[發(fā)明專(zhuān)利]機(jī)電換能器及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210099693.5
• 申請(qǐng)日: 2012-04-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102728534A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 虎島和敏;秋山貴弘;冨吉俊夫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 佳能株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): B06B1/02
• 分類(lèi)號(hào): B06B1/02
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 李穎

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)施例的一個(gè)公開(kāi)的方面涉及機(jī)電(electromechanical)換能器和制造該換能器的方法。更具體而言，一個(gè)實(shí)施例涉及被用作超聲換能器的機(jī)電換能器和制造該換能器的方法。

背景技術(shù)

作為壓電器件的替代，已研究了通過(guò)微加工技術(shù)制造的電容型機(jī)電換能器。在電容型機(jī)電換能器中，構(gòu)成元件的絕緣膜的帶電改變?cè)趯?duì)向的電極之間施加的有效電壓，由此，轉(zhuǎn)換效率變化。這里的轉(zhuǎn)換效率是將振動(dòng)膜的振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的效率。隨著施加的電壓增大，或者，隨著電極之間的距離減小，轉(zhuǎn)換效率增大。單元(cell)或元件之間的轉(zhuǎn)換效率的變化導(dǎo)致機(jī)電換能器的靈敏度和帶寬的變化。

日本專(zhuān)利公開(kāi)No.2008-288813描述了這樣的機(jī)電換能器：在該機(jī)電換能器中，防止設(shè)置在電極之間的絕緣膜的電荷存儲(chǔ)(帶電)，并且同時(shí)提高上電極和下電極之間的絕緣膜的耐壓性。在日本專(zhuān)利公開(kāi)No.2008-288813中描述的機(jī)電換能器中，與下電極接觸的絕緣膜是硅氧化物(silicon?oxide)膜，并且，與上電極接觸的間隙(space)側(cè)的絕緣膜(膜片(membrane))也是硅氧化物膜。硅氧化物膜幾乎不累積電荷，由此，這種配置可防止帶電。另外，在下電極和上電極之間設(shè)置硅氮化物(silicon?nitride)膜。硅氮化物膜的相對(duì)介電常數(shù)比硅氧化物膜的相對(duì)介電常數(shù)高，因此，可具有更大的厚度以提供與絕緣膜的電容相同的電容。因此，這種配置可增強(qiáng)介電強(qiáng)度(dielectric?strength)。

但是，硅氧化物膜具有壓縮應(yīng)力。在如在日本專(zhuān)利公開(kāi)No.2008-288813中那樣為了防止帶電而使用硅氧化物膜作為與上電極接觸的間隙側(cè)的膜片的情況下，振動(dòng)膜由于例如屈曲(buckling)而高度地彎曲。如果彎曲量大，那么振動(dòng)膜在一些情況下可能被破壞。在硅氧化物膜的情況下，振動(dòng)膜的彎曲程度也趨于在單元或元件之間變化。振動(dòng)膜之間的彎曲的變化導(dǎo)致元件之間的靈敏度的變化。

發(fā)明內(nèi)容

因此，一個(gè)實(shí)施例提供其中防止元件的帶電而且振動(dòng)膜還具有低的拉應(yīng)力(tensile?stress)的機(jī)電換能器，并且，一個(gè)實(shí)施例還提供制造該換能器的方法。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方面的機(jī)電換能器包括：第一電極；被設(shè)置于第一電極上的硅氧化物膜；以及包含硅氮化物膜和被設(shè)置于硅氮化物膜上以與第一電極相對(duì)的第二電極的振動(dòng)膜，所述硅氮化物膜被設(shè)置于硅氧化物膜上，并且在所述硅氮化物膜和所述硅氧化物膜之間具有間隙。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方面的制造機(jī)電換能器的方法包括：在第一電極上形成硅氧化物膜；在硅氧化物膜上形成犧牲層；在犧牲層上形成硅氮化物膜；在硅氮化物膜上形成第二電極；以及在硅氮化物膜中形成蝕刻孔并通過(guò)蝕刻孔去除犧牲層。

一個(gè)實(shí)施例可提供其中防止元件帶電、防止振動(dòng)膜大大地彎曲并且減少元件之間的振動(dòng)膜的彎曲的變化的機(jī)電換能器。該實(shí)施例還提供制造這種機(jī)電換能器的方法。

參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。

附圖說(shuō)明

圖1A是示出可應(yīng)用根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方面的例子1的機(jī)電換能器的頂視圖。

圖1B是沿圖1A的線IB-IB切取的機(jī)電換能器的斷面圖。

圖2A是示出可應(yīng)用根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方面的例子2的機(jī)電換能器的頂視圖。

圖2B是沿圖2A的線IIB-IIB切取的機(jī)電換能器的斷面圖。

圖3是示出可應(yīng)用根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方面的例子3的制造機(jī)電換能器的方法的頂視圖。

圖4A～圖4F是沿圖3的線IV-IV切取的斷面圖，用于示例可應(yīng)用本發(fā)明的例子3的制造機(jī)電換能器的方法。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。

機(jī)電換能器的配置

圖1A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方面的機(jī)電換能器的頂視圖，并且，圖1B是沿圖1A的線IB-IB切取的斷面圖。機(jī)電換能器包括多個(gè)元件2，每個(gè)元件2具有單元結(jié)構(gòu)1。元件2由相互電連接的多個(gè)單元結(jié)構(gòu)1構(gòu)成。在圖1A中，每個(gè)元件2由9個(gè)單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成，但是，單元結(jié)構(gòu)的數(shù)量不被特別限制。圖1A所示的機(jī)電換能器具有4個(gè)元件，但是，元件的數(shù)量不被特別限制。圖1A所示的單元結(jié)構(gòu)1為圓形，但是，它們可以為例如正方形或六角形。