JP6846888B2 - 圧電素子利用装置およびその製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、圧電素子利用装置およびその製造方法に関する。
特許文献１は、圧電素子を利用したインクジェットプリントヘッドを開示している。特許文献１のインクジェットプリントヘッドは、圧力室（キャビティ）を有するアクチュエータ基板と、圧力室に対向するようにアクチュエータ基板に支持された可動膜と、可動膜に接合された圧電素子とを備えている。圧電素子は、可動膜側から、下部電極、圧電体膜および上部電極を積層して構成されている。圧電素子の上面全域および側面全域は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）からなる水素バリア膜によって覆われている。水素バリア膜上にはＳｉ０２からなる絶縁膜（層間絶縁膜）が形成されている。
絶縁膜上には、上部電極に接続される配線が形成されている。配線の一端部は、上部電極の一端部の上方に配置されている。配線と上部電極との間において、水素バリア膜および絶縁膜を連続して貫通し、上部電極の一部を露出させるコンタクト孔が形成されている。配線の一端部は、コンタクト孔に入り込み、コンタクト孔内で上部電極に接続されている。配線は、上部電極の上方から、圧力室の外縁を横切って圧力室の外方に延びている。絶縁膜上には、上部配線を覆うＳｉＮからなるパッシベーション膜（表面保護膜）が形成されている。
特開２０１３−１１９１８２号公報
特許文献１のインクジェットプリントヘッドでは、絶縁膜上に配線を覆うＳｉＮからなるパッシベーション膜が形成されている。このようなパッシベーション膜は、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって形成されることが多い。ＳｉＮからなるパッシベーション膜をプラズマＣＶＤで形成する際には、次に示すような化学反応によって、水素が発生する。
３ＳｉＨ４＋４ＮＨ３→Ｓｉ３Ｎ４＋１２Ｈ２
パッシベーション膜を形成する際には、圧電素子の表面のほぼ全域は、水素バリア膜および絶縁膜によって覆われている。しかしながら、圧電素子の表面のうち、水素バリア膜および絶縁膜にコンタクト孔が形成されている部分は、水素バリア膜によって覆われていない。このため、パッシベーション膜形成時に発生した水素が、コンタクト孔および上部電極を通過して、圧電体膜に達する。これにより、圧電体膜が水素還元される。この結果、圧電体膜の耐圧不良が生じたり、圧電体膜のヒストリシス（分極）特性劣化が生じたりするおそれがある。
この発明の目的は、パッシベーション膜を形成する際に、圧電体膜が水素還元されるのを防止できる圧電素子利用装置およびその製造方法を提供することである。
この発明の一実施形態は、キャビティと、前記キャビティ上に配置されかつ前記キャビティの天面部を区画する可動膜を含む可動膜形成層と、前記可動膜上に形成され、下部電極と前記下部電極上に形成された圧電体膜と前記圧電体膜上に形成された上部電極とを含む圧電素子と、前記可動膜の主面に対して法線方向から見た平面視において、前記可動膜形成層上であって前記キャビティの天面部の周縁の外側領域に配置された第１上部配線とを含み、前記上部電極は、前記圧電素子を構成する主電極部と、前記主電極部から引き出され、前記第１上部配線に接続された第２上部配線としての延長部とを含み、前記第１上部配線は、前記延長部と前記可動膜形成層との間に配置された部分を有しており、この部分内において前記延長部が前記第１上部配線に接続されている、圧電素子利用装置を提供する。
この構成では、上部電極上面および側面を覆う水素バリア膜を形成した場合、上部電極に上部配線を接続するために、水素バリア膜に上部電極を露出させるコンタクト孔を形成する必要がなくなる。このため、パッシベーション膜を形成する際には、上部電極の上面および側面の全体を、水素バリア膜によって覆うことができる。これにより、パッシベーション膜を形成する際に発生した水素が、上部電極を露出させるコンタクト孔および上部電極を通過して、圧電体膜に達するのを防止できる。これにより、パッシベーション膜の形成工程時に、圧電体膜の水素還元による特性劣化を防止することができる。
この発明の一実施形態では、前記平面視において、前記圧電素子は、前記可動膜よりも前記キャビティの内方に後退した周縁を有している。前記第１上部配線は、前記平面視において、前記可動膜形成層上における前記キャビティの天面部の周縁の外側領域に形成されている。前記圧電体膜は、前記圧電素子を構成している能動部と、前記能動部から引き出され、前記第１上部配線上まで延びた非能動部とを含む。前記非能動部には、前記可動膜の主面に対する法線方向に貫通し、前記第１上部配線の一部を露出させる第１コンタクト孔が形成されている。前記上部電極の延長部は、前記非能動部の表面から前記第１コンタクト孔内に入り込み、前記第１コンタクト孔内で前記第１上部配線に接続されている。
この発明の一実施形態では、前記平面視において、前記キャビティの天面部が所定の一方向に長い矩形状である。前記第１上部配線は、前記平面視で、前記キャビティの天面部の一端よりも外方に配置されている。前記圧電素子は、前記平面視において、前記キャビティの天面部の短手方向の幅より短い幅と、前記キャビティの天面部の長手方向の長さより短い長さとを有する前記一方向に長い矩形状であり、その両端縁および両側縁が前記キャビティの天面部の両端縁および両側縁よりも前記キャビティの内方にそれぞれ後退している。前記圧電体膜は、前記圧電素子を構成している能動部と、前記平面視において、前記能動部の前記第１上部配線側の一端から前記キャビティの天面部の対応する一端を跨いで、前記第１上部配線上まで延びた非能動部とを含む。前記非能動部には、前記可動膜の主面に対する法線方向に貫通し、前記第１上部配線の一部を露出させる第１コンタクト孔が形成されている。前記上部電極の延長部は、前記非能動部の表面から前記第１コンタクト孔内に入り込み、前記第１コンタクト孔内で前記第１上部配線に接続されている。前記下部電極は、前記平面視において、前記キャビティの天面部の前記一端の外方において、前記上部電極の延長部の下方に存在しない。
この発明の一実施形態では、前記下部電極は、前記圧電素子を構成している主電極部と、前記主電極部から前記可動膜形成層の表面に沿う方向に引き出され、前記平面視において、前記キャビティの天面部周縁を跨いで前記キャビティの外方に延びた延長部とを含む。前記平面視において、前記主電極部は、前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも内側にある内側電極領域に含まれており、前記延長部は、前記内側電極領域に繋がりかつ前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも外側にある外側電極領域を含んでいる。
