專(zhuān)利名稱(chēng)：超聲波探頭的制造方法以及超聲波探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如適用于超聲波探頭(超聲波換能器)的制造方法以及超聲波探頭且有效的技術(shù)。
背景技術(shù)：
超聲波換能器例如用于人體內(nèi)的腫瘤的診斷裝置等。迄今為止，主要使用了利用壓電體的振動(dòng)的超聲波換能器。然而，伴隨著近年來(lái)的MEMS (Micro Electro Mechanical System)技術(shù)的進(jìn)步，目前正在開(kāi)發(fā)一種在硅基板上形成了振動(dòng)部的電容檢測(cè)型超聲波換能器(CMUT =CapacitiveMicromachined Ultrasonic Transducer)，其中，該振動(dòng)部具有在上下兩層電極之間夾入空穴的結(jié)構(gòu)。與利用了壓電體的超聲波換能器相比，CMUT具有可使用的超聲波的頻帶寬或者高分辨率等優(yōu)點(diǎn)。再有，CMUT因?yàn)榭梢岳肔SI (LargeScale Integration)加工技術(shù)來(lái)制造， 所以能夠進(jìn)行微細(xì)加工。因此，尤其適用于將一個(gè)超聲波元件排列成陣列狀，來(lái)分別控制行或列的情況或者控制行和列這兩者的情況。還有，與通常的LSI相同，可以在硅(Silicon) 基板上形成超聲波元件，所以可以在一個(gè)半導(dǎo)體芯片中混載超聲波收發(fā)用的信號(hào)處理電路也是CMUT所具備的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)于CMUT的技術(shù)，例如已經(jīng)被美國(guó)專(zhuān)利第6271620B1號(hào)說(shuō)明書(shū)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)所公開(kāi)。另外，特開(kāi)2006-333952號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)中公開(kāi)了以下方法在檢測(cè)出短路的CMUT單元之際，不會(huì)將包含該不良CMUT單元的上部電極溝道連接到信號(hào)輸入輸出線(xiàn)，而是僅將正常的CMUT單元組的上部電極溝道連接到信號(hào)輸入輸出線(xiàn)。此外，特開(kāi)2006-343315號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)3)中公開(kāi)了以下方法將連接相鄰的 CMUT單元之間的上部電極部分(輻條，spoke)作為熔斷器(fuse)，通過(guò)CMUT單元短路時(shí)流過(guò)的大電流來(lái)切換熔斷器，以停止向短路后的CMUT單元的電連接，由此僅除去該短路的 CMUT單元。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 美國(guó)專(zhuān)利第6271620B1號(hào)說(shuō)明書(shū)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 特開(kāi)2006-333952號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 特開(kāi)2006-343315號(hào)公報(bào)通過(guò)本發(fā)明人的研究，明白了 CMUT存在著以下說(shuō)明的各種技術(shù)課題。利用圖14 圖17來(lái)說(shuō)明本發(fā)明人研究的CMUT的基本結(jié)構(gòu)及動(dòng)作。圖14是構(gòu)成本發(fā)明人研究的CMUT的一個(gè)超聲波元件(以下記為CMUT單元)的主要部分剖視圖，圖15 是表示搭載了本發(fā)明人研究的CMUT的半導(dǎo)體芯片整體的主要部分俯視圖，圖16以及圖17 是將本發(fā)明人研究的CMUT單元陣列區(qū)域的一部分放大后進(jìn)行表示的主要部分俯視圖。如圖14所示，在形成于半導(dǎo)體基板11的表面上的第一絕緣膜12的上部，形成有 CMUT單元的下部電極Ml。隔著第二絕緣膜14，在下部電極Ml的上部形成有空穴部15。再有，按照包圍空穴部15的方式形成有第三絕緣膜16，并在該第三絕緣膜16的上部形成有上部電極M2。還有，在上部電極M2的上部依次形成有第四絕緣膜18、第五絕緣膜19以及聚酰亞胺膜21。另外，在未形成空穴部15以及上部電極M2的區(qū)域的第二絕緣膜14、第三絕緣膜16、第四絕緣膜18、第五絕緣膜19以及聚酰亞胺膜21上形成有抵達(dá)下部電極Ml的焊盤(pán)開(kāi)口部(省略圖示)，可以經(jīng)由該焊盤(pán)開(kāi)口部向下部電極Ml提供電壓。此外，在第四絕緣膜18、第五絕緣膜19以及聚酰亞胺膜21上形成有抵達(dá)上部電極M2的焊盤(pán)開(kāi)口部(省略圖示)，可以經(jīng)由該焊盤(pán)開(kāi)口部向上部電極M2提供電壓。在CMUT驅(qū)動(dòng)時(shí)振動(dòng)的薄膜 (membrane)M由第三絕緣膜16、上部電極M2以及位于上部電極M2上方的第四絕緣膜18和第五絕緣膜19構(gòu)成。接著，對(duì)發(fā)射超聲波的動(dòng)作以及發(fā)送的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。若在上部電極M2與下部電極Ml之間疊加交流電壓及直流電壓，則靜電力作用于上部電極M2與下部電極Ml之間，薄膜M因施加的交流電壓的頻率而產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)射超聲波。相反，在接收超聲波的情況下，因?yàn)榈竭_(dá)薄膜M的表面的超聲波的壓力，薄膜M振動(dòng)。通過(guò)該振動(dòng)，上部電極M2與下部電極Ml之間的距離發(fā)生變化，因此作為上部電極M2 與下部電極Ml之間的電容的變化，可以檢測(cè)超聲波。即，上部電極M2與下部電極Ml之間的距離的變化引起上部電極M2與下部電極Ml之間的電容變化，由此流過(guò)電流。通過(guò)檢測(cè)該電流，從而可以檢測(cè)超聲波。如圖15及圖16所示，在CMUT中，在第一方向X以及與第一方向正交的第二方向Y 上將規(guī)定數(shù)量的CMUT單元C配置成陣列狀，由此構(gòu)成被稱(chēng)為塊B的單位。進(jìn)而，在第一方向X和第二方向Y上將規(guī)定數(shù)量的塊B配置成陣列狀(CMUT單元陣列區(qū)域CA)，構(gòu)成一個(gè)半導(dǎo)體芯片1。半導(dǎo)體芯片1的縱長(zhǎng)方向(第二方向Y)的長(zhǎng)度是由上部電極M2的數(shù)量和塊 B的間距d來(lái)決定的。間距d例如是CMUT單元C的發(fā)送聲音的波長(zhǎng)λ的約一半。再有，為了在確保足夠的發(fā)送聲壓的基礎(chǔ)上將半導(dǎo)體芯片1的面積控制得較小， CMUT單元C的平面形狀為六角形，還需要將CMUT單元C高密度地配置，因此CMUT單元C被配置成蜂窩狀(honeycomb)。