具有与贯通线连接的电极的设备及其制造方法技术

本申请涉及具有与贯通线连接的电极的设备及其制造方法。该电容换能器包含：具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的基板，该基板包含在第一表面和第二表面之间延伸穿过该基板的贯通线；以及第一表面上的单元，该单元包含第一电极以及与该第一电极以第一电极和第二电极之间的间隙间隔开的第二电极。基板的第一表面侧和第二表面侧的贯通线的表面之上布置导电保护膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及其电极与贯通线电连接的设备(诸如用作超声波换能设备等的电容换能器)以及这些设备的制造方法。更具体地，本专利技术涉及包含基板上的贯通电极的电容换能器及制造该电容换能器的方法。
技术介绍
至今为止，已经将电容微机械超声波换能器(CMUT)作为压电设备的替代进行了研究。CMUT具有通过使用振动膜的振动来发送和接收声波(诸如超声波)以及容易地获得尤其是在液体中的优越的宽带特性的能力。在实践中，各自由按二维阵列布置的多个振动膜(或单元)构成的多个元件被布置在基板上以形成单个设备，由此实现所期望的性能。对各个元件的独立控制需要形成分别与一个元件对应的连接线。在以上所描述的结构中，期望使用延伸穿过基板的贯通线或贯通电极以减小设备的尺寸和连接线的寄生电容。用于制造包含贯通线的设备的方法包括“最先穿过(via first)”法和“最后穿过(via last)”法。在最先穿过法中，延伸穿过基板的贯通线在设备形成之前形成。相反，在最后穿过法中，延伸穿过基板的贯通线在设备形成之后形成。就设备性能或制造而言，最先穿过法可能是期望的。美国专利申请公开No.2007/0264732公开了包含贯通线的CMUT。使用最先穿过法来制造所公开的CMUT，并且多晶硅被用作贯通线的材料。由多晶硅构成的贯通线在贯通线形成之后的制造过程中具有相对高的工艺耐性，并且在CMUT的使用中还具有相对高的环境耐性。日本专利公开No.2010-45371公开了具有导电贯通线的
贯通电极结构。导电贯通线在其底部具有导电保护膜以防止导电贯通线经受表面氧化和损伤。在美国专利申请公开No.2007/0264732所公开的CMUT中，贯通线由高电阻率的多晶硅构成，且不容易降低贯通线的电阻。结果，很可能会发生CMUT的设备特性的降低。就CMUT的设备特性而言，主要由低电阻金属(诸如Cu)构成的贯通线是优选的。在日本专利公开No.2010-45371所公开的贯通电极结构中，由导电材料构成的贯通线被用于降低贯通线的电阻。另一方面，贯通线的制造工艺的复杂度高。另外，贯通线的一部分通过保护膜而暴露。如果使用以上所描述的贯通线结构通过最先穿过法来制作诸如CMUT的设备，那么贯通线的暴露部分可能在制作过程中被化学地或机械地损伤。结果，贯通线易于形成表面粗糙或长度降低，这可能不利于与引线的可靠的低电阻连接。一般地，降低的化学或机械损伤要求限制贯通线的材料或者增加设备制造工艺的步骤数。这样的要求很可能导致设备性能下降或者制造成本增加。鉴于这种技术问题，期望容易地制造低电阻高化学抗性的贯通线结构以维持设备性能并降低制造成本。
技术实现思路
因此，根据本专利技术的一个方面的电容换能器包含：具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的基板，该基板包含在第一表面和第二表面之间延伸穿过其中的贯通线；以及第一表面上的单元，该单元包含第一电极以及与该第一电极以第一电极和第二电极之间的间隙间隔开的第二电极。在基板的第一表面侧的贯通线的表面之上布置导电保护膜，并且在基板的第二表面侧的贯通线的表面之上布置导电保护膜。根据本专利技术的另一个方面的设备包含：具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的基板，该基板包含在第一表面和第二表面之间延伸穿过其中的贯通线；以及与贯通线电连接的电极。在基板的第一表面侧的贯通线的表面之上布置导电保护膜，并且在基板的第二表面侧
的贯通线的表面之上布置导电保护膜。根据以下参照附图对示例性实施例的描述，本专利技术的更多特征将变得清楚。附图说明图1是示出根据本专利技术的第一实施例的电容换能器的结构的示意图。图2A至2O示出根据本专利技术的第二实施例的用于制造电容换能器的方法的示意图。图3是根据本专利技术的实施例的电容换能器的顶视图。图4A和4B是示出根据本专利技术的第三实施例的包含电容换能器的被检体信息获取装置的示意图。具体实施方式本专利技术的实施例提供了一种设备，该设备包含：具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的基板，该基板包含在第一表面和第二表面之间延伸穿过其中的贯通线以及与该贯通线电连接的电极，其中在基板的第一表面侧的贯通线的表面之上布置导电保护膜，并且在基板的第二表面侧的贯通线的表面之上布置导电保护膜。该设备例如是包含在基板的第一表面上的单元的电容换能器，该单元包含第一电极以及与该第一电极以第一电极和第二电极之间的间隙间隔开的第二电极。一种用于制造该电容换能器的方法包括：在基板的第一表面侧的贯通线的表面之上形成导电保护膜并且在基板的第二表面侧的贯通线的表面之上形成导电保护膜，并且在基板的第一表面上的形成具有上述结构的单元。将在下文参照附图来描述本专利技术的实施例及其实例。第一实施例将参照图1来描述根据本专利技术的第一实施例的电容换能器的基本配置。图1是电容换能器的截面图。在图1中，为了易于理解仅示出