この発明の一実施形態では、前記上部電極の上面および側面と、上記圧電体膜の側面と、前記第１上部配線の上面と、前記下部電極の上面とを覆う水素バリア膜と、前記水素バリア膜上に形成された絶縁膜とをさらに含む。前記水素バリア膜および前記絶縁膜には、前記第１上部配線の一部を露出させる第２コンタクト孔と前記下部電極の外側電極領域の一部を露出させる第３コンタクト孔が形成されている。前記絶縁膜上に、前記第２コンタクト孔を介して前記第１上部配線に接続された第３上部配線と前記第３コンタクト孔を介して前記下部電極の外側電極領域に接続された下部配線とが形成されている。
この発明の一実施形態では、前記第１上部配線は、前記下部電極を形成する工程と同一工程で形成される。
この発明の一実施形態では、前記可動膜形成層は、ＳｉＯ２単膜からなる。
この発明の一実施形態では、前記可動膜形成層は、前記キャビティ上に形成されたＳｉ膜と、前記Ｓｉ膜上に形成されＳｉＯ２膜と、前記ＳｉＯ２膜上に形成されたＳｉＮ膜との積層膜からなる。
この発明の一実施形態では、前記圧電体膜は、ＰＺＴ膜からなる。
この発明の一実施形態では、前記上部電極は、Ｐｔ単膜からなる。
この発明の一実施形態では、前記上部電極は、前記圧電体膜上に形成されたＩｒＯ ２膜と、前記ＩｒＯ ２膜上に形成されたＩｒ膜との積層膜からなる。
この発明の一実施形態では、前記下部電極は、前記可動膜側に形成されたＴｉ膜と、前記Ｔｉ膜上に形成されたＰｔ膜との積層膜からなる。
この発明の一実施形態は、キャビティが形成されるべき基板上に可動膜形成領域を含む可動膜形成層を形成する工程と、前記可動膜形成層上に電極・配線膜を形成した後、前記電極・配線膜をパターニングして、下部電極を形成すると同時に前記可動膜形成領域の外側領域に第１上部配線を形成する工程と、前記可動膜形成層上に圧電体材料膜を形成した後、前記圧電体材料膜の表面から前記第１上部配線に達する第１コンタクト孔を形成することにより、所定の中間パターンの圧電体材料膜を形成する工程と、前記可動膜形成層上に上部電極膜を形成した後、前記上部電極膜をパターニングすることにより、主電極部と、前記主電極部から引き出され、前記第１コンタクト孔を介して前記第１上部配線に接続された第２上部配線としての延長部とを含む上部電極を形成する工程と、前記中間パターンの圧電体材料膜をパターニングして、前記上部電極の主電極部の下面に接する能動部と、前記第１コンタクト孔を有し、前記第１コンタクト孔の側面を含む表面が前記上部電極の延長部に覆われた非能動部とを含む圧電体膜を形成する工程とを含み、前記圧電体膜を形成する工程によって、前記下部電極と前記上部電極の主電極部とそれらに挟まれた前記能動部とを含む圧電素子が形成される、圧電素子利用装置の製造方法を提供する。
この方法によれば、上部電極の上面および側面を水素バリア膜によって覆った後に、上部電極に上部配線を接続するために、水素バリア膜に上部電極に通じるコンタクト孔を形成する必要がなくなる。このため、パッシベーション膜を形成する際には、上部電極の上面および側面を、水素バリア膜によって覆うことができる。これにより、パッシベーション膜を形成する際に発生した水素が、上部電極に通じるコンタクト孔および上部電極を通過して、圧電体膜に達するのを防止できる。これにより、パッシベーション膜の形成工程時に、圧電体膜の水素還元による特性劣化を防止することができる。
この発明の一実施形態では、前記下部電極は、前記能動部の下面に接した主電極部と、当該主電極部から前記可動膜形成層の表面に沿う方向に引き出され、平面視において、前記キャビティの天面部周縁を跨いで前記キャビティの外方に延びた延長部とを含む。平面視において、前記下部電極の主電極部は、前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも内側にある内側電極領域に含まれており、前記下部電極の延長部は、前記内側電極領域に繋がりかつ前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも外側にある外側電極領域を含んでいる。
この発明の一実施形態では、前記圧電体膜を形成する工程の後に、前記可動膜形成層上に、前記圧電素子、前記下部電極および前記第１上部配線を覆う水素バリア膜を形成する工程と、前記水素バリア膜上に絶縁膜を覆う工程と、前記水素バリア膜および前記絶縁膜に、前記第１上部配線の一部を露出させる第２コンタクト孔と前記下部電極の外側電極領域の一部を露出させる第３コンタクト孔とを形成する工程と、前記絶縁膜上に、前記第２コンタクト孔を介して前記第１上部配線に接続された第３上部配線と前記第３コンタクト孔を介して前記下部電極の外側電極領域に接続された下部配線とを形成する工程とをさらに含む。
図１は、この発明の一実施形態に係るインクジェットプリントヘッドの主要部の構成を説明するための図解的な平面図である。 図２は、前記インクジェットプリントヘッドの主要部の図解的な平面図であって、保護基板が省略された平面図である。 図３は、図１のIII-III線に沿う図解的な断面図である。 図４は、図１のIV-IV線に沿った切断面のうちの一部を図解的に示す拡大断面図である。 図５は、前記インクジェットプリントヘッドの下部電極および第１上部配線のパターン例を示す図解的な平面図である。 図６、前記インクジェットプリントヘッドの圧電体膜のパターン例を示す図解的な平面図である。 図７は、前記インクジェットプリントヘッドのアクチュエータ基板側から見た保護基板の主要部の底面図である。 図８Ａは、前記インクジェットプリントヘッドの製造工程の一例を示す断面図である。 図８Ｂは、図８Ａの次の工程を示す断面図である。 図８Ｃは、図８Ｂの次の工程を示す断面図である。 図８Ｄは、図８Ｃの次の工程を示す断面図である。 図８Ｅは、図８Ｄの次の工程を示す断面図である。 図８Ｆは、図８Ｅの次の工程を示す断面図である。 図８Ｇは、図８Ｆの次の工程を示す断面図である。 図８Ｈは、図８Ｇの次の工程を示す断面図である。 図８Ｉは、図８Ｈの次の工程を示す断面図である。 図８Ｊは、図８Ｉの次の工程を示す断面図である。 図８Ｋは、図８Ｊの次の工程を示す断面図である。 図８Ｌは、図８Ｋの次の工程を示す断面図である。 図８Ｍは、図８Ｌの次の工程を示す断面図である。 図８Ｎは、図８Ｍの次の工程を示す断面図である。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るインクジェットプリントヘッドの主要部の構成を説明するための図解的な平面図である。図２は、インクジェットプリントヘッドの主要部の図解的な平面図であって、保護基板が省略された平面図である。図３は、図１のIII-III線に沿う図解的な断面図である。図４は、図１のIV-IV線に沿った切断面のうちの一部を図解的に示す拡大断面図である。図５は、前記インクジェットプリントヘッドの下部電極および第１上部配線のパターン例を示す図解的な平面図である。図６は、前記インクジェットプリントヘッドの圧電体膜のパターン例を示す図解的な平面図である。