在將CMUT例如用于頸動(dòng)脈或甲狀腺等距離體表較近的部位的診斷時(shí)，例如使用5 IOMHz左右的頻率區(qū)域。該情況下，將六角形的CMUT單元C的內(nèi)切圓的直徑例如設(shè)為50 μ m左右。將該CMUT單元C在縱長(zhǎng)方向(第二方向Y)配置4個(gè)， 在短方向(第一方向X)配置8個(gè)，從而構(gòu)成1個(gè)塊B (在圖16中，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，將1個(gè)塊 B內(nèi)的單元數(shù)表示為4個(gè)X 4個(gè))。將該塊B在第二方向Y上配置192個(gè)，在第一方向X上配置16個(gè)，以構(gòu)成半導(dǎo)體芯片1。其中，有時(shí)將在第一方向X上排列了 16個(gè)塊B的單位稱(chēng)為上部電極溝道，將在第二方向Y上排列了 192個(gè)塊B的單位稱(chēng)為下部電極溝道。上部電極溝道中存在著4X8X 16 = 512個(gè)CMUT單元C。半導(dǎo)體芯片1的面積例如為4cmX 1cm。在CMUT中，期望超聲波的收發(fā)靈敏度高。為了提高超聲波的收發(fā)靈敏度，從發(fā)送方面來(lái)看需要增大薄膜M的振動(dòng)，以獲得高的發(fā)送聲壓。在上述的借助在圖14所示的上部電極M2與下部電極Ml之間施加的電壓而振動(dòng)的薄膜M中，隨著施加電壓增大，發(fā)送聲壓會(huì)升高。也就是說(shuō)，例如，在薄膜M的形狀為內(nèi)切于直徑50 μ m的圓的六角形，且第二絕緣膜 14及第三絕緣膜16的厚度均為0. 2 μ m，空穴部15的厚度為0. 1 μ m的情況下，為了提高發(fā)送聲壓，需要在上部電極M2與下部電極Ml之間施加100V以上的高電壓。然而，在上部電極M2與下部電極Ml之間施加了電壓時(shí)的夾持空穴部15的第二絕緣膜14與第三絕緣膜16的距離(間隔)若變?yōu)樵谏喜侩姌OM2與下部電極Ml之間未施加電壓時(shí)的夾持空穴部15的第二絕緣膜14與第三絕緣膜16的距離(間隔)的2/3左右，則第二絕緣膜14與第三絕緣膜16接觸，薄膜M進(jìn)行動(dòng)作。將該現(xiàn)象稱(chēng)為崩潰(collapse)，將該接觸引起的電壓稱(chēng)為崩潰電壓。根據(jù)本發(fā)明人的研究可知，若進(jìn)行使第二絕緣膜14和第三絕緣膜16接觸的動(dòng)作， 則在一部分CMUT單元C中，第二絕緣膜14或第三絕緣膜16的絕緣耐壓劣化。認(rèn)為該絕緣耐壓降低的原因是從下部電極Ml或上部電極M2向第二絕緣膜14或第三絕緣膜16的電荷的注入，或者因第二絕緣膜14與第三絕緣膜16的接觸導(dǎo)致的機(jī)械沖擊而引起的第二絕緣膜14或第三絕緣膜16中的微細(xì)結(jié)構(gòu)缺陷的形成，或者這兩者的組合等。這種第二絕緣膜14與第三絕緣膜16的接觸起因于各CMUT單元C間的空穴部15的厚度的偏差；或者構(gòu)成薄膜M的第三絕緣膜16與上部電極M2、位于上部電極M2上方的第四絕緣膜18與第五絕緣膜絕緣膜19、以及聚酰亞胺膜21的各膜厚或各內(nèi)部應(yīng)力等物理量的偏差，因?yàn)楸罎㈦妷鹤儎?dòng)而產(chǎn)生，容易在崩潰電壓比其他的CMUT單元C低的CMUT單元C中產(chǎn)生。若第二絕緣膜14或第三絕緣膜16的絕緣耐壓低于超聲波換能器的動(dòng)作電壓，則 CMUT單元C產(chǎn)生絕緣破壞，在產(chǎn)生了絕緣破壞的CMUT單元中，上部電極M2與下部電極M之間成為短路狀態(tài)。例如在圖17所示的CMUT單元Cb中產(chǎn)生了破壞的情況下，在包含CMUT 單元Cb的上部電極溝道CHA中，在上部電極M2與下部電極Ml之間施加所期望的電壓變得困難，使得診斷圖像劣化。醫(yī)療超聲波診斷裝置用的超聲波換能器需要幾年左右的壽命，例如，必須保證5X IO11次左右的薄膜M的重復(fù)動(dòng)作。因此，需要救濟(jì)包含產(chǎn)生了絕緣破壞的 CMUT單元Cb在內(nèi)的上部電極溝道CHA，或者在實(shí)際使用前檢測(cè)存在產(chǎn)生絕緣破壞的可能性的CMUT單元Cb并將其去除。在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)2記載的CMUT中，不連接包含不良CMUT單元在內(nèi)的上部電極溝道和信號(hào)輸入輸出線(xiàn)，而是僅連接正常的CMUT單元組的上部電極溝道和信號(hào)輸入輸出線(xiàn)。 然而，包含不良CMUT單元在內(nèi)的上部電極溝道不能進(jìn)行動(dòng)作，在不良CMUT單元部分不能進(jìn)行超聲波的收發(fā)。再有，在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)3記載的CMUT中，利用CMUT單元短路時(shí)流過(guò)的大電流來(lái)切斷輻條，以停止向短路后的CMUT單元的電連接，由此僅除去該短路的CMUT單元。然而，存在輻條的電阻升高、阻抗增大而導(dǎo)致收發(fā)靈敏度降低的可能性。還有，在產(chǎn)生了 CMUT單元的絕緣破壞時(shí)，不僅產(chǎn)生輻條，還考慮到如下不良情況構(gòu)成CMUT單元的薄膜的上部電極或位于其上部的絕緣膜噴出、變形，CMUT的聲音透鏡或配置于聲音面保護(hù)層上的屏蔽用金屬層與上部電極接觸，會(huì)產(chǎn)生新的短路路徑，或者產(chǎn)生粘接界面的脫離等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠提高半導(dǎo)體裝置(CMUT)的制造成品率的技術(shù)。根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的描述及附圖可以明白本發(fā)明的上述目的以及其他目的和新特征。若簡(jiǎn)單說(shuō)明本申請(qǐng)公開(kāi)的發(fā)明之中的典型的一個(gè)實(shí)施方式，則如下所述。該實(shí)施方式是一種安裝半導(dǎo)體裝置來(lái)形成超聲波探頭的超聲波探頭的制造方法， 其中，該半導(dǎo)體裝置通過(guò)在隔著空穴部配置的上部電極與下部電極之間提供電位差，從而將上部電極機(jī)械式動(dòng)作的元件作為一個(gè)單元，在半導(dǎo)體基板的主表面上具有沿著第一方向以及與第一方向正交的第二方向配置了規(guī)定數(shù)量的單元而形成的塊，沿著第一方向配置的構(gòu)成塊的多個(gè)單元的上部電極被電連接，沿著第二方向配置的構(gòu)成塊的多個(gè)單元的下部電極被電連接，在第一方向以及第二方向上以矩陣狀配置了塊，該超聲波探頭的制造方法具有(a)在使上部電極動(dòng)作之后，測(cè)量上部電極與下部電極之間的絕緣耐壓的工序；(b)除去在所述(a)工序中判斷為不良的單元的上部電極的工序；和(c)在所述(b)工序之后，在半導(dǎo)體基板的主表面上形成保護(hù)膜的工序。若簡(jiǎn)單說(shuō)明通過(guò)本申請(qǐng)公開(kāi)的發(fā)明之中的典型的一個(gè)實(shí)施方式而獲得的效果，則如下所述?？梢蕴岣甙雽?dǎo)體裝置(CMUT)的制造成品率。