电容换能器的一个单元(即一个振动膜)。如图1所示，根据本实施例的电容换能器包含各自具有下列结构的多个单元。每个单元都包含在基板1的第一表面1a和与第一表面1a相对的第二表面1b之间延伸穿过基板1的贯通线2(包括2-1和2-2)、布置在基板1的第一表面1a侧的第一电极4以及布置在第一电极4之上的第二电极6，其中第二电极6和第一电极4之间具有间隙(或空腔)5。由被布置为使得第二电极6介于其间的绝缘膜7和8形成的振动膜9被支撑从而能够振动。导电保护膜3(3-1a和3-2a或者3-1b和3-2b)形成于第一表面1a侧和第二表面1b侧的贯通线2的表面(2-1a、2-2a、2-1b和2-2b)上。导电保护膜用来确保贯通线的低抵抗性(low-resistance)连接、增加贯通线的物理和化学耐性并且提高贯通线的表面平坦性。以下将描述平坦性的提高。包含贯通线或贯通电极的端面的基板表面典型地通过化学机械抛光(CMP)等进行平滑化。特别地，期望移除贯通电极的从基板表面暴露的部分或异物(foreign substance)。精确的间隙控制对电容换能器而言是重要的。由于该原因，期望主表面(第一表面)侧的基板表面具有充分小于间隙(例如间隙5)的尺寸(或厚度)的表面粗糙度，并且期望，如果间隙具有大约200nm的厚度则执行平滑化以使得最大表面粗糙度(Rmax)变为小于或等于20nm。使贯通电极平滑化通常导致形成CMP中所见的不规则(irregularities)(被称为“凹陷(dishing)”或“侵蚀(erosion)”)。凹陷由对线表面的过度抛光导致，而侵蚀由对绝缘膜的过度抛光导致。不规则还可能由贯通电极的膜沉积条件中的内部缺陷或者由贯通电极被在CMP期间引入的外来物质破坏所导致。这些不规则(诸如凹陷)具有量级为数微米(μm)的尺寸并且不容易控制。下面将给出进一步的描述。贯通电极基板包含一般主要由低电阻铜制成的贯通电极。通过在硅基板等中形成贯通孔并且将铜电极埋入贯通孔中所制成的基板很可能在基板与铜贯通电极之间具有不规则，
如上所述。其原因在于：凹陷很可能发生于用于使其中已埋入铜的表面光滑化的CMP处理中。另外，不规则很可能由于例如与基板的热膨胀系数的差异而发生。为了使上述结构中的贯通电极绝缘或保护上述结构中的贯通电极，使用具有高涂布性的等离子化学气相沉积(CVD)来形成绝缘膜等。但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容换能器，其特征在于，包含：基板，所述基板具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面，所述基板包含在第一表面与第二表面之间延伸穿过所述基板的贯通线；以及第一表面上的单元，所述单元包含第一电极以及与所述第一电极以第一电极和第二电极之间的间隙间隔开的第二电极，其中在所述基板的第一表面侧的贯通线的表面之上布置导电保护膜，并且在所述基板的第二表面侧的贯通线的表面之上布置导电保护膜。

【技术特征摘要】
2014.08.08 JP 2014-1619891.一种电容换能器，其特征在于，包含：基板，所述基板具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面，所述基板包含在第一表面与第二表面之间延伸穿过所述基板的贯通线；以及第一表面上的单元，所述单元包含第一电极以及与所述第一电极以第一电极和第二电极之间的间隙间隔开的第二电极，其中在所述基板的第一表面侧的贯通线的表面之上布置导电保护膜，并且在所述基板的第二表面侧的贯通线的表面之上布置导电保护膜。2.根据权利要求1所述的电容换能器，其中所述导电保护膜中的每一个都包含具有两个或更多个层的多层膜。3.根据权利要求1所述的电容换能器，其中所述贯通线的表面从所述基板的第一表面和第二表面凹进。4.根据权利要求1所述的电容换能器，还包含被配置为经由所述导电保护膜中的任一个与所述贯通线电连接的电极焊盘。5.根据权利要求1所述的电容换能器，还包含被配置为经由所述导电保护膜中的任一个与所述贯通线电连接的线。6.根据权利要求1所述的电容换能器，其中所述导电保护膜中的每一个都包含形成于其最外层表面上的Au膜。7.根据权利要求6所述的电容换能器，其中所述导电保护膜中的每一个都包含Ni膜和Au膜，并且使所述Au膜形成于其最外层表
\t面上。8.根据权利要求1所述的电容换能器，其中所述贯通线由Cu或Cu合金制成。9.根据权利要求1所述的电容换能器，其中所述贯通线与第一电极或第二电极电连接。10.根据权利要求1所述的电容换能器，其中所述导电保护膜全部形成于所述贯通线的表面上。11.一种设备，其特征在于，包含：基板，所述基板具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面，所述基板包含在第一表面与第二表面之间延伸穿过所述基板的贯通线；以及与所述贯通线电连接的电极，其中在所述基板的第一表面侧的贯通线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王诗男，濑戸本丰，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP