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JP7082464B2 - Ultrasonic sensor - Google Patents
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JP7082464B2 - Ultrasonic sensor - Google Patents

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JP7082464B2 JP2017172136A JP2017172136A JP7082464B2 JP 7082464 B2 JP7082464 B2 JP 7082464B2 JP 2017172136 A JP2017172136 A JP 2017172136A JP 2017172136 A JP2017172136 A JP 2017172136A JP 7082464 B2 JP7082464 B2 JP 7082464B2
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Description

本発明は、超音波センサに関する。 The present invention relates to an ultrasonic sensor.

特許文献1の図23には、超音波センサの一例として、超音波センサ素子が開示されている。この超音波センサ素子は、開口が形成された表面を有する半導体基板を含む。半導体基板の表面の上には、絶縁層が形成されている。絶縁層の上には、下側電極層が形成されている。下側電極層の上には、圧電体層が形成されている。圧電体層の上には、上側電極層が形成されている。
下側電極層は、絶縁層を挟んで半導体基板の開口に対向する領域、および、絶縁層を挟んで半導体基板の表面に対向する領域を含む。上側電極層は、圧電体層を挟んで下側電極層に対向する領域、および、下側電極層を介さずに、圧電体層および絶縁層を挟んで半導体基板の表面に対向する領域を含む。
FIG. 23 of Patent Document 1 discloses an ultrasonic sensor element as an example of an ultrasonic sensor. This ultrasonic sensor element includes a semiconductor substrate having a surface on which an opening is formed. An insulating layer is formed on the surface of the semiconductor substrate. A lower electrode layer is formed on the insulating layer. A piezoelectric layer is formed on the lower electrode layer. An upper electrode layer is formed on the piezoelectric layer.
The lower electrode layer includes a region facing the opening of the semiconductor substrate with the insulating layer interposed therebetween and a region facing the surface of the semiconductor substrate with the insulating layer interposed therebetween. The upper electrode layer includes a region facing the lower electrode layer with the piezoelectric layer interposed therebetween, and a region facing the surface of the semiconductor substrate with the piezoelectric layer and the insulating layer interposed therebetween without interposing the lower electrode layer. ..

特開2009-244234号公報JP-A-2009-244234

超音波センサの感度は、圧電体の誘電率εに対する圧電定数dの比で定義されるg定数(g=d/ε)によって表現される。g定数が高い程、超音波センサの感度が高い。特許文献1の図23に開示された従来の超音波センサでは、理論上、下側電極層および上側電極層の間に介在する圧電体層の誘電率によってg定数が定まる。
しかし、従来の超音波センサでは、下側電極層は、絶縁層を挟んで半導体基板の表面に対向する第1対向領域を含む一方で、上側電極層は、下側電極層を介さずに、圧電体層および絶縁層を挟んで半導体基板の表面に対向する第2対向領域を含む。
The sensitivity of an ultrasonic sensor is expressed by a g constant (g = d / ε) defined by the ratio of the piezoelectric constant d to the dielectric constant ε of the piezoelectric body. The higher the g constant, the higher the sensitivity of the ultrasonic sensor. In the conventional ultrasonic sensor disclosed in FIG. 23 of Patent Document 1, the g constant is theoretically determined by the dielectric constant of the piezoelectric layer interposed between the lower electrode layer and the upper electrode layer.
However, in a conventional ultrasonic sensor, the lower electrode layer includes a first facing region facing the surface of the semiconductor substrate with the insulating layer interposed therebetween, while the upper electrode layer does not go through the lower electrode layer. A second facing region facing the surface of the semiconductor substrate with the piezoelectric layer and the insulating layer interposed therebetween is included.

そのため、第1対向領域に第1寄生容量が形成され、第2対向領域に第2寄生容量が形成される。第1寄生容量および第2寄生容量は、基板を介して互いに電気的に接続される。したがって、第1寄生容量および第2寄生容量を含む寄生容量回路が、基板および上側電極層の間の領域に形成される。
その結果、g定数を決定づける誘電率が、寄生容量回路に起因して変動する可能性がある。つまり、従来の超音波センサでは、寄生容量に起因して感度が変動する可能性がある。
Therefore, the first parasitic capacitance is formed in the first facing region, and the second parasitic capacitance is formed in the second facing region. The first parasitic capacitance and the second parasitic capacitance are electrically connected to each other via the substrate. Therefore, a parasitic capacitance circuit containing a first parasitic capacitance and a second parasitic capacitance is formed in the region between the substrate and the upper electrode layer.
As a result, the permittivity that determines the g constant may fluctuate due to the parasitic capacitance circuit. That is, in a conventional ultrasonic sensor, the sensitivity may fluctuate due to the parasitic capacitance.

そこで、本発明は、感度の変動を抑制できる超音波センサを提供することを一つの目的とする。 Therefore, one object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor capable of suppressing fluctuations in sensitivity.

本発明の第1局面に係る超音波センサは、開口部が形成された主面を有する基板と、前記基板の前記主面の上に形成され、前記開口部を閉塞する振動板と、前記基板の前記主面の法線方向から見た平面視において第1面積を有し、前記振動板の上に形成された下側電極層と、前記下側電極層の上に形成された第1圧電体層と、前記平面視において前記第1面積以下である第2面積を有し、前記平面視において全体が前記下側電極層と重なるように前記第1圧電体層の上に形成された第1上側電極層とを含み、前記第1上側電極層は、平面視において前記開口部外の領域に引き出されている第1上側引き出し部を含む。 The ultrasonic sensor according to the first aspect of the present invention includes a substrate having a main surface on which an opening is formed, a vibration plate formed on the main surface of the substrate and closing the opening, and the substrate. It has a first area in a plan view seen from the normal direction of the main surface of the above surface, and has a lower electrode layer formed on the vibrating plate and a first piezoelectric layer formed on the lower electrode layer. A second layer having a body layer and a second area which is equal to or less than the first area in the plan view, and formed on the first piezoelectric layer so as to be entirely overlapped with the lower electrode layer in the plan view. The first upper electrode layer includes one upper electrode layer, and the first upper electrode layer includes a first upper drawer portion that is drawn out to a region outside the opening in a plan view .

この超音波センサによれば、第1上側電極層を下側電極層に容量結合させることができる一方で、第1上側電極層を基板から電気的に分離させることができる。
これにより、第1上側電極層および基板の間の領域において、寄生容量が形成されるのを抑制できる。また、下側電極層および基板の間の領域で形成される寄生容量が、第1上側電極層に電気的に接続されるのを抑制できる。よって、感度の低下を抑制できる超音波センサを提供できる。
According to this ultrasonic sensor, the first upper electrode layer can be capacitively coupled to the lower electrode layer, while the first upper electrode layer can be electrically separated from the substrate.
As a result, it is possible to suppress the formation of parasitic capacitance in the region between the first upper electrode layer and the substrate. In addition, the parasitic capacitance formed in the region between the lower electrode layer and the substrate can be suppressed from being electrically connected to the first upper electrode layer. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic sensor capable of suppressing a decrease in sensitivity.

本発明の第2局面に係る超音波センサは、開口部が形成された主面を有する基板と、前記基板の前記主面の上に形成され、前記開口部を閉塞する振動板と、前記振動板の上に形成され、かつ、前記基板の前記主面の法線方向から見た平面視において、前記開口部の内壁によって取り囲まれた領域内に形成された第1下側電極層と、前記振動板の上に形成され、かつ、前記平面視において、前記開口部の内壁によって取り囲まれた領域内に形成された第2下側電極層であって、前記第1下側電極層と前記第2下側電極層とが、平面視において互いに分離されて形成された第2下側電極層と、前記振動板の上に形成され、前記第1下側電極層および前記第2下側電極層を被覆する第1圧電体層と、前記第1圧電体層の上に形成され、前記平面視において、前記第1下側電極層、前記第2下側電極層および前記開口部に重なるように形成された第1上側電極層と、を含む。 The ultrasonic sensor according to the second aspect of the present invention includes a substrate having a main surface on which an opening is formed, a vibration plate formed on the main surface of the substrate and closing the opening, and vibration. The first lower electrode layer formed on the plate and formed in the region surrounded by the inner wall of the opening in a plan view from the normal direction of the main surface of the substrate, and the above. A second lower electrode layer formed on a vibrating plate and in a region surrounded by an inner wall of the opening in the plan view, the first lower electrode layer and the first. The second lower electrode layer is formed on the vibrating plate and the second lower electrode layer formed so as to be separated from each other in a plan view, and the first lower electrode layer and the second lower electrode layer are formed. It is formed on the first piezoelectric layer and the first piezoelectric layer, and overlaps the first lower electrode layer, the second lower electrode layer, and the opening in the plan view. Includes a first upper electrode layer formed.

この超音波センサによれば、第1上側電極層を第1下側電極層および第2下側電極層に容量結合させることができる一方で、第1上側電極層を基板から電気的に分離させることができる。
これにより、第1上側電極層および基板の間の領域において、寄生容量が形成されるのを抑制できる。また、第1下側電極層および基板の間の領域で形成される寄生容量が、第1上側電極層に電気的に接続されるのを抑制できる。また、第2下側電極層および基板の間の領域で形成される寄生容量が、第1上側電極層に電気的に接続されるのを抑制できる。よって、感度の低下を抑制できる超音波センサを提供できる。
According to this ultrasonic sensor, the first upper electrode layer can be capacitively coupled to the first lower electrode layer and the second lower electrode layer, while the first upper electrode layer is electrically separated from the substrate. be able to.
As a result, it is possible to suppress the formation of parasitic capacitance in the region between the first upper electrode layer and the substrate. In addition, the parasitic capacitance formed in the region between the first lower electrode layer and the substrate can be suppressed from being electrically connected to the first upper electrode layer. In addition, the parasitic capacitance formed in the region between the second lower electrode layer and the substrate can be suppressed from being electrically connected to the first upper electrode layer. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic sensor capable of suppressing a decrease in sensitivity.

図1は、本発明の第1実施形態に係る超音波センサを示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an ultrasonic sensor according to a first embodiment of the present invention. 図2は、図1に示すII-II線に沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG. 図3は、図1に示すIII-III線に沿う断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. 図4は、図2に示す領域IVの拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of region IV shown in FIG. 図5は、図2に示す領域Vの拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of the region V shown in FIG. 図6は、参考例に係る超音波センサを示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an ultrasonic sensor according to a reference example. 図7は、参考例に係る超音波センサの電気的構造を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing an electrical structure of an ultrasonic sensor according to a reference example. 図8は、参考例に係る超音波センサの電荷-電圧特性をシミュレーションによって求めたグラフである。FIG. 8 is a graph obtained by simulating the charge-voltage characteristics of an ultrasonic sensor according to a reference example. 図9は、参考例に係る超音波センサの容量-電圧特性をシミュレーションによって求めたグラフである。FIG. 9 is a graph obtained by simulation of the capacitance-voltage characteristics of an ultrasonic sensor according to a reference example. 図10は、図1に示す超音波センサの電気的構造を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing an electrical structure of the ultrasonic sensor shown in FIG. 図11は、図1に示す超音波センサの電荷-電圧特性をシミュレーションによって求めたグラフである。FIG. 11 is a graph obtained by simulating the charge-voltage characteristics of the ultrasonic sensor shown in FIG. 1. 図12は、図1に示す超音波センサの容量-電圧特性をシミュレーションによって求めたグラフである。FIG. 12 is a graph obtained by simulation of the capacitance-voltage characteristics of the ultrasonic sensor shown in FIG. 図13Aは、図1に示す超音波センサの製造方法を説明するための断面図である。FIG. 13A is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing an ultrasonic sensor shown in FIG. 図13Bは、図13Aの後の工程を示す断面図である。FIG. 13B is a cross-sectional view showing the process after FIG. 13A. 図13Cは、図13Bの後の工程を示す断面図である。FIG. 13C is a cross-sectional view showing the process after FIG. 13B. 図13Dは、図13Cの後の工程を示す断面図である。FIG. 13D is a cross-sectional view showing the process after FIG. 13C. 図13Eは、図13Dの後の工程を示す断面図である。FIG. 13E is a cross-sectional view showing the process after FIG. 13D. 図13Fは、図13Eの後の工程を示す断面図である。FIG. 13F is a cross-sectional view showing the process after FIG. 13E. 図13Gは、図13Fの後の工程を示す断面図である。FIG. 13G is a cross-sectional view showing the process after FIG. 13F. 図13Hは、図13Gの後の工程を示す断面図である。FIG. 13H is a cross-sectional view showing the process after FIG. 13G. 図13Iは、図13Hの後の工程を示す断面図である。FIG. 13I is a cross-sectional view showing the process after FIG. 13H. 図13Jは、図13Iの後の工程を示す断面図である。FIG. 13J is a cross-sectional view showing the process after FIG. 13I. 図13Kは、図13Jの後の工程を示す断面図である。FIG. 13K is a cross-sectional view showing the process after FIG. 13J. 図13Lは、図13Kの後の工程を示す断面図である。FIG. 13L is a cross-sectional view showing the process after FIG. 13K. 図14は、本発明の第2実施形態に係る超音波センサを示す平面図である。FIG. 14 is a plan view showing an ultrasonic sensor according to a second embodiment of the present invention. 図15は、図14に示すXV-XV線に沿う断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line XV-XV shown in FIG. 図16は、図14に示すXVI-XVI線に沿う断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line XVI-XVI shown in FIG. 図17は、図14に示す超音波センサの電気的構造を示す回路図である。FIG. 17 is a circuit diagram showing an electrical structure of the ultrasonic sensor shown in FIG. 図18は、本発明の第3実施形態に係る超音波センサを示す平面図である。FIG. 18 is a plan view showing an ultrasonic sensor according to a third embodiment of the present invention. 図19は、図18に示すXIX-XIX線に沿う断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line XIX-XIX shown in FIG. 図20は、図18に示すXX-XX線に沿う断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line XX-XX shown in FIG. 図21は、本発明の第4実施形態に係る超音波センサを示す平面図である。FIG. 21 is a plan view showing an ultrasonic sensor according to a fourth embodiment of the present invention. 図22は、図21に示すXXII-XXII線に沿う断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the line XXII-XXII shown in FIG. 図23は、図21に示すXXIII-XXIII線に沿う断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view taken along the line XXIII-XXIII shown in FIG. 図24は、図21に示す超音波センサの電気的構造を示す回路図である。FIG. 24 is a circuit diagram showing the electrical structure of the ultrasonic sensor shown in FIG. 21. 図25は、本発明の第5実施形態に係る超音波センサを示す平面図である。FIG. 25 is a plan view showing an ultrasonic sensor according to a fifth embodiment of the present invention. 図26は、図25に示すXXVI-XXVI線に沿う断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view taken along the line XXVI-XXVI shown in FIG. 図27は、図25に示すXXVII-XXVII線に沿う断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view taken along the line XXVII-XXVII shown in FIG. 図28は、図25に示すXXVIII-XXVIII線に沿う断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view taken along the line XXVIII-XXVIII shown in FIG. 図29は、図25に示す超音波センサの電気的構造を示す回路図である。FIG. 29 is a circuit diagram showing the electrical structure of the ultrasonic sensor shown in FIG. 25.

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る超音波センサ1を示す平面図である。図2は、図1に示すII-II線に沿う断面図である。図3は、図1に示すIII-III線に沿う断面図である。図4は、図2に示す領域IVの拡大図である。図5は、図2に示す領域Vの拡大図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view showing an ultrasonic sensor 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged view of region IV shown in FIG. FIG. 5 is an enlarged view of the region V shown in FIG.

超音波センサ1は、直方体形状に形成されたセンサ本体2を含む。センサ本体2は、一方側の第1主面3、他方側の第2主面4、ならびに、第1主面3および第2主面4を接続する側面5を含む。第2主面4は、研削面であってもよい。側面5は、研削面であってもよい。
センサ本体2の第1主面3および第2主面4は、それらの法線方向から見た平面視(以下、単に「平面視」という。)において四角形状(より具体的には、長方形状)に形成されている。センサ本体2の側面5は、第1主面3および第2主面4の法線方向に沿って延びている。
The ultrasonic sensor 1 includes a sensor body 2 formed in a rectangular parallelepiped shape. The sensor body 2 includes a first main surface 3 on one side, a second main surface 4 on the other side, and a side surface 5 connecting the first main surface 3 and the second main surface 4. The second main surface 4 may be a ground surface. The side surface 5 may be a ground surface.
The first main surface 3 and the second main surface 4 of the sensor main body 2 have a rectangular shape (more specifically, a rectangular shape) in a plan view (hereinafter, simply referred to as “planar view”) when viewed from their normal directions. ) Is formed. The side surface 5 of the sensor body 2 extends along the normal direction of the first main surface 3 and the second main surface 4.

センサ本体2の長辺に沿う長さLは、0.8mm以上1.4mm以下であってもよい。センサ本体2の短辺に沿う長さWは、0.8mm以上1.4mm以下であってもよい。
センサ本体2は、基板10、振動板11、圧電素子層12、表面絶縁層13および表面電極層14を含む積層構造を有している。この積層構造によって、センサ本体2の第1主面3、第2主面4および側面5が形成されている。
The length L along the long side of the sensor main body 2 may be 0.8 mm or more and 1.4 mm or less. The length W along the short side of the sensor main body 2 may be 0.8 mm or more and 1.4 mm or less.
The sensor main body 2 has a laminated structure including a substrate 10, a diaphragm 11, a piezoelectric element layer 12, a surface insulating layer 13, and a surface electrode layer 14. With this laminated structure, the first main surface 3, the second main surface 4, and the side surface 5 of the sensor main body 2 are formed.

基板10は、直方体形状に形成されている。基板10は、一方側の第1基板主面15、他方側の第2基板主面16、ならびに、第1基板主面15および第2基板主面16を接続する基板側面17を含む。基板10は、センサ本体2の側面5の一部および第2主面4を形成している。
基板10は、半導体基板からなっていてもよい。半導体基板は、シリコン、炭化シリコンまたは化合物半導体を含んでいてもよい。化合物半導体は、酸化物半導体(たとえば酸化ガリウム)や窒化物半導体(たとえば窒化ガリウム)等を含んでいてもよい。半導体基板は、量産性の観点から、シリコンからなることが好ましい。
The substrate 10 is formed in a rectangular parallelepiped shape. The substrate 10 includes a first substrate main surface 15 on one side, a second substrate main surface 16 on the other side, and a substrate side surface 17 connecting the first substrate main surface 15 and the second substrate main surface 16. The substrate 10 forms a part of the side surface 5 of the sensor main body 2 and the second main surface 4.
The substrate 10 may be made of a semiconductor substrate. The semiconductor substrate may include silicon, silicon carbide or a compound semiconductor. The compound semiconductor may include an oxide semiconductor (for example, gallium oxide), a nitride semiconductor (for example, gallium nitride), and the like. The semiconductor substrate is preferably made of silicon from the viewpoint of mass productivity.

基板10の第1基板主面15には、開口部21が形成されている。開口部21は、厚さ方向に沿って基板10を貫通している。開口部21は、第1基板主面15および第2基板主面16のそれぞれにおいて開口している。
開口部21は、平面視において第1基板主面15の中央部に形成されている。開口部21は、平面視において四角形状に形成されていてもよい。開口部21の4辺は、それぞれ、基板10の4つの基板側面17に平行に形成されていてもよい。
An opening 21 is formed on the first substrate main surface 15 of the substrate 10. The opening 21 penetrates the substrate 10 along the thickness direction. The opening 21 is opened in each of the first substrate main surface 15 and the second substrate main surface 16.
The opening 21 is formed in the central portion of the first substrate main surface 15 in a plan view. The opening 21 may be formed in a square shape in a plan view. The four sides of the opening 21 may be formed parallel to the four substrate side surfaces 17 of the substrate 10, respectively.

開口部21は、平面視において三角形状、六角形状等の多角形状に形成されていてもよい。開口部21は、平面視において円形状や楕円形状に形成されていてもよい。
開口部21は、第1基板主面15および第2基板主面16のそれぞれに対して垂直な内壁面を有していてもよい。開口部21は、第1基板主面15側の開口幅が、第2基板主面16側の開口幅よりも狭い、テーパ形状に形成されていてもよい。
The opening 21 may be formed in a polygonal shape such as a triangular shape or a hexagonal shape in a plan view. The opening 21 may be formed in a circular shape or an elliptical shape in a plan view.
The opening 21 may have an inner wall surface perpendicular to each of the first substrate main surface 15 and the second substrate main surface 16. The opening 21 may be formed in a tapered shape in which the opening width on the main surface 15 side of the first substrate is narrower than the opening width on the main surface 16 side of the second substrate.

振動板11は、基板10の第1基板主面15の上に膜状に形成されている。振動板11は、基板10の第1基板主面15のほぼ全体を被覆している。振動板11は、開口部21を閉塞し、かつ、開口部21の天面部を区画する閉塞部22を有している。
振動板11は、センサ本体2の側面5の一部を形成している。振動板11は、基板10の基板側面17に対して面一な側面を有している。振動板11の厚さは、30μm以上80μm以下(たとえば45μm程度)であってもよい。
The diaphragm 11 is formed in a film shape on the first substrate main surface 15 of the substrate 10. The diaphragm 11 covers almost the entire main surface 15 of the first substrate of the substrate 10. The diaphragm 11 has a closing portion 22 that closes the opening 21 and partitions the top surface portion of the opening 21.
The diaphragm 11 forms a part of the side surface 5 of the sensor main body 2. The diaphragm 11 has a side surface flush with respect to the substrate side surface 17 of the substrate 10. The thickness of the diaphragm 11 may be 30 μm or more and 80 μm or less (for example, about 45 μm).

振動板11は、酸化シリコン(SiO)層、窒化シリコン(SiN)層または窒化アルミニウム(AlN)層を含む単層構造を有していてもよい。振動板11は、酸化シリコン層、窒化シリコン層または窒化アルミニウム層のうちの少なくとも1つを含む積層構造を有していてもよい。
圧電素子層12は、振動板11の上からこの順に積層された下側電極層23、第1圧電体層24、第1上側電極層25、第2圧電体層26および第2上側電極層27を含む積層構造を有している。
The diaphragm 11 may have a single-layer structure including a silicon oxide (SiO 2 ) layer, a silicon nitride (SiN) layer, or an aluminum nitride (AlN) layer. The diaphragm 11 may have a laminated structure including at least one of a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and an aluminum nitride layer.
The piezoelectric element layer 12 includes a lower electrode layer 23, a first piezoelectric layer 24, a first upper electrode layer 25, a second piezoelectric layer 26, and a second upper electrode layer 27, which are laminated in this order from the top of the vibrating plate 11. It has a laminated structure including.

下側電極層23は、振動板11の上に形成されている。下側電極層23は、この形態では、振動板11のほぼ全体を被覆している。下側電極層23は、平面視において第1面積S1を有している。
下側電極層23は、振動板11を挟んで、基板10の第1基板主面15および開口部21に対向している。下側電極層23は、センサ本体2の側面5の一部を形成している。下側電極層23は、基板10の基板側面17に対して面一な側面を有している。
The lower electrode layer 23 is formed on the diaphragm 11. In this form, the lower electrode layer 23 covers almost the entire diaphragm 11. The lower electrode layer 23 has a first area S1 in a plan view.
The lower electrode layer 23 faces the first substrate main surface 15 and the opening 21 of the substrate 10 with the diaphragm 11 interposed therebetween. The lower electrode layer 23 forms a part of the side surface 5 of the sensor body 2. The lower electrode layer 23 has a side surface flush with respect to the substrate side surface 17 of the substrate 10.

