[发明专利]压电元件及其制造方法、超声波探头、超声波测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及压电元件等。

背景技术

使用将压电元件用作超声波的发送用及接收用的换能器的超声波探头及超声波测量装置，测量生物体信息，进行血管机能的评价或血管疾患的判断。例如，专利文献1中公开了使用通过处理接收的超声波的振幅信息得到的来自生物体组织的反射波信号强度，以及通过处理接收的超声波的相位信息得到的生物体组织的移动速度，自动地检测血管壁的超声波探头及超声波测量装置。

在这种超声波探头及超声波测量装置中使用的压电元件，例如专利文献2公开的那样，在薄膜上的振动板上层叠压电体而制成。

可知在通常的压电元件的制造中所使用的单晶硅晶圆中，对应面方位，杨氏模量或泊松比具有各向异性。但是，在以往的压电元件的制造方法中，并未特别重视各向异性，而是简单地在单晶硅晶圆上铺满多个元件，进行图案化、切出而制成。换言之，即便是从相同硅晶圆切出制成的压电元件，各压电元件的振动特性不同，进而压电元件的性能产生不稳定。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-173177号公报

专利文献2：日本特开昭60-206315号公报。

发明内容

本发明以此为背景提出，其目的在于提供抑制起因于硅晶圆的各向异性的性能不稳定的压电元件。

为了解决上述课题的第一发明是层叠压电体和以面方位为[111]的单晶硅为振动用材料的振动板的压电元件。

面方位[111]的单晶硅晶圆的杨氏模量和泊松比没有偏角的各向异性，杨氏模量和泊松比具有各向同性。因此，根据第一发明，如果将面方位[111]的单晶硅晶圆作为振动用材料制成振动板，则制成的压电元件无论从硅晶圆的何处进行图案化，也能比以往大幅度地降低起因于硅晶圆的各向异性的性能不稳定。

第二发明是具备第一发明的压电元件的超声波探头用于发送超声波。

第三发明是具备第一发明的压电元件的超声波探头用于接收超声波。

第四发明是具备第一发明的压电元件的超声波探头用于发送和接收超声波。

根据第二至第四的任一发明，能够实现抑制起因于硅晶圆的各向异性的压电元件的性能不稳定的超声波探头。

第五发明是具备第二至第四的任一发明的超声波探头的超声波测量装置。

根据第五发明，能够实现抑制起因于硅晶圆的弹性模量的各向异性的压电元件的性能不稳定的超声波测量装置。

第六发明是压电元件的制造方法，包括：从面方位为[111]的单晶硅晶圆切出用于振动板的振动用材料的工序，以及层叠压电体和所述振动板的工序。

根据第六发明，能制造得到和第一发明同样的作用效果的压电元件。

附图说明

图1是示出第一实施方式的超声波测量装置的系统构成例的图。

图2是示出第一实施方式的超声波探头的构成例的图。

图3是示出第一实施方式的第二压电元件的构成例的俯视图。

图4是图3中的A-A截面图。

图5是图3中的B-B截面图。

图6是示出单晶硅的[001]面内的杨氏模量的各向异性的例子的图表。

图7是示出单晶硅的[001]面内的泊松比的各向异性的例子的图表。

图8是示出单晶硅的[111]面内的杨氏模量的各向同性的例子的图表。

图9是示出单晶硅的[111]面内的泊松比的各向同性的例子的图表。

图10是用于说明第一实施方式的压电元件的制造工序的流程图。

图11是用于说明[111]面方位硅晶圆的压电元件的硅层及振动板的图案化的位置关系的概念图。

图12是示出第二实施方式的压电元件的构成例的俯视图。

图13是图12的C-C截面。

图14是图12的D-D的截面图。

图15是示出压电元件的构成的变形例的截面图(其1)。

图16是示出压电元件的构成的变形例的截面图(其2)。

图17是示出压电元件的构成的变形例的截面图(其3)。

图18是示出超声波探头的构成的变形例的图。

图19是示出压电元件的构成的变形例的截面图(其4)。

图20用于说明使用各向异性蚀刻的情况下的压电元件的制造工序的流程图。

具体实施方式

[第一实施方式]

图1是示出本实施方式的超声波测量装置10的系统构成例的图。