圖1是表示搭載本發(fā)明的實(shí)施方式1的CMUT的半導(dǎo)體芯片的整體的主要部分俯視圖。圖2是將本發(fā)明的實(shí)施方式1的CMUT單元陣列區(qū)域的一部分放大之后進(jìn)行表示的主要部分俯視圖。圖3是將本發(fā)明的實(shí)施方式1的塊的一部分放大之后進(jìn)行表示的主要部分俯視圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式1的沿著圖3的A-A’線(xiàn)的主要部分剖視圖。圖5是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的CMUT的制造工序的CMUT單元的主要部分剖視圖。圖6是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的CMUT的制造工序的CMUT單元的主要部分剖視圖。圖7是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的CMUT的制造工序的CMUT單元的主要部分剖視圖。圖8是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1的CMUT單元中測(cè)量出的上部電極與下部電極之間的絕緣膜的破壞特性的一例的曲線(xiàn)圖。圖9是表示電容檢測(cè)型超聲波換能器的薄膜重復(fù)振動(dòng)試驗(yàn)后的外觀(guān)檢查結(jié)果的 CMUT單元的主要部分俯視圖。圖10是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的CMUT的制造工序的CMUT單元的主要部分剖視圖。圖11是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的CMUT的制造工序的CMUT單元的主要部分剖視圖。圖12是說(shuō)明搭載本實(shí)施方式2的CMUT的半導(dǎo)體芯片的正常/不良判別測(cè)試以及救濟(jì)順序的流程圖。圖13是利用了本發(fā)明的實(shí)施方式2的CMUT的超聲波診斷裝置的探頭的說(shuō)明圖。圖14是構(gòu)成本發(fā)明人研究的CMUT的一個(gè)CMUT單元的主要部分剖視圖。圖15是表示搭載本發(fā)明人研究的CMUT的半導(dǎo)體芯片的整體的主要部分俯視圖。圖16是將本發(fā)明人研究的CMUT單元陣列區(qū)域的一部分放大之后進(jìn)行表示的主要部分俯視圖。
圖17是將本發(fā)明人研究的CMUT單元陣列區(qū)域的一部分放大之后進(jìn)行表示的主要部分俯視圖。符號(hào)說(shuō)明1-半導(dǎo)體芯片；11-半導(dǎo)體基板；12-第一絕緣膜；13-導(dǎo)體膜；14-第二絕緣膜；15-空穴部；15A-犧牲膜圖案；16-第三絕緣膜；17-導(dǎo)體膜；18-第四絕緣膜； 19-第五絕緣膜；20-孔(開(kāi)口部)；21-聚酰亞胺膜；22-凹部；51-探頭；52-探頭殼體； 53-聲音透鏡(聲音面保護(hù)層)；54-電纜；55-電屏蔽層；B-塊；C-CMUT單元(超聲波元件、 振子、傳感器元件)；CA-CMUT單元陣列區(qū)域；Cb-CMUT單元；CHA-上部電極溝道；M-薄膜； Ml-下部電極；M2-上部電極；PI、P2-焊盤(pán)；RB-包含修復(fù)后的CMUT單元的塊；RC-修復(fù)后的CMUT單元(修復(fù)CMUT單元)；RCH-包含修復(fù)后的CMUT單元的上部電極溝道；SP-輻條； XC-不良CMUT單元；XM-薄膜。
具體實(shí)施例方式在以下的實(shí)施方式中，在說(shuō)明的便利性方面有需要時(shí)，分割為多段或多個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，但除了特別明示的情況以外，這些并不是互相沒(méi)有關(guān)系，存在一方是另一方的一部分或者全部的變形例、細(xì)節(jié)、補(bǔ)充說(shuō)明等的關(guān)系。另外，在以下的實(shí)施方式中，在提及要素的數(shù)量等(包含個(gè)數(shù)、數(shù)值、量、范圍等) 的情況下，除了特別明示的情況或者在原理上明確限定為特定的數(shù)量的情況等以外，并不限于該特定的數(shù)量，可以是特定的數(shù)量以上或者特定的數(shù)量以下。進(jìn)而，在以下的實(shí)施方式中，其構(gòu)成要素(也包含要素步驟等)除了特別明示的情況或者在原理上明確認(rèn)為是必須的情況等以外，應(yīng)該說(shuō)并非是必須的。同樣，在以下的實(shí)施方式中，在提及構(gòu)成要素等的形狀、位置關(guān)系等時(shí)，除了特別明示的情況或者在原理上明確認(rèn)為不是那樣的情況以外，也包含實(shí)質(zhì)上與該形狀等近似或類(lèi)似的狀況。對(duì)于上述數(shù)值及范圍而言，該事實(shí)也是同樣的。還有，在以下的實(shí)施方式所使用的附圖中，即使是俯視圖，也為了容易觀(guān)察附圖而有時(shí)附加陰影。再有，在以下的實(shí)施方式中，在言及晶片時(shí)，主要指的是硅(Silicon)單晶體晶片，但不僅僅是如此，也意味著SOI (Silicon On Insulator)晶片、用于在其上形成集成電路的絕緣膜基板等。其形狀也不僅僅是圓形或近似于圓形，還包含正方形、長(zhǎng)方形等。此外，在用于說(shuō)明以下實(shí)施方式的所有附圖中，原則上對(duì)具有相同功能的要素賦予相同的標(biāo)記，并省略重復(fù)的說(shuō)明。以下，基于附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。(實(shí)施方式1)利用圖1 圖4說(shuō)明本實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置。在本實(shí)施方式1中，針對(duì)將本發(fā)明人進(jìn)行的發(fā)明適用于利用成為其背景的使用領(lǐng)域、即MEMS技術(shù)而制造出的CMUT的情況進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示搭載CMUT的半導(dǎo)體芯片的整體的主要部分俯視圖，圖2是將CMUT單元陣列區(qū)域的一部分放大之后進(jìn)行表示的主要部分俯視圖，圖3是將塊的一部分放大之后進(jìn)行表示的主要部分俯視圖，圖4是沿著圖3的A-A’線(xiàn)的主要部分剖視圖。如圖1所示，半導(dǎo)體芯片1的平面形狀例如形成為長(zhǎng)方形。半導(dǎo)體芯片1的縱長(zhǎng)方向(第二方向Y)的長(zhǎng)度例如為4cm左右，半導(dǎo)體芯片1的寬度方向(第一方向X)的長(zhǎng)度例如為Icm左右。