図３を参照して、インクジェットプリントヘッド１の構成を概略的に説明する。
インクジェットプリントヘッド１は、アクチュエータ基板２と、ノズル基板３と、保護基板４とを備えている。アクチュエータ基板２の表面には、可動膜形成層１０が積層されている。アクチュエータ基板２には、インク流路（インク溜まり）５が形成されている。インク流路５は、この実施形態では、アクチュエータ基板２を貫通して形成されている。インク流路５は、図３に矢印で示すインク流通方向４１に沿って細長く延びて形成されている。インク流路５は、インク流通方向４１の上流側端部（図３では左端部）のインク流入部６と、インク流入部６に連通する圧力室（キャビティ）７とから構成されている。図３において、インク流入部６と圧力室７との境界を二点鎖線で示すことにする。
ノズル基板３は、たとえばシリコン基板からなる。ノズル基板３は、アクチュエータ基板２の裏面２ｂに張り合わされている。ノズル基板３は、アクチュエータ基板２および可動膜形成層１０とともにインク流路５を区画している。より具体的には、ノズル基板３は、インク流路５の底面部を区画している。ノズル基板３は、圧力室７に臨む凹部３ａを有し、凹部３ａの底面にインク吐出通路３ｂが形成されている。インク吐出通路３ｂは、ノズル基板３を貫通しており、圧力室７とは反対側に吐出口３ｃを有している。したがって、圧力室７の容積変化が生じると、圧力室７に溜められたインクは、インク吐出通路３ｂを通り、吐出口３ｃから吐出される。
可動膜形成層１０における圧力室７の天壁部分は、可動膜１０Ａを構成している。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、アクチュエータ基板２上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜からなる。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、アクチュエータ基板２上に形成されるシリコン（Ｓｉ）膜と、シリコン膜上に形成される酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜と、酸化シリコン膜上に形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜との積層膜から構成されていてもよい。この明細書において、可動膜１０Ａとは、可動膜形成層１０のうち圧力室７の天面部を区画している天壁部を意味している。したがって、可動膜形成層１０のうち、圧力室７の天壁部以外の部分は、可動膜１０Ａを構成していない。
可動膜１０Ａの厚さは、たとえば、０．４μｍ〜２μｍである。可動膜１０Ａが酸化シリコン膜から構成される場合は、酸化シリコン膜の厚さは１．２μｍ程度であってもよい。可動膜１０Ａが、シリコン膜と酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜から構成される場合には、シリコン膜、酸化シリコン膜および窒化シリコン膜の厚さは、それぞれ０．４μｍ程度であってもよい。
圧力室７は、可動膜１０Ａと、アクチュエータ基板２と、ノズル基板３とによって区画されており、この実施形態では、略直方体状に形成されている。圧力室７の長さはたとえば８００μｍ程度、その幅は５５μｍ程度であってもよい。インク流入部６は、圧力室７の長手方向一端部に連通している。
可動膜形成層１０の表面には、金属バリア膜８が形成されている。金属バリア膜８は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）からなる。金属バリア膜８の厚さは、５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。金属バリア膜８の表面には、圧電素子９と第１上部配線１６とが配置されている。圧電素子９は、圧力室７の天壁である可動膜１０Ａ上に配置されている。第１上部配線１６は、圧力室７に対して、インク流通方向４１の下流側に配置されている。
圧電素子９は、金属バリア膜８上に形成された下部電極１１と、下部電極１１上に形成された圧電体膜１２と、圧電体膜１２上に形成された上部電極１３とを備えている。言い換えれば、圧電素子９は、圧電体膜１２を上部電極１３および下部電極１１で上下から挟むことにより構成されている。圧電素子９は、平面視において、下部電極１１と圧電体膜１２と上部電極１３とが重なり合っている部分から構成されている。
下部電極１１は、たとえば、Ｔｉ（チタン）膜およびＰｔ（プラチナ）膜を金属バリア膜８側から順に積層した２層構造を有している。この他にも、Ａｕ（金）膜、Ｃｒ（クロム）膜、Ｎｉ（ニッケル）膜などの単膜で下部電極１１を形成することもできる。下部電極１１は、圧電素子９を構成する主電極部１１Ａと、主電極部１１Ａから可動膜形成層１０（金属バリア膜８）の表面に沿って延びた延長部１１Ｂとを有している。下部電極１１の厚さは、たとえば、０．２μｍ程度であってもよい。
圧電体膜１２としては、たとえば、ゾルゲル法またはスパッタ法によって形成されたＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３：チタン酸ジルコン酸鉛）膜を適用することができる。このような圧電体膜１２は、金属酸化物結晶の焼結体からなる。圧電体膜１２は、下部電極１１の主電極部１１Ａの上面に接した能動部１２Ａと、能動部１２Ａの周壁の一部から圧力室７の周縁の外側まで延びた非能動部１２Ｂとを含む。非能動部１２Ｂは、能動部１２Ａの周壁の一部から金属バリア膜８の表面に沿って延び、その先端部は第１上部配線１６上に配置されている。非能動部１２Ｂの先端部には、厚さ方向に貫通し、第１上部配線１７の一部を露出させる平面視矩形の第１コンタクト孔３１が形成されている。圧電体膜１２の厚さは、１μｍ程度である。可動膜１０Ａの全体の厚さは、圧電体膜１２の厚さと同程度か、圧電体膜１２の厚さの２／３程度とすることが好ましい。
前述の金属バリア膜８は、主として圧電体膜１２から金属元素（圧電体膜１２がＰＺＴの場合には、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）が抜け出すことを防止し、圧電体膜１２の圧電特性を良好に保つとともに、圧電体膜１２の成膜時に、可動膜１０Ａに金属が拡散するのを防止する。金属バリア膜８は、圧電体膜１２の水素還元による特性劣化を防止する機能も有している。