下側電極層23は、モリブデン(Mo)層を含んでいてもよい。下側電極層23は、モリブデン層からなっていてもよい。下側電極層23の厚さは、40nm以上200nm以下(たとえば100nm程度)であってもよい。
第1圧電体層24は、下側電極層23の上に形成されている。第1圧電体層24は、この形態では、下側電極層23の表面のほぼ全面を被覆している。第1圧電体層24は、センサ本体2の側面5の一部を形成している。第1圧電体層24は、基板10の基板側面17に対して面一な側面を有している。
The lower electrode layer 23 may include a molybdenum (Mo) layer. The lower electrode layer 23 may be made of a molybdenum layer. The thickness of the lower electrode layer 23 may be 40 nm or more and 200 nm or less (for example, about 100 nm).
The first piezoelectric layer 24 is formed on the lower electrode layer 23. In this form, the first piezoelectric layer 24 covers almost the entire surface of the lower electrode layer 23. The first piezoelectric layer 24 forms a part of the side surface 5 of the sensor body 2. The first piezoelectric layer 24 has a side surface flush with respect to the substrate side surface 17 of the substrate 10.

第1圧電体層24は、窒化アルミニウム層を含んでいてもよい。第1圧電体層24は、窒化アルミニウム層からなっていてもよい。第1圧電体層24の厚さは、0.5μm以上2μm以下(たとえば1μm程度)であってもよい。
第1上側電極層25は、第1圧電体層24の上に形成されている。第1上側電極層25は、平面視において第2面積S2を有している。第1上側電極層25の第2面積S2は、下側電極層23の第1面積S1以下(S2≦S1)であることが好ましい。第1上側電極層25の第2面積S2は、下側電極層23の第1面積S1未満(S2<S1)であることがさらに好ましい。
The first piezoelectric layer 24 may include an aluminum nitride layer. The first piezoelectric layer 24 may be made of an aluminum nitride layer. The thickness of the first piezoelectric layer 24 may be 0.5 μm or more and 2 μm or less (for example, about 1 μm).
The first upper electrode layer 25 is formed on the first piezoelectric layer 24. The first upper electrode layer 25 has a second area S2 in a plan view. The second area S2 of the first upper electrode layer 25 is preferably the first area S1 or less (S2 ≦ S1) of the lower electrode layer 23. It is more preferable that the second area S2 of the first upper electrode layer 25 is less than the first area S1 (S2 <S1) of the lower electrode layer 23.

これにより、平面視において第1上側電極層25の全体は、下側電極層23に対向している。第1上側電極層25は、第1圧電体層24を挟んで下側電極層23と容量結合している。下側電極層23および第1上側電極層25の容量結合により、送信用または受信用の第1圧電素子C1が形成されている。
第1上側電極層25は、第1上側内方部30、第1上側引き出し部31および第2上側引き出し部32を含む。
As a result, the entire first upper electrode layer 25 faces the lower electrode layer 23 in a plan view. The first upper electrode layer 25 is capacitively coupled to the lower electrode layer 23 with the first piezoelectric layer 24 interposed therebetween. The first piezoelectric element C1 for transmission or reception is formed by the capacitive coupling of the lower electrode layer 23 and the first upper electrode layer 25.
The first upper electrode layer 25 includes a first upper inner portion 30, a first upper drawer portion 31, and a second upper drawer portion 32.

第1上側電極層25の第1上側内方部30は、平面視において開口部21の内壁によって取り囲まれた領域に形成されている。平面視において第1上側内方部30の全体は、開口部21に重なっている。
平面視において、第1上側内方部30の面積は、開口部21の面積以下である。より具体的には、平面視において、第1上側内方部30の面積は、開口部21の面積未満である。第1上側内方部30は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域のみに形成されている。第1上側内方部30は、平面視において基板10に重なっていない。
The first upper inner portion 30 of the first upper electrode layer 25 is formed in a region surrounded by the inner wall of the opening 21 in a plan view. In a plan view, the entire first upper inner portion 30 overlaps the opening 21.
In a plan view, the area of the first upper inner portion 30 is equal to or less than the area of the opening 21. More specifically, in a plan view, the area of the first upper inner portion 30 is smaller than the area of the opening 21. The first upper inner portion 30 is formed only in the region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. The first upper inner portion 30 does not overlap the substrate 10 in a plan view.

第1上側内方部30は、平面視において円形状に形成されている。第1上側内方部30は、平面視において三角形状、四角形状、六角形状等の多角形状に形成されていてもよい。第1上側内方部30は、平面視において楕円形状に形成されていてもよい。
第1上側電極層25の第1上側引き出し部31は、平面視において第1上側内方部30から開口部21外の領域に引き出されている。第1上側引き出し部31は、この形態では、基板10の短手方向に関して、第1上側内方部30から一方側(図1の上側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。第1上側引き出し部31の端部は、平面視において、基板側面17および開口部21の間の領域に形成されている。
The first upper inner portion 30 is formed in a circular shape in a plan view. The first upper inner portion 30 may be formed in a polygonal shape such as a triangle shape, a quadrangular shape, or a hexagonal shape in a plan view. The first upper inner portion 30 may be formed in an elliptical shape in a plan view.
The first upper drawer portion 31 of the first upper electrode layer 25 is drawn out from the first upper inner portion 30 to the region outside the opening 21 in a plan view. In this embodiment, the first upper drawer portion 31 is pulled out in a strip shape from the first upper inner portion 30 toward the substrate side surface 17 on one side (upper side in FIG. 1) in the lateral direction of the substrate 10. The end portion of the first upper drawer portion 31 is formed in a region between the substrate side surface 17 and the opening 21 in a plan view.

第1上側電極層25の第2上側引き出し部32は、平面視において第1上側内方部30から開口部21外の領域に引き出されている。第2上側引き出し部32は、平面視において第1上側引き出し部31に交差する方向に引き出されている。
第2上側引き出し部32は、この形態では、基板10の長手方向に関して、第1上側内方部30から一方側(図1の左側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。第2上側引き出し部32の端部は、平面視において基板側面17および開口部21の間の領域に形成されている。
The second upper drawer portion 32 of the first upper electrode layer 25 is drawn out from the first upper inner portion 30 to the region outside the opening 21 in a plan view. The second upper drawer portion 32 is pulled out in a direction intersecting the first upper drawer portion 31 in a plan view.
In this embodiment, the second upper drawer portion 32 is pulled out in a band shape from the first upper inner portion 30 toward the substrate side surface 17 on one side (left side in FIG. 1) in the longitudinal direction of the substrate 10. The end of the second upper drawer 32 is formed in the region between the substrate side surface 17 and the opening 21 in a plan view.

図4を参照して、第1上側電極層25は、第1圧電体層24側からこの順に積層された酸化イリジウム(IrOx)層34、イリジウム(Ir)層35、チタン(Ti)層36およびプラチナ(Pt)層37を含む積層構造を有している。
酸化イリジウム層34の厚さは、20nm以上80nm以下(たとえば50nm程度)であってもよい。イリジウム層35の厚さは、20nm以上80nm以下(たとえば50nm程度)であってもよい。
With reference to FIG. 4, the first upper electrode layer 25 includes an iridium (IrOx) layer 34, an iridium (Ir) layer 35, a titanium (Ti) layer 36, which are laminated in this order from the first piezoelectric layer 24 side. It has a laminated structure including a platinum (Pt) layer 37.
The thickness of the iridium oxide layer 34 may be 20 nm or more and 80 nm or less (for example, about 50 nm). The thickness of the iridium layer 35 may be 20 nm or more and 80 nm or less (for example, about 50 nm).

チタン層36の厚さは、5nm以上35nm以下(たとえば20nm程度)であってもよい。プラチナ層37の厚さは、100nm以上300nm以下(たとえば200nm程度)であってもよい。
第2圧電体層26は、第1上側電極層25の上に形成されている。第2圧電体層26は、平面視において、第1上側電極層25の形状に整合する形状を有している。第2圧電体層26は、圧電体内方部40、第1圧電体引き出し部41および第2圧電体引き出し部42を含む。
The thickness of the titanium layer 36 may be 5 nm or more and 35 nm or less (for example, about 20 nm). The thickness of the platinum layer 37 may be 100 nm or more and 300 nm or less (for example, about 200 nm).
The second piezoelectric layer 26 is formed on the first upper electrode layer 25. The second piezoelectric layer 26 has a shape that matches the shape of the first upper electrode layer 25 in a plan view. The second piezoelectric layer 26 includes a piezoelectric internal portion 40, a first piezoelectric pull-out portion 41, and a second piezoelectric lead-out portion 42.

第2圧電体層26の圧電体内方部40、第1圧電体引き出し部41および第2圧電体引き出し部42は、それぞれ、平面視において第1上側電極層25の第1上側内方部30、第1上側引き出し部31および第2上側引き出し部32に整合した形状を有している。
第2圧電体層26は、第1上側電極層25の側面に面一な側面を有している。第1上側電極層25および第2圧電体層26は、第1圧電体層24の上において、メサ構造43を形成している。
The piezoelectric inner side 40, the first piezoelectric drawer 41, and the second piezoelectric drawer 42 of the second piezoelectric layer 26 are the first upper inner portion 30 of the first upper electrode layer 25 in a plan view, respectively. It has a shape consistent with the first upper drawer portion 31 and the second upper drawer portion 32.
The second piezoelectric layer 26 has a side surface flush with the side surface of the first upper electrode layer 25. The first upper electrode layer 25 and the second piezoelectric layer 26 form a mesa structure 43 on the first piezoelectric layer 24.

第2圧電体層26は、チタン酸ジルコン酸鉛(PbZrTi1-x:PZT)層を含んでいてもよい。第2圧電体層26は、PZT層からなっていてもよい。第2圧電体層26の厚さは、0.8μm以上2.0μm以下(たとえば1.0μm程度)であってもよい。
第2上側電極層27は、第2圧電体層26の上に形成されている。第2上側電極層27は、平面視において第3面積S3を有している。第2上側電極層27の第3面積S3は、下側電極層23の第1面積S1以下であり、かつ、第1上側電極層25の第2面積S2以下(S3≦S2≦S1)であってもよい。
The second piezoelectric layer 26 may include a lead zirconate titanate (PbZr x Ti 1-x O 3 : PZT) layer. The second piezoelectric layer 26 may be made of a PZT layer. The thickness of the second piezoelectric layer 26 may be 0.8 μm or more and 2.0 μm or less (for example, about 1.0 μm).
The second upper electrode layer 27 is formed on the second piezoelectric layer 26. The second upper electrode layer 27 has a third area S3 in a plan view. The third area S3 of the second upper electrode layer 27 is equal to or less than the first area S1 of the lower electrode layer 23, and is equal to or less than the second area S2 of the first upper electrode layer 25 (S3 ≦ S2 ≦ S1). You may.

第2上側電極層27の第3面積S3は、下側電極層23の第1面積S1未満であり、かつ、第1上側電極層25の第2面積S2以下(S3≦S2<S1)であることが好ましい。第2上側電極層27の第3面積S3は、下側電極層23の第1面積S1未満であり、かつ、第1上側電極層25の第2面積S2未満(S3<S2<S1)であることがさらに好ましい。 The third area S3 of the second upper electrode layer 27 is smaller than the first area S1 of the lower electrode layer 23, and is equal to or less than the second area S2 of the first upper electrode layer 25 (S3 ≦ S2 <S1). Is preferable. The third area S3 of the second upper electrode layer 27 is smaller than the first area S1 of the lower electrode layer 23 and less than the second area S2 of the first upper electrode layer 25 (S3 <S2 <S1). Is even more preferable.

平面視において第2上側電極層27の全体は、第1上側電極層25に重なっている。第2上側電極層27は、第2圧電体層26を挟んで第1上側電極層25と容量結合している。第1上側電極層25および第2上側電極層27の容量結合により、送信用または受信用の第2圧電素子C2が形成されている。
第1圧電素子C1が受信用の場合、第2圧電素子C2は送信用である。第1圧電素子C1が送信用の場合、第2圧電素子C2は受信用である。
In a plan view, the entire second upper electrode layer 27 overlaps the first upper electrode layer 25. The second upper electrode layer 27 is capacitively coupled to the first upper electrode layer 25 with the second piezoelectric layer 26 interposed therebetween. The second piezoelectric element C2 for transmission or reception is formed by the capacitive coupling of the first upper electrode layer 25 and the second upper electrode layer 27.
When the first piezoelectric element C1 is for reception, the second piezoelectric element C2 is for transmission. When the first piezoelectric element C1 is for transmission, the second piezoelectric element C2 is for reception.

第2上側電極層27は、第2上側内方部44および第3上側引き出し部45を含む。
第2上側電極層27の第2上側内方部44は、第2圧電体層26の圧電体内方部40の上に形成されている。平面視において第2上側内方部44の全体は、開口部21に重なっている。平面視において第2上側内方部44の面積は、開口部21の面積以下である。より具体的には、平面視において第2上側内方部44の面積は、開口部21の面積未満である。
The second upper electrode layer 27 includes a second upper inner portion 44 and a third upper drawer portion 45.
The second upper inner portion 44 of the second upper electrode layer 27 is formed on the piezoelectric inner side portion 40 of the second piezoelectric layer 26. In a plan view, the entire second upper inner portion 44 overlaps the opening 21. In a plan view, the area of the second upper inner portion 44 is equal to or less than the area of the opening 21. More specifically, the area of the second upper inner portion 44 in a plan view is smaller than the area of the opening 21.

第2上側内方部44は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域のみに形成されている。第2上側内方部44の周縁は、平面視において第2圧電体層26の圧電体内方部40の周縁よりも内側の領域に形成されている。第2上側内方部44は、平面視において基板10に重なっていない。
第2上側内方部44は、平面視において円形状に形成されている。第2上側内方部44は、平面視において三角形状、四角形状、六角形状等の多角形状に形成されていてもよい。第2上側内方部44は、平面視において楕円形状に形成されていてもよい。
The second upper inner portion 44 is formed only in the region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. The peripheral edge of the second upper inner portion 44 is formed in a region inside the peripheral edge of the piezoelectric inner inner portion 40 of the second piezoelectric layer 26 in a plan view. The second upper inner portion 44 does not overlap the substrate 10 in a plan view.
The second upper inner portion 44 is formed in a circular shape in a plan view. The second upper inner portion 44 may be formed in a polygonal shape such as a triangular shape, a quadrangular shape, or a hexagonal shape in a plan view. The second upper inner portion 44 may be formed in an elliptical shape in a plan view.

第2上側電極層27の第3上側引き出し部45は、第2圧電体層26の第2圧電体引き出し部42の上に形成されている。第3上側引き出し部45は、平面視において第2上側内方部44から開口部21外の領域に引き出されている。
第3上側引き出し部45は、基板10の長手方向に関して、第2上側内方部44から一方側(図1の左側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。第3上側引き出し部45の端部は、平面視において第1上側電極層25の第2上側引き出し部32の端部および開口部21の間の領域に形成されている。
The third upper drawer portion 45 of the second upper electrode layer 27 is formed on the second piezoelectric drawer portion 42 of the second piezoelectric layer 26. The third upper drawer portion 45 is drawn out from the second upper inner portion 44 to the region outside the opening 21 in a plan view.
The third upper drawer portion 45 is pulled out in a strip shape from the second upper inner portion 44 toward the substrate side surface 17 on one side (left side in FIG. 1) in the longitudinal direction of the substrate 10. The end portion of the third upper drawer portion 45 is formed in a region between the end portion and the opening portion 21 of the second upper drawer portion 32 of the first upper electrode layer 25 in a plan view.

平面視において、第3上側引き出し部45の面積は、第1上側電極層25の第1上側引き出し部31の面積以下である。より具体的には、平面視において、第3上側引き出し部45の面積は、第1上側引き出し部31の面積未満である。平面視において第3上側引き出し部45の全体は、第1上側引き出し部31に重なっている。
図5を参照して、第2上側電極層27は、第2圧電体層26側からこの順に積層された酸化イリジウム(IrOx)層46およびイリジウム(Ir)層47を含む積層構造を有していてもよい。
In a plan view, the area of the third upper drawer portion 45 is equal to or smaller than the area of the first upper drawer portion 31 of the first upper electrode layer 25. More specifically, in a plan view, the area of the third upper drawer portion 45 is smaller than the area of the first upper drawer portion 31. In a plan view, the entire third upper drawer portion 45 overlaps with the first upper drawer portion 31.
With reference to FIG. 5, the second upper electrode layer 27 has a laminated structure including an iridium (IrOx) layer 46 and an iridium (Ir) layer 47 laminated in this order from the second piezoelectric layer 26 side. May be.

酸化イリジウム層46の厚さは、20nm以上80nm以下(たとえば50nm程度)であってもよい。イリジウム層47の厚さは、20nm以上80nm以下(たとえば50nm程度)であってもよい。
図1および図2を参照して、第1圧電体層24には、下側パッド開口51が形成されている。下側パッド開口51は、第1圧電体層24を貫通して、下側電極層23の一部をパッド領域として露出させている。
The thickness of the iridium oxide layer 46 may be 20 nm or more and 80 nm or less (for example, about 50 nm). The thickness of the iridium layer 47 may be 20 nm or more and 80 nm or less (for example, about 50 nm).
With reference to FIGS. 1 and 2, a lower pad opening 51 is formed in the first piezoelectric layer 24. The lower pad opening 51 penetrates the first piezoelectric layer 24 and exposes a part of the lower electrode layer 23 as a pad region.

下側パッド開口51は、この形態では、平面視において第1上側電極層25の第1上側内方部30に対して第1上側電極層25の第1上側引き出し部31とは反対側の領域(つまり、基板10の他端部側の領域)に形成されている。
図1および図3を参照して、第2圧電体層26には、第1上側パッド開口52が形成されている。第1上側パッド開口52は、第2圧電体層26を貫通して、第1上側電極層25の第1上側引き出し部31の一部をパッド領域として露出させている。
In this embodiment, the lower pad opening 51 is a region opposite to the first upper drawer portion 31 of the first upper electrode layer 25 with respect to the first upper inner portion 30 of the first upper electrode layer 25 in a plan view. (That is, it is formed in the region on the other end side of the substrate 10).
With reference to FIGS. 1 and 3, the second piezoelectric layer 26 is formed with a first upper pad opening 52. The first upper pad opening 52 penetrates the second piezoelectric layer 26 and exposes a part of the first upper drawer portion 31 of the first upper electrode layer 25 as a pad region.

表面絶縁層13は、第1圧電体層24の表面およびメサ構造43の表面に沿って膜状に形成されている。表面絶縁層13は、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化アルミニウム層または窒化アルミニウム層のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
表面絶縁層13は、下側パッド開口51内において、下側電極層23を露出させるように下側パッド開口51の内壁に沿って膜状に形成されている。表面絶縁層13は、第1上側パッド開口52内において、第1上側電極層25を露出させるように第1上側パッド開口52の内壁に沿って膜状に形成されている。
The surface insulating layer 13 is formed in a film shape along the surface of the first piezoelectric layer 24 and the surface of the mesa structure 43. The surface insulating layer 13 may include at least one of a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, an aluminum oxide layer, and an aluminum nitride layer.
The surface insulating layer 13 is formed in a film shape in the lower pad opening 51 along the inner wall of the lower pad opening 51 so as to expose the lower electrode layer 23. The surface insulating layer 13 is formed in a film shape in the first upper pad opening 52 along the inner wall of the first upper pad opening 52 so as to expose the first upper electrode layer 25.

図1および図2を参照して、表面電極層14には、第2上側パッド開口53が形成されている。第2上側パッド開口53は、第2上側電極層27の第1圧電体引き出し部41の一部をパッド領域として露出させている。
表面電極層14は、表面絶縁層13の上に形成されている。表面電極層14は、銅層、アルミニウム層、金層、チタン層、窒化チタン層、チタンタングステン層、アルミニウム-銅合金層、アルミニウム-シリコン合金層、または、アルミニウム-シリコン-銅合金層のうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
With reference to FIGS. 1 and 2, a second upper pad opening 53 is formed in the surface electrode layer 14. The second upper pad opening 53 exposes a part of the first piezoelectric material extraction portion 41 of the second upper electrode layer 27 as a pad region.
The surface electrode layer 14 is formed on the surface insulating layer 13. The surface electrode layer 14 is a copper layer, an aluminum layer, a gold layer, a titanium layer, a titanium nitride layer, a titanium tungsten layer, an aluminum-copper alloy layer, an aluminum-silicon alloy layer, or an aluminum-silicon-copper alloy layer. It may contain at least one.

表面電極層14は、アルミニウム-銅合金層からなる単層構造を有していてもよい。表面電極層14は、表面絶縁層13の上にこの順に積層された窒化チタン層およびアルミニウム-シリコン合金層を含む積層構造を有していてもよい。表面電極層14は、表面絶縁層13の上にこの順に積層されたチタンタングステン層および金層を含む積層構造を有していてもよい。 The surface electrode layer 14 may have a single-layer structure composed of an aluminum-copper alloy layer. The surface electrode layer 14 may have a laminated structure including a titanium nitride layer and an aluminum-silicon alloy layer laminated in this order on the surface insulating layer 13. The surface electrode layer 14 may have a laminated structure including a titanium tungsten layer and a gold layer laminated in this order on the surface insulating layer 13.

表面電極層14は、下側パッド電極層54、第1上側パッド電極層55および第2上側パッド電極層56を含む。
下側パッド電極層54は、表面絶縁層13の上において任意の領域に形成されている。下側パッド電極層54は、島状の下側パッド領域57およびライン状の下側配線領域58を含む。下側パッド領域57は、表面絶縁層13の上の任意の領域において、平面視において四角形状に形成されている。
The surface electrode layer 14 includes a lower pad electrode layer 54, a first upper pad electrode layer 55, and a second upper pad electrode layer 56.
The lower pad electrode layer 54 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13. The lower pad electrode layer 54 includes an island-shaped lower pad region 57 and a line-shaped lower wiring region 58. The lower pad region 57 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13 in a square shape in a plan view.

下側配線領域58は、下側パッド領域57および下側電極層23の間の領域に引き回されている。下側配線領域58は、下側パッド領域57から引き出され、表面絶縁層13の上から下側パッド開口51に入り込んでいる。
下側配線領域58は、下側パッド開口51内において、下側電極層23に接続されている。下側パッド領域57は、下側配線領域58を介して下側電極層23に電気的に接続されている。
The lower wiring region 58 is routed to a region between the lower pad region 57 and the lower electrode layer 23. The lower wiring region 58 is drawn out from the lower pad region 57 and enters the lower pad opening 51 from above the surface insulating layer 13.
The lower wiring region 58 is connected to the lower electrode layer 23 in the lower pad opening 51. The lower pad region 57 is electrically connected to the lower electrode layer 23 via the lower wiring region 58.