其中，半導(dǎo)體芯片1的平面尺寸并不限于此，能夠進(jìn)行各種各樣的變更， 例如縱長(zhǎng)方向(第二方向Y)的長(zhǎng)度可以為8cm左右，寬度方向(第一方向X)的長(zhǎng)度可以為1. 5 cm左右。在CMUT單元陣列區(qū)域CA中配置有多個(gè)下部電極Ml、與下部電極Ml正交的多個(gè)上部電極M2、多個(gè)CMUT單元(超聲波元件、振子、傳感器單元)C。多個(gè)下部電極Ml形成為分別沿著半導(dǎo)體芯片1的縱長(zhǎng)方向(第二方向Y)延伸，在半導(dǎo)體芯片1的寬度方向(第一方向X)上例如排列配置16道(channel 以下也記為ch)。再有，多個(gè)下部電極Ml分別與焊盤(pán)Pl電連接。在CMUT單元陣列區(qū)域CA的外周、 即半導(dǎo)體芯片1的縱長(zhǎng)方向(第二方向Y)的兩端附近，按照與下部電極Ml對(duì)應(yīng)的方式，沿著半導(dǎo)體芯片1的寬度方向(第一方向X)排列配置多個(gè)焊盤(pán)P1。多個(gè)上部電極M2形成為分別沿著半導(dǎo)體芯片1的寬度方向(第一方向X)延伸， 在半導(dǎo)體芯片1的縱長(zhǎng)方向(第二方向Y)上例如排列配置有192ch。其中，多個(gè)上部電極M2分別與焊盤(pán)P2電連接。在CMUT單元陣列區(qū)域CA的外周、 即半導(dǎo)體芯片1的寬度方向(第一方向X)的兩端附近，按照與上部電極M2對(duì)應(yīng)的方式，沿著半導(dǎo)體芯片1的縱長(zhǎng)方向(第二方向Y)排列配置多個(gè)焊盤(pán)P2。CMUT單元C例如由靜電型可變電容構(gòu)成，配置于下部電極Ml與上部電極M2的交點(diǎn)處。即，多個(gè)CMUT單元C在CMUT單元陣列區(qū)域CA中被規(guī)則地排列配置成矩陣狀(matrix、 array)。在CMUT單元陣列區(qū)域CA內(nèi)，在下部電極Ml與上部電極M2的交點(diǎn)處，例如排列配置有32個(gè)CMUT單元C。將該32個(gè)CMUT單元C的單位稱(chēng)為塊B。因此，CMUT單元陣列區(qū)域CA是形成了多個(gè)CMUT單元C的區(qū)域，半導(dǎo)體芯片1是在主表面上具有形成了多個(gè)CMUT 單元C的CMUT單元陣列區(qū)域CA的半導(dǎo)體裝置。在本發(fā)明中，目的在于判別CMUT單元陣列區(qū)域CA中的不良CMUT單元，通過(guò)除去該不良CMUT單元的上部電極M2并與其余的正常CMUT單元進(jìn)行電分離，從而使CMUT單元陣列區(qū)域CA整體正常動(dòng)作，也就是說(shuō)使半導(dǎo)體芯片1成品化。圖1的標(biāo)記RC表示除去了不良CMUT單元的上部電極、即修復(fù)后的CMUT單元，標(biāo)記RB表示包含修復(fù)后的CMUT單元的塊，標(biāo)記RCH表示包含修復(fù)后的CMUT單元的上部電極溝道。圖2是將包含修復(fù)后的CMUT單元RC在內(nèi)的塊RB附近的CMUT單元陣列區(qū)域CA 放大之后進(jìn)行表示的主要部分俯視圖，圖3是將圖2的包含修復(fù)后的CMUT單元RC在內(nèi)的塊RB剔除之后進(jìn)行表示的主要部分俯視圖。不良CMUT單元的上部電極M2在為了與相鄰的CMUT單元C進(jìn)行連接而設(shè)置的輻條SP的中途被除去，變得完全消失。也就是說(shuō)，在修復(fù)后的CMUT單元RC中，完全除去了上部電極M2中的構(gòu)成薄膜的部分。圖4是將圖3的A-A’剖面放大之后的主要部分俯視圖。除去了上述圖14所示的通常的CMUT單元C中存在的構(gòu)成薄膜M的上部電極M2、還有位于上部電極M2上方的第四絕緣膜18及第五絕緣膜19，在除去了這些要素的凹部?jī)?nèi)填充聚酰亞胺膜21。接著，利用圖5 圖11，按工序的順序說(shuō)明本實(shí)施方式1的CMUT單元的制造方法。 圖5 圖7是CMUT單元的主要部分剖視圖，圖8是表示在CMUT單元中測(cè)量出的上部電極與下部電極之間的絕緣膜的破壞特性的一例的曲線(xiàn)圖，圖9是不良CMUT單元的主要部分俯視圖，圖10及圖11是不良CMUT單元的主要部分剖視圖。首先，如圖5所示，準(zhǔn)備半導(dǎo)體基板(在該階段是稱(chēng)為半導(dǎo)體晶片的俯視時(shí)大致呈圓形的半導(dǎo)體薄板)11。半導(dǎo)體基板11例如由單晶硅構(gòu)成。接著，在半導(dǎo)體基板11的主表面的整個(gè)面上形成由氧化硅膜構(gòu)成的第一絕緣膜12。第一絕緣膜12的厚度例如可以設(shè)為
接著，在第一絕緣膜12上形成下部電極形成用的導(dǎo)體膜13。導(dǎo)體膜13形成在半導(dǎo)體基板11的主表面的整個(gè)面上。導(dǎo)體膜13由金屬膜或表示金屬性電導(dǎo)的膜構(gòu)成，例如由從下方開(kāi)始按順序形成的氮化鈦膜、鋁膜以及氮化鈦膜的層疊膜構(gòu)成。該鋁膜由鋁單體膜或者鋁合金膜等以鋁為主要成分的導(dǎo)電體膜構(gòu)成。導(dǎo)體膜13例如可以利用濺射法形成。 再有，在將導(dǎo)體膜13設(shè)為氮化鈦膜、鋁膜及氮化鈦膜的層疊膜的情況下，因?yàn)殇X膜是下部電極Ml的主導(dǎo)體膜，所以鋁膜的厚度比氮化鈦膜的厚度還要后，例如可以將鋁膜的厚度設(shè)為0. 6 μ m左右，將鋁膜上下的各氮化鈦膜的厚度設(shè)為0. 05 μ m左右。還有，也可以取代氮化鈦膜而使用鈦膜及氮化鈦膜的層疊膜或者鎢膜等。然后，例如利用光刻法及干式蝕刻法對(duì)導(dǎo)體膜13進(jìn)行圖案化。由圖案化后的導(dǎo)體膜13形成下部電極Ml。接著，在半導(dǎo)體基板11的主表面的整個(gè)面上按照覆蓋下部電極Ml 的方式，例如利用等離子體CVD(Chemical Vapor Deposition)法形成例如氧化硅膜等絕緣膜(省略圖示)。此時(shí)，以相鄰的下部電極Ml的空間被上述絕緣膜充分填充的厚度堆積絕緣膜。接著，例如利用 CMP (Chemical Mechanical Polishing)法或深腐蝕(etch back)法， 除去下部電極Ml的表面上的絕緣膜，從而使下部電極Ml的表面露出，并且使絕緣膜殘留在相鄰的下部電極Ml之間。接著，在半導(dǎo)體基板11的主表面的整個(gè)面上(即，下部電極Ml及相鄰的下部電極 Ml之間的絕緣膜上)形成第二絕緣膜14。作為第二絕緣膜14，例如采用通過(guò)等離子體CVD 法形成的氧化硅膜或氮化硅膜、或者其層疊膜。在作為下部電極Ml而采用鎢等高熔點(diǎn)金屬、或者多晶硅膜等的情況下，也可以利用能夠形成比等離子體CVD法更致密的膜的LPCVD法。接著，例如利用等離子體CVD法，在半導(dǎo)體基板11的主表面的整個(gè)面上(即第二絕緣膜14上)形成例如由非晶硅膜構(gòu)成的犧牲膜(省略圖示)。通過(guò)采用例如光刻 (lithography)法及干式蝕刻法對(duì)該犧牲膜進(jìn)行圖案化，從而形成犧牲膜圖案(空穴部形成用的犧牲膜圖案)15A。犧牲膜圖案15A隔著第二絕緣膜14而形成在下部電極Ml的上部。犧牲膜圖案15A是用于形成空穴部15的圖案，犧牲膜圖案15A的平面形狀形成為與空穴部15相同的平面形狀。