上部電極１３は、白金（Ｐｔ）の単膜であってもよいし、たとえば、導電性酸化膜（たとえば、ＩｒＯ２（酸化イリジウム）膜）および金属膜（たとえば、Ｉｒ（イリジウム）膜）が積層された積層構造を有していてもよい。上部電極１３の厚さは、たとえば、０．２μｍ程度であってもよい。上部電極１３は、能動部１２Ａの上面に接した主電極部１３Ａと、主電極部１３Ａから非能動部１２Ｂ上を通って圧力室７の周縁の外側まで延びた延長部１３Ｂとを含む。延長部１３Ｂは、第１コンタクト孔３１に入り込み、第１コンタクト孔３１内で第１上部配線１６に接続されている。具体的には、延長部１３Ｂは、非能動部１２Ｂの上面と、非能動部１２Ｂにおける第１コンタクト孔３１の側面と、第１上部配線１６の上面における第１コンタクト孔３１に臨む領域とを覆うように形成されている。つまり、上部電極１３の延長部１３Ｂは、上部電極１３の主電極部１３Ａを第１上部配線１６に接続するための第２上部配線を構成している。
下部電極１１、上部電極１３、圧電体膜１２および第１上部配線１６の露出面には、水素バリア膜１４が形成されている。水素バリア膜１４は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）からなる。水素バリア膜１４の厚さは、５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。水素バリア膜１４は、圧電体膜１２の水素還元による特性劣化を防止するために設けられている。
水素バリア膜１４上に、絶縁膜１５が積層されている。絶縁膜１５は、たとえば、ＳｉＯ２、低水素のＳｉＮ等からなる。絶縁膜１５の厚さは、５００ｎｍ程度である。絶縁膜１５上には、第３上部配線１７および下部配線１８が形成されている。これらの配線１７，１８は、Ａｌ（アルミニウム）を含む金属材料からなっていてもよい。これらの配線１７，１８の厚さは、たとえば、１０００ｎｍ（１μｍ）程度である。
第３上部配線１７の一端部は、圧電体膜１２の非能動部１２Ｂよりもインク流通方向４１の下流側において、第１上部配線１６の上方に配置されている。第３上部配線１７と第１上部配線１６との間において、水素バリア膜１４および絶縁膜１５を連続して貫通する平面視矩形状の第２コンタクト孔３２が形成されている。第３上部配線１７の一端部は、第２コンタクト孔３２に入り込み、第２コンタクト孔３２内で第１上部配線１６に接続されている。第３上部配線１７は、第２コンタクト孔３２の上方から、インク流通方向４１の下流側に延びている。
下部配線１８は、インク流路５のインク流入部６に対して圧力室７とは反対側において、下部電極１１の延長部１１Ｂの上方に配置されている。下部配線１８と下部電極１１の延長部１１Ｂとの間において、水素バリア膜１４および絶縁膜１５を連続して貫通する平面視矩形状の複数の第３コンタクト孔３３が形成されている。下部配線１８の一部は、第３コンタクト孔３３に入り込み、第３コンタクト孔３３内で下部電極１１の延長部１１Ｂに接続されている。
絶縁膜１５上には、配線１７，１８および絶縁膜１５を覆うパッシベーション膜２１が形成されている。パッシベーション膜２１は、たとえば、ＳｉＮ（窒化シリコン）からなる。パッシベーション膜２１の厚さは、たとえば、８００ｎｍ程度であってもよい。
インク流路５におけるインク流入部６側の端部に対応する位置に、パッシベーション膜２１、絶縁膜１５、水素バリア膜１４、下部電極１１、金属バリア膜８および可動膜形成層１０を貫通するインク供給用貫通孔２２が形成されている。下部電極１１には、インク供給用貫通孔２２を含み、インク供給用貫通孔２２よりも大きな貫通孔２３が形成されている。下部電極１１の貫通孔２３とインク供給用貫通孔２２との隙間には、水素バリア膜１４が入り込んでいる。インク供給用貫通孔２２は、インク流入部６に連通している。
保護基板４は、たとえば、シリコン基板からなる。保護基板４は、圧電素子９を覆うようにアクチュエータ基板２上に配置されている。保護基板４は、パッシベーション膜２１に、接着剤５０を介して接合されている。保護基板４は、アクチュエータ基板２の表面２ａに対向する対向面５１に収容凹所５２を有している。収容凹所５２内に圧電素子９が収容されている。さらに、保護基板４には、インク供給用貫通孔２２に連通するインク供給路５３が形成されている。インク供給路５３は、保護基板４を貫通している。保護基板４上には、インクを貯留したインクタンク（図示せず）が配置されている。
圧電素子９は、可動膜１０Ａおよび金属バリア膜８を挟んで圧力室７に対向する位置に形成されている。すなわち、圧電素子９は、金属バリア膜８の圧力室７とは反対側の表面に接するように形成されている。インクタンクからインク供給路５３、インク供給用貫通孔２２、インク流入部６を通って圧力室７にインクが供給されることによって、圧力室７にインクが充填される。可動膜１０Ａは、圧力室７の天面部を区画していて、圧力室７に臨んでいる。可動膜１０Ａは、アクチュエータ基板２における圧力室７の周囲の部分によって支持されており、圧力室７に対向する方向（換言すれば可動膜１０Ａの厚さ方向）に変形可能な可撓性を有している。
第３上部配線１７および下部配線１８は、駆動回路（図示せず）に接続されている。駆動回路から圧電素子９に駆動電圧が印加されると、逆圧電効果によって、圧電体膜１２が変形する。これにより、圧電素子９とともに可動膜１０Ａが変形し、それによって、圧力室７の容積変化がもたらされ、圧力室７内のインクが加圧される。加圧されたインクは、インク吐出通路３ｂを通って、吐出口３ｃから微小液滴となって吐出される。
図１〜図６を参照して、インクジェットプリントヘッド１の構成についてさらに詳しく説明する。
アクチュエータ基板２には、複数のインク流路５（圧力室７）が互いに平行に延びてストライプ状に形成されている。複数のインク流路５毎に、圧電素子９が配置されている。インク供給用貫通孔２２は、複数のインク流路５毎に設けられている。保護基板４の収容凹所５２およびインク供給路５３は、複数のインク流路５毎に設けられている。
複数のインク流路５は、それらの幅方向に微小な間隔（たとえば３０μｍ〜３５０μｍ程度）を開けて等間隔で形成されている。各インク流路５は、インク流通方向４１に沿って細長く延びている。インク流路５は、インク供給用貫通孔２２に連通するインク流入部６とインク流入部６に連通する圧力室７とからなる。圧力室７は、平面視において、インク流通方向４１に沿って細長く延びた長方形形状を有している。つまり、圧力室７の天面部は、インク流通方向４１に沿う２つの側縁と、インク流通方向４１に直交する方向に沿う２つの端縁とを有している。インク流入部６は、平面視で圧力室７とほぼ同じ幅を有している。インク流入部６における圧力室７とは反対側の端部の内面は、平面視で半円形に形成されている。インク供給用貫通孔２２は、平面視において、円形状である（特に図２参照）。
