８〜図９を参照して説明する。図８〜図９は、超音波センサーの製造例を示す断面図であり、図１のＢ−Ｂ′線断面図の一部に対応する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
まず、図８（ａ）に示すように、基板１２を熱酸化等することで酸化シリコン膜３４（弾性膜）を形成後、この上に、ジルコニウムを成膜して例えば５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化し、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜３１を形成し、振動板１３とする。そして、振動板１３上に酸化チタンやチタンからなる密着層３２をスパッタリング法や熱酸化等で形成する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
１０  超音波センサー、  １１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ  開口部、  １２  基板、  １３  振動板、  １４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ  第１電極、  １４ａ  除去部、  １５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ  圧電体層、  １６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ  第２電極、  １７  圧電素子、  ２０  絶縁層、  ２１  開口、  ２２  導通配線、  ３１  絶縁体膜、  ３２  密着層、  ３３  マスク膜、  ３４  酸化シリコン膜（弾性膜）
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015126449.tif 000001
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2015126449.tif 000002
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2015126449.tif 000003
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2015126449.tif 000004