因此，在形成空穴部15的預(yù)定區(qū)域內(nèi)形成犧牲膜圖案15A。然后，按照覆蓋犧牲膜圖案15A的方式，在半導(dǎo)體基板11的主表面的整個(gè)面上形成第三絕緣膜16。第三絕緣膜16與第二絕緣膜14相同，例如可以采用通過(guò)等離子體CVD 法形成的氧化硅膜或氮化硅膜或者其層疊膜。接著，如圖6所示，在第三絕緣膜16上形成上部電極形成用的導(dǎo)體膜17。導(dǎo)體膜 17形成在半導(dǎo)體基板11的主表面的整個(gè)面上。導(dǎo)體膜17由金屬膜或表示金屬性電導(dǎo)的膜構(gòu)成，例如由從下方開(kāi)始按順序形成的氮化鈦膜、鋁膜以及氮化鈦膜的層疊膜構(gòu)成。該鋁膜由鋁單體膜或者鋁合金膜等以鋁為主要成分的導(dǎo)電體膜構(gòu)成。導(dǎo)體膜17例如可以利用濺射法形成。再有，上部電極形成用的導(dǎo)體膜17的厚度比下部電極形成用的導(dǎo)體膜13的厚度還薄，例如可以設(shè)為0.4μπι左右。還有，在將導(dǎo)體膜17設(shè)為氮化鈦膜、鋁膜及氮化鈦膜的層疊膜的情況下，因?yàn)殇X膜是上部電極Μ2的主導(dǎo)體膜，所以鋁膜的厚度比氮化鈦膜的厚度還要后，例如可以將鋁膜的厚度設(shè)為0. 3μπι左右，將鋁膜上下的各氮化鈦膜的厚度設(shè)為 0. 05 μ m左右。還有，也可以取代氮化鈦膜而使用鈦膜及氮化鈦膜的層疊膜或者鎢膜等。
然后，例如利用光刻法及干式蝕刻法對(duì)導(dǎo)體膜17進(jìn)行圖案化。由圖案化后的導(dǎo)體膜17形成上部電極M2。接著，按照覆蓋上部電極M2的方式，在半導(dǎo)體基板11的主表面的整個(gè)面上形成第四絕緣膜18。第四絕緣膜18例如由氮化硅膜等構(gòu)成，例如可以采用等離子體CVD法來(lái)形成。另外，第四絕緣膜18的厚度例如可以設(shè)為0. 5 μ m左右。接著，例如采用光刻法及干式蝕刻法，在第三絕緣膜16及第四絕緣膜18上形成到達(dá)犧牲膜圖案15A并使?fàn)奚D案15A的一部分露出的孔(開(kāi)口部)20?？?0形成在俯視時(shí)與犧牲膜圖案15A重疊的位置處，在孔20的底部露出犧牲膜圖案15A的一部分。接著，如圖7所示，通過(guò)孔20，例如采用利用了氟化氙(XeM)的干式蝕刻法等，選擇性地對(duì)犧牲膜圖案15A進(jìn)行蝕刻。由此，選擇性地除去犧牲膜圖案15A，犧牲膜圖案15A 存在過(guò)的區(qū)域成為空穴部15，在第二絕緣膜14與第三犧牲膜16之間形成空穴部15。除利用了氟化氙(XeF2)的干式蝕刻法之外，也可以采用利用了 C1F3的干式蝕刻法等，除去犧牲膜圖案15A來(lái)形成空穴部15。由此，空穴部15按照從上面觀(guān)察時(shí)與下部電極Ml重疊的方式形成在下部電極Ml的上方，上部電極M2按照從上面觀(guān)察時(shí)與空穴部15重疊的方式形成在空穴部15的上方。接著，在半導(dǎo)體基板11的主表面的整個(gè)面上(即第四絕緣膜18上)形成第五絕緣膜19。由此，可以將第五絕緣膜19的一部分埋入孔20的內(nèi)部，可以堵塞孔20。第五絕緣膜19例如由氮化硅膜構(gòu)成，可以采用等離子體CVD法等形成。再有，第五絕緣膜19的厚度例如可以設(shè)為0.8μπι左右。通過(guò)位于空穴部15上方的第三絕緣膜16、上部電極Μ2、第四絕緣膜18及第五絕緣膜19來(lái)構(gòu)成在CMUT驅(qū)動(dòng)時(shí)振動(dòng)的薄膜Μ。然后，以因使CMUT芯片重復(fù)動(dòng)作后的上部電極Μ2與下部電極Ml之間的第二絕緣膜14及第三絕緣膜16的絕緣破壞引起的廢品的救濟(jì)為主要目的，在形成作為保護(hù)膜的聚酰亞胺膜之前，進(jìn)行不良CMUT單元的檢測(cè)、和檢測(cè)出的不良CMUT單元的上部電極Μ2的除去。以下，對(duì)不良CMUT單元的檢測(cè)方法以及不良CMUT單元的上部電極Μ2的除去方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，在根據(jù)規(guī)定的條件使薄膜M反復(fù)振動(dòng)之后，測(cè)量上部電極Μ2與下部電極Ml 之間的第二絕緣膜14及第三絕緣膜16的絕緣耐壓。圖8是表示在上述的圖7所示的CMUT單元C中測(cè)量出的上部電極Μ2與下部電極 Ml之間的絕緣膜(第二絕緣膜14及第三絕緣膜16)的破壞特性的一例的曲線(xiàn)圖。圖8的縱軸表示絕緣破壞的相對(duì)累計(jì)度數(shù)，橫軸表示絕緣耐壓。向下部電極Ml施加例如100V的直流電壓，向上部電極Μ2例如以振幅施加60V (峰值對(duì)峰值為120V)的交流電壓，使薄膜M反復(fù)振動(dòng)IX IOltl次。然后，將下部電極Ml設(shè)成接地電位，向上部電極M2施加直流電壓，按照每個(gè)塊B測(cè)量上部電極M2與下部電極Ml之間的第二絕緣膜14及第三絕緣膜16的絕緣耐壓(將本試驗(yàn)稱(chēng)為AC壓力(stress)試驗(yàn))。其中，在進(jìn)行薄膜M的反復(fù)振動(dòng)之前，在上部電極M2與下部電極Ml之間，以200V施加10秒間的直流電壓，確認(rèn)在上部電極M2與下部電極Ml之間的第二絕緣膜14及第三絕緣膜16 中沒(méi)有泄漏。如圖8所示，在所測(cè)量的幾乎所有的塊B中，上部電極M2與下部電極Ml之間的絕緣耐壓為270V以上，但是在1個(gè)塊B中，絕緣耐壓下降到170V。這種特異性的絕緣耐壓下降的塊B具有振動(dòng)次數(shù)越多就越會(huì)增加的傾向，但是在IX 101°次達(dá)到飽和，即使重復(fù)振動(dòng)
11該數(shù)值以上的次數(shù)，在廢品率方面也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)較大的差別。使薄膜M反復(fù)振動(dòng)之后(AC壓力試驗(yàn)之后)，利用光學(xué)顯微鏡觀(guān)察了絕緣耐壓下降的塊B，從而確認(rèn)出在上部電極M2與下部電極Ml之間產(chǎn)生絕緣破壞并短路，并且如圖9 所示，不良CMUT單元)(C的薄膜XM的一部分產(chǎn)生物理性破壞。接著，通過(guò)除去不良CMUT單元的薄膜，從周?chē)恼５腃MUT單元中電分離不良 CMUT單元，救濟(jì)包含產(chǎn)生了絕緣破壞的不良CMUT單元在內(nèi)的塊。首先，如圖10所示，例如向產(chǎn)生了絕緣破壞的不良CMUT單元照射波長(zhǎng)355nm、脈沖寬度3ns的紫外光脈沖激光，除去存在于上部電極M2之上的第四絕緣膜18及第五絕緣膜19。此時(shí)，使激光聚光而照射比上部電極M2還大一圈的區(qū)域(上述圖3的虛線(xiàn)包圍的區(qū)域，圖10的標(biāo)記22表示的凹部)?；谠摷す庹丈涞募訜釙r(shí)間雖然短，但其功率密度達(dá)到幾百M(fèi)W/cm2，被照射激光的部分在被加熱的同時(shí)以爆發(fā)的態(tài)勢(shì)蒸發(fā)。因?yàn)榧訜釙r(shí)間短，所以熱量不會(huì)傳遞到被激光照射的部分以外，不會(huì)發(fā)生蒸發(fā)。