圧電素子９は、平面視において、圧力室７（可動膜１０Ａ）の長手方向に長い矩形形状を有している。圧電素子９の長手方向の長さは、圧力室７（可動膜１０Ａ）の長手方向の長さよりも短い。図２に示すように、圧電素子９の短手方向に沿う両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁に対して、それぞれ所定間隔を開けて内側に配置されている。また、圧電素子９の短手方向の幅は、可動膜１０Ａの短手方向の幅よりも狭い。圧電素子９の長手方向に沿う両側縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁に対して、所定間隔を開けて内側に配置されている。
図２、図３、図４および図５を参照して、下部電極１１は、可動膜形成層１０の表面の主要部のうちのインク流通方向４１の下流側部分を除いた領域のほぼ全域に形成されている。下部電極１１のインク流通方向４１の下流側端は、圧力室７のインク流通方向４１の下流側端よりも所定間隔ｄ（図３参照）だけ上流側に位置している。
下部電極１１は、複数の圧電素子９に対して共用される共通電極である。下部電極１１は、圧電素子９を構成する平面視矩形状の主電極部１１Ａと、主電極部１１Ａから可動膜形成層１０（金属バリア膜８）の表面に沿う方向に引き出され、圧力室７の天面部の周縁の外方に延びた延長部１１Ｂとを含んでいる。主電極部１１Ａの長手方向の長さは、可動膜１０Ａの長手方向の長さよりも短い。主電極部１１Ａの両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁に対して、それぞれ、所定間隔を開けて内側に配置されている。また、主電極部１１Ａの短手方向の幅は、可動膜１０Ａの短手方向の幅よりも狭い。主電極部１１Ａの両側縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁に対して、所定間隔を開けて内側に配置されている。
延長部１１Ｂは、下部電極１１の全領域のうち主電極部１１Ａを除いた領域である。下部電極１１において、平面視で、圧力室７の天面部の周縁の内側にある領域を「内側電極領域」といい、圧力室７の天面部の周縁の外側にある領域を「外側電極領域」という場合がある。主電極部１１Ａは、内側電極領域に含まれている。延長部１１Ｂは、内側電極領域のうちの主電極部１１Ａ以外の部分と外側電極領域とから構成される。
図２、図３および図６を参照して、圧電体膜１２の能動部１２Ａは、平面視において、下部電極１１の主電極部１１Ａと同じパターンの矩形状に形成されている。すなわち、圧電体膜１２の能動部１２Ａの長手方向の長さは、可動膜１０Ａの長手方向の長さよりも短い。能動部１２Ａの両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁に対して、それぞれ、所定間隔を開けて内側に配置されている。また、能動部１２Ａの短手方向の幅は、可動膜１０Ａの短手方向の幅よりも狭い。能動部１２Ａの両側縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁に対して、所定間隔を開けて内側に配置されている。圧電体膜１２の非能動部１２Ｂは、図６に示すように、平面視において、能動部１２Ａのインク流通方向４１の下流側端から圧力室７の対応する一端を跨いで外側に延びている。非能動部１２Ｂの先端部は第１上部配線１６上に配置されている。非能動部１２Ｂの先端部には、第１上部配線１７の一部を露出させる平面視矩形の第１コンタクト孔３１が形成されている。
図２および図３を参照して、上部電極１３の主電極部１３Ａは、平面視において、下部電極１１の主電極部１１Ａと同じパターンの矩形状に形成されている。上部電極１３の主電極部１３Ａは、能動部１２Ａの上面に形成されている。すなわち、上部電極１３の主電極部１３Ａの長手方向の長さは、可動膜１０Ａの長手方向の長さよりも短い。主電極部１３Ａの両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁に対して、それぞれ、所定間隔を開けて内側に配置されている。また、主電極部１３Ａの短手方向の幅は、可動膜１０Ａの短手方向の幅よりも狭い。主電極部１３Ａの両側縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁に対して、所定間隔を開けて内側に配置されている。
上部電極１３の延長部１３Ｂは、主電極部１３Ａのインク流通方向４１の下流側端から、非能動部１２Ｂの上面に延びている。具体的には、延長部１３Ｂは、非能動部１２Ｂの上面と、非能動部１２Ｂにおける第１コンタクト孔３１の側面と、第１上部配線１６の上面における第１コンタクト孔３１に臨む領域を覆うように形成されている。これにより、上部電極１３の主電極部１３Ａは、延長部１３Ｂを介して、第１上部配線１６に接続されている。
第１上部配線１６は、図２、図３および図５を参照して、圧電素子９毎に、圧電素子９のインク流通方向４１の下流側に配置されている。水素バリア膜１４および絶縁膜１５には、各第１上部配線１６の一部を露出させる第２コンタクト孔３２が形成されている。絶縁膜１５上に、第２コンタクト孔３２を覆うように第３上部配線１７の一端部が配置されている。第３上部配線１７の一端部は、第２コンタクト孔３２内で第１上部配線１６に接続されている。
前述したように、下部電極１１におけるインク流通方向４１の下流側端は、圧力室７のインク流通方向４１の下流側端から所定間隔ｄだけ上流側に位置している。したがって、下部電極１１は、平面視において、圧力室７の天面部のインク流通方向４１の下流側端の外方において、上部電極１３の延長部１３Ｂ（第２上部配線）の下方には存在しない。これにより、上部電極１３の延長部１３Ｂ（第２上部配線）と下部電極１１との間の絶縁性がより良好に保たれる。
下部配線１８の一端部は、平面視において、下部電極１１の延長部１１Ｂの外側電極領域上に配置されている。図２および図３を参照して、具体的には、下部配線１８の一端部は、インク流路５のインク流入部６に対して圧力室７とは反対側に配置されている。下部配線１８の一端部は、複数の第３コンタクト孔３３に入り込み、第３コンタクト孔３３内で下部電極１１の延長部１１Ｂに接続されている。
図７は、前記インクジェットプリントヘッドのアクチュエータ基板側から見た保護基板の主要部の底面図である。
図１、図３、図４および図７に示すように、保護基板４の対向面５１には、複数の収容凹所５２が、インク流通方向４１と直交する方向に間隔をおいて平行に形成されている。複数の収容凹所５２は、平面視において、複数の圧力室７に対向する位置に配置されている。各収容凹所５２に対してインク流通方向４１の上流側にインク供給路５３が配置されている。各収容凹所５２は、平面視において、対応する圧電素子９の上部電極１３のパターンよりも少し大きな矩形状に形成されている。そして、各収容凹所５２に、対応する圧電素子９が収容されている。