下側配線領域58を有さない下側パッド電極層54が採用されてもよい。この場合、下側パッド領域57が、表面絶縁層13の上から下側パッド開口51に入り込む。下側パッド領域57は、下側パッド開口51内において、下側電極層23に直接接続される。
第1上側パッド電極層55は、表面絶縁層13の上において任意の領域に形成されている。第1上側パッド電極層55は、島状の第1上側パッド領域59およびライン状の第1上側配線領域60を含む。第1上側パッド領域59は、表面絶縁層13の上の任意の領域において、平面視において四角形状に形成されている。
A lower pad electrode layer 54 that does not have a lower wiring region 58 may be adopted. In this case, the lower pad region 57 enters the lower pad opening 51 from above the surface insulating layer 13. The lower pad region 57 is directly connected to the lower electrode layer 23 within the lower pad opening 51.
The first upper pad electrode layer 55 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13. The first upper pad electrode layer 55 includes an island-shaped first upper pad region 59 and a line-shaped first upper wiring region 60. The first upper pad region 59 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13 in a square shape in a plan view.

第1上側配線領域60は、第1上側パッド領域59および第1上側電極層25の間の領域に引き回されている。第1上側配線領域60は、第1上側パッド領域59から引き出され、表面絶縁層13の上から第1上側パッド開口52に入り込んでいる。
第1上側配線領域60は、第1上側パッド開口52内において、第1上側電極層25に接続されている。第1上側パッド領域59は、第1上側配線領域60を介して第1上側電極層25に電気的に接続されている。
The first upper wiring region 60 is routed to a region between the first upper pad region 59 and the first upper electrode layer 25. The first upper wiring region 60 is drawn out from the first upper pad region 59 and enters the first upper pad opening 52 from above the surface insulating layer 13.
The first upper wiring region 60 is connected to the first upper electrode layer 25 in the first upper pad opening 52. The first upper pad region 59 is electrically connected to the first upper electrode layer 25 via the first upper wiring region 60.

第1上側配線領域60を有さない第1上側パッド電極層55が採用されてもよい。この場合、第1上側パッド領域59が、表面絶縁層13の上から第1上側パッド開口52に入り込む。第1上側パッド領域59は、第1上側パッド開口52内において、第1上側電極層25に直接接続される。
第2上側パッド電極層56は、表面絶縁層13の上において任意の領域に形成されている。第2上側パッド電極層56は、島状の第2上側パッド領域61およびライン状の第2上側配線領域62を含む。第2上側パッド領域61は、表面絶縁層13の上の任意の領域において、平面視において四角形状に形成されている。
The first upper pad electrode layer 55 having no first upper wiring region 60 may be adopted. In this case, the first upper pad region 59 enters the first upper pad opening 52 from above the surface insulating layer 13. The first upper pad region 59 is directly connected to the first upper electrode layer 25 in the first upper pad opening 52.
The second upper pad electrode layer 56 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13. The second upper pad electrode layer 56 includes an island-shaped second upper pad region 61 and a line-shaped second upper wiring region 62. The second upper pad region 61 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13 in a square shape in a plan view.

第2上側配線領域62は、第2上側パッド領域61および第2上側電極層27の間の領域に引き回されている。第2上側配線領域62は、第2上側パッド領域61から引き出され、表面絶縁層13の上から第2上側パッド開口53に入り込んでいる。
第2上側配線領域62は、第2上側パッド開口53内において、第2上側電極層27に接続されている。第2上側パッド領域61は、第2上側配線領域62を介して第2上側電極層27に電気的に接続されている。
The second upper wiring region 62 is routed to a region between the second upper pad region 61 and the second upper electrode layer 27. The second upper wiring region 62 is drawn out from the second upper pad region 61 and enters the second upper pad opening 53 from above the surface insulating layer 13.
The second upper wiring region 62 is connected to the second upper electrode layer 27 in the second upper pad opening 53. The second upper pad region 61 is electrically connected to the second upper electrode layer 27 via the second upper wiring region 62.

第2上側配線領域62を有さない第2上側パッド電極層56が採用されてもよい。この場合、第2上側パッド領域61が、表面絶縁層13の上から第2上側パッド開口53に入り込む。第2上側パッド領域61は、第2上側パッド開口53内において、第2上側電極層27に直接接続される。
図6は、参考例に係る超音波センサ65を示す断面図である。図6において、超音波センサ1と同様の構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
A second upper pad electrode layer 56 that does not have a second upper wiring region 62 may be adopted. In this case, the second upper pad region 61 enters the second upper pad opening 53 from above the surface insulating layer 13. The second upper pad region 61 is directly connected to the second upper electrode layer 27 in the second upper pad opening 53.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an ultrasonic sensor 65 according to a reference example. In FIG. 6, the same structure as that of the ultrasonic sensor 1 is designated by the same reference numeral, and the description thereof will be omitted.

図6を参照して、参考例に係る超音波センサ65では、下側電極層23は、振動板11の一部の領域を露出させるように、振動板11の上に形成されている。
第1上側電極層25は、第1圧電体層24の一部の領域を露出させるように、第1圧電体層24の上に形成されている。第1上側電極層25の一部の領域は、下側電極層23を挟まずに基板10に対向している。第2圧電体層26は、第1上側電極層25の表面の全面を被覆している。したがって、メサ構造43は、形成されていない。
With reference to FIG. 6, in the ultrasonic sensor 65 according to the reference example, the lower electrode layer 23 is formed on the diaphragm 11 so as to expose a part of the region of the diaphragm 11.
The first upper electrode layer 25 is formed on the first piezoelectric layer 24 so as to expose a part of the region of the first piezoelectric layer 24. A part of the region of the first upper electrode layer 25 faces the substrate 10 without sandwiching the lower electrode layer 23. The second piezoelectric layer 26 covers the entire surface of the first upper electrode layer 25. Therefore, the mesa structure 43 is not formed.

第2上側電極層27は、第2圧電体層26の一部の領域を露出させるように、第2圧電体層26の上に形成されている。第2上側電極層27の一部の領域は、第1上側電極層25および下側電極層23を挟まずに基板10に対向している。
下側パッド開口51は、第2圧電体層26、第1上側電極層25および第1圧電体層24を貫通し、下側電極層23の一部の領域を露出させている。図示を省略するが、第1上側パッド開口52は、第2圧電体層26を貫通し、第1上側電極層25の一部の領域を露出させている。
The second upper electrode layer 27 is formed on the second piezoelectric layer 26 so as to expose a part of the region of the second piezoelectric layer 26. A part of the region of the second upper electrode layer 27 faces the substrate 10 without sandwiching the first upper electrode layer 25 and the lower electrode layer 23.
The lower pad opening 51 penetrates the second piezoelectric layer 26, the first upper electrode layer 25, and the first piezoelectric layer 24, and exposes a part of the lower electrode layer 23. Although not shown, the first upper pad opening 52 penetrates the second piezoelectric layer 26 and exposes a part of the first upper electrode layer 25.

表面絶縁層13は、第2上側電極層27を被覆するように第2圧電体層26の表面に沿って膜状に形成されている。表面絶縁層13は、下側電極層23を露出させるように下側パッド開口51の内壁面に沿って膜状に形成されている。
表面絶縁層13は、第1上側電極層25を露出させるように第1上側パッド開口52の内壁面に沿って膜状に形成されている。第2上側パッド開口53は、表面絶縁層13を貫通し、第2上側電極層27の一部の領域を露出させている。
The surface insulating layer 13 is formed in a film shape along the surface of the second piezoelectric layer 26 so as to cover the second upper electrode layer 27. The surface insulating layer 13 is formed in a film shape along the inner wall surface of the lower pad opening 51 so as to expose the lower electrode layer 23.
The surface insulating layer 13 is formed in a film shape along the inner wall surface of the first upper pad opening 52 so as to expose the first upper electrode layer 25. The second upper pad opening 53 penetrates the surface insulating layer 13 and exposes a part of the second upper electrode layer 27.

図7は、参考例に係る超音波センサ65の電気的構造を示す回路図である。
図6および図7を参照して、参考例に係る超音波センサ65では、下側電極層23および第1上側電極層25の容量結合により、送信用または受信用の第1圧電素子C1が形成されている。また、第1上側電極層25および第2上側電極層27の容量結合により、送信用または受信用の第2圧電素子C2が形成されている。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an electrical structure of an ultrasonic sensor 65 according to a reference example.
In the ultrasonic sensor 65 according to the reference example with reference to FIGS. 6 and 7, a first piezoelectric element C1 for transmission or reception is formed by capacitive coupling of the lower electrode layer 23 and the first upper electrode layer 25. Has been done. Further, the second piezoelectric element C2 for transmission or reception is formed by the capacitive coupling of the first upper electrode layer 25 and the second upper electrode layer 27.

参考例に係る超音波センサ65において、第1上側電極層25が、下側電極層23を挟まずに基板10に対向する領域には、寄生容量Cp1が形成されている。寄生容量Cp1には、基板10の表層部に形成される空乏層に起因する容量も含まれ得る。
また、第2上側電極層27が、第1上側電極層25および下側電極層23を挟まずに基板10に対向する領域には、寄生容量Cp2が形成されている。
In the ultrasonic sensor 65 according to the reference example, the parasitic capacitance Cp1 is formed in the region where the first upper electrode layer 25 faces the substrate 10 without sandwiching the lower electrode layer 23. Parasitic capacitance Cp1 may also include capacitance due to the depletion layer formed on the surface layer portion of the substrate 10.
Further, a parasitic capacitance Cp2 is formed in a region where the second upper electrode layer 27 faces the substrate 10 without sandwiching the first upper electrode layer 25 and the lower electrode layer 23.

下側電極層23が、振動板11を挟んで基板10に対向する領域には、寄生容量Cp3が形成されている。寄生容量Cp3には、基板10の表層部に形成される空乏層に起因する容量も含まれ得る。
寄生容量Cp1、寄生容量Cp2および寄生容量Cp3は、基板10を介して互いに電気的に接続されている。これにより、寄生容量Cp1、寄生容量Cp2および寄生容量Cp3を含む寄生容量回路が、基板10および表面電極層14の間の領域に形成されている。
A parasitic capacitance Cp3 is formed in a region where the lower electrode layer 23 faces the substrate 10 with the diaphragm 11 interposed therebetween. Parasitic capacitance Cp3 may also include capacitance due to the depletion layer formed on the surface layer portion of the substrate 10.
The parasitic capacitance Cp1, the parasitic capacitance Cp2 and the parasitic capacitance Cp3 are electrically connected to each other via the substrate 10. As a result, a parasitic capacitance circuit including the parasitic capacitance Cp1, the parasitic capacitance Cp2 and the parasitic capacitance Cp3 is formed in the region between the substrate 10 and the surface electrode layer 14.

図8は、参考例に係る超音波センサ65の電荷Q-電圧V特性をシミュレーションによって求めたグラフである。図8において縦軸は電荷Q[μC・cm-2]であり、横軸は電圧V[V]である。
ここでは、下側電極層23および第1上側電極層25の間の印加電圧Vを、0V、-30V、0V、+30Vの順に連続的に変動させたときの電荷Qの変化を調べた。図8を参照して、参考例に係る超音波センサ65の電荷量は、印加電圧Vの変動に応じてヒステリシス曲線を描くことが分かった。
FIG. 8 is a graph obtained by simulating the charge Q-voltage V characteristics of the ultrasonic sensor 65 according to the reference example. In FIG. 8, the vertical axis is the charge Q [μC · cm -2 ] and the horizontal axis is the voltage V [V].
Here, the change in charge Q when the applied voltage V between the lower electrode layer 23 and the first upper electrode layer 25 was continuously changed in the order of 0V, -30V, 0V, and + 30V was investigated. With reference to FIG. 8, it was found that the charge amount of the ultrasonic sensor 65 according to the reference example draws a hysteresis curve according to the fluctuation of the applied voltage V.

図9は、参考例に係る超音波センサ65の容量C-電圧V特性をシミュレーションによって求めたグラフである。図9において縦軸は容量C[pF]であり、横軸は電圧V[V]である。
ここでは、下側電極層23および第1上側電極層25の間の印加電圧Vを、0V、-30V、0V、+30Vの順に連続的に変動させたときの容量Cの変化を調べた。図9を参照して、参考例に係る超音波センサ65の容量Cは、印加電圧Vの変動に応じてヒステリシス曲線を描くことが分かった。
FIG. 9 is a graph obtained by simulating the capacitance C-voltage V characteristics of the ultrasonic sensor 65 according to the reference example. In FIG. 9, the vertical axis is the capacitance C [pF], and the horizontal axis is the voltage V [V].
Here, the change in capacitance C when the applied voltage V between the lower electrode layer 23 and the first upper electrode layer 25 was continuously changed in the order of 0V, -30V, 0V, and + 30V was investigated. With reference to FIG. 9, it was found that the capacitance C of the ultrasonic sensor 65 according to the reference example draws a hysteresis curve according to the fluctuation of the applied voltage V.

図8および図9を参照して、参考例に係る超音波センサ65によれば、電荷Q-電圧V特性および容量C-電圧V特性は、いずれも、非線形となることが分かった。つまり、参考例に係る超音波センサ65によれば、感度が変動していることが分かった。
超音波センサの感度は、圧電体の誘電率εに対する圧電定数dの比で定義されるg定数(g=d/ε)によって表現される。g定数が高い程、超音波センサの感度が高い。参考例に係る超音波センサ65では、理論上、下側電極層23および第1上側電極層25の間に介在する第1圧電体層24の誘電率によってg定数が定まる。
According to the ultrasonic sensor 65 according to the reference example with reference to FIGS. 8 and 9, it was found that the charge Q-voltage V characteristic and the capacitance C-voltage V characteristic are both non-linear. That is, according to the ultrasonic sensor 65 according to the reference example, it was found that the sensitivity fluctuates.
The sensitivity of an ultrasonic sensor is expressed by a g constant (g = d / ε) defined by the ratio of the piezoelectric constant d to the dielectric constant ε of the piezoelectric body. The higher the g constant, the higher the sensitivity of the ultrasonic sensor. In the ultrasonic sensor 65 according to the reference example, the g constant is theoretically determined by the dielectric constant of the first piezoelectric layer 24 interposed between the lower electrode layer 23 and the first upper electrode layer 25.

しかし、参考例に係る超音波センサ65では、寄生容量Cp1、寄生容量Cp2および寄生容量Cp3を含む寄生容量回路(図7参照)が、基板10および表面電極層14の間の領域に形成されている。その結果、寄生容量回路に起因して、感度が変動したと考えられる。
図10は、図1に示す超音波センサ1の電気的構造を示す回路図である。超音波センサ1の電気的構造は、実線部によって示されている。
However, in the ultrasonic sensor 65 according to the reference example, a parasitic capacitance circuit (see FIG. 7) including a parasitic capacitance Cp1, a parasitic capacitance Cp2, and a parasitic capacitance Cp3 is formed in a region between the substrate 10 and the surface electrode layer 14. There is. As a result, it is considered that the sensitivity fluctuated due to the parasitic capacitance circuit.
FIG. 10 is a circuit diagram showing an electrical structure of the ultrasonic sensor 1 shown in FIG. The electrical structure of an ultrasonic sensor 1 is shown by a solid line portion.

図2および図10を参照して、超音波センサ1では、下側電極層23および第1上側電極層25の容量結合により、送信用または受信用の第1圧電素子C1が形成されている。また、第1上側電極層25および第2上側電極層27の容量結合により、送信用または受信用の第2圧電素子C2が形成されている。
超音波センサ1では、平面視において第1上側電極層25の全体が、下側電極層23と重なっている。そのため、第1上側電極層25の全体が、第1圧電体層24を挟んで下側電極層23と容量結合している。これにより、基板10および第1上側電極層25の間の領域において、寄生容量Cp1の形成が抑制される。
With reference to FIGS. 2 and 10, in the ultrasonic sensor 1, the first piezoelectric element C1 for transmission or reception is formed by the capacitive coupling of the lower electrode layer 23 and the first upper electrode layer 25. Further, the second piezoelectric element C2 for transmission or reception is formed by the capacitive coupling of the first upper electrode layer 25 and the second upper electrode layer 27.
In the ultrasonic sensor 1, the entire first upper electrode layer 25 overlaps with the lower electrode layer 23 in a plan view. Therefore, the entire first upper electrode layer 25 is capacitively coupled to the lower electrode layer 23 with the first piezoelectric layer 24 interposed therebetween. As a result, the formation of the parasitic capacitance Cp1 is suppressed in the region between the substrate 10 and the first upper electrode layer 25.

また、超音波センサ1では、平面視において第2上側電極層27の全体が、第1上側電極層25と重なっている。そのため、第2上側電極層27の全体が、第2圧電体層26を挟んで第1上側電極層25と容量結合している。これにより、基板10および第2上側電極層27の間の領域において、寄生容量Cp2の形成が抑制される。
しかも、下側電極層23は、振動板11の表面の全面を被覆している。これにより、基板10を、第1上側電極層25および第2上側電極層27から適切に電気的に分離させることができる。
Further, in the ultrasonic sensor 1, the entire second upper electrode layer 27 overlaps with the first upper electrode layer 25 in a plan view. Therefore, the entire second upper electrode layer 27 is capacitively coupled to the first upper electrode layer 25 with the second piezoelectric layer 26 interposed therebetween. As a result, the formation of the parasitic capacitance Cp2 is suppressed in the region between the substrate 10 and the second upper electrode layer 27.
Moreover, the lower electrode layer 23 covers the entire surface of the diaphragm 11. As a result, the substrate 10 can be appropriately electrically separated from the first upper electrode layer 25 and the second upper electrode layer 27.

したがって、下側電極層23および基板10の間の領域に形成される寄生容量Cp3は、電気的に開放状態となるため、機能しない。このように、超音波センサ1では、寄生容量回路の形成を抑制できる。超音波センサ1の電荷Q-電圧V特性および容量C-電圧V特性が、図11および図12にそれぞれ示されている。
図11は、図1に示す超音波センサ1の電荷Q-電圧V特性をシミュレーションによって求めたグラフである。図11において縦軸は電荷Q[μC・cm-2]であり、横軸は電圧V[V]である。
Therefore, the parasitic capacitance Cp3 formed in the region between the lower electrode layer 23 and the substrate 10 is electrically open and does not function. As described above, the ultrasonic sensor 1 can suppress the formation of the parasitic capacitance circuit. The charge Q-voltage V characteristic and the capacitance C-voltage V characteristic of the ultrasonic sensor 1 are shown in FIGS. 11 and 12, respectively.
FIG. 11 is a graph obtained by simulating the charge Q-voltage V characteristics of the ultrasonic sensor 1 shown in FIG. In FIG. 11, the vertical axis is the charge Q [μC · cm -2 ] and the horizontal axis is the voltage V [V].

ここでは、下側電極層23および第1上側電極層25の間の印加電圧Vを、0V、-30V、0V、+30Vの順に連続的に変動させたときの電荷Qの変化を調べた。図11を参照して、超音波センサ1の電荷Q量は、印加電圧Vの変動に応じて線形的に変動することが分かった。
図12は、図1に示す超音波センサ1の容量C-電圧V特性をシミュレーションによって求めたグラフである。図12において縦軸は容量C[pF]であり、横軸は電圧V[V]である。
Here, the change in charge Q when the applied voltage V between the lower electrode layer 23 and the first upper electrode layer 25 was continuously changed in the order of 0V, -30V, 0V, and + 30V was investigated. With reference to FIG. 11, it was found that the amount of charge Q of the ultrasonic sensor 1 fluctuates linearly according to the fluctuation of the applied voltage V.
FIG. 12 is a graph obtained by simulating the capacitance C-voltage V characteristics of the ultrasonic sensor 1 shown in FIG. In FIG. 12, the vertical axis is the capacitance C [pF] and the horizontal axis is the voltage V [V].

ここでは、下側電極層23および第1上側電極層25の間の印加電圧Vを、0V、-30V、0V、+30Vの順に連続的に変動させたときの容量Cの変化を調べた。図12を参照して、超音波センサ1の容量Cは、印加電圧Vの変動に応じて線形的に変動することが分かった。
図11および図12を参照して、超音波センサ1によれば、電荷Q-電圧V特性および容量C-電圧V特性は、いずれも、線形となることが分かった。このことから、寄生容量の形成を抑制することによって、超音波センサの感度の変動を抑制できることが分かった。
Here, the change in capacitance C when the applied voltage V between the lower electrode layer 23 and the first upper electrode layer 25 was continuously changed in the order of 0V, -30V, 0V, and + 30V was investigated. With reference to FIG. 12, it was found that the capacitance C of the ultrasonic sensor 1 fluctuates linearly according to the fluctuation of the applied voltage V.
With reference to FIGS. 11 and 12, according to the ultrasonic sensor 1, it was found that the charge Q-voltage V characteristic and the capacitance C-voltage V characteristic are both linear. From this, it was found that fluctuations in the sensitivity of ultrasonic sensors can be suppressed by suppressing the formation of parasitic capacitance.

以上、本実施形態によれば、寄生容量に起因する感度の低下を抑制できる超音波センサ1を提供できる。
図13A~図13Lは、図1に示す超音波センサ1の製造方法の一例を説明するための断面図である。
図13Aを参照して、まず、円板状のウエハ81が用意される。ウエハ81は、半導体ウエハであってもよい。半導体ウエハは、シリコンを含んでいてもよい。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an ultrasonic sensor 1 capable of suppressing a decrease in sensitivity due to parasitic capacitance.
13A to 13L are cross-sectional views for explaining an example of the manufacturing method of the ultrasonic sensor 1 shown in FIG. 1.
First, a disc-shaped wafer 81 is prepared with reference to FIG. 13A. The wafer 81 may be a semiconductor wafer. The semiconductor wafer may contain silicon.

ウエハ81は、一方側の第1ウエハ主面82および他方側の第2ウエハ主面83を有している。ウエハ81の第1ウエハ主面82および第2ウエハ主面83は、それぞれ、基板10の第1基板主面15および第2基板主面16に対応している。
次に、ウエハ81に、複数のセンサ形成領域84が設定される。複数のセンサ形成領域84は、それぞれ、超音波センサ1が形成される領域である。図13Aには、複数のセンサ形成領域84のうちの1つのセンサ形成領域84だけが示されている(以下、図13B~図13Lにおいて同じ)。
The wafer 81 has a first wafer main surface 82 on one side and a second wafer main surface 83 on the other side. The first wafer main surface 82 and the second wafer main surface 83 of the wafer 81 correspond to the first substrate main surface 15 and the second substrate main surface 16 of the substrate 10, respectively.
Next, a plurality of sensor forming regions 84 are set on the wafer 81. Each of the plurality of sensor forming regions 84 is a region in which an ultrasonic sensor 1 is formed. In FIG. 13A, only one sensor forming region 84 out of the plurality of sensor forming regions 84 is shown (hereinafter, the same in FIGS. 13B to 13L).