接著，如圖11所示，利用相同波長(zhǎng)的紫外光脈沖激光，使與先前除去的部分幾乎相同區(qū)域的上部電極M2蒸發(fā)后除去。此時(shí)，除去與不良CMUT單元的上部電極M2連接的輻條的全部或一部分。在上部電極M2的除去結(jié)束之前，因?yàn)榧す馔高^(guò)存在于上部電極M2之下的第三絕緣膜16、空穴部15、第二絕緣膜14，所以有時(shí)空穴部15下方的下部電極Ml稍微融化，但因?yàn)榧す馔高^(guò)的面積小，所以不會(huì)對(duì)其他正常的CMUT單元產(chǎn)生影響。然后，如上述圖4所示，在半導(dǎo)體基板11的主表面的整個(gè)面上涂敷具有絕緣性的保護(hù)膜、即聚酰亞胺膜21，以填充除去了上部電極M2、第四絕緣膜18及第五絕緣膜19的部分、即凹部22。對(duì)于包含修復(fù)后的CMUT單元RC在內(nèi)的塊而言，在上部電極M2與下部電極Ml之間以200V施加10秒間的直流電壓來(lái)進(jìn)行短路檢查時(shí)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)泄漏。然后，再次向下部電極Ml施加例如100V的直流電壓，向上部電極M2例如以振幅施加60V(峰值對(duì)峰值為120V) 的交流電壓，使薄膜M反復(fù)振動(dòng)1 X 101°次，在評(píng)價(jià)上部電極M2與下部電極Ml之間的第二絕緣膜14及第三絕緣膜16的絕緣耐壓時(shí)，變?yōu)?70V，得到了與其他塊B同等的絕緣耐壓。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式1，在形成作為保護(hù)膜的聚酰亞胺膜21之前，使薄膜M反復(fù)振動(dòng)來(lái)評(píng)價(jià)上部電極M2與下部電極Ml之間的絕緣耐壓，預(yù)先除去因薄膜M的反復(fù)振動(dòng)而在上部電極M2與下部電極Ml之間產(chǎn)生了絕緣耐壓降低的不良CMUT單元的上部電極M2， 斷開(kāi)與其他正常的CMUT單元的電連接，從而在包含不良CMUT單元的塊B或溝道中，可以防止薄膜M重復(fù)振動(dòng)后的上部電極M2與下部電極Ml之間的絕緣耐壓降低。由此，可以提高 CMUT的制造成品率。(實(shí)施方式2)在本實(shí)施方式2中，針對(duì)使薄膜M反復(fù)振動(dòng)而在上部電極M2與下部電極Ml之間產(chǎn)生了絕緣耐壓降低的不良CMUT單元的判別以及該不良CMUT單元的上部電極M2的除去的一系列順序進(jìn)行描述。圖12表示說(shuō)明搭載本實(shí)施方式2的CMUT的半導(dǎo)體芯片的正常/ 不良判別測(cè)試以及救濟(jì)順序的流程圖。首先，在形成CMUT單元的保護(hù)膜(例如，上述圖7所示的聚酰亞胺膜21)之前的工序中，結(jié)束晶片工藝。接著，例如以200V在上部電極M2與下部電極Ml之間施加10秒間的直流電壓(DC壓力施加(1))，然后在上部電極M2與下部電極Ml之間例如施加20V的電壓，從而檢查上部電極M2與下部電極Ml之間的短路。在存在短路的情況下，使用光學(xué)顯微鏡等觀(guān)察短路位置(不良地址)的外觀(guān)。結(jié)果，在下部電極Ml的高低差部觀(guān)察到短路位置的情況下，因?yàn)樵谙噜彽亩鄠€(gè)塊B中產(chǎn)生了絕緣破壞，所以救濟(jì)比較困難，因此將確認(rèn)出短路的半導(dǎo)體芯片判斷為不良品。再有，即使在薄膜M中觀(guān)察到短路位置的情況下，在多個(gè) CMUT單元中確認(rèn)了絕緣破壞時(shí)，若基于激光照射進(jìn)行上部電極M2的除去，則在圖像診斷時(shí)存在產(chǎn)生圖像遺漏的可能性，所以將確認(rèn)了短路的半導(dǎo)體芯片判斷為不良品。在薄膜M中觀(guān)察到短路位置，且在1個(gè)CMUT單元中確認(rèn)了絕緣破壞的情況下，通過(guò)除去上部電極M2，從而存在能夠救濟(jì)包含該不良CMUT單元在內(nèi)的溝道的可能性，因此進(jìn)入下一個(gè)工序、即激光加工工序。接著，如上述的實(shí)施方式1所述，向已絕緣破壞的不良CMUT單元照射脈沖激光，除去構(gòu)成不良CMUT單元的上部電極M2和其上部的絕緣膜(例如，上述圖7所示的第四絕緣膜18及第五絕緣膜19)。然后，在上部電極M2與下部電極Ml之間施加直流電壓，在存在短路的情況下，將半導(dǎo)體芯片判斷為無(wú)法修復(fù)的不良品，在無(wú)短路的情況下進(jìn)入下一個(gè)工序、即AC壓力施加工序。在A(yíng)C壓力施加工序中，如上述實(shí)施方式1所述，向下部電極Ml施加例如100V的直流電壓，向上部電極M2例如以振幅施加60V(峰值對(duì)峰值為120V)的交流電壓，使薄膜M 反復(fù)振動(dòng)IX 101°次。該試驗(yàn)是以溝道或者塊為單位進(jìn)行的。在A(yíng)C壓力施加之后，再次在上部電極M2與下部電極Ml之間例如以200V施加10 秒間的直流電壓(DC壓力施加( )，然后在上部電極M2與下部電極Ml之間例如施加20V 的電壓，由此檢查上部電極M2與下部電極Ml之間的短路。在A(yíng)C壓力施加之際，在與其他的CMUT單元相比，薄膜M的上部電極M2與下部電極Ml振動(dòng)得較強(qiáng)的情況下，在DC壓力施加O)中引起絕緣破壞，或者在短路檢查中與其他CMUT單元相比測(cè)量到大的泄漏。在A(yíng)C壓力施加中產(chǎn)生了絕緣破壞的情況下，或者在DC壓力施加(2)之后存在短路的情況下，利用光學(xué)顯微鏡等觀(guān)察短路位置(不良地址)的外觀(guān)。結(jié)果，在下部電極Ml 的高低差部觀(guān)察到短路位置的情況下，因?yàn)樵谙噜彽亩鄠€(gè)塊B中產(chǎn)生了絕緣破壞，所以救濟(jì)比較困難，因此將確認(rèn)了短路的半導(dǎo)體芯片判斷為不良品。再有，即使在薄膜M中觀(guān)察到短路位置的情況下，在多個(gè)CMUT單元中確認(rèn)了絕緣破壞時(shí)，若基于激光照射進(jìn)行上部電極 M2的除去，則在圖像診斷時(shí)存在產(chǎn)生圖像遺漏的可能性，所以將確認(rèn)了短路的半導(dǎo)體芯片判斷為不良品。在薄膜M中觀(guān)察到短路位置，且在1個(gè)CMUT單元中確認(rèn)了絕緣破壞的情況下，存在可通過(guò)除去上部電極M2來(lái)救濟(jì)包含該不良CMUT單元在內(nèi)的溝道的可能性，因此進(jìn)入下一個(gè)工序、即激光加工工序。接著，如上述的實(shí)施方式1所述，向已絕緣破壞的不良CMUT單元照射脈沖激光，除去構(gòu)成不良CMUT單元的上部電極M2和其上部的絕緣膜(例如，上述圖7所示的第四絕緣膜18及第五絕緣膜19)。然后，在上部電極M2與下部電極Ml之間施加直流電壓，在存在短路的情況下，將半導(dǎo)體芯片判斷為不良品，在無(wú)短路的情況下將半導(dǎo)體芯片判斷為成品，進(jìn)入下一個(gè)工序、 即保護(hù)膜的堆積以及圖案化工序。