保護基板４のインク供給路５３は、平面視において、アクチュエータ基板２側のインク供給用貫通孔２２と同じパターンの円形状である。インク供給路５３は、平面視でインク供給用貫通孔２２に整合している。
図８Ａ〜図８Ｎは、前記インクジェットプリントヘッド１の製造工程の一例を示す断面図であり、図３に対応する切断面を示す。
まず、図８Ａに示すように、アクチュエータ基板２の表面２ａに可動膜形成層１０が形成される。ただし、アクチュエータ基板２としては、最終的なアクチュエータ基板２の厚さより厚いものが用いられる。具体的には、アクチュエータ基板２の表面に酸化シリコン膜（たとえば、１．２μｍ厚）が形成される。可動膜形成層１０が、シリコン膜と酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜で構成される場合には、アクチュエータ基板２の表面にシリコン膜（たとえば０．４μｍ厚）が形成され、シリコン膜上に酸化シリコン膜（たとえば０．４μｍ厚）が形成され、酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜（たとえば０．４μｍ厚）が形成される。
次に、可動膜形成層１０上に、金属バリア膜８が形成される。金属バリア膜８２は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３膜（たとえば５０ｎｍ〜１００ｎｍ厚）からなる。金属バリア膜８２は、後に形成される圧電体膜１２からの金属原子の抜け出しを防ぐ。金属電子が抜け出すと、圧電体膜１２の圧電特性が悪くなるおそれがある。また、抜け出した金属原子が可動膜１０Ａを構成するシリコン層に混入すると可動膜１０Ａの耐久性が悪化するおそれがある。
次に、金属バリア膜８の上に、下部電極１１および第１上部配線１６の材料層である電極・配線膜が形成される。電極・配線膜は、たとえば、Ｔｉ膜（たとえば１０ｎｍ〜４０ｎｍ厚）を下層としＰｔ膜（たとえば１０ｎｍ〜４００ｎｍ厚）を上層とするＰｔ／Ｔｉ積層膜からなる。このような電極・配線膜は、スパッタ法で形成されてもよい。この後、フォトリソグラフィによって、下部電極１１および第１上部配線１６のパターンのレジストマスクが形成される。そして、図８Ｂに示すように、このレジストマスクをマスクとして、電極・配線膜がエッチングされることにより、所定パターンの下部電極１１および所定パターンの第１上部配線１６が形成される。これにより、主電極部１１Ａと貫通孔２３を有する延長部１１Ｂとからなる下部電極１１が、金属バリア膜８の上に形成される。また、複数の第１上部配線１６が金属バリア膜８上に形成される。
次に、図８Ｃに示すように、レジストマスクが剥離された後、全面に圧電体膜１２の材料膜（圧電体材料膜）７１が形成される。具体的には、たとえば、ゾルゲル法によって１μｍ〜３μｍ厚の圧電体材料膜が形成される。このような圧電体材料膜７１は、金属酸化物結晶粒の焼結体からなる。この後、フォトリソグラフィによって、圧電体材料膜７１に第１コンタクト孔３１を形成するためのレジストマスクが形成される。そして、このレジストマスクをマスクとして、圧電体材料膜７１がエッチングされることにより、圧電体材料膜７１に各第１上部配線１６の一部を露出させる複数の第１コンタクト孔３１が形成される。これにより、中間パターンの圧電体材料膜７１が形成される。
次に、レジストマスクが剥離された後、図８Ｄに示すように、全面に上部電極１３の材料である上部電極膜７２が形成される。上部電極膜７２は、たとえば、白金（Ｐｔ）の単膜であってもよい。上部電極膜７２は、たとえば、ＩｒＯ２膜（たとえば４０ｎｍ〜１６０ｎｍ厚）を下層とし、Ｉｒ膜（たとえば４０ｎｍ〜１６０ｎｍ厚）を上層とするＩｒ０２／Ｉｒ積層膜であってもよい。このような上部電極膜は、スパッタ法で形成されてもよい。上部電極膜７２は、各第１コンタクト孔３１の側面上および第１上部配線１６上面における各第１コンタクト孔３１に臨む領域にも形成される。これにより、上部電極膜７２は、第１上部配線１６に電気的に接続される。
次に、フォトリソグラフィによって、上部電極１３および圧電体膜１２のパターンのレジストマスクが形成される。そして、このレジストマスクをマスクとして、上部電極膜７２および圧電体材料膜７１がエッチングされることにより、図８Ｅに示すように、所定パターンの上部電極１３および圧電体膜１２が形成される。これにより、主電極部１３Ａと延長部１３Ｂとからなる上部電極１３が形成されるとともに、能動部１２Ａと非能動部１２Ｂとからなる圧電体膜１２が形成される。上部電極１３の延長部１３Ｂは、非能動部１２Ｂの第１コンタクト孔３１を介して、第１上部配線１６に接続されている。このようにして、下部電極１１の主電極部１１Ａ、圧電体膜１２の能動部１２Ａおよび上部電極１３の主電極部１３Ａからなる圧電素子９が形成される。
次に、図８Ｆに示すように、レジストマスクが剥離された後、全面を覆う水素バリア膜１４が形成される。水素バリア膜１４は、スパッタ法で形成されたＡｌ２Ｏ３膜であってもよく、その膜厚は、５０ｎｍ〜１００ｎｍであってもよい。この後、水素バリア膜１４上の全面に絶縁膜１５が形成される。絶縁膜１５は、ＳｉＯ２膜であってもよく、その膜厚は、２００ｎｍ〜３００ｎｍであってもよい。
次に、図８Ｇに示すように、絶縁膜１５および水素バリア膜１４が連続してエッチングされることにより、第２および第３コンタクト孔３２，３３が形成される。
次に、図８Ｈに示すように、第２および第３コンタクト孔３２，３３内を含む絶縁膜１５上に、スパッタ法によって、第３上部配線１７および下部配線１８を構成する配線膜が形成される。この後、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、配線膜がパターニングされることにより、第３上部配線１７および下部配線１８が同時に形成される。
次に、図８Ｉに示すように、絶縁膜１５の表面に配線１７，１８を覆うパッシベーション膜２１が形成される。パッシベーション膜２１は、例えば、ＳｉＮからなる。パッシベーション膜２１は、例えば、プラズマＣＶＤによって形成される。パッシベーション膜２１を形成する際に水素が発生する。この水素によって、圧電体膜１２が水素還元されると、圧電体膜１２の耐圧不良が生じたり、圧電体膜１２のヒステリシス特性劣化が生じたりするおそれがある。