次に、図13Bを参照して、振動板11が、ウエハ81の第1ウエハ主面82の上に形成される。振動板11は、ウエハ81の第1ウエハ主面82の全面に形成される。振動板11の形成工程は、スパッタ法によって、ウエハ81の第1ウエハ主面82に窒化アルミニウム層を形成する工程を含んでいてもよい。
次に、図13Cを参照して、下側電極層23が、振動板11の上に形成される。下側電極層23は、振動板11の表面の全面に形成される。下側電極層23の形成工程は、スパッタ法によって、ウエハ81の第1ウエハ主面82の全面にモリブデン層を形成する工程を含んでいてもよい。
Next, with reference to FIG. 13B, the diaphragm 11 is formed on the first wafer main surface 82 of the wafer 81. The diaphragm 11 is formed on the entire surface of the first wafer main surface 82 of the wafer 81. The step of forming the diaphragm 11 may include a step of forming an aluminum nitride layer on the first wafer main surface 82 of the wafer 81 by a sputtering method.
Next, with reference to FIG. 13C, the lower electrode layer 23 is formed on the diaphragm 11. The lower electrode layer 23 is formed on the entire surface of the diaphragm 11. The step of forming the lower electrode layer 23 may include a step of forming a molybdenum layer on the entire surface of the first wafer main surface 82 of the wafer 81 by a sputtering method.

次に、図13Dを参照して、第1圧電体層24が、下側電極層23の上に形成される。第1圧電体層24は、下側電極層23の表面の全面に形成される。第1圧電体層24の形成工程は、スパッタ法によって、振動板11の上に窒化アルミニウム層を形成する工程を含んでいてもよい。
次に、図13Eを参照して、第1上側電極層25が、第1圧電体層24の上に形成される。第1上側電極層25は、第1圧電体層24の表面の全面に形成される。第1上側電極層25の形成工程は、スパッタ法によって、酸化イリジウム層34、イリジウム層35、チタン層36およびプラチナ層37を、第1圧電体層24側からこの順に形成する工程を含んでいてもよい。
Next, with reference to FIG. 13D, the first piezoelectric layer 24 is formed on the lower electrode layer 23. The first piezoelectric layer 24 is formed on the entire surface of the lower electrode layer 23. The step of forming the first piezoelectric layer 24 may include a step of forming an aluminum nitride layer on the diaphragm 11 by a sputtering method.
Next, with reference to FIG. 13E, the first upper electrode layer 25 is formed on the first piezoelectric layer 24. The first upper electrode layer 25 is formed on the entire surface of the first piezoelectric layer 24. The step of forming the first upper electrode layer 25 includes a step of forming the iridium oxide layer 34, the iridium layer 35, the titanium layer 36, and the platinum layer 37 in this order from the first piezoelectric layer 24 side by a sputtering method. May be good.

この工程において、酸化イリジウム層34は、第2圧電体層26の表面の全面に形成されてもよい。イリジウム層35は、酸化イリジウム層34の表面の全面に形成されてもよい。チタン層36は、イリジウム層35の表面の全面に形成されてもよい。プラチナ層37は、チタン層36の表面の全面に形成されてもよい。
次に、図13Fを参照して、第2圧電体層26が、第1上側電極層25の上に形成される。第2圧電体層26は、第1上側電極層25の表面の全面に形成される。第2圧電体層26の形成工程は、スパッタ法によって、第1圧電体層24の上に窒化アルミニウム層を形成する工程を含んでいてもよい。
In this step, the iridium oxide layer 34 may be formed on the entire surface of the second piezoelectric layer 26. The iridium layer 35 may be formed on the entire surface of the surface of the iridium oxide layer 34. The titanium layer 36 may be formed on the entire surface of the iridium layer 35. The platinum layer 37 may be formed on the entire surface of the titanium layer 36.
Next, with reference to FIG. 13F, the second piezoelectric layer 26 is formed on the first upper electrode layer 25. The second piezoelectric layer 26 is formed on the entire surface of the first upper electrode layer 25. The step of forming the second piezoelectric layer 26 may include a step of forming an aluminum nitride layer on the first piezoelectric layer 24 by a sputtering method.

次に、図13Gを参照して、第2上側電極層27が、第2圧電体層26の上に形成される。第2上側電極層27の形成工程は、スパッタ法によって、酸化イリジウム層46およびイリジウム層47を、第2圧電体層26側からこの順に形成する工程を含んでいてもよい。
この工程において、酸化イリジウム層46は、第2圧電体層26の表面の全面に形成されてもよい。イリジウム層47は、酸化イリジウム層46の表面の全面に形成されてもよい。
Next, with reference to FIG. 13G, the second upper electrode layer 27 is formed on the second piezoelectric layer 26. The step of forming the second upper electrode layer 27 may include a step of forming the iridium oxide layer 46 and the iridium layer 47 from the second piezoelectric layer 26 side in this order by a sputtering method.
In this step, the iridium oxide layer 46 may be formed on the entire surface of the second piezoelectric layer 26. The iridium layer 47 may be formed on the entire surface of the iridium oxide layer 46.

次に、所定パターンを有する第1レジストマスク85が、第2上側電極層27の上に形成される。次に、第1レジストマスク85を介するエッチング法によって、第2上側電極層27の不要な部分が除去される。これにより、所定パターンを有する第2上側電極層27が形成される。その後、第1レジストマスク85は除去される。
次に、図13Hを参照して、所定パターンを有する第2レジストマスク86が、第2圧電体層26の上に形成される。第2レジストマスク86は、メサ構造43を形成すべき領域を被覆している。
Next, a first resist mask 85 having a predetermined pattern is formed on the second upper electrode layer 27. Next, an unnecessary portion of the second upper electrode layer 27 is removed by an etching method via the first resist mask 85. As a result, the second upper electrode layer 27 having a predetermined pattern is formed. After that, the first resist mask 85 is removed.
Next, with reference to FIG. 13H, a second resist mask 86 having a predetermined pattern is formed on the second piezoelectric layer 26. The second resist mask 86 covers the region where the mesa structure 43 should be formed.

次に、第2レジストマスク86を介するエッチング法によって、第2圧電体層26の不要な部分および第1上側電極層25の不要な部分が除去される。これにより、メサ構造43が形成される。その後、第2レジストマスク86は除去される。
次に、図13Iを参照して、所定パターンを有する第3レジストマスク87が、第1圧電体層24の上に形成される。第3レジストマスク87は、メサ構造43を被覆し、下側パッド開口51を形成すべき領域を露出させる開口88を有している。
Next, the unnecessary portion of the second piezoelectric layer 26 and the unnecessary portion of the first upper electrode layer 25 are removed by the etching method via the second resist mask 86. As a result, the mesa structure 43 is formed. After that, the second resist mask 86 is removed.
Next, with reference to FIG. 13I, a third resist mask 87 having a predetermined pattern is formed on the first piezoelectric layer 24. The third resist mask 87 has an opening 88 that covers the mesa structure 43 and exposes the region where the lower pad opening 51 should be formed.

次に、第3レジストマスク87を介するエッチング法によって、第1圧電体層24の不要な部分が除去される。これにより、下側パッド開口51が形成される。その後、第3レジストマスク87は除去される。
次に、図13Jを参照して、表面絶縁層13が、第1圧電体層24の表面およびメサ構造43の表面に沿う膜状に形成される。また、表面絶縁層13は、下側パッド開口51の内壁面および下側電極層23の表面に沿う膜状に形成される。
Next, an unnecessary portion of the first piezoelectric layer 24 is removed by an etching method via a third resist mask 87. As a result, the lower pad opening 51 is formed. After that, the third resist mask 87 is removed.
Next, with reference to FIG. 13J, the surface insulating layer 13 is formed in a film shape along the surface of the first piezoelectric layer 24 and the surface of the mesa structure 43. Further, the surface insulating layer 13 is formed in a film shape along the inner wall surface of the lower pad opening 51 and the surface of the lower electrode layer 23.

次に、所定パターンを有する第4レジストマスク89が、表面絶縁層13の上に形成される。第4レジストマスク89は、第1開口90および第2開口91を含む。第1開口90は、表面絶縁層13において下側電極層23を被覆する領域を露出させている。第2開口91は、表面絶縁層13において第2上側電極層27の第3上側引き出し部45を被覆する領域を露出させている。 Next, a fourth resist mask 89 having a predetermined pattern is formed on the surface insulating layer 13. The fourth resist mask 89 includes a first opening 90 and a second opening 91. The first opening 90 exposes a region of the surface insulating layer 13 that covers the lower electrode layer 23. The second opening 91 exposes a region of the surface insulating layer 13 that covers the third upper drawer portion 45 of the second upper electrode layer 27.

次に、第4レジストマスク89を介するエッチング法によって、表面絶縁層13の不要な部分が除去される。下側電極層23および第2上側電極層27は、それぞれ、表面絶縁層13のエッチングに対するエッチングストッパ層として形成されている。これにより、下側電極層23が、表面絶縁層13から露出する。また、第2上側電極層27が、表面絶縁層13から露出する。その後、第4レジストマスク89は除去される。 Next, an unnecessary portion of the surface insulating layer 13 is removed by an etching method via the fourth resist mask 89. The lower electrode layer 23 and the second upper electrode layer 27 are each formed as an etching stopper layer for etching of the surface insulating layer 13. As a result, the lower electrode layer 23 is exposed from the surface insulating layer 13. Further, the second upper electrode layer 27 is exposed from the surface insulating layer 13. After that, the fourth resist mask 89 is removed.

次に、図13Kを参照して、表面電極層14が、表面絶縁層13の上に形成される。表面電極層14の形成工程は、スパッタ法によって、表面絶縁層13の表面の全面に電極層を形成する工程を含んでいてもよい。
表面電極層14の形成工程は、マスクを用いたエッチング法によって、電極層を所定パターンに成形する工程を含んでいてもよい。これにより、下側パッド電極層54、第1上側パッド電極層55および第2上側パッド電極層56を含む表面電極層14が形成される。
Next, with reference to FIG. 13K, the surface electrode layer 14 is formed on the surface insulating layer 13. The step of forming the surface electrode layer 14 may include a step of forming an electrode layer on the entire surface of the surface insulating layer 13 by a sputtering method.
The step of forming the surface electrode layer 14 may include a step of forming the electrode layer into a predetermined pattern by an etching method using a mask. As a result, the surface electrode layer 14 including the lower pad electrode layer 54, the first upper pad electrode layer 55, and the second upper pad electrode layer 56 is formed.

次に、ウエハ81の第2ウエハ主面83が研削される。ウエハ81の研削工程は、ウエハ81の厚さが所望の厚さになるまで実行される。
次に、図13Lを参照して、ウエハ81の第2ウエハ主面83側に、第2ウエハ主面83を被覆し、かつ、所定パターンを有する第5レジストマスク92が形成される。第5レジストマスク92は、開口部21を形成すべき領域を露出させる開口93を含む。
Next, the second wafer main surface 83 of the wafer 81 is ground. The grinding step of the wafer 81 is executed until the thickness of the wafer 81 becomes a desired thickness.
Next, with reference to FIG. 13L, a fifth resist mask 92 that covers the second wafer main surface 83 and has a predetermined pattern is formed on the second wafer main surface 83 side of the wafer 81. The fifth resist mask 92 includes an opening 93 that exposes a region to form the opening 21.

次に、第5レジストマスク92を介するエッチング法によって、ウエハ81の不要な部分が除去される。振動板11は、ウエハ81のエッチングに対するエッチングストッパ層として形成されている。これにより、振動板11を露出させる開口部21が、ウエハ81に形成される。その後、第5レジストマスク92は除去される。
その後、複数のセンサ形成領域84の周縁に沿ってウエハ81が切断される。これにより、複数の超音波センサ1が、1枚のウエハ81から切り出される。以上の工程を経て、超音波センサ1が形成される。
<第2実施形態>
図14は、本発明の第2実施形態に係る超音波センサ101を示す平面図である。図15は、図14に示すXV-XV線に沿う断面図である。図16は、図14に示すXVI-XVI線に沿う断面図である。
Next, an unnecessary portion of the wafer 81 is removed by an etching method via a fifth resist mask 92. The diaphragm 11 is formed as an etching stopper layer for etching the wafer 81. As a result, the opening 21 that exposes the diaphragm 11 is formed in the wafer 81. After that, the fifth resist mask 92 is removed.
After that, the wafer 81 is cut along the peripheral edge of the plurality of sensor forming regions 84. As a result, a plurality of ultrasonic sensors 1 are cut out from one wafer 81. Through the above steps, an ultrasonic sensor 1 is formed.
<Second Embodiment>
FIG. 14 is a plan view showing an ultrasonic sensor 101 according to a second embodiment of the present invention. FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line XV-XV shown in FIG. FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line XVI-XVI shown in FIG.

以下では、第1実施形態において述べた構成と同様の構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
図14~図16を参照して、圧電素子層12は、中間電極層102および中間圧電体層103をさらに含む積層構造を有している。中間電極層102および中間圧電体層103は、第1圧電体層24およびメサ構造43の間の領域に形成されている。
In the following, the same reference numerals will be given to the same configurations as those described in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
With reference to FIGS. 14 to 16, the piezoelectric element layer 12 has a laminated structure further including an intermediate electrode layer 102 and an intermediate piezoelectric layer 103. The intermediate electrode layer 102 and the intermediate piezoelectric layer 103 are formed in the region between the first piezoelectric layer 24 and the mesa structure 43.

中間電極層102は、第1圧電体層24およびメサ構造43の間の領域において、第1圧電体層24の上に形成されている。中間電極層102は、平面視において第4面積S4を有している。
中間電極層102の第4面積S4は、下側電極層23の第1面積S1以下(S4≦S1)であることが好ましい。中間電極層102の第4面積S4は、下側電極層23の第1面積S1未満(S4<S1)であることがさらに好ましい。
The intermediate electrode layer 102 is formed on the first piezoelectric layer 24 in the region between the first piezoelectric layer 24 and the mesa structure 43. The intermediate electrode layer 102 has a fourth area S4 in a plan view.
The fourth area S4 of the intermediate electrode layer 102 is preferably the first area S1 or less (S4 ≦ S1) of the lower electrode layer 23. It is more preferable that the fourth area S4 of the intermediate electrode layer 102 is less than the first area S1 (S4 <S1) of the lower electrode layer 23.

平面視において中間電極層102の全体は、下側電極層23に重なっている。中間電極層102は、第1圧電体層24を挟んで下側電極層23と容量結合している。中間電極層102および第1上側電極層25の容量結合により、送信用または受信用の第1圧電素子C11が形成されている。
中間電極層102は、中間内方部104および中間引き出し部105を含む。中間電極層102の中間内方部104は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域に形成されている。平面視において中間内方部104の全体は、開口部21に重なっている。
In a plan view, the entire intermediate electrode layer 102 overlaps the lower electrode layer 23. The intermediate electrode layer 102 is capacitively coupled to the lower electrode layer 23 with the first piezoelectric layer 24 interposed therebetween. The first piezoelectric element C11 for transmission or reception is formed by the capacitive coupling of the intermediate electrode layer 102 and the first upper electrode layer 25.
The intermediate electrode layer 102 includes an intermediate inner portion 104 and an intermediate drawer portion 105. The intermediate inner portion 104 of the intermediate electrode layer 102 is formed in a region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. In plan view, the entire intermediate inner portion 104 overlaps the opening 21.

平面視において中間内方部104の面積は、開口部21の面積以下である。より具体的には、平面視において中間内方部104の面積は、開口部21の面積未満である。中間内方部104は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域のみに形成されている。中間内方部104は、平面視において基板10に重なっていない。
中間内方部104は、平面視において円形状に形成されている。中間内方部104は、平面視において三角形状、四角形状、六角形状等の多角形状に形成されていてもよい。中間内方部104は、平面視において楕円形状に形成されていてもよい。
In a plan view, the area of the intermediate inner portion 104 is equal to or smaller than the area of the opening 21. More specifically, the area of the intermediate inner portion 104 in the plan view is smaller than the area of the opening 21. The intermediate inner portion 104 is formed only in the region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. The intermediate inner portion 104 does not overlap the substrate 10 in a plan view.
The intermediate inner portion 104 is formed in a circular shape in a plan view. The intermediate inner portion 104 may be formed in a polygonal shape such as a triangular shape, a square shape, or a hexagonal shape in a plan view. The intermediate inner portion 104 may be formed in an elliptical shape in a plan view.

中間電極層102の中間引き出し部105は、平面視において中間内方部104から開口部21外の領域に引き出されている。中間引き出し部105は、この形態では、基板10の長手方向に関して、中間内方部104から一方側(図14の左側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。中間引き出し部105の端部は、平面視において基板側面17および開口部21の間の領域に形成されている。 The intermediate drawer portion 105 of the intermediate electrode layer 102 is drawn out from the intermediate inner portion 104 to the region outside the opening 21 in a plan view. In this embodiment, the intermediate drawer portion 105 is drawn out in a band shape from the intermediate inner portion 104 toward the substrate side surface 17 on one side (left side in FIG. 14) in the longitudinal direction of the substrate 10. The end of the intermediate drawer 105 is formed in the region between the substrate side surface 17 and the opening 21 in a plan view.

中間電極層102は、モリブデン(Mo)層を含んでいてもよい。中間電極層102は、モリブデン層からなっていてもよい。中間電極層102の厚さは、40nm以上200nm以下(たとえば100nm程度)であってもよい。
中間電極層102の中間圧電体層103は、第1圧電体層24およびメサ構造43の間の領域において、中間電極層102を被覆するように第1圧電体層24の上に形成されている。
The intermediate electrode layer 102 may include a molybdenum (Mo) layer. The intermediate electrode layer 102 may be made of a molybdenum layer. The thickness of the intermediate electrode layer 102 may be 40 nm or more and 200 nm or less (for example, about 100 nm).
The intermediate piezoelectric layer 103 of the intermediate electrode layer 102 is formed on the first piezoelectric layer 24 so as to cover the intermediate electrode layer 102 in the region between the first piezoelectric layer 24 and the mesa structure 43. ..

中間圧電体層103は、この形態では、中間電極層102の表面のほぼ全面を被覆している。中間圧電体層103は、センサ本体2の側面5の一部を形成している。中間圧電体層103は、基板側面17に対して面一な側面を有している。
中間圧電体層103は、窒化アルミニウム層を含んでいてもよい。中間圧電体層103は、窒化アルミニウム層からなっていてもよい。中間圧電体層103の厚さは、0.5μm以上1.5μm以下(たとえば1.0μm程度)であってもよい。
In this form, the intermediate piezoelectric layer 103 covers almost the entire surface of the intermediate electrode layer 102. The intermediate piezoelectric layer 103 forms a part of the side surface 5 of the sensor body 2. The intermediate piezoelectric layer 103 has a side surface flush with respect to the side surface 17 of the substrate.
The intermediate piezoelectric layer 103 may include an aluminum nitride layer. The intermediate piezoelectric layer 103 may be made of an aluminum nitride layer. The thickness of the intermediate piezoelectric layer 103 may be 0.5 μm or more and 1.5 μm or less (for example, about 1.0 μm).

第1上側電極層25は、中間圧電体層103の上に形成されている。平面視において第1上側電極層25の第2面積S2は、中間電極層102の第4面積S4以下(S2≦S4)であることが好ましい。
第1上側電極層25の第2面積S2は、中間電極層102の第4面積S4未満(S2<S4)であることがさらに好ましい。平面視において第1上側電極層25の全体は、中間電極層102に重なっている。
The first upper electrode layer 25 is formed on the intermediate piezoelectric layer 103. In a plan view, the second area S2 of the first upper electrode layer 25 is preferably the fourth area S4 or less (S2 ≦ S4) of the intermediate electrode layer 102.
It is more preferable that the second area S2 of the first upper electrode layer 25 is less than the fourth area S4 (S2 <S4) of the intermediate electrode layer 102. In a plan view, the entire first upper electrode layer 25 overlaps the intermediate electrode layer 102.

第1上側電極層25は、第1上側内方部30を含む。また、第1上側電極層25は、第1上側引き出し部31および第2上側引き出し部32に代えて、第1上側引き出し部106を含む。
第1上側電極層25の第1上側内方部30は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域に形成されている。第1上側内方部30は、平面視において中間電極層102の中間内方部104に重なっている。
The first upper electrode layer 25 includes a first upper inner portion 30. Further, the first upper electrode layer 25 includes a first upper drawer portion 106 in place of the first upper drawer portion 31 and the second upper drawer portion 32.
The first upper inner portion 30 of the first upper electrode layer 25 is formed in a region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. The first upper inner portion 30 overlaps the intermediate inner portion 104 of the intermediate electrode layer 102 in a plan view.

平面視において第1上側内方部30の面積は、中間電極層102の中間内方部104の面積以下である。より具体的には、平面視において第1上側内方部30の面積は、中間内方部104の面積未満である。平面視において第1上側内方部30の全体は、平面視において中間内方部104に重なっている。平面視において第1上側内方部30は、基板10に重なっていない。 In a plan view, the area of the first upper inner portion 30 is equal to or smaller than the area of the intermediate inner portion 104 of the intermediate electrode layer 102. More specifically, in a plan view, the area of the first upper inner portion 30 is smaller than the area of the intermediate inner portion 104. The entire first upper inner portion 30 in the plan view overlaps the intermediate inner portion 104 in the plan view. In a plan view, the first upper inner portion 30 does not overlap the substrate 10.

第1上側電極層25の第1上側引き出し部106は、平面視において第1上側内方部30から開口部21外の領域に引き出されている。
第1上側引き出し部106は、この形態では、基板10の長手方向に関して、第1上側内方部30から一方側(図14の上側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。第1上側引き出し部106の端部は、平面視において中間電極層102の中間引き出し部105の端部および開口部21の間の領域に形成されている。
The first upper drawer portion 106 of the first upper electrode layer 25 is drawn out from the first upper inner portion 30 to the region outside the opening 21 in a plan view.
In this embodiment, the first upper drawer portion 106 is pulled out in a band shape from the first upper inner portion 30 toward the substrate side surface 17 on one side (upper side in FIG. 14) in the longitudinal direction of the substrate 10. The end portion of the first upper drawer portion 106 is formed in a region between the end portion and the opening portion 21 of the intermediate drawer portion 105 of the intermediate electrode layer 102 in a plan view.

平面視において、第1上側引き出し部106の面積は、中間電極層102の中間引き出し部105の面積以下である。より具体的には、平面視において、第1上側引き出し部106の面積は、中間引き出し部105の面積未満である。平面視において第1上側引き出し部106の全体は、中間引き出し部105に重なっている。
第2圧電体層26は、平面視において第1上側電極層25の形状に整合する形状を有している。第2圧電体層26は、圧電体内方部40を含む。第2圧電体層26は、第1圧電体引き出し部41および第2圧電体引き出し部42に代えて、圧電体引き出し部107を含む。
In a plan view, the area of the first upper drawer portion 106 is equal to or smaller than the area of the intermediate drawer portion 105 of the intermediate electrode layer 102. More specifically, in a plan view, the area of the first upper drawer portion 106 is smaller than the area of the intermediate drawer portion 105. In a plan view, the entire first upper drawer portion 106 overlaps with the intermediate drawer portion 105.
The second piezoelectric layer 26 has a shape that matches the shape of the first upper electrode layer 25 in a plan view. The second piezoelectric layer 26 includes the piezoelectric internal portion 40. The second piezoelectric layer 26 includes a piezoelectric pull-out portion 107 in place of the first piezoelectric pull-out portion 41 and the second piezoelectric pull-out portion 42.