通過(guò)以上工序，借助激光照射除去了上部電極M2的CMUT 單元成為上述圖4中示出的剖面形狀。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式2，因?yàn)槔镁臏y(cè)試工序檢測(cè)因薄膜M的反復(fù)振動(dòng)而特異性地產(chǎn)生的上部電極M2與下部電極Ml之間的絕緣耐壓降低的不良CMUT單元，并可以對(duì)這樣的不良CMUT單元進(jìn)行修復(fù)，所以可以提高搭載了 CMUT的半導(dǎo)體裝置的制造成品率。接著，說(shuō)明將經(jīng)過(guò)了本實(shí)施方式2的測(cè)試的CMUT適用于例如超聲波診斷裝置中的情況。超聲波診斷裝置是利用聲波的透過(guò)性，并利用超過(guò)了可聽(tīng)音范圍的超聲波，對(duì)從外面無(wú)法看到的生物體內(nèi)部實(shí)時(shí)地進(jìn)行圖像化，從而能夠目視的醫(yī)療用診斷裝置。在圖13 中示出該超聲波診斷裝置的探頭(probe)的外觀(guān)圖。探頭51為超聲波的收發(fā)部。如圖13所示，上述的半導(dǎo)體芯片1以其主面朝向外部的狀態(tài)被安裝在形成探頭51的探頭殼體52的前端面上。并且，在該半導(dǎo)體芯片1的主面?zhèn)劝惭b有聲音透鏡(聲音面保護(hù)層)53。半導(dǎo)體芯片1經(jīng)由電纜M而連接到診斷裝置主體系統(tǒng)。在聲音透鏡53與半導(dǎo)體芯片1之間配置電屏蔽層55。該電屏蔽層55呈以絕緣膜夾持金屬膜的結(jié)構(gòu)，具有在電極或焊接上的絕緣膜已破損時(shí)按照不會(huì)對(duì)人體施加電壓的方式進(jìn)行屏蔽的功能。在本發(fā)明中，在使薄膜反復(fù)振動(dòng)之后，完全除去在薄膜中產(chǎn)生了絕緣破壞的CMUT 單元的上部電極，在除去后的部分中形成絕緣膜。因此，在薄膜被絕緣破壞的CMUT單元中， 上部電極與電屏蔽層陽(yáng)不會(huì)短路。在進(jìn)行超聲波診斷之際，在將探頭51的前端(聲音透鏡53側(cè))放在體表(身體的表面)之后，使該探頭慢慢偏移少許位置的同時(shí)進(jìn)行掃描。此時(shí)，從放在體表上的探頭51 向生物體內(nèi)發(fā)射幾MHz的超聲波脈沖，并接收來(lái)自聲音阻抗不同的組織的反射波。由此， 獲得生物體組織的斷層圖，因此可以知道與對(duì)象部位相關(guān)的信息。根據(jù)從發(fā)射超聲波到接收聲波為止的時(shí)間間隔，可以獲得反射體的距離信息。再有，可以根據(jù)反射波的電平或者外形，獲得與反射體的存在或者質(zhì)量相關(guān)的信息。如上所述，基于實(shí)施方式具體說(shuō)明了本發(fā)明人完成的發(fā)明，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，當(dāng)然可以在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種各樣的變更。例如，在上述實(shí)施方式1中，在形成第五絕緣膜19之后，進(jìn)行薄膜M的反復(fù)振動(dòng)試驗(yàn)，對(duì)上部電極M2與下部電極Ml之間的第二絕緣膜14或第三絕緣膜16的絕緣耐壓已降低的CMUT單元，進(jìn)行上部電極M2、第四絕緣膜18及第五絕緣膜19的除去，然后形成了聚酰亞胺膜21，但是也可以在形成聚酰亞胺膜21之后進(jìn)行薄膜M的反復(fù)振動(dòng)試驗(yàn)。此時(shí)，在上部電極M2與下部電極Ml之間的第二絕緣膜14或第三絕緣膜16的絕緣耐壓已降低的CMUT 單元中，首先需要利用激光照射來(lái)除去位于第五絕緣膜19之上的聚酰亞胺膜。進(jìn)而，因?yàn)樾枰诔ズ蟮牟糠种行纬删哂薪^緣性的保護(hù)膜，所以要再次形成聚酰亞胺膜，但是需要調(diào)整2層聚酰亞胺膜的膜厚，以便沒(méi)有進(jìn)行除去的CMUT單元的薄膜M的振動(dòng)達(dá)到所期望的值。再有，在上述實(shí)施方式1中，在CMUT單元的最上層形成了聚酰亞胺膜21，但只要是具有絕緣性且能起到保護(hù)膜的作用的膜，就并不限于此。作為取代聚酰亞胺膜21的材料， 例如可以列舉氧化硅膜、氮化硅膜或者聚對(duì)二甲苯膜等。還有，上述實(shí)施方式1中示出的CMUT單元的構(gòu)成及材料示出了其組合的一種。例如，上述實(shí)施方式1中示出的CMUT單元的形狀是六角形，但形狀并不限于此，例如可以是圓形，也可以是四角形。另外，在下部電極Ml與空穴部15、上部電極M2與空穴部15都配置了絕緣膜(第二絕緣膜14及第三絕緣膜16)，但是絕緣膜也可以是其中任一方。此外，在上述實(shí)施方式1中，以下部電極Ml被第一方向X分割并沿著與第一方向 X正交的第二方向Y延伸的所謂的1.5D型陣列為例進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限于此，例如，也可以是下部電極Ml在半導(dǎo)體芯片1內(nèi)未被分割的ID型單元陣列。該情況下，在下部電極Ml 中，可以取代導(dǎo)電膜而采用硅基板。再有，也可以是按照每個(gè)塊B分割下部電極Ml并能獨(dú)立施加電壓的2D型單元陣列。另外，也可以替換Ml、M2的層的上下。再有，在上述實(shí)施方式2中，在挑選搭載了 CMUT的半導(dǎo)體芯片的測(cè)試及成品/不良品時(shí)，在短路檢查中，當(dāng)在多個(gè)CMUT單元中發(fā)現(xiàn)了破壞時(shí)，將半導(dǎo)體芯片判斷為不良品， 但只要是對(duì)于診斷圖像而言沒(méi)有問(wèn)題的電平，即使是多個(gè)CMUT單元的破壞，也可以將半導(dǎo)體芯片作為成品。此外，在上述實(shí)施方式2中，以晶片的狀態(tài)進(jìn)行了薄膜M的反復(fù)振動(dòng)試驗(yàn)，并檢查了上部電極M2與下部電極Ml之間的絕緣膜的絕緣耐壓，由此進(jìn)行了絕緣耐壓已降低的CMUT單元的修復(fù)，但也可以以切割之后的芯片的狀態(tài)或者安裝到超聲波診斷裝置的探頭(probe)中的狀態(tài)實(shí)施一系列的測(cè)試、修復(fù)工序。在以安裝到超聲波診斷裝置的探頭 (probe)中的狀態(tài)實(shí)施一系列的測(cè)試、修復(fù)工序的情況下，在粘接了聲音透鏡之后進(jìn)行不良位置的外觀(guān)觀(guān)察或基于激光照射的修復(fù)比較困難，因此希望是粘接聲音透鏡之前的工序。另外，在上述實(shí)施方式1及2中，對(duì)上部電極M2與下部電極Ml之間的第二絕緣膜 14或第三絕緣膜16的絕緣耐壓已降低的CMUT單元照射脈沖激光來(lái)進(jìn)行除去，但也可以取代激光，而是利用焦點(diǎn)離子束(FIB)進(jìn)行除去。此外，在上述實(shí)施方式1及2中，例示了將搭載了 CMUT的半導(dǎo)體芯片1適用于醫(yī)療用超聲波診斷裝置的探頭中的情況。因此，CMUT單元具有超聲波的發(fā)送及接收兩種功能。 但是，本申請(qǐng)發(fā)明并不限于此，CMUT單元也可以?xún)H具有發(fā)送或接收中的一個(gè)功能。再有，搭載了 CMUT的半導(dǎo)體芯片1并不限于醫(yī)療用，也可以適用于非破壞檢查裝置或超聲波顯微鏡、超聲波流量計(jì)等發(fā)送和接收或收發(fā)超聲波的其他設(shè)備中。本發(fā)明可以利用于采用超聲波探頭的各種醫(yī)療診斷設(shè)備、機(jī)械內(nèi)部的缺陷檢查裝置、基于超聲波的各種成像設(shè)備系統(tǒng)(障礙物的檢測(cè)等)、位置檢測(cè)系統(tǒng)、溫度分布測(cè)量系統(tǒng)、流量測(cè)量系統(tǒng)等。