この実施形態では、上部電極１３の主電極部１３Ａは、上部電極１３の延長部１３Ｂおよび第１上部配線１６を介して第３上部配線１６に接続されている。具体的には、上部電極１３の主電極部１３Ａに一体的に繋がる延長部１３Ｂは、非能動部１２Ｂに形成された第１コンタクト孔３１を介して第１上部配線１６に接続されている。そして、圧電体膜１２から離れた場所において、第１上部配線１６が第３上部配線に接続されている。このように、この実施形態では、上部電極１３の上面の上側に上部配線の接続部が配置されていないので、上部電極１３の上部配線への接続のために、上部電極１３の上面を覆っている水素バリア膜１４に上部電極１３の一部を露出させるコンタクト孔を形成する必要はない。このため、この実施形態では、パッシベーション膜２１を形成する際には、上部電極１３の上面および側面の全域を、水素バリア膜１４によって覆っておくことができる。このため、パッシベーション膜２１を形成する際に発生した水素が水素バリア膜１４のコンタクト孔を介して圧電体膜１２に達するのを防止できる。これにより、パッシベーション膜２１の形成工程時に、圧電体膜１２の水素還元による特性劣化を防止することができる。
次に、フォトリソグラフィによってインク供給用貫通孔２２に対応した開口を有するレジストマスクが形成され、このレジストマスクをマスクとして、パッシベーション膜２１および絶縁膜１５が連続してエッチングされる。これにより、図８Ｊに示すように、パッシベーション膜２１および絶縁膜１５に、インク供給用貫通孔２２が形成される。
次に、レジストマスクが剥離される。そして、フォトリソグラフィによってインク供給用貫通孔２２に対応した開口を有するレジストマスクが形成され、このレジストマスクをマスクとして、水素バリア膜１４、金属バリア膜８および可動膜形成層１０がエッチングされる。これにより、図８Ｋに示すように、水素バリア膜１４、金属バリア膜８および可動膜形成層１０に、インク供給用貫通孔２２が形成される。
次に、図８Ｌに示すように、保護基板４の対向面５１に接着剤５０が塗布され、インク供給路５３とインク供給用貫通孔２２とが一致するように、アクチュエータ基板２に保護基板４が固定される。
次に、図８Ｍに示すように、アクチュエータ基板２を薄くするための裏面研削が行われる。アクチュエータ基板２が裏面２ｂから研磨されることにより、アクチュエータ基板２が薄膜化される。たとえば、初期状態で６７０μｍ厚程度のアクチュエータ基板２が、３００μｍ厚程度に薄型化されてもよい。次に、アクチュエータ基板２に対して、アクチュエータ基板２の裏面からエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）を行うことによって、インク流路５（インク流入部６および圧力室７）が形成される。
このエッチングの際、金属バリア膜８は、圧電体膜１２から金属元素（ＰＺＴの場合は、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）が抜け出すことを防止し、圧電体膜１２の圧電特性を良好に保つ。また、前述のとおり、金属バリア膜８は、可動膜１０Ａを形成するシリコン層の耐久性の維持に寄与する。
この後、図８Ｎに示すように、ノズル基板３がアクチュエータ基板２の裏面に張り合わされることにより、インクジェットプリントヘッド１が得られる。
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の実施形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、水素バリア膜１４の表面に絶縁膜１５が形成されているが、絶縁膜１５はなくてもよい。
また、前述の実施形態では、圧電体膜の材料としてＰＺＴを例示したが、そのほかにも、チタン酸鉛（ＰｂＰＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸ノチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）などに代表される金属酸化物からなる圧電材料が適用されてもよい。
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。
１ インクジェットプリントヘッド
２ アクチュエータ基板
２ａ 表面
２ｂ 裏面
３ ノズル基板
３ａ 凹部
３ｂ インク吐出通路
３ｃ 吐出口
４ 保護基板
５ インク流路
６ インク流入部
７ 圧力室
８ 金属バリア膜
９ 圧電素子
１０ 可動膜形成層
１０Ａ 可動膜
１１ 下部電極
１１Ａ 主電極部
１１Ｂ 延長部
１２ 圧電体膜
１２Ａ 能動部
１２Ｂ 非能動部
１３ 上部電極
１３Ａ 主電極部
１３Ｂ 延長部
１４ 水素バリア膜
１５ 絶縁膜
１６ 第１上部配線
１７ 第３上部配線
１８ 下部配線
２１ パッシベーション膜
２２ インク供給路
２３ 貫通孔
３１ 第１コンタクト孔
３２ 第２コンタクト孔
３３ 第３コンタクト孔
４１ インク流通方向
５０ 接着剤
５１ 対向面
５２ 収容凹所
５３ インク供給路
７１ 圧電体材料膜
７２ 上部電極膜

Claims (13)

  1. キャビティと、
    前記キャビティ上に配置されかつ前記キャビティの天面部を区画する可動膜を含む可動膜形成層と、
    前記可動膜上に形成され、下部電極と前記下部電極上に形成された圧電体膜と前記圧電体膜上に形成された上部電極とを含む圧電素子と、
    前記可動膜の主面に対して法線方向から見た平面視において、前記可動膜形成層上であって前記キャビティの天面部の周縁の外側領域に配置された第１上部配線と、
    前記上部電極の上面および側面と、上記圧電体膜の側面と、前記第１上部配線の上面と、前記下部電極の上面とを覆う水素バリア膜と、
    前記水素バリア膜上に形成された絶縁膜とを含み、
    前記上部電極は、前記圧電素子を構成する主電極部と、前記主電極部から引き出され、前記第１上部配線に接続された第２上部配線としての延長部とを含み、
    前記第１上部配線は、前記延長部と前記可動膜形成層との間に配置された部分を有しており、この部分内において前記延長部が前記第１上部配線に接続されており、
    前記下部電極は、前記圧電素子を構成している主電極部と、前記主電極部から前記可動膜形成層の表面に沿う方向に引き出され、前記平面視において、前記キャビティの天面部周縁を跨いで前記キャビティの外方に延びた延長部とを含み、
    前記平面視において、前記下部電極の主電極部は、前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも内側にある内側電極領域に含まれており、前記下部電極の延長部は、前記内側電極領域に繋がりかつ前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも外側にある外側電極領域を含んでおり、
    前記水素バリア膜および前記絶縁膜には、前記第１上部配線の一部を露出させる第２コンタクト孔と前記下部電極の外側電極領域の一部を露出させる第３コンタクト孔が形成されており、