圧電体内方部40および圧電体引き出し部107は、それぞれ、平面視において第1上側電極層25の第1上側内方部30および第1上側引き出し部106に整合した形状を有している。第1上側電極層25および第2圧電体層26は、中間圧電体層103の上において、メサ構造43を形成している。
第2上側電極層27は、第2圧電体層26の上に形成されている。第2上側電極層27は、平面視において第3面積S3を有している。第2上側電極層27の第3面積S3は、第1上側電極層25の第2面積S2未満(S3<S2)である。平面視において第2上側電極層27の全体は、第1上側電極層25に重なっている。
The piezoelectric body side portion 40 and the piezoelectric body drawer portion 107 have shapes that match the first upper inner portion 30 and the first upper drawer portion 106 of the first upper electrode layer 25, respectively, in a plan view. The first upper electrode layer 25 and the second piezoelectric layer 26 form a mesa structure 43 on the intermediate piezoelectric layer 103.
The second upper electrode layer 27 is formed on the second piezoelectric layer 26. The second upper electrode layer 27 has a third area S3 in a plan view. The third area S3 of the second upper electrode layer 27 is smaller than the second area S2 (S3 <S2) of the first upper electrode layer 25. In a plan view, the entire second upper electrode layer 27 overlaps the first upper electrode layer 25.

第2上側電極層27は、第2上側内方部44を含む。また、第2上側電極層27は第3上側引き出し部45に代えて、第2上側引き出し部108を含む。
第2上側電極層27の第2上側内方部44は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域に形成されている。第2上側内方部44は、平面視において第1上側電極層25の第1上側内方部30に重なっている。
The second upper electrode layer 27 includes a second upper inner portion 44. Further, the second upper electrode layer 27 includes a second upper drawer portion 108 instead of the third upper drawer portion 45.
The second upper inner portion 44 of the second upper electrode layer 27 is formed in a region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. The second upper inner portion 44 overlaps the first upper inner portion 30 of the first upper electrode layer 25 in a plan view.

平面視において第2上側内方部44の面積は、中間圧電体層103の圧電体内方部40の面積以下である。より具体的には、平面視において第2上側内方部44の面積は、圧電体内方部40の面積未満である。平面視において第2上側内方部44の全体は、第1上側電極層25の第1上側内方部30に重なっている。第2上側内方部44は、平面視において基板10に重なっていない。 In a plan view, the area of the second upper inner portion 44 is smaller than the area of the piezoelectric inner portion 40 of the intermediate piezoelectric layer 103. More specifically, in a plan view, the area of the second upper inner portion 44 is smaller than the area of the piezoelectric inner portion 40. In a plan view, the entire second upper inner portion 44 overlaps the first upper inner portion 30 of the first upper electrode layer 25. The second upper inner portion 44 does not overlap the substrate 10 in a plan view.

第2上側引き出し部108は、平面視において第2上側内方部44から開口部21外の領域に引き出されている。第2上側引き出し部108は、この形態では、基板10の長手方向に関して、第2上側内方部44から一方側(図14の左側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。
第2上側電極層27の第2上側引き出し部108は、中間圧電体層103の圧電体引き出し部107の上に形成されている。第2上側引き出し部108の端部は、平面視において圧電体引き出し部107の端部および開口部21の間の領域に形成されている。
The second upper drawer portion 108 is pulled out from the second upper inner portion 44 to the region outside the opening 21 in a plan view. In this embodiment, the second upper drawer portion 108 is pulled out in a strip shape from the second upper inner portion 44 toward the substrate side surface 17 on one side (left side in FIG. 14) in the longitudinal direction of the substrate 10.
The second upper drawer portion 108 of the second upper electrode layer 27 is formed on the piezoelectric drawer portion 107 of the intermediate piezoelectric layer 103. The end of the second upper drawer 108 is formed in the region between the end of the piezoelectric drawer 107 and the opening 21 in a plan view.

平面視において、第2上側引き出し部108の面積は、中間圧電体層103の圧電体引き出し部107の面積以下である。より具体的には、平面視において、第2上側引き出し部108の面積は、圧電体引き出し部107の面積未満である。平面視において第2上側引き出し部108の全体は、圧電体引き出し部107に重なっている。
下側パッド開口51は、中間圧電体層103および第1圧電体層24を貫通して、下側電極層23の一部をパッド領域として露出させている。中間圧電体層103には、中間パッド開口109が形成されている。中間パッド開口109は、中間圧電体層103を貫通して、中間電極層102の中間引き出し部105の一部をパッド領域として露出させている。
In a plan view, the area of the second upper drawer portion 108 is less than or equal to the area of the piezoelectric drawer portion 107 of the intermediate piezoelectric layer 103. More specifically, in a plan view, the area of the second upper drawer portion 108 is smaller than the area of the piezoelectric material drawer portion 107. In a plan view, the entire second upper drawer portion 108 overlaps the piezoelectric material drawer portion 107.
The lower pad opening 51 penetrates the intermediate piezoelectric layer 103 and the first piezoelectric layer 24 to expose a part of the lower electrode layer 23 as a pad region. An intermediate pad opening 109 is formed in the intermediate piezoelectric layer 103. The intermediate pad opening 109 penetrates the intermediate piezoelectric layer 103 to expose a part of the intermediate lead-out portion 105 of the intermediate electrode layer 102 as a pad region.

表面絶縁層13は、下側パッド開口51内において、下側電極層23を露出させるように下側パッド開口51の内壁に沿って膜状に形成されている。また、表面絶縁層13は、中間パッド開口109内において、中間電極層102の中間引き出し部105の一部を露出させるように中間パッド開口109の内壁に沿って膜状に形成されている。
平面視において、第1上側パッド開口52、第2上側パッド開口53および中間パッド開口109は、互いに間隔を空けて同一直線上に形成されている。第1上側パッド開口52、第2上側パッド開口53および中間パッド開口109は、この形態では、基板10の長手方向に沿って延びる同一直線上に形成されている。
The surface insulating layer 13 is formed in a film shape in the lower pad opening 51 along the inner wall of the lower pad opening 51 so as to expose the lower electrode layer 23. Further, the surface insulating layer 13 is formed in a film shape along the inner wall of the intermediate pad opening 109 so as to expose a part of the intermediate drawer portion 105 of the intermediate electrode layer 102 in the intermediate pad opening 109.
In a plan view, the first upper pad opening 52, the second upper pad opening 53, and the intermediate pad opening 109 are formed on the same straight line with a gap from each other. The first upper pad opening 52, the second upper pad opening 53, and the intermediate pad opening 109 are formed on the same straight line extending along the longitudinal direction of the substrate 10 in this form.

表面電極層14は、中間パッド電極層110をさらに含む。中間パッド電極層110は、表面絶縁層13の上において任意の領域に形成されている。中間パッド電極層110は、島状の中間パッド領域111およびライン状の中間配線領域112を含む。中間パッド領域111は、表面絶縁層13の上の任意の領域に、平面視において四角形状に形成されている。 The surface electrode layer 14 further includes an intermediate pad electrode layer 110. The intermediate pad electrode layer 110 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13. The intermediate pad electrode layer 110 includes an island-shaped intermediate pad region 111 and a line-shaped intermediate wiring region 112. The intermediate pad region 111 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13 in a square shape in a plan view.

中間配線領域112は、中間パッド領域111および中間電極層102の間の領域に引き回されている。中間配線領域112は、中間パッド領域111から引き出され、表面絶縁層13の上から中間パッド開口109に入り込んでいる。
中間配線領域112は、中間パッド開口109内において、中間電極層102に接続されている。これにより、中間パッド領域111は、中間配線領域112を介して中間電極層102に電気的に接続されている。
The intermediate wiring region 112 is routed to the region between the intermediate pad region 111 and the intermediate electrode layer 102. The intermediate wiring region 112 is drawn out from the intermediate pad region 111 and enters the intermediate pad opening 109 from above the surface insulating layer 13.
The intermediate wiring region 112 is connected to the intermediate electrode layer 102 in the intermediate pad opening 109. As a result, the intermediate pad region 111 is electrically connected to the intermediate electrode layer 102 via the intermediate wiring region 112.

中間配線領域112を有さない中間パッド電極層110が採用されてもよい。この場合、中間パッド領域111が、表面絶縁層13の上から中間パッド開口109に入り込む。中間パッド領域111は、中間パッド開口109内において、中間電極層102に直接接続される。
図17は、図14に示す超音波センサ101の電気的構造を示す回路図である。超音波センサ101の電気的構造は、実線部によって示されている。
An intermediate pad electrode layer 110 having no intermediate wiring region 112 may be adopted. In this case, the intermediate pad region 111 enters the intermediate pad opening 109 from above the surface insulating layer 13. The intermediate pad region 111 is directly connected to the intermediate electrode layer 102 in the intermediate pad opening 109.
FIG. 17 is a circuit diagram showing an electrical structure of the ultrasonic sensor 101 shown in FIG. The electrical structure of an ultrasonic sensor 101 is shown by a solid line portion.

図15および図17を参照して、超音波センサ101では、下側電極層23および中間電極層102の容量結合により、送信用または受信用の第1圧電素子C11が形成されている。中間電極層102および第1上側電極層25の容量結合により、送信用または受信用の第2圧電素子C12が形成されている。
超音波センサ101では、平面視において中間電極層102の全体が、下側電極層23と重なっている。そのため、中間電極層102の全体が、第1圧電体層24を挟んで下側電極層23と容量結合している。これにより、基板10および中間電極層102の間の領域において、寄生容量Cp11の形成が抑制される。
With reference to FIGS. 15 and 17, in the ultrasonic sensor 101, the first piezoelectric element C11 for transmission or reception is formed by the capacitive coupling of the lower electrode layer 23 and the intermediate electrode layer 102. The second piezoelectric element C12 for transmission or reception is formed by the capacitive coupling of the intermediate electrode layer 102 and the first upper electrode layer 25.
In the ultrasonic sensor 101, the entire intermediate electrode layer 102 overlaps with the lower electrode layer 23 in a plan view. Therefore, the entire intermediate electrode layer 102 is capacitively coupled to the lower electrode layer 23 with the first piezoelectric layer 24 interposed therebetween. As a result, the formation of the parasitic capacitance Cp11 is suppressed in the region between the substrate 10 and the intermediate electrode layer 102.

また、超音波センサ101では、平面視において第1上側電極層25の全体が、下側電極層23と重なっている。また、平面視において第1上側電極層25の全体が、中間電極層102と重なっている。
これにより、第1上側電極層25および中間電極層102の間の領域において、寄生容量Cp12の形成が抑制される。また、基板10および第1上側電極層25の間の領域において、寄生容量Cp13の形成が抑制される。
Further, in the ultrasonic sensor 101, the entire first upper electrode layer 25 overlaps with the lower electrode layer 23 in a plan view. Further, in a plan view, the entire first upper electrode layer 25 overlaps with the intermediate electrode layer 102.
As a result, the formation of the parasitic capacitance Cp12 is suppressed in the region between the first upper electrode layer 25 and the intermediate electrode layer 102. Further, in the region between the substrate 10 and the first upper electrode layer 25, the formation of the parasitic capacitance Cp13 is suppressed.

さらに、超音波センサ101では、平面視において第2上側電極層27の全体が、下側電極層23と重なっている。より具体的には、平面視において第2上側電極層27の全体が、第1上側電極層25と重なっている。
そのため、第2上側電極層27の全体が、第2圧電体層26を挟んで第1上側電極層25と容量結合している。これにより、基板10および第2上側電極層27の間の領域において、寄生容量Cp14の形成が抑制される。
Further, in the ultrasonic sensor 101, the entire second upper electrode layer 27 overlaps with the lower electrode layer 23 in a plan view. More specifically, in a plan view, the entire second upper electrode layer 27 overlaps with the first upper electrode layer 25.
Therefore, the entire second upper electrode layer 27 is capacitively coupled to the first upper electrode layer 25 with the second piezoelectric layer 26 interposed therebetween. As a result, the formation of the parasitic capacitance Cp14 is suppressed in the region between the substrate 10 and the second upper electrode layer 27.

しかも、下側電極層23は、振動板11の表面の全面を被覆している。これにより、基板10は、中間電極層102、第1上側電極層25および第2上側電極層27から電気的に分離される。
したがって、下側電極層23および基板10の間の領域に形成される寄生容量Cp15は、電気的に開放状態となるため、機能しない。このように、超音波センサ101では、寄生容量回路の形成が抑制されるので、寄生容量に起因する感度の低下を抑制できる。
<第3実施形態>
図18は、本発明の第3実施形態に係る超音波センサ121を示す平面図である。図19は、図18に示すXIX-XIX線に沿う断面図である。図20は、図18に示すXX-XX線に沿う断面図である。
Moreover, the lower electrode layer 23 covers the entire surface of the diaphragm 11. As a result, the substrate 10 is electrically separated from the intermediate electrode layer 102, the first upper electrode layer 25, and the second upper electrode layer 27.
Therefore, the parasitic capacitance Cp15 formed in the region between the lower electrode layer 23 and the substrate 10 is electrically open and does not function. As described above, in the ultrasonic sensor 101, the formation of the parasitic capacitance circuit is suppressed, so that the decrease in sensitivity due to the parasitic capacitance can be suppressed.
<Third Embodiment>
FIG. 18 is a plan view showing an ultrasonic sensor 121 according to a third embodiment of the present invention. FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line XIX-XIX shown in FIG. FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line XX-XX shown in FIG.

以下では、第2実施形態において述べた構成と同様の構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
図18~図20を参照して、超音波センサ121では、平面視において中間電極層102の全体、第1上側電極層25の全体、第2圧電体層26の全体および第2上側電極層27の全体が、それぞれ、開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内に形成されている。
In the following, the same reference numerals will be given to the same configurations as those described in the second embodiment, and the description thereof will be omitted.
With reference to FIGS. 18 to 20, in the ultrasonic sensor 121, in a plan view, the entire intermediate electrode layer 102, the entire first upper electrode layer 25, the entire second piezoelectric layer 26, and the second upper electrode layer 27 are used. Each of the above is formed in the area surrounded by the inner wall of the opening 21.

さらに、中間電極層102に対する中間パッド開口109、第1上側電極層25に対する第1上側パッド開口52、第2上側電極層27に対する第2上側パッド開口53が、それぞれ、開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内に形成されている。
これにより、中間電極層102のパッド領域、第1上側電極層25のパッド領域および第2上側電極層27のパッド領域は、それぞれ、開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内に形成されている。
Further, the intermediate pad opening 109 for the intermediate electrode layer 102, the first upper pad opening 52 for the first upper electrode layer 25, and the second upper pad opening 53 for the second upper electrode layer 27 are each surrounded by the inner wall of the opening 21. It is formed in the area.
As a result, the pad region of the intermediate electrode layer 102, the pad region of the first upper electrode layer 25, and the pad region of the second upper electrode layer 27 are each formed in the region surrounded by the inner wall of the opening 21. ..

つまり、第1上側電極層25に対する第1上側パッド電極層55の接続部は、開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内に形成されている。
また、第2上側電極層27に対する第2上側パッド電極層56の接続部は、開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内に形成されている。
また、中間電極層102に対する中間パッド電極層110の接続部は、開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内に形成されている。
That is, the connection portion of the first upper pad electrode layer 55 to the first upper electrode layer 25 is formed in the region surrounded by the inner wall of the opening 21.
Further, the connection portion of the second upper pad electrode layer 56 to the second upper electrode layer 27 is formed in the region surrounded by the inner wall of the opening 21.
Further, the connection portion of the intermediate pad electrode layer 110 to the intermediate electrode layer 102 is formed in the region surrounded by the inner wall of the opening 21.

超音波センサ121では、第1上側電極層25の第1上側内方部30および第1上側引き出し部106は、平面視において開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内に形成されている。
また、第2圧電体層26の圧電体内方部40および圧電体引き出し部107は、平面視において開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内に形成されている。
In the ultrasonic sensor 121, the first upper inner portion 30 and the first upper drawer portion 106 of the first upper electrode layer 25 are formed in a region surrounded by the inner wall of the opening 21 in a plan view.
Further, the piezoelectric inner side portion 40 and the piezoelectric material extraction portion 107 of the second piezoelectric layer 26 are formed in a region surrounded by the inner wall of the opening 21 in a plan view.

また、第2上側電極層27の第2上側内方部44および第2上側引き出し部108は、平面視において開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内に形成されている。
また、中間電極層102の中間内方部104および中間引き出し部105は、平面視において開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内に形成されている。
中間電極層102の中間引き出し部105、第1上側電極層25の第1上側引き出し部106(第2圧電体層26の圧電体引き出し部107)および第2上側電極層27の第2上側引き出し部108は、それぞれ異なる方向に沿って引き出されている。
Further, the second upper inner portion 44 and the second upper drawer portion 108 of the second upper electrode layer 27 are formed in a region surrounded by the inner wall of the opening 21 in a plan view.
Further, the intermediate inner portion 104 and the intermediate drawer portion 105 of the intermediate electrode layer 102 are formed in a region surrounded by the inner wall of the opening 21 in a plan view.
The intermediate drawer 105 of the intermediate electrode layer 102, the first upper drawer 106 of the first upper electrode layer 25 (piezoelectric drawer 107 of the second piezoelectric layer 26), and the second upper drawer of the second upper electrode layer 27. The 108 are pulled out in different directions.

中間電極層102の中間引き出し部105は、この形態では、基板10の長手方向に関して、中間内方部104から一方側(図18の左側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。
第1上側電極層25の第1上側引き出し部106は、この形態では、基板10の短手方向に関して、第1上側内方部30から一方側(図18の上側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。同様に、第2圧電体層26の圧電体引き出し部107は、基板10の短手方向に関して、圧電体内方部40から一方側(図18の上側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。
In this embodiment, the intermediate drawer portion 105 of the intermediate electrode layer 102 is drawn out in a band shape from the intermediate inner portion 104 toward the substrate side surface 17 on one side (left side in FIG. 18) in the longitudinal direction of the substrate 10.
In this embodiment, the first upper drawer portion 106 of the first upper electrode layer 25 is directed from the first upper inner portion 30 toward the substrate side surface 17 on one side (upper side in FIG. 18) in the lateral direction of the substrate 10. It is pulled out in a band shape. Similarly, the piezoelectric pull-out portion 107 of the second piezoelectric layer 26 is pulled out in a band shape from the piezoelectric inner side portion 40 toward the substrate side surface 17 on one side (upper side in FIG. 18) in the lateral direction of the substrate 10. ing.

第2上側電極層27の第2上側引き出し部108は、この形態では、基板10の短手方向に関して、第2上側内方部44から他方側(図18の右側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。
以上、超音波センサ121では、平面視において中間電極層102の全体、第1上側電極層25の全体、第2圧電体層26の全体および第2上側電極層27の全体が、それぞれ、開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内に形成されている。
In this embodiment, the second upper drawer portion 108 of the second upper electrode layer 27 is directed from the second upper inner portion 44 toward the other side (right side of FIG. 18) of the substrate side surface 17 in the lateral direction of the substrate 10. It is pulled out in a band shape.
As described above, in the ultrasonic sensor 121, in a plan view, the entire intermediate electrode layer 102, the entire first upper electrode layer 25, the entire second piezoelectric layer 26, and the entire second upper electrode layer 27 are openings, respectively. It is formed in the area surrounded by the inner wall of 21.

これにより、基板10および中間電極層102の間の領域において、寄生容量Cp12の形成を適切に抑制できる。また、第1上側電極層25および中間電極層102の間の領域において、寄生容量Cp13の形成を適切に抑制できる。
また、基板10および第1上側電極層25の間の領域において、寄生容量Cp14の形成を適切に抑制できる。さらに、第2上側電極層27および基板10の間の領域において、寄生容量Cp15を適切に抑制できる。よって、寄生容量に起因する感度の低下を適切に抑制できる超音波センサ121を提供できる。
<第4実施形態>
図21は、本発明の第4実施形態に係る超音波センサ131を示す平面図である。図22は、図21に示すXXII-XXII線に沿う断面図である。図23は、図21に示すXXIII-XXIII線に沿う断面図である。
Thereby, the formation of the parasitic capacitance Cp12 can be appropriately suppressed in the region between the substrate 10 and the intermediate electrode layer 102. Further, in the region between the first upper electrode layer 25 and the intermediate electrode layer 102, the formation of the parasitic capacitance Cp13 can be appropriately suppressed.
Further, in the region between the substrate 10 and the first upper electrode layer 25, the formation of the parasitic capacitance Cp14 can be appropriately suppressed. Further, the parasitic capacitance Cp15 can be appropriately suppressed in the region between the second upper electrode layer 27 and the substrate 10. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic sensor 121 that can appropriately suppress a decrease in sensitivity due to parasitic capacitance.
<Fourth Embodiment>
FIG. 21 is a plan view showing an ultrasonic sensor 131 according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the line XXII-XXII shown in FIG. FIG. 23 is a cross-sectional view taken along the line XXIII-XXIII shown in FIG.

以下では、第1実施形態において述べた構成と同様の構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
図21~図23を参照して、超音波センサ131は、下側電極層23に代えて、第1下側電極層132および第2下側電極層133を含む。第2下側電極層133は、第1下側電極層132と同電位に固定されていてもよい。
In the following, the same reference numerals will be given to the same configurations as those described in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
With reference to FIGS. 21 to 23, the ultrasonic sensor 131 includes a first lower electrode layer 132 and a second lower electrode layer 133 in place of the lower electrode layer 23. The second lower electrode layer 133 may be fixed at the same potential as the first lower electrode layer 132.

第1下側電極層132は、振動板11の上に形成されている。第1下側電極層132は、第1下側内方部134および第1下側引き出し部135を含む。第1下側電極層132の第1下側内方部134は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域内に形成されている。
平面視において第1下側内方部134の全体は、開口部21に重なっている。平面視において第1下側内方部134の面積は、開口部21の面積以下である。より具体的には、平面視において第1下側内方部134の面積は、開口部21の面積未満である。
The first lower electrode layer 132 is formed on the diaphragm 11. The first lower electrode layer 132 includes a first lower inner portion 134 and a first lower drawer portion 135. The first lower inner portion 134 of the first lower electrode layer 132 is formed in a region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view.
In a plan view, the entire first lower inner portion 134 overlaps the opening 21. In a plan view, the area of the first lower inner portion 134 is equal to or less than the area of the opening 21. More specifically, in a plan view, the area of the first lower inner portion 134 is smaller than the area of the opening 21.

第1下側内方部134は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域のみに形成されている。第1下側内方部134は、平面視において基板10に重なっていない。
第1下側内方部134は、平面視において円形状に形成されている。第1下側内方部134は、平面視において三角形状、四角形状、六角形状等の多角形状に形成されていてもよい。第1下側内方部134は、平面視において楕円形状に形成されていてもよい。
The first lower inner portion 134 is formed only in the region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. The first lower inner portion 134 does not overlap the substrate 10 in a plan view.
The first lower inner portion 134 is formed in a circular shape in a plan view. The first lower inner portion 134 may be formed in a polygonal shape such as a triangle shape, a quadrangular shape, or a hexagonal shape in a plan view. The first lower inner portion 134 may be formed in an elliptical shape in a plan view.