權(quán)利要求
1.一種超聲波探頭的制造方法，是安裝半導(dǎo)體裝置來(lái)形成超聲波探頭的超聲波探頭的制造方法，其中，該半導(dǎo)體裝置通過(guò)在隔著空穴部配置的上部電極與下部電極之間提供電位差，從而將所述上部電極機(jī)械式動(dòng)作的元件作為一個(gè)單元，在半導(dǎo)體基板的主表面上具有沿著第一方向以及與所述第一方向正交的第二方向配置了規(guī)定數(shù)量的所述單元而形成的塊，沿著所述第一方向配置的構(gòu)成所述塊的多個(gè)單元的所述上部電極通過(guò)輻條而被電連接，沿著所述第二方向配置的構(gòu)成所述塊的多個(gè)單元的所述下部電極被電連接，在所述第一方向以及所述第二方向上以矩陣狀配置了所述塊，該超聲波探頭的制造方法的特征在于，具有(a)在使所述上部電極動(dòng)作之后，測(cè)量所述上部電極與所述下部電極之間的絕緣耐壓的工序；(b)除去在所述(a)工序中判斷為不良的所述單元的所述上部電極的工序；和(c)在所述(b)工序之后，在所述半導(dǎo)體基板的主表面上形成保護(hù)膜的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，所述空穴部在所述下部電極的上方形成為與所述下部電極重疊，所述上部電極在所述空穴部的上方形成為與所述空穴部重疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，在所述下部電極與所述空穴部之間、或者所述空穴部與所述上部電極之間的至少一方形成有絕緣膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，在所述(b)工序中，除去與被判斷為所述不良的所述單元的所述上部電極相連的所述輻條的全部或者一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，在所述(a)工序之前，還具有(d)在所述半導(dǎo)體基板的主表面上形成覆蓋所述上部電極的絕緣膜的工序，在所述(b)工序中，除去了在所述(d)工序中形成的所述絕緣膜之后，除去與被判斷為所述不良的所述單元的所述上部電極以及被判斷為所述不良的所述單元的所述上部電極相連的所述輻條的全部或者一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，在所述(b)工序中，除去一個(gè)所述單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，在所述(b)工序中，利用脈沖激光或焦點(diǎn)離子束的任一個(gè)，除去被判斷為所述不良的所述單元的所述上部電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，以晶片狀態(tài)、芯片狀態(tài)或者安裝到超聲波診斷裝置的探頭的狀態(tài)，進(jìn)行所述(b)工序中的被判斷為所述不良的所述單元的所述上部電極的除去。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，在所述(a)工序中，向所述下部電極施加直流電壓，向所述上部電極施加交流電壓，從而使所述上部電極反復(fù)振動(dòng)之后，在所述上部電極與所述下部電極之間施加直流電壓，測(cè)量所述上部電極與所述下部電極之間的絕緣耐壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，在所述(C)工序之后還具有(e)在所述上部電極與所述下部電極之間施加直流電壓， 從而檢查在所述上部電極與所述下部電極之間有無(wú)短路的工序。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，所述保護(hù)膜為聚酰亞胺膜、氧化硅膜、氮化硅膜或者聚對(duì)二甲苯膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，所述保護(hù)膜是由1層或2層構(gòu)成的絕緣膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探頭的制造方法，其特征在于，構(gòu)成所述塊的多個(gè)單元構(gòu)成進(jìn)行超聲波的發(fā)送或接收的至少一方的超聲波換能器的陣列。
14.一種超聲波探頭，其安裝半導(dǎo)體裝置，其中，該半導(dǎo)體裝置通過(guò)在隔著空穴部配置的上部電極與下部電極之間提供電位差，從而將所述上部電極機(jī)械式動(dòng)作的元件作為一個(gè)單元，在半導(dǎo)體基板的主表面上具有沿著第一方向以及與所述第一方向正交的第二方向配置了規(guī)定數(shù)量的所述單元而形成的塊，沿著所述第一方向配置的構(gòu)成所述塊的多個(gè)單元的所述上部電極通過(guò)輻條而被電連接，沿著所述第二方向配置的構(gòu)成所述塊的多個(gè)單元的所述下部電極被電連接，在所述第一方向以及所述第二方向上以矩陣狀配置了所述塊，該超聲波探頭的特征在于，除去在與所述下部電極之間成為絕緣不良的所述上部電極，并且具備形成在除去了所述上部電極的所述半導(dǎo)體基板的主表面上的保護(hù)膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的超聲波探頭，其特征在于，在所述上部電極與所述下部電極之間，按照與所述上部電極和所述下部電極重疊的方式配置所述空穴部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波探頭的制造方法及超聲波探頭。在形成作為保護(hù)膜的聚酰亞胺膜之前，使薄膜反復(fù)振動(dòng)，從而評(píng)價(jià)上部電極與下部電極之間的絕緣耐壓，預(yù)先除去因薄膜的反復(fù)振動(dòng)而在上部電極與下部電極之間產(chǎn)生了絕緣耐壓降低的不良半導(dǎo)體裝置(CMUT)單元的上部電極，切斷與其他正常半導(dǎo)體裝置單元的電連接，由此在包含修復(fù)后的CMUT單元(RC)在內(nèi)的塊(RB)或溝道(RCH)中，防止薄膜的反復(fù)振動(dòng)后的上部電極與下部電極之間的絕緣耐壓降低。由此，可以提高半導(dǎo)體裝置的制造成品率。
文檔編號(hào)A61B8/00GK102281818SQ20108000456
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者小林孝, 町田俊太郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)療器械