    前記絶縁膜上に、前記第２コンタクト孔を介して前記第１上部配線に接続された第３上部配線と前記第３コンタクト孔を介して前記下部電極の外側電極領域に接続された下部配線とが形成されている、圧電素子利用装置。
  2. 前記平面視において、前記圧電素子は、前記可動膜よりも前記キャビティの内方に後退した周縁を有し、
    前記第１上部配線は、前記平面視において、前記可動膜形成層上における前記キャビティの天面部の周縁の外側領域に形成されており、
    前記圧電体膜は、前記圧電素子を構成している能動部と、前記能動部から引き出され、前記第１上部配線上まで延びた非能動部とを含み、
    前記非能動部には、前記可動膜の主面に対する法線方向に貫通し、前記第１上部配線の一部を露出させる第１コンタクト孔が形成されおり、
    前記上部電極の延長部は、前記第１コンタクト孔を介して前記第１上部配線に接続されている、請求項１に記載の圧電素子利用装置。
  3. 前記平面視において、前記キャビティの天面部が所定の一方向に長い矩形状であり、
    前記第１上部配線は、前記平面視で、前記キャビティの天面部の一端よりも外方に配置されており、
    前記圧電素子は、前記平面視において、前記キャビティの天面部の短手方向の幅より短い幅と、前記キャビティの天面部の長手方向の長さより短い長さとを有する前記一方向に長い矩形状であり、その両端縁および両側縁が前記キャビティの天面部の両端縁および両側縁よりも前記キャビティの内方にそれぞれ後退しており、
    前記圧電体膜は、前記圧電素子を構成している能動部と、前記平面視において、前記能動部の前記第１上部配線側の一端から前記キャビティの天面部の対応する一端を跨いで、前記第１上部配線上まで延びた非能動部とを含み、
    前記非能動部には、前記可動膜の主面に対する法線方向に貫通し、前記第１上部配線の一部を露出させる第１コンタクト孔が形成されおり、
    前記上部電極の延長部は、前記非能動部の表面から前記第１コンタクト孔内に入り込み、前記第１コンタクト孔内で前記第１上部配線に接続されており、
    前記下部電極は、前記平面視において、前記キャビティの天面部の前記一端の外方において、前記上部電極の延長部の下方に存在しない、請求項１に記載の圧電素子利用装置。
  4. 前記第１上部配線は、前記下部電極を形成する工程と同一工程で形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
  5. 前記可動膜形成層は、ＳｉＯ２単膜からなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
  6. 前記可動膜形成層は、前記キャビティ上に形成されたＳｉ膜と、前記Ｓｉ膜上に形成されＳｉＯ２膜と、前記ＳｉＯ２膜上に形成されたＳｉＮ膜との積層膜からなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
  7. 前記圧電体膜は、ＰＺＴ膜からなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
  8. 前記上部電極は、Ｐｔ単膜からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
  9. 前記上部電極は、前記圧電体膜上に形成されたＩｒＯ ２膜と、前記ＩｒＯ ２膜上に形成されたＩｒ膜との積層膜からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
  10. 前記下部電極は、前記可動膜側に形成されたＴｉ膜と、前記Ｔｉ膜上に形成されたＰｔ膜との積層膜からなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
  11. キャビティが形成されるべき基板上に可動膜形成領域を含む可動膜形成層を形成する工程と、
    前記可動膜形成層上に電極・配線膜を形成した後、前記電極・配線膜をパターニングして、下部電極を形成すると同時に前記可動膜形成領域の外側領域に第１上部配線を形成する工程と、
    前記可動膜形成層上に圧電体材料膜を形成した後、前記圧電体材料膜の表面から前記第１上部配線に達する第１コンタクト孔を形成することにより、所定の中間パターンの圧電体材料膜を形成する工程と、
    前記可動膜形成層上に上部電極膜を形成した後、前記上部電極膜をパターニングすることにより、主電極部と、前記主電極部から引き出され、前記第１コンタクト孔を介して前記第１上部配線に接続された第２上部配線としての延長部とを含む上部電極を形成する工程と、
    前記中間パターンの圧電体材料膜をパターニングして、前記上部電極の主電極部の下面に接する能動部と、前記第１コンタクト孔を有し、前記第１コンタクト孔の側面を含む表面が前記上部電極の延長部に覆われた非能動部とを含む圧電体膜を形成する工程とを含み、
    前記圧電体膜を形成する工程によって、前記下部電極と前記上部電極の主電極部とそれらに挟まれた前記能動部とを含む圧電素子が形成される、圧電素子利用装置の製造方法。
  12. 前記下部電極は、前記能動部の下面に接した主部電極部と、前記下部電極の主電極部から前記可動膜形成層の表面に沿う方向に引き出され、平面視において、前記キャビティの天面部周縁を跨いで前記キャビティの外方に延びた延長部とを含み、平面視において、前記主電極部は、前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも内側にある内側電極領域に含まれており、前記延長部は、前記内側電極領域に繋がりかつ前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも外側にある外側電極領域を含んでいる、請求項１１に記載の圧電素子利用装置の製造方法。
  13. 前記圧電体膜を形成する工程の後に、前記可動膜形成層上に、前記圧電素子、前記下部電極および前記第１上部配線を覆う水素バリア膜を形成する工程と、
    前記水素バリア膜上に絶縁膜を覆う工程と、
    前記水素バリア膜および前記絶縁膜に、前記第１上部配線の一部を露出させる第２コンタクト孔と前記下部電極の外側電極領域の一部を露出させる第３コンタクト孔とを形成する工程と、
    前記絶縁膜上に、前記第２コンタクト孔を介して前記第１上部配線に接続された第３上部配線と前記第３コンタクト孔を介して前記下部電極の外側電極領域に接続された下部配線とを形成する工程とをさらに含む、請求項１２に記載の圧電素子利用装置の製造方法。
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