第1下側電極層132の第1下側引き出し部135は、平面視において第1下側内方部134から開口部21外の領域に引き出されている。第1下側引き出し部135は、この形態では、基板10の短手方向に関して、第1下側内方部134から一方側(図21の上側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。第1下側引き出し部135の端部は、平面視において基板側面17および開口部21の間の領域に形成されている。 The first lower drawer portion 135 of the first lower electrode layer 132 is drawn out from the first lower inner portion 134 to the region outside the opening 21 in a plan view. In this embodiment, the first lower drawer portion 135 is pulled out in a strip shape from the first lower inner portion 134 toward the substrate side surface 17 on one side (upper side in FIG. 21) in the lateral direction of the substrate 10. There is. The end of the first lower drawer 135 is formed in the region between the substrate side surface 17 and the opening 21 in plan view.

第1下側電極層132は、モリブデン(Mo)層を含んでいてもよい。第1下側電極層132は、モリブデン層からなっていてもよい。第1下側電極層132の厚さは、40nm以上200nm以下(たとえば100nm程度)であってもよい。
第2下側電極層133は、振動板11の上に形成されている。第2下側電極層133は、第2下側内方部136および第2下側引き出し部137を含む。
The first lower electrode layer 132 may include a molybdenum (Mo) layer. The first lower electrode layer 132 may be made of a molybdenum layer. The thickness of the first lower electrode layer 132 may be 40 nm or more and 200 nm or less (for example, about 100 nm).
The second lower electrode layer 133 is formed on the diaphragm 11. The second lower electrode layer 133 includes a second lower inner portion 136 and a second lower drawer portion 137.

第2下側電極層133の第2下側内方部136は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域内に、第1下側内方部134から間隔を空けて形成されている。第2下側内方部136は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域の内側および外側に跨っている。
第2下側内方部136は、平面視において開口部21の内壁に沿って帯状に延びている。第2下側内方部136は、平面視において第1下側電極層132の第1下側内方部134を取り囲む有端のリング状に形成されている。
The second lower inner portion 136 of the second lower electrode layer 133 is formed in a region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view at a distance from the first lower inner portion 134. ing. The second lower inner portion 136 straddles the inside and the outside of the region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view.
The second lower inner portion 136 extends in a strip shape along the inner wall of the opening 21 in a plan view. The second lower inner portion 136 is formed in an endd ring shape surrounding the first lower inner portion 134 of the first lower electrode layer 132 in a plan view.

第2下側内方部136の一端および他端の間の領域によって、開放部138が区画されている。第1下側電極層132の第1下側引き出し部135は、平面視において、第2下側内方部136の開放部138を横切って、開口部21の内側の領域から外側の領域に引き出されている。
第2下側電極層133の第2下側引き出し部137は、平面視において第2下側内方部136から開口部21外の領域に引き出されている。第2下側引き出し部137は、第1下側電極層132の第1下側引き出し部135が延びる方向に交差する方向に沿って引き出されている。
The open portion 138 is partitioned by a region between one end and the other end of the second lower inner portion 136. The first lower drawer portion 135 of the first lower electrode layer 132 is drawn out from the inner region of the opening 21 to the outer region across the open portion 138 of the second lower inner portion 136 in a plan view. It has been.
The second lower drawer portion 137 of the second lower electrode layer 133 is drawn out from the second lower inner portion 136 to the region outside the opening 21 in a plan view. The second lower drawer portion 137 is pulled out along the direction in which the first lower drawer portion 135 of the first lower electrode layer 132 intersects in the extending direction.

第2下側引き出し部137は、この形態では、基板10の長手方向に関して、第2下側内方部136から基板10の一方側(図21の左側)の基板側面17および開口部21に向かって帯状に引き出されている。第2下側引き出し部137の端部は、平面視において基板側面17および開口部21の間の領域に形成されている。
第2下側電極層133は、第1下側電極層132の導電材料と同一の導電材料によって形成されていてもよい。第2下側電極層133は、第1下側電極層132の厚さと同一の厚さを有していてもよい。
In this embodiment, the second lower drawer portion 137 faces the substrate side surface 17 and the opening 21 on one side (left side of FIG. 21) of the substrate 10 from the second lower inner portion 136 in the longitudinal direction of the substrate 10. It is pulled out in a strip shape. The end portion of the second lower drawer portion 137 is formed in the region between the substrate side surface 17 and the opening 21 in a plan view.
The second lower electrode layer 133 may be formed of the same conductive material as the conductive material of the first lower electrode layer 132. The second lower electrode layer 133 may have the same thickness as the thickness of the first lower electrode layer 132.

第2下側電極層133は、モリブデン(Mo)層を含んでいてもよい。第2下側電極層133は、モリブデン層からなっていてもよい。第2下側電極層133の厚さは、40nm以上200nm以下(たとえば100nm程度)であってもよい。
第1圧電体層24は、第1下側電極層132および第2下側電極層133を被覆するように、振動板11の上に形成されている。第1圧電体層24は、センサ本体2の側面5の一部を形成している。第1圧電体層24は、基板10の基板側面17に対して面一な側面を有している。
The second lower electrode layer 133 may include a molybdenum (Mo) layer. The second lower electrode layer 133 may be made of a molybdenum layer. The thickness of the second lower electrode layer 133 may be 40 nm or more and 200 nm or less (for example, about 100 nm).
The first piezoelectric layer 24 is formed on the diaphragm 11 so as to cover the first lower electrode layer 132 and the second lower electrode layer 133. The first piezoelectric layer 24 forms a part of the side surface 5 of the sensor body 2. The first piezoelectric layer 24 has a side surface flush with respect to the substrate side surface 17 of the substrate 10.

第1上側電極層25は、平面視において、第1下側電極層132、第2下側電極層133および開口部21に重なっている。
より具体的には、第1上側電極層25は、平面視において、基板10を避けて、第1下側電極層132、第2下側電極層133および開口部21だけに重なっている。第1上側電極層25は、第1圧電体層24を挟んで第1下側電極層132および第2下側電極層133に容量結合している。
The first upper electrode layer 25 overlaps the first lower electrode layer 132, the second lower electrode layer 133, and the opening 21 in a plan view.
More specifically, the first upper electrode layer 25 overlaps only the first lower electrode layer 132, the second lower electrode layer 133, and the opening 21 in a plan view, avoiding the substrate 10. The first upper electrode layer 25 is capacitively coupled to the first lower electrode layer 132 and the second lower electrode layer 133 with the first piezoelectric layer 24 interposed therebetween.

第1下側電極層132および第1上側電極層25の容量結合、ならびに、第2下側電極層133および第1上側電極層25の容量結合により、送信用または受信用の第1圧電素子C21が形成されている。
第1上側電極層25は、第1上側内方部30を含む。また、第1上側電極層25は、第1上側引き出し部31および第2上側引き出し部32に代えて、第1上側引き出し部139を含む。
The first piezoelectric element C21 for transmission or reception is provided by the capacitive coupling of the first lower electrode layer 132 and the first upper electrode layer 25, and the capacitive coupling of the second lower electrode layer 133 and the first upper electrode layer 25. Is formed.
The first upper electrode layer 25 includes a first upper inner portion 30. Further, the first upper electrode layer 25 includes a first upper drawer portion 139 instead of the first upper drawer portion 31 and the second upper drawer portion 32.

第1上側電極層25の第1上側内方部30は、この形態では、平面視において開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内に形成されている。平面視において第1上側内方部30の全体は、開口部21に重なっている。第1上側内方部30は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域のみに形成されている。
第1上側内方部30は、平面視において開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内において、開口部21、第1下側電極層132の第1下側内方部134および第2下側電極層133の第2下側内方部136に重なっている。
The first upper inner portion 30 of the first upper electrode layer 25 is formed in this form in a region surrounded by the inner wall of the opening 21 in a plan view. In a plan view, the entire first upper inner portion 30 overlaps the opening 21. The first upper inner portion 30 is formed only in the region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view.
The first upper inner portion 30 is the opening 21, the first lower inner portion 134 and the second lower side of the first lower electrode layer 132 in the region surrounded by the inner wall of the opening 21 in a plan view. It overlaps the second lower inner portion 136 of the electrode layer 133.

第1上側電極層25の第1上側引き出し部139は、平面視において第1上側内方部30から開口部21外の領域に引き出されている。第1上側引き出し部139は、この形態では、基板10の長手方向に関して、第1上側内方部30から一方側(図21の左側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。
第1上側引き出し部139の端部は、平面視において第2下側電極層133の第2下側引き出し部137の端部および開口部21の間の領域に形成されている。
The first upper drawer portion 139 of the first upper electrode layer 25 is drawn out from the first upper inner portion 30 to the region outside the opening 21 in a plan view. In this embodiment, the first upper drawer portion 139 is pulled out in a band shape from the first upper inner portion 30 toward the substrate side surface 17 on one side (left side in FIG. 21) in the longitudinal direction of the substrate 10.
The end portion of the first upper drawer portion 139 is formed in a region between the end portion of the second lower drawer portion 137 and the opening 21 of the second lower electrode layer 133 in a plan view.

第2圧電体層26は、平面視において第1上側電極層25の形状に整合する形状を有している。第2圧電体層26は、圧電体内方部40を含む。また、第2圧電体層26は、第1圧電体引き出し部41および第2圧電体引き出し部42に代えて、圧電体引き出し部140を含む。
圧電体内方部40および圧電体引き出し部140は、それぞれ、平面視において第1上側電極層25の第1上側内方部30および第1上側引き出し部139に整合した形状を有している。第1上側電極層25および第2圧電体層26は、第1圧電体層24の上において、メサ構造43を形成している。
The second piezoelectric layer 26 has a shape that matches the shape of the first upper electrode layer 25 in a plan view. The second piezoelectric layer 26 includes the piezoelectric internal portion 40. Further, the second piezoelectric layer 26 includes a piezoelectric pull-out portion 140 in place of the first piezoelectric pull-out portion 41 and the second piezoelectric pull-out portion 42.
The piezoelectric body side portion 40 and the piezoelectric body drawer portion 140 have shapes that match the first upper inner portion 30 and the first upper drawer portion 139 of the first upper electrode layer 25, respectively, in a plan view. The first upper electrode layer 25 and the second piezoelectric layer 26 form a mesa structure 43 on the first piezoelectric layer 24.

第2上側電極層27は、第2圧電体層26の上に形成されている。第2上側電極層27は、平面視において第1上側電極層25に重なっている。より具体的には、平面視において第2上側電極層27の全体が、第1上側電極層25に重なっている。
第2上側電極層27は、第2圧電体層26を挟んで第1上側電極層25と容量結合している。第1上側電極層25および第2上側電極層27の容量結合により、送信用または受信用の第2圧電素子C22が形成されている。
The second upper electrode layer 27 is formed on the second piezoelectric layer 26. The second upper electrode layer 27 overlaps with the first upper electrode layer 25 in a plan view. More specifically, in a plan view, the entire second upper electrode layer 27 overlaps with the first upper electrode layer 25.
The second upper electrode layer 27 is capacitively coupled to the first upper electrode layer 25 with the second piezoelectric layer 26 interposed therebetween. The second piezoelectric element C22 for transmission or reception is formed by the capacitive coupling of the first upper electrode layer 25 and the second upper electrode layer 27.

第2上側電極層27は、第2上側内方部44を含む。また、第2上側電極層27は、第3上側引き出し部45に代えて、第2上側引き出し部141を含む。
第2上側電極層27の第2上側内方部44は、平面視において開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内に形成されている。平面視において第2上側内方部44の全体は、開口部21に重なっている。
The second upper electrode layer 27 includes a second upper inner portion 44. Further, the second upper electrode layer 27 includes a second upper drawer portion 141 instead of the third upper drawer portion 45.
The second upper inner portion 44 of the second upper electrode layer 27 is formed in a region surrounded by the inner wall of the opening 21 in a plan view. In a plan view, the entire second upper inner portion 44 overlaps the opening 21.

第2上側内方部44は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域のみに形成されている。平面視において第2上側内方部44の全体は、第1上側電極層25の第1上側内方部30に重なっている。第2上側内方部44は、平面視において基板10に重なっていない。
平面視において第2上側内方部44の面積は、第1上側電極層25の第1上側内方部30の面積以下である。より具体的には、平面視において第2上側内方部44の面積は、第1上側内方部30の面積未満である。
The second upper inner portion 44 is formed only in the region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. In a plan view, the entire second upper inner portion 44 overlaps the first upper inner portion 30 of the first upper electrode layer 25. The second upper inner portion 44 does not overlap the substrate 10 in a plan view.
In a plan view, the area of the second upper inner portion 44 is equal to or smaller than the area of the first upper inner portion 30 of the first upper electrode layer 25. More specifically, in a plan view, the area of the second upper inner portion 44 is smaller than the area of the first upper inner portion 30.

第2上側引き出し部141は、平面視において第2上側内方部44から開口部21外の領域に引き出されている。第2上側引き出し部141は、この形態では、基板10の長手方向に関して、第2上側内方部44から一方側(図21の左側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。
第2上側電極層27の第2上側引き出し部141は、第2圧電体層26の圧電体引き出し部140の上に形成されている。第2上側引き出し部141の端部は、平面視において第1上側電極層25の第1上側引き出し部106の端部および開口部21の間の領域に形成されている。
The second upper drawer portion 141 is pulled out from the second upper inner portion 44 to the region outside the opening 21 in a plan view. In this embodiment, the second upper drawer portion 141 is pulled out in a band shape from the second upper inner portion 44 toward the substrate side surface 17 on one side (left side in FIG. 21) in the longitudinal direction of the substrate 10.
The second upper drawer portion 141 of the second upper electrode layer 27 is formed on the piezoelectric drawer portion 140 of the second piezoelectric layer 26. The end portion of the second upper drawer portion 141 is formed in a region between the end portion and the opening portion 21 of the first upper drawer portion 106 of the first upper electrode layer 25 in a plan view.

平面視において、第2上側引き出し部141の面積は、第1上側電極層25の第1上側引き出し部106の面積以下である。より具体的には、平面視において、第2上側引き出し部141の面積は、第1上側引き出し部106の面積未満である。平面視において第2上側引き出し部141の全体は、第1上側引き出し部106に重なっている。
第1圧電体層24には、下側パッド開口51に代えて、第1下側パッド開口147および第2下側パッド開口148が形成されている。
In a plan view, the area of the second upper drawer portion 141 is equal to or smaller than the area of the first upper drawer portion 106 of the first upper electrode layer 25. More specifically, in a plan view, the area of the second upper drawer portion 141 is smaller than the area of the first upper drawer portion 106. In a plan view, the entire second upper drawer portion 141 overlaps with the first upper drawer portion 106.
The first piezoelectric layer 24 is formed with a first lower pad opening 147 and a second lower pad opening 148 in place of the lower pad opening 51.

第1下側パッド開口147は、第1圧電体層24を貫通して、第1下側電極層132の第1下側引き出し部135の一部をパッド領域として露出させている。
第2下側パッド開口148は、第1圧電体層24を貫通して、第2下側電極層133の第2下側引き出し部137の一部をパッド領域として露出させている。
第2圧電体層26には、第1上側パッド開口149が形成されている。第1上側パッド開口149は、第2圧電体層26を貫通して、第1上側電極層25の第1上側引き出し部139の一部をパッド領域として露出させている。
The first lower pad opening 147 penetrates the first piezoelectric layer 24 and exposes a part of the first lower drawer portion 135 of the first lower electrode layer 132 as a pad region.
The second lower pad opening 148 penetrates the first piezoelectric layer 24 and exposes a part of the second lower drawer portion 137 of the second lower electrode layer 133 as a pad region.
The first upper pad opening 149 is formed in the second piezoelectric layer 26. The first upper pad opening 149 penetrates the second piezoelectric layer 26 and exposes a part of the first upper drawer portion 139 of the first upper electrode layer 25 as a pad region.

表面絶縁層13は、第1下側パッド開口147内において、第1下側電極層132の第1下側引き出し部135を露出させるように、第1下側パッド開口147の内壁に沿って膜状に形成されている。
表面絶縁層13は、第2下側パッド開口148内において、第2下側電極層133の第2下側引き出し部137を露出させるように、第2下側パッド開口148の内壁に沿って膜状に形成されている。
The surface insulating layer 13 is a film along the inner wall of the first lower pad opening 147 so as to expose the first lower drawer portion 135 of the first lower electrode layer 132 in the first lower pad opening 147. It is formed in a shape.
The surface insulating layer 13 is a film along the inner wall of the second lower pad opening 148 so as to expose the second lower drawer portion 137 of the second lower electrode layer 133 in the second lower pad opening 148. It is formed in a shape.

表面絶縁層13は、第1上側パッド開口149内において、第1上側電極層25の第1上側引き出し部139を露出させるように、第2下側パッド開口148の内壁に沿って膜状に形成されている。
表面絶縁層13には、第2上側パッド開口150が形成されている。第2上側パッド開口150は、第2上側電極層27の第2上側引き出し部141の一部をパッド領域として露出させている。
The surface insulating layer 13 is formed in a film shape along the inner wall of the second lower pad opening 148 so as to expose the first upper drawer portion 139 of the first upper electrode layer 25 in the first upper pad opening 149. Has been done.
The surface insulating layer 13 is formed with a second upper pad opening 150. The second upper pad opening 150 exposes a part of the second upper drawer portion 141 of the second upper electrode layer 27 as a pad region.

平面視において、第1下側パッド開口147、第1上側パッド開口149および第2上側パッド開口150は、互いに間隔を空けて同一直線上に形成されている。第1下側パッド開口147、第1上側パッド開口149および第2上側パッド開口150は、この形態では、基板10の長手方向に沿って延びる同一直線上に形成されている。
表面電極層14は、下側パッド電極層54に代えて、第1下側パッド電極層151および第2下側パッド電極層152を含む。
In a plan view, the first lower pad opening 147, the first upper pad opening 149, and the second upper pad opening 150 are formed on the same straight line at intervals from each other. The first lower pad opening 147, the first upper pad opening 149, and the second upper pad opening 150 are formed in this form on the same straight line extending along the longitudinal direction of the substrate 10.
The surface electrode layer 14 includes a first lower pad electrode layer 151 and a second lower pad electrode layer 152 in place of the lower pad electrode layer 54.

第1下側パッド電極層151は、表面絶縁層13の上において任意の領域に形成されている。第1下側パッド電極層151は、島状の第1下側パッド領域153およびライン状の第1下側配線領域154を含む。第1下側パッド領域153は、表面絶縁層13の上の任意の領域において、平面視において四角形状に形成されている。
第1下側配線領域154は、第1下側パッド領域153および第1下側電極層132の間の領域に引き回されている。第1下側配線領域154は、第1下側パッド領域153から引き出され、表面絶縁層13の上から第1下側パッド開口147に入り込んでいる。
The first lower pad electrode layer 151 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13. The first lower pad electrode layer 151 includes an island-shaped first lower pad region 153 and a line-shaped first lower wiring region 154. The first lower pad region 153 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13 in a square shape in a plan view.
The first lower wiring region 154 is routed to a region between the first lower pad region 153 and the first lower electrode layer 132. The first lower wiring region 154 is drawn out from the first lower pad region 153 and enters the first lower pad opening 147 from above the surface insulating layer 13.

第1下側配線領域154は、第1下側パッド開口147内において、第1下側電極層132に接続されている。第1下側パッド領域153は、第1下側配線領域154を介して第1下側電極層132に電気的に接続されている。
第1下側配線領域154を有さない第1下側パッド電極層151が採用されてもよい。この場合、第1下側パッド領域153が、表面絶縁層13の上から第1下側パッド開口147に入り込む。第1下側パッド領域153は、第1下側パッド開口147内において、第1下側電極層132に直接接続される。
The first lower wiring region 154 is connected to the first lower electrode layer 132 in the first lower pad opening 147. The first lower pad region 153 is electrically connected to the first lower electrode layer 132 via the first lower wiring region 154.
A first lower pad electrode layer 151 that does not have a first lower wiring region 154 may be adopted. In this case, the first lower pad region 153 enters the first lower pad opening 147 from above the surface insulating layer 13. The first lower pad region 153 is directly connected to the first lower electrode layer 132 in the first lower pad opening 147.

第2下側パッド電極層152は、表面絶縁層13の上において任意の領域に形成されている。第2下側パッド電極層152は、島状の第2下側パッド領域155およびライン状の第2下側配線領域156を含む。第2下側パッド領域155は、表面絶縁層13の上の任意の領域において、平面視において四角形状に形成されている。
第2下側配線領域156は、第2下側パッド領域155および第2下側電極層133の間の領域に引き回されている。第2下側配線領域156は、第2下側パッド領域155から引き出され、表面絶縁層13の上から第2下側パッド開口148に入り込んでいる。
The second lower pad electrode layer 152 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13. The second lower pad electrode layer 152 includes an island-shaped second lower pad region 155 and a line-shaped second lower wiring region 156. The second lower pad region 155 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13 in a square shape in a plan view.
The second lower wiring region 156 is routed to a region between the second lower pad region 155 and the second lower electrode layer 133. The second lower wiring region 156 is drawn out from the second lower pad region 155 and enters the second lower pad opening 148 from above the surface insulating layer 13.

第2下側配線領域156は、第2下側パッド開口148内において、第2下側電極層133に接続されている。第2下側パッド領域155は、第2下側配線領域156を介して第2下側電極層133に電気的に接続されている。
第2下側配線領域156を有さない第2下側パッド電極層152が採用されてもよい。この場合、第2下側パッド領域155が、表面絶縁層13の上から第2下側パッド開口148に入り込む。第2下側パッド領域155は、第2下側パッド開口148内において、第2下側電極層133に直接接続される。
The second lower wiring region 156 is connected to the second lower electrode layer 133 in the second lower pad opening 148. The second lower pad region 155 is electrically connected to the second lower electrode layer 133 via the second lower wiring region 156.
A second lower pad electrode layer 152 that does not have a second lower wiring region 156 may be adopted. In this case, the second lower pad region 155 enters the second lower pad opening 148 from above the surface insulating layer 13. The second lower pad region 155 is directly connected to the second lower electrode layer 133 within the second lower pad opening 148.

図24は、図21に示す超音波センサ131の電気的構造を示す回路図である。超音波センサ131の電気的構造は、実線部によって示されている。
図21および図24を参照して、超音波センサ131では、第1下側電極層132および第1上側電極層25の容量結合、ならびに、第2下側電極層133および第1上側電極層25の容量結合により、送信用または受信用の第1圧電素子C21が形成されている。第1上側電極層25および第2上側電極層27の容量結合により、送信用または受信用の第2圧電素子C22が形成されている。
FIG. 24 is a circuit diagram showing the electrical structure of the ultrasonic sensor 131 shown in FIG. The electrical structure of an ultrasonic sensor 131 is shown by a solid line.
With reference to FIGS. 21 and 24, in the ultrasonic sensor 131, the capacitive coupling of the first lower electrode layer 132 and the first upper electrode layer 25, and the second lower electrode layer 133 and the first upper electrode layer 25 are performed. The first piezoelectric element C21 for transmission or reception is formed by the capacitive coupling of the above. The second piezoelectric element C22 for transmission or reception is formed by the capacitive coupling of the first upper electrode layer 25 and the second upper electrode layer 27.

超音波センサ131では、第1上側電極層25は、平面視において、第1下側電極層132、第2下側電極層133および開口部21だけに重なるように形成されている。第1上側電極層25および基板10の間の領域には、第1下側電極層132または第2下側電極層133が必ず介在している。
したがって、第1上側電極層25を、第1下側電極層132および第2下側電極層133に適切に容量結合させることができる。これにより、第1上側電極層25および基板10の間の領域において、寄生容量Cp21の形成を抑制できる。
In the ultrasonic sensor 131, the first upper electrode layer 25 is formed so as to overlap only the first lower electrode layer 132, the second lower electrode layer 133, and the opening 21 in a plan view. The first lower electrode layer 132 or the second lower electrode layer 133 is always interposed in the region between the first upper electrode layer 25 and the substrate 10.
Therefore, the first upper electrode layer 25 can be appropriately capacitively coupled to the first lower electrode layer 132 and the second lower electrode layer 133. Thereby, the formation of the parasitic capacitance Cp21 can be suppressed in the region between the first upper electrode layer 25 and the substrate 10.

また、超音波センサ131では、平面視において第2上側電極層27の全体が、第1上側電極層25と重なっている。これにより、第2上側電極層27を、第1上側電極層25に適切に容量結合させることができる。よって、第1上側電極層25および基板10の間の領域において、寄生容量Cp22の形成を抑制できる。
しかも、第1下側電極層132および基板10の間の領域、ならびに、第2下側電極層133および基板10の間の領域に形成される寄生容量Cp23は、電気的に開放状態となるため、機能しない。このように、超音波センサ131では、寄生容量回路の形成が抑制される。
Further, in the ultrasonic sensor 131, the entire second upper electrode layer 27 overlaps with the first upper electrode layer 25 in a plan view. As a result, the second upper electrode layer 27 can be appropriately capacitively coupled to the first upper electrode layer 25. Therefore, the formation of the parasitic capacitance Cp22 can be suppressed in the region between the first upper electrode layer 25 and the substrate 10.
Moreover, the parasitic capacitance Cp23 formed in the region between the first lower electrode layer 132 and the substrate 10 and the region between the second lower electrode layer 133 and the substrate 10 is electrically open. , Does not work. As described above, in the ultrasonic sensor 131, the formation of the parasitic capacitance circuit is suppressed.

また、超音波センサ131は、振動板11の上に形成された第2下側電極層133を含む。第2下側電極層133は、開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内において、第1下側電極層132の第1下側内方部134の周縁に沿うように、第1下側電極層132から間隔を空けて形成されている。
これにより、振動板11の静的な撓み量や、振動板11の撓み方向を制御できる。よって、感度の変動を適切に抑制できる超音波センサ131を提供できる。
<第5実施形態>
図25は、本発明の第5実施形態に係る超音波センサ161を示す平面図である。図26は、図25に示すXXVI-XXVI線に沿う断面図である。図27は、図25に示すXXVII-XXVII線に沿う断面図である。図28は、図25に示すXXVIII-XXVIII線に沿う断面図である。
Further, the ultrasonic sensor 131 includes a second lower electrode layer 133 formed on the diaphragm 11. The second lower electrode layer 133 is a first lower electrode so as to be along the peripheral edge of the first lower inner portion 134 of the first lower electrode layer 132 in the region surrounded by the inner wall of the opening 21. It is formed at a distance from the layer 132.
Thereby, the static amount of bending of the diaphragm 11 and the bending direction of the diaphragm 11 can be controlled. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic sensor 131 capable of appropriately suppressing fluctuations in sensitivity.
<Fifth Embodiment>
FIG. 25 is a plan view showing an ultrasonic sensor 161 according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 26 is a cross-sectional view taken along the line XXVI-XXVI shown in FIG. FIG. 27 is a cross-sectional view taken along the line XXVII-XXVII shown in FIG. FIG. 28 is a cross-sectional view taken along the line XXVIII-XXVIII shown in FIG.

以下では、第4実施形態において述べた構成と同様の構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
図25~図28を参照して、第1下側電極層132は、第1下側内方部134および第1下側引き出し部135を含む。第1下側引き出し部135は、この形態では、基板10の短手方向に関して、第1下側内方部134から他方側(図25の下側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。
In the following, the same reference numerals will be given to the same configurations as those described in the fourth embodiment, and the description thereof will be omitted.
With reference to FIGS. 25-28, the first lower electrode layer 132 includes a first lower inner portion 134 and a first lower drawer portion 135. In this embodiment, the first lower drawer portion 135 is pulled out in a band shape from the first lower inner portion 134 toward the other side (lower side of FIG. 25) of the substrate side surface 17 in the lateral direction of the substrate 10. ing.

第2下側電極層133は、第2下側内方部136を含む。第2下側電極層133は、第2下側引き出し部137に加えて、第3下側引き出し部162および第4下側引き出し部163を含む。
第2下側電極層133の第2下側引き出し部137は、この形態では、平面視において、基板10の長手方向および短手方向にそれぞれ交差する方向に沿って引き出されている。第2下側引き出し部137は、基板10の長手方向に関して他方側(図25の右側)の基板側面17、および、基板10の短手方向に関して他方側(図25の下側)の基板側面17を接続する角部に向けて延びている。
The second lower electrode layer 133 includes a second lower inner portion 136. The second lower electrode layer 133 includes a third lower drawer portion 162 and a fourth lower drawer portion 163 in addition to the second lower drawer portion 137.
In this embodiment, the second lower drawing portion 137 of the second lower electrode layer 133 is pulled out along the directions intersecting the longitudinal direction and the lateral direction of the substrate 10 in a plan view. The second lower drawer portion 137 is a substrate side surface 17 on the other side (right side in FIG. 25) in the longitudinal direction of the substrate 10 and a substrate side surface 17 on the other side (lower side in FIG. 25) in the lateral direction of the substrate 10. Extends towards the corners that connect.

第2下側電極層133の第3下側引き出し部162は、平面視において第2下側内方部136から開口部21外の領域に引き出されている。第3下側引き出し部162は、平面視において、第2下側引き出し部137が延びる方向に交差する方向に沿って延びている。
第3下側引き出し部162は、この形態では、基板10の短手方向に関して、第2下側内方部136から一方側(図25の上側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。第3下側引き出し部162の端部は、平面視において基板側面17および開口部21の間の領域に形成されている。
The third lower drawer portion 162 of the second lower electrode layer 133 is drawn out from the second lower inner portion 136 to the region outside the opening 21 in a plan view. The third lower drawer portion 162 extends along a direction intersecting the direction in which the second lower drawer portion 137 extends in a plan view.
In this embodiment, the third lower drawer portion 162 is pulled out in a strip shape from the second lower inner portion 136 toward the substrate side surface 17 on one side (upper side in FIG. 25) in the lateral direction of the substrate 10. There is. The end of the third lower drawer 162 is formed in the region between the substrate side surface 17 and the opening 21 in a plan view.

第2下側電極層133の第4下側引き出し部163は、平面視において第2下側内方部136から開口部21外の領域に引き出されている。第4下側引き出し部163は、平面視において、第2下側引き出し部137が延びる方向および第3下側引き出し部162が延びる方向に交差する方向に沿って延びている。
第4下側引き出し部163は、この形態では、基板10の長手方向に関して、第2下側内方部136から一方側(図25の左側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。第4下側引き出し部163の端部は、平面視において基板側面17および開口部21の間の領域に形成されている。
The fourth lower drawer portion 163 of the second lower electrode layer 133 is drawn out from the second lower inner portion 136 to the region outside the opening 21 in a plan view. The fourth lower drawer portion 163 extends along a direction intersecting a direction in which the second lower drawer portion 137 extends and a direction in which the third lower drawer portion 162 extends in a plan view.
In this embodiment, the fourth lower drawer portion 163 is pulled out in a band shape from the second lower inner portion 136 toward the substrate side surface 17 on one side (left side in FIG. 25) in the longitudinal direction of the substrate 10. .. The end of the fourth lower drawer 163 is formed in the region between the substrate side surface 17 and the opening 21 in plan view.

圧電素子層12は、中間電極層164および中間圧電体層165をさらに含む積層構造を有している。中間電極層164および中間圧電体層165は、第1圧電体層24およびメサ構造43の間の領域に形成されている。
中間電極層164は、平面視において、第1下側電極層132、第2下側電極層133および開口部21に重なっている。より具体的には、中間電極層164は、平面視において、基板10を避けて、第1下側電極層132、第2下側電極層133および開口部21だけに重なっている。
The piezoelectric element layer 12 has a laminated structure further including an intermediate electrode layer 164 and an intermediate piezoelectric layer 165. The intermediate electrode layer 164 and the intermediate piezoelectric layer 165 are formed in the region between the first piezoelectric layer 24 and the mesa structure 43.
The intermediate electrode layer 164 overlaps the first lower electrode layer 132, the second lower electrode layer 133, and the opening 21 in a plan view. More specifically, the intermediate electrode layer 164 overlaps only the first lower electrode layer 132, the second lower electrode layer 133, and the opening 21 in a plan view, avoiding the substrate 10.

中間電極層164は、第1圧電体層24を挟んで第1下側電極層132および第2下側電極層133に容量結合している。第1下側電極層132および中間電極層164の容量結合、ならびに、第2下側電極層133および中間電極層164の容量結合により、送信用または受信用の第1圧電素子C31が形成されている。
中間電極層164は、より具体的には、中間内方部166、第1中間引き出し部167および第2中間引き出し部168を含む。
The intermediate electrode layer 164 is capacitively coupled to the first lower electrode layer 132 and the second lower electrode layer 133 with the first piezoelectric layer 24 interposed therebetween. Capacitive coupling of the first lower electrode layer 132 and the intermediate electrode layer 164, and capacitive coupling of the second lower electrode layer 133 and the intermediate electrode layer 164 form a first piezoelectric element C31 for transmission or reception. There is.
More specifically, the intermediate electrode layer 164 includes an intermediate inner portion 166, a first intermediate drawer portion 167, and a second intermediate drawer portion 168.

中間電極層164の中間内方部166は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域に形成されている。平面視において中間内方部166の全体は、開口部21に重なっている。
平面視において中間内方部166の面積は、開口部21の面積以下である。より具体的には、平面視において中間内方部166の面積は、開口部21の面積未満である。中間内方部166は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域のみに形成されている。中間内方部166は、平面視において基板10に重なっていない。
The intermediate inner portion 166 of the intermediate electrode layer 164 is formed in a region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. In plan view, the entire intermediate inner portion 166 overlaps the opening 21.
In a plan view, the area of the intermediate inner portion 166 is equal to or less than the area of the opening 21. More specifically, the area of the intermediate inner portion 166 in a plan view is smaller than the area of the opening 21. The intermediate inner portion 166 is formed only in the region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. The intermediate inner portion 166 does not overlap the substrate 10 in a plan view.

中間内方部166は、平面視において円形状に形成されている。中間内方部166は、平面視において三角形状、四角形状、六角形状等の多角形状に形成されていてもよい。中間内方部166は、平面視において楕円形状に形成されていてもよい。
中間電極層164の第1中間引き出し部167は、平面視において中間内方部166から開口部21外の領域に引き出されている。第1中間引き出し部167は、この形態では、基板10の短手方向に関して、中間内方部166から一方側(図25の上側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。
The intermediate inner portion 166 is formed in a circular shape in a plan view. The intermediate inner portion 166 may be formed in a polygonal shape such as a triangular shape, a square shape, or a hexagonal shape in a plan view. The intermediate inner portion 166 may be formed in an elliptical shape in a plan view.
The first intermediate drawer portion 167 of the intermediate electrode layer 164 is drawn out from the intermediate inner portion 166 to the region outside the opening 21 in a plan view. In this embodiment, the first intermediate drawer portion 167 is pulled out in a strip shape from the intermediate inner portion 166 toward the substrate side surface 17 on one side (upper side in FIG. 25) in the lateral direction of the substrate 10.

第1中間引き出し部167の端部は、平面視において第2下側電極層133の第3下側引き出し部162の端部および開口部21の間の領域に形成されている。
平面視において、第1中間引き出し部167の面積は、第2下側電極層133の第3下側引き出し部162の面積以下である。より具体的には、平面視において、第1中間引き出し部167の面積は、第3下側引き出し部162の面積未満である。平面視において第1中間引き出し部167の全体は、第3下側引き出し部162に重なっている。
The end portion of the first intermediate drawer portion 167 is formed in a region between the end portion and the opening portion 21 of the third lower drawer portion 162 of the second lower electrode layer 133 in a plan view.
In a plan view, the area of the first intermediate drawer portion 167 is equal to or less than the area of the third lower drawer portion 162 of the second lower electrode layer 133. More specifically, in a plan view, the area of the first intermediate drawer portion 167 is smaller than the area of the third lower drawer portion 162. In a plan view, the entire first intermediate drawer portion 167 overlaps the third lower drawer portion 162.

中間電極層164の第2中間引き出し部168は、平面視において中間内方部166から開口部21外の領域に引き出されている。第2中間引き出し部168は、この形態では、基板10の長手方向に関して、中間内方部166から一方側(図25の左側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。第2中間引き出し部168の端部は、平面視において第2下側電極層133の第4下側引き出し部163の端部および開口部21の間の領域に形成されている。 The second intermediate drawer portion 168 of the intermediate electrode layer 164 is drawn out from the intermediate inner portion 166 to the region outside the opening 21 in a plan view. In this embodiment, the second intermediate drawer portion 168 is pulled out in a band shape from the intermediate inner portion 166 toward the substrate side surface 17 on one side (left side in FIG. 25) in the longitudinal direction of the substrate 10. The end portion of the second intermediate drawer portion 168 is formed in a region between the end portion and the opening portion 21 of the fourth lower drawer portion 163 of the second lower electrode layer 133 in a plan view.

平面視において、第2中間引き出し部168の面積は、第2下側電極層133の第4下側引き出し部163の面積以下である。より具体的には、平面視において、第2中間引き出し部168の面積は、第4下側引き出し部163の面積未満である。平面視において第2中間引き出し部168の全体は、第4下側引き出し部163に重なっている。
中間電極層164は、モリブデン(Mo)層を含んでいてもよい。中間電極層164は、モリブデン層からなっていてもよい。中間電極層164の厚さは、40nm以上200nm以下(たとえば100nm程度)であってもよい。
In a plan view, the area of the second intermediate drawer portion 168 is equal to or smaller than the area of the fourth lower drawer portion 163 of the second lower electrode layer 133. More specifically, in a plan view, the area of the second intermediate drawer portion 168 is smaller than the area of the fourth lower drawer portion 163. In a plan view, the entire second intermediate drawer portion 168 overlaps with the fourth lower drawer portion 163.
The intermediate electrode layer 164 may include a molybdenum (Mo) layer. The intermediate electrode layer 164 may be made of a molybdenum layer. The thickness of the intermediate electrode layer 164 may be 40 nm or more and 200 nm or less (for example, about 100 nm).

中間圧電体層165は、第1圧電体層24およびメサ構造43の間の領域において、中間電極層164を被覆するように第1圧電体層24の上に形成されている。中間圧電体層165は、この形態では、中間電極層164の表面のほぼ全面を被覆している。中間圧電体層165は、センサ本体2の側面5の一部を形成している。中間圧電体層165は、基板10の基板側面17に対して面一な側面を有している。 The intermediate piezoelectric layer 165 is formed on the first piezoelectric layer 24 so as to cover the intermediate electrode layer 164 in the region between the first piezoelectric layer 24 and the mesa structure 43. In this form, the intermediate piezoelectric layer 165 covers almost the entire surface of the intermediate electrode layer 164. The intermediate piezoelectric layer 165 forms a part of the side surface 5 of the sensor body 2. The intermediate piezoelectric layer 165 has a side surface flush with respect to the substrate side surface 17 of the substrate 10.

中間圧電体層165は、窒化アルミニウム層を含んでいてもよい。中間圧電体層165は、窒化アルミニウム層からなっていてもよい。中間圧電体層165の厚さは、0.5μm以上1.5μm以下(たとえば1.0μm程度)であってもよい。
第1上側電極層25は、中間圧電体層165の上に形成されている。平面視において第1上側電極層25の面積は、中間電極層164の面積以下である。より具体的には、平面視において第1上側電極層25の面積は、中間電極層164の面積未満である。平面視において第1上側電極層25の全体は、中間電極層164に重なっている。
The intermediate piezoelectric layer 165 may include an aluminum nitride layer. The intermediate piezoelectric layer 165 may be made of an aluminum nitride layer. The thickness of the intermediate piezoelectric layer 165 may be 0.5 μm or more and 1.5 μm or less (for example, about 1.0 μm).
The first upper electrode layer 25 is formed on the intermediate piezoelectric layer 165. In a plan view, the area of the first upper electrode layer 25 is equal to or less than the area of the intermediate electrode layer 164. More specifically, the area of the first upper electrode layer 25 is smaller than the area of the intermediate electrode layer 164 in a plan view. In a plan view, the entire first upper electrode layer 25 overlaps the intermediate electrode layer 164.

第1上側電極層25は、第1上側内方部30および第1上側引き出し部139を含む。
第1上側電極層25の第1上側内方部30は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域に形成されている。平面視において第1上側内方部30の面積は、中間電極層164の中間内方部166の面積以下である。より具体的には、平面視において第1上側内方部30の面積は、中間内方部166の面積未満である。
The first upper electrode layer 25 includes a first upper inner portion 30 and a first upper drawer portion 139.
The first upper inner portion 30 of the first upper electrode layer 25 is formed in a region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. In a plan view, the area of the first upper inner portion 30 is smaller than the area of the intermediate inner portion 166 of the intermediate electrode layer 164. More specifically, in a plan view, the area of the first upper inner portion 30 is smaller than the area of the intermediate inner portion 166.

平面視において第1上側内方部30の全体は、開口部21に重なっている。平面視において第1上側内方部30の全体は、中間内方部166に重なっている。第1上側内方部30は、平面視において基板10に重なっていない。
第1上側電極層25の第1上側引き出し部139は、平面視において第1上側内方部30から開口部21外の領域に引き出されている。第1上側引き出し部139は、この形態では、基板10の長手方向に関して、第1上側内方部30から一方側(図25の左側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。
In a plan view, the entire first upper inner portion 30 overlaps the opening 21. In a plan view, the entire first upper inner portion 30 overlaps the middle inner portion 166. The first upper inner portion 30 does not overlap the substrate 10 in a plan view.
The first upper drawer portion 139 of the first upper electrode layer 25 is drawn out from the first upper inner portion 30 to the region outside the opening 21 in a plan view. In this embodiment, the first upper drawer portion 139 is pulled out in a band shape from the first upper inner portion 30 toward the substrate side surface 17 on one side (left side in FIG. 25) in the longitudinal direction of the substrate 10.

第1上側引き出し部139の端部は、平面視において中間電極層164の第2中間引き出し部168の端部および開口部21の間の領域に形成されている。
平面視において、第1上側引き出し部139の面積は、第2中間引き出し部168の面積以下である。より具体的には、平面視において、第1上側引き出し部139の面積は、第2中間引き出し部168の面積未満である。平面視において第1上側引き出し部139の全体は、第2中間引き出し部168に重なっている。
The end portion of the first upper drawer portion 139 is formed in a region between the end portion and the opening portion 21 of the second intermediate drawer portion 168 of the intermediate electrode layer 164 in a plan view.
In a plan view, the area of the first upper drawer portion 139 is equal to or less than the area of the second intermediate drawer portion 168. More specifically, in a plan view, the area of the first upper drawer portion 139 is smaller than the area of the second intermediate drawer portion 168. In a plan view, the entire first upper drawer portion 139 overlaps with the second intermediate drawer portion 168.

第2圧電体層26は、平面視において第1上側電極層25の形状に整合する形状を有している。第2圧電体層26は、圧電体内方部40および圧電体引き出し部140を含む。
圧電体内方部40および圧電体引き出し部140は、それぞれ、平面視において第1上側電極層25の第1上側内方部30および第1上側引き出し部139に整合した形状を有している。第1上側電極層25および第2圧電体層26は、第1圧電体層24の上において、メサ構造43を形成している。
The second piezoelectric layer 26 has a shape that matches the shape of the first upper electrode layer 25 in a plan view. The second piezoelectric layer 26 includes a piezoelectric internal portion 40 and a piezoelectric pull-out portion 140.
The piezoelectric body side portion 40 and the piezoelectric body drawer portion 140 have shapes that match the first upper inner portion 30 and the first upper drawer portion 139 of the first upper electrode layer 25, respectively, in a plan view. The first upper electrode layer 25 and the second piezoelectric layer 26 form a mesa structure 43 on the first piezoelectric layer 24.

超音波センサ161では、第2上側電極層27は、平面視において第3面積S3を有している。第2上側電極層27の第3面積S3は、第1上側電極層25の第2面積S2以下(S3≦S2)、または、第1上側電極層25の第2面積S2未満(S3<S2)である。平面視において第2上側電極層27の全体は、第1上側電極層25に重なっている。
平面視において第2上側電極層27の全体は、第1上側電極層25の第1上側内方部30に重なっている。したがって、第2上側電極層27の第2上側内方部44および第2上側引き出し部141は、いずれも平面視において第1上側電極層25の第1上側内方部30に重なっている。
In the ultrasonic sensor 161 the second upper electrode layer 27 has a third area S3 in a plan view. The third area S3 of the second upper electrode layer 27 is the second area S2 or less (S3 ≦ S2) of the first upper electrode layer 25, or less than the second area S2 of the first upper electrode layer 25 (S3 <S2). Is. In a plan view, the entire second upper electrode layer 27 overlaps the first upper electrode layer 25.
In a plan view, the entire second upper electrode layer 27 overlaps the first upper inner portion 30 of the first upper electrode layer 25. Therefore, both the second upper inner portion 44 and the second upper drawer portion 141 of the second upper electrode layer 27 overlap the first upper inner portion 30 of the first upper electrode layer 25 in a plan view.

第2上側電極層27の第2上側引き出し部141は、この形態では、基板10の長手方向に関して、第2上側内方部44から基板10の他方側(図25の右側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。
超音波センサ161は、第2圧電体層26の上に形成された第3上側電極層169をさらに含む。第3上側電極層169は、第2上側電極層27と同電位に固定されていてもよい。
In this embodiment, the second upper drawer portion 141 of the second upper electrode layer 27 is located on the substrate side surface 17 on the other side of the substrate 10 (right side in FIG. 25) from the second upper inner portion 44 in the longitudinal direction of the substrate 10. It is pulled out in a strip shape toward it.
The ultrasonic sensor 161 further includes a third upper electrode layer 169 formed on the second piezoelectric layer 26. The third upper electrode layer 169 may be fixed at the same potential as the second upper electrode layer 27.

第3上側電極層169は、第3上側内方部170および第3上側引き出し部171を含む。第3上側電極層169の第3上側内方部170は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域内に、第2上側電極層27から間隔を空けて形成されている。
より具体的には、第3上側内方部170は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域の内側および外側に跨っている。第3上側内方部170は、平面視において開口部21の内壁に沿って帯状に延びている。
The third upper electrode layer 169 includes a third upper inner portion 170 and a third upper drawer portion 171. The third upper inner portion 170 of the third upper electrode layer 169 is formed in a region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view at intervals from the second upper electrode layer 27.
More specifically, the third upper inner portion 170 straddles the inside and the outside of the region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. The third upper inner portion 170 extends in a strip shape along the inner wall of the opening 21 in a plan view.

第3上側内方部170は、平面視において第2上側電極層27を取り囲むリング状に形成されている。第3上側内方部170は、平面視において第2下側内方部136に重なっている。
第3上側電極層169の第3上側引き出し部171は、平面視において第3上側内方部170から開口部21外の領域に引き出されている。第3上側引き出し部171は、この形態では、平面視において、基板10の長手方向および短手方向にそれぞれ交差する方向に沿って引き出されている。
The third upper inner portion 170 is formed in a ring shape surrounding the second upper electrode layer 27 in a plan view. The third upper inner portion 170 overlaps the second lower inner portion 136 in a plan view.
The third upper drawer portion 171 of the third upper electrode layer 169 is drawn out from the third upper inner portion 170 to the region outside the opening 21 in a plan view. In this embodiment, the third upper drawer portion 171 is pulled out along the directions intersecting the longitudinal direction and the lateral direction of the substrate 10 in a plan view.

第3上側引き出し部171は、基板10の長手方向に関して一方側(図25の左側)の基板側面17、および、基板10の短手方向に関して一方側(図25の上側)の基板側面17を接続する角部に向けて延びている。
第3上側引き出し部171は、この形態では、基板10の長手方向に関して、第3上側内方部170から一方側(図25の左側)の基板側面17に向かって帯状に引き出されている。
The third upper drawer portion 171 connects the substrate side surface 17 on one side (left side in FIG. 25) with respect to the longitudinal direction of the substrate 10 and the substrate side surface 17 on one side (upper side in FIG. 25) with respect to the lateral direction of the substrate 10. It extends toward the corner.
In this embodiment, the third upper drawer portion 171 is pulled out in a band shape from the third upper inner portion 170 toward the substrate side surface 17 on one side (left side in FIG. 25) in the longitudinal direction of the substrate 10.

平面視において第3上側引き出し部171の全体は、第1上側電極層25に重なっている。平面視において第3上側引き出し部171の全体は、第1上側電極層25の第1上側内方部30に重なっていてもよい。
第3上側電極層169は、第2上側電極層27の導電材料と同一の導電材料によって形成されていてもよい。第3上側電極層169は、第2上側電極層27の厚さと同一の厚さを有していてもよい。
In a plan view, the entire third upper drawer portion 171 overlaps with the first upper electrode layer 25. In a plan view, the entire third upper drawer portion 171 may overlap the first upper inner portion 30 of the first upper electrode layer 25.
The third upper electrode layer 169 may be formed of the same conductive material as the conductive material of the second upper electrode layer 27. The third upper electrode layer 169 may have the same thickness as the thickness of the second upper electrode layer 27.

第3上側電極層169は、第2圧電体層26側からこの順に積層された酸化イリジウム層46およびイリジウム層47を含む積層構造を有していてもよい(図5も併せて参照)。
酸化イリジウム層46の厚さは、20nm以上80nm以下(たとえば50nm程度)であってもよい。イリジウム層47の厚さは、20nm以上80nm以下(たとえば50nm程度)であってもよい。
The third upper electrode layer 169 may have a laminated structure including an iridium oxide layer 46 and an iridium layer 47 laminated in this order from the second piezoelectric layer 26 side (see also FIG. 5).
The thickness of the iridium oxide layer 46 may be 20 nm or more and 80 nm or less (for example, about 50 nm). The thickness of the iridium layer 47 may be 20 nm or more and 80 nm or less (for example, about 50 nm).

第2上側電極層27および第3上側電極層169は、第2圧電体層26を挟んで第1上側電極層25に容量結合している。第1上側電極層25および第2上側電極層27の容量結合、ならびに、第1上側電極層25および第3上側電極層169の容量結合により、送信用または受信用の第2圧電素子C32が形成されている。
第1圧電体層24には、第1下側パッド開口147および第2下側パッド開口148が形成されている。
The second upper electrode layer 27 and the third upper electrode layer 169 are capacitively coupled to the first upper electrode layer 25 with the second piezoelectric layer 26 interposed therebetween. The second piezoelectric element C32 for transmission or reception is formed by the capacitive coupling of the first upper electrode layer 25 and the second upper electrode layer 27 and the capacitive coupling of the first upper electrode layer 25 and the third upper electrode layer 169. Has been done.
The first piezoelectric layer 24 is formed with a first lower pad opening 147 and a second lower pad opening 148.

第1下側パッド開口147は、この形態では、中間圧電体層165および第1圧電体層24を貫通して、第1下側電極層132の第1下側引き出し部135の一部をパッド領域として露出させている。
第2下側パッド開口148は、この形態では、中間圧電体層165および第1圧電体層24を貫通して、第2下側電極層133の第2下側引き出し部137の一部をパッド領域として露出させている。
In this embodiment, the first lower pad opening 147 penetrates the intermediate piezoelectric layer 165 and the first piezoelectric layer 24, and pads a part of the first lower drawer portion 135 of the first lower electrode layer 132. It is exposed as an area.
In this embodiment, the second lower pad opening 148 penetrates the intermediate piezoelectric layer 165 and the first piezoelectric layer 24, and pads a part of the second lower drawer portion 137 of the second lower electrode layer 133. It is exposed as an area.

中間圧電体層165には、中間パッド開口176が形成されている。中間パッド開口176は、この形態では、中間圧電体層165を貫通して、中間電極層164の第1中間引き出し部167の一部をパッド領域として露出させている。
第2圧電体層26には、第1上側パッド開口149が形成されている。第1上側パッド開口149は、第2圧電体層26を貫通して、第1上側電極層25の第1上側引き出し部139の一部をパッド領域として露出させている。
An intermediate pad opening 176 is formed in the intermediate piezoelectric layer 165. In this embodiment, the intermediate pad opening 176 penetrates the intermediate piezoelectric layer 165 and exposes a part of the first intermediate drawer portion 167 of the intermediate electrode layer 164 as a pad region.
The first upper pad opening 149 is formed in the second piezoelectric layer 26. The first upper pad opening 149 penetrates the second piezoelectric layer 26 and exposes a part of the first upper drawer portion 139 of the first upper electrode layer 25 as a pad region.

表面絶縁層13は、第1下側パッド開口147内において、第1下側電極層132の第1下側引き出し部135を露出させるように、第1下側パッド開口147の内壁に沿って膜状に形成されている。
表面絶縁層13は、第2下側パッド開口148内において、第2下側電極層133の第2下側引き出し部137を露出させるように、第2下側パッド開口148の内壁に沿って膜状に形成されている。
The surface insulating layer 13 is a film along the inner wall of the first lower pad opening 147 so as to expose the first lower drawer portion 135 of the first lower electrode layer 132 in the first lower pad opening 147. It is formed in a shape.
The surface insulating layer 13 is a film along the inner wall of the second lower pad opening 148 so as to expose the second lower drawer portion 137 of the second lower electrode layer 133 in the second lower pad opening 148. It is formed in a shape.

表面絶縁層13は、第1上側パッド開口149内において、第1上側電極層25の第1上側引き出し部139を露出させるように、第2下側パッド開口148の内壁に沿って膜状に形成されている。
表面絶縁層13は、中間パッド開口176内において、中間電極層164の第1中間引き出し部167を露出させるように、中間パッド開口176の内壁に沿って膜状に形成されている。
The surface insulating layer 13 is formed in a film shape along the inner wall of the second lower pad opening 148 so as to expose the first upper drawer portion 139 of the first upper electrode layer 25 in the first upper pad opening 149. Has been done.
The surface insulating layer 13 is formed in a film shape along the inner wall of the intermediate pad opening 176 so as to expose the first intermediate drawer portion 167 of the intermediate electrode layer 164 in the intermediate pad opening 176.

表面絶縁層13には、第2上側パッド開口150に加えて、第3上側パッド開口177が形成されている。第3上側パッド開口177は、第3上側電極層169の第3上側引き出し部171の一部をパッド領域として露出させている。
表面電極層14は、第1上側パッド電極層55、第2上側パッド電極層56、第1下側パッド電極層151および第2下側パッド電極層152に加えて、中間パッド電極層178および第3上側パッド電極層179を含む。
In addition to the second upper pad opening 150, the surface insulating layer 13 is formed with a third upper pad opening 177. The third upper pad opening 177 exposes a part of the third upper drawer portion 171 of the third upper electrode layer 169 as a pad region.
The surface electrode layer 14 includes an intermediate pad electrode layer 178 and a first layer in addition to the first upper pad electrode layer 55, the second upper pad electrode layer 56, the first lower pad electrode layer 151, and the second lower pad electrode layer 152. 3 The upper pad electrode layer 179 is included.

中間パッド電極層178は、表面絶縁層13の上において任意の領域に形成されている。中間パッド電極層178は、島状の中間パッド領域180およびライン状の中間配線領域181を含む。中間パッド領域180は、表面絶縁層13の上の任意の領域において、平面視において四角形状に形成されている。
中間配線領域181は、中間パッド領域180および中間電極層164の間の領域に引き回されている。中間配線領域181は、中間パッド領域180から引き出され、表面絶縁層13の上から中間パッド開口176に入り込んでいる。
The intermediate pad electrode layer 178 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13. The intermediate pad electrode layer 178 includes an island-shaped intermediate pad region 180 and a line-shaped intermediate wiring region 181. The intermediate pad region 180 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13 in a square shape in a plan view.
The intermediate wiring region 181 is routed to the region between the intermediate pad region 180 and the intermediate electrode layer 164. The intermediate wiring region 181 is drawn out from the intermediate pad region 180 and enters the intermediate pad opening 176 from above the surface insulating layer 13.

中間配線領域181は、中間パッド開口176内において、中間電極層164に接続されている。中間パッド領域180は、中間配線領域181を介して中間電極層164に電気的に接続されている。
中間配線領域181を有さない中間パッド電極層178が採用されてもよい。この場合、中間パッド領域180が、表面絶縁層13の上から中間パッド開口176に入り込む。中間パッド領域180は、中間パッド開口176内において、中間電極層164に直接接続される。
The intermediate wiring region 181 is connected to the intermediate electrode layer 164 in the intermediate pad opening 176. The intermediate pad region 180 is electrically connected to the intermediate electrode layer 164 via the intermediate wiring region 181.
An intermediate pad electrode layer 178 having no intermediate wiring region 181 may be adopted. In this case, the intermediate pad region 180 enters the intermediate pad opening 176 from above the surface insulating layer 13. The intermediate pad region 180 is directly connected to the intermediate electrode layer 164 in the intermediate pad opening 176.

第3上側パッド電極層179は、表面絶縁層13の上において任意の領域に形成されている。第3上側パッド電極層179は、島状の第3上側パッド領域182およびライン状の第3上側配線領域183を含む。第3上側パッド領域182は、表面絶縁層13の上の任意の領域において、平面視において四角形状に形成されている。
第3上側配線領域183は、第3上側パッド領域182および第3上側電極層169の間の領域に引き回されている。第3上側配線領域183は、第3上側パッド領域182から引き出され、表面絶縁層13の上から第3上側パッド開口177に入り込んでいる。
The third upper pad electrode layer 179 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13. The third upper pad electrode layer 179 includes an island-shaped third upper pad region 182 and a line-shaped third upper wiring region 183. The third upper pad region 182 is formed in an arbitrary region on the surface insulating layer 13 in a square shape in a plan view.
The third upper wiring region 183 is routed to a region between the third upper pad region 182 and the third upper electrode layer 169. The third upper wiring region 183 is drawn out from the third upper pad region 182 and enters the third upper pad opening 177 from above the surface insulating layer 13.

第3上側配線領域183は、第3上側パッド開口177内において、第3上側電極層169に接続されている。第3上側パッド領域182は、第3上側配線領域183を介して第3上側電極層169に電気的に接続されている。
第3上側配線領域183を有さない第3上側パッド電極層179が採用されてもよい。この場合、第3上側パッド領域182が、表面絶縁層13の上から第3上側パッド開口177に入り込む。第3上側パッド領域182は、第3上側パッド開口177内において、第3上側電極層169に直接接続される。
The third upper wiring region 183 is connected to the third upper electrode layer 169 in the third upper pad opening 177. The third upper pad region 182 is electrically connected to the third upper electrode layer 169 via the third upper wiring region 183.
A third upper pad electrode layer 179 that does not have a third upper wiring region 183 may be adopted. In this case, the third upper pad region 182 enters the third upper pad opening 177 from above the surface insulating layer 13. The third upper pad region 182 is directly connected to the third upper electrode layer 169 in the third upper pad opening 177.

図29は、図25に示す超音波センサ161の電気的構造を示す回路図である。超音波センサ161の電気的構造は、実線部によって示されている。
図29を参照して、超音波センサ161では、第1下側電極層132および中間電極層164の容量結合、ならびに、第2下側電極層133および中間電極層164の容量結合により、送信用または受信用の第1圧電素子C31が形成されている。
FIG. 29 is a circuit diagram showing an electrical structure of the ultrasonic sensor 161 shown in FIG. 25. The electrical structure of an ultrasonic sensor 161 is shown by a solid line.
With reference to FIG. 29, in the ultrasonic sensor 161 for transmission by the capacitive coupling of the first lower electrode layer 132 and the intermediate electrode layer 164 and the capacitive coupling of the second lower electrode layer 133 and the intermediate electrode layer 164. Alternatively, a first piezoelectric element C31 for reception is formed.

第1上側電極層25および第2上側電極層27の容量結合、ならびに、第1上側電極層25および第3上側電極層169の容量結合により、送信用または受信用の第2圧電素子C32が形成されている。
超音波センサ161では、中間電極層164は、平面視において、第1下側電極層132、第2下側電極層133および開口部21だけに重なっている。第1上側電極層25および基板10の間の領域には、第1下側電極層132または第2下側電極層133が必ず介在している。
The second piezoelectric element C32 for transmission or reception is formed by the capacitive coupling of the first upper electrode layer 25 and the second upper electrode layer 27 and the capacitive coupling of the first upper electrode layer 25 and the third upper electrode layer 169. Has been done.
In the ultrasonic sensor 161 the intermediate electrode layer 164 overlaps only the first lower electrode layer 132, the second lower electrode layer 133, and the opening 21 in a plan view. The first lower electrode layer 132 or the second lower electrode layer 133 is always interposed in the region between the first upper electrode layer 25 and the substrate 10.

したがって、中間電極層164を、第1下側電極層132および第2下側電極層133に適切に容量結合させることができる。これにより、中間電極層164および基板10の間の領域において、寄生容量Cp31の形成を抑制できる。
また、超音波センサ161では、平面視において第1上側電極層25の全体が、中間電極層164と重なっている。これにより、第1上側電極層25および中間電極層164の間の領域において、寄生容量Cp32の形成が抑制される。また、基板10および第1上側電極層25の間の領域において、寄生容量Cp33の形成が抑制される。
Therefore, the intermediate electrode layer 164 can be appropriately capacitively coupled to the first lower electrode layer 132 and the second lower electrode layer 133. Thereby, the formation of the parasitic capacitance Cp31 can be suppressed in the region between the intermediate electrode layer 164 and the substrate 10.
Further, in the ultrasonic sensor 161, the entire first upper electrode layer 25 overlaps with the intermediate electrode layer 164 in a plan view. As a result, the formation of the parasitic capacitance Cp32 is suppressed in the region between the first upper electrode layer 25 and the intermediate electrode layer 164. Further, in the region between the substrate 10 and the first upper electrode layer 25, the formation of the parasitic capacitance Cp33 is suppressed.

また、超音波センサ161では、平面視において第2上側電極層27の全体が、第1上側電極層25と重なっている。これにより、第2上側電極層27を、第1上側電極層25に適切に容量結合させることができる。よって、基板10および第2上側電極層27の間の領域において、寄生容量Cp34の形成を抑制できる。
しかも、超音波センサ161では、第1下側電極層132および基板10の間の領域、ならびに、第2下側電極層133および基板10の間の領域に形成される寄生容量Cp35は、電気的に開放状態となるため、機能しない。よって、超音波センサ161では、寄生容量回路の形成が抑制される。
Further, in the ultrasonic sensor 161, the entire second upper electrode layer 27 overlaps with the first upper electrode layer 25 in a plan view. As a result, the second upper electrode layer 27 can be appropriately capacitively coupled to the first upper electrode layer 25. Therefore, the formation of the parasitic capacitance Cp34 can be suppressed in the region between the substrate 10 and the second upper electrode layer 27.
Moreover, in the ultrasonic sensor 161, the parasitic capacitance Cp35 formed in the region between the first lower electrode layer 132 and the substrate 10 and the region between the second lower electrode layer 133 and the substrate 10 is electrically generated. It will not work because it will be open. Therefore, in the ultrasonic sensor 161, the formation of the parasitic capacitance circuit is suppressed.

さらに、超音波センサ161は、振動板11の上に形成された第2下側電極層133を含む。第2下側電極層133は、開口部21の内壁によって取り囲まれた領域内において、第1下側電極層132の第1下側内方部134の周縁に沿うように、第1下側電極層132から間隔を空けて形成されている。
これにより、振動板11の静的な撓み量や、振動板11の撓み方向を制御できる。よって、感度の変動を適切に抑制できる超音波センサ161を提供できる。
Further, the ultrasonic sensor 161 includes a second lower electrode layer 133 formed on the diaphragm 11. The second lower electrode layer 133 is a first lower electrode so as to be along the peripheral edge of the first lower inner portion 134 of the first lower electrode layer 132 in the region surrounded by the inner wall of the opening 21. It is formed at a distance from the layer 132.
Thereby, the static amount of bending of the diaphragm 11 and the bending direction of the diaphragm 11 can be controlled. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic sensor 161 capable of appropriately suppressing fluctuations in sensitivity.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
前述の第1実施形態~第3実施形態において、下側電極層23は、寄生容量の形成を抑制できるのであれば、必ずしも、振動板11の表面の全面を被覆している必要はない。たとえば、基板10および第1上側電極層25の間の領域に下側電極層23の一部が介在し、かつ、基板10および第2上側電極層27の間の領域に下側電極層23の一部が介在する場合、振動板11の表面の全面を被覆しない下側電極層23が採用されてもよい。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention can also be implemented in other embodiments.
In the first to third embodiments described above, the lower electrode layer 23 does not necessarily have to cover the entire surface of the diaphragm 11 as long as it can suppress the formation of parasitic capacitance. For example, a part of the lower electrode layer 23 is interposed in the region between the substrate 10 and the first upper electrode layer 25, and the lower electrode layer 23 is located in the region between the substrate 10 and the second upper electrode layer 27. When a part is interposed, a lower electrode layer 23 that does not cover the entire surface of the diaphragm 11 may be adopted.

前述の第4実施形態および第5実施形態において、第2下側内方部136は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域内だけに形成されていてもよい。また、第2下側内方部136は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域の外側の領域だけに形成されていてもよい。
前述の第5実施形態において、第3上側内方部170は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域内だけに形成されていてもよい。また、第3上側内方部170は、平面視において開口部21の内壁面によって取り囲まれた領域の外側の領域だけに形成されていてもよい。
In the fourth and fifth embodiments described above, the second lower inner portion 136 may be formed only in the region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. Further, the second lower inner portion 136 may be formed only in the outer region of the region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view.
In the fifth embodiment described above, the third upper inner portion 170 may be formed only in the region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view. Further, the third upper inner portion 170 may be formed only in the outer region of the region surrounded by the inner wall surface of the opening 21 in a plan view.

前述の各実施形態に係る超音波センサ1,101,121,131,161は、超音波送受信装置、超音波受信装置、超音波送信装置、圧電トランス等に利用できる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
The ultrasonic sensors 1, 101, 121, 131, 161 according to each of the above-described embodiments can be used for an ultrasonic transmission / reception device, an ultrasonic reception device, an ultrasonic transmission device, a piezoelectric transformer, and the like.
In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.

1 超音波センサ
10 基板
11 振動板
15 第1基板主面
16 第2基板主面
17 基板側面
21 開口部
23 下側電極層
24 第1圧電体層
25 第1上側電極層
26 第2圧電体層
27 第2上側電極層
101 超音波センサ
102 中間電極層
103 中間圧電体層
121 超音波センサ
131 超音波センサ
132 第1下側電極層
133 第2下側電極層
161 超音波センサ
164 中間電極層
165 中間圧電体層
1 Ultrasonic sensor 10 Substrate 11 Vibrating plate 15 First substrate main surface 16 Second substrate main surface 17 Substrate side surface 21 Opening 23 Lower electrode layer 24 First piezoelectric layer 25 First upper electrode layer 26 Second piezoelectric layer 27 Second upper electrode layer 101 Ultrasonic sensor 102 Intermediate electrode layer 103 Intermediate piezoelectric layer 121 Ultrasonic sensor 131 Ultrasonic sensor 132 First lower electrode layer 133 Second lower electrode layer 161 Ultrasonic sensor 164 Intermediate electrode layer 165 Intermediate piezoelectric layer

Claims (3)

一方側の第1主面および他方側の第2主面を有し、前記第1主面側から前記第2主面側へ厚さ方向に沿って貫通する開口部が形成された基板と、
前記基板の第1面上に形成され、前記開口部を含む前記第1主面全体を被覆する振動板と、
前記振動板の上にこの順に積層された下側電極層、第1圧電体層、第1上側電極層、第2圧電体層および第2上側電極層を含む積層構造を有する圧電素子層とを含み、
前記下側電極層は、前記振動板のほぼ全体を被覆し、平面視において第1面積S1を有し、
前記第1上側電極層は、前記第1圧電体層の上に形成され、平面視において前記第1面積S1下の第2面積S2を有し、
前記第2圧電体層は、前記第1上側電極層の上に形成され、平面視において前記第1上側電極層の形状に整合する形状を有し、
前記第2上側電極層は、前記第2圧電体層の上に形成され、平面視において前記第2面積S2以下の第3面積S3を有し、
平面視において、前記第1上側電極層の全体が前記下側電極層と重なっており、
前記第1上側電極層は、平面視において前記開口部外の領域に引き出されている第1上側引き出し部を含む、超音波センサ。
A substrate having a first main surface on one side and a second main surface on the other side, and having an opening formed along the thickness direction from the first main surface side to the second main surface side. ,
A diaphragm formed on the first main surface of the substrate and covering the entire first main surface including the opening,
A piezoelectric element layer having a laminated structure including a lower electrode layer, a first piezoelectric layer, a first upper electrode layer, a second piezoelectric layer, and a second upper electrode layer laminated on the vibrating plate in this order. Including,
The lower electrode layer covers almost the entire diaphragm and has a first area S1 in a plan view.
The first upper electrode layer is formed on the first piezoelectric layer and has a second area S2 equal to or less than the first area S1 in a plan view.
The second piezoelectric layer is formed on the first upper electrode layer and has a shape that matches the shape of the first upper electrode layer in a plan view.
The second upper electrode layer is formed on the second piezoelectric layer and has a third area S3 equal to or less than the second area S2 in a plan view.
In a plan view, the entire first upper electrode layer overlaps with the lower electrode layer.
The first upper electrode layer is an ultrasonic sensor including a first upper drawer portion that is pulled out to a region outside the opening in a plan view.
前記基板は、半導体基板からなる、請求項に記載の超音波センサ。 The ultrasonic sensor according to claim 1 , wherein the substrate is a semiconductor substrate. 前記半導体基板は、シリコンを含む、請求項に記載の超音波センサ。 The ultrasonic sensor according to claim 2 , wherein the semiconductor substrate contains silicon.
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