JP2003179281A - Thin-film piezoelectric element and its manufacturing method - Google Patents
Thin-film piezoelectric element and its manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は圧電体素子およびそ
の製造方法に関し、特に、サブミクロンレベルの精密な
位置制御を行うためのアクチュエータなどに使用される
薄膜圧電体素子およびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric element and a method for manufacturing the same, and more particularly to a thin film piezoelectric element used for an actuator for performing precise position control at a submicron level and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】図23(c)は、一般的な薄膜圧電体素
子90の断面図である。薄膜圧電体素子90は、薄膜圧
電体92の両主面がそれぞれ電極金属膜94および96
によって覆われて形成されている。電極金属膜94と9
6との間に電圧を印加すると、薄膜圧電体92が面内方
向に伸縮する。薄膜圧電体素子90は、このような伸縮
運動による変動を用いて位置制御を行うアクチュエータ
として使用可能である。2. Description of the Related Art FIG. 23 (c) is a sectional view of a general thin film piezoelectric element 90. In the thin film piezoelectric element 90, both main surfaces of the thin film piezoelectric body 92 are electrode metal films 94 and 96, respectively.
It is covered and formed by. Electrode metal films 94 and 9
When a voltage is applied between 6 and 6, the thin-film piezoelectric material 92 expands and contracts in the in-plane direction. The thin film piezoelectric element 90 can be used as an actuator that performs position control by using such fluctuations caused by expansion and contraction.
【0003】次に薄膜圧電体素子90の一般的な製造方
法を説明する。まず、図23(a)に示すように、電極
金属膜96の上に、薄膜圧電体92および電極金属膜9
4をこの順で積層する。次に、図23(b)に示すよう
に、電極金属膜94の上にマスク98を形成してドライ
エッチングを行う。これにより、マスクに覆われていな
い領域(図23(b)中に矢印で示す)の電極金属膜9
4および96ならびに薄膜圧電体92がエッチング除去
されて、図23(c)に示される所望の形状の薄膜圧電
体素子90が作製される。Next, a general method of manufacturing the thin film piezoelectric element 90 will be described. First, as shown in FIG. 23A, the thin film piezoelectric substance 92 and the electrode metal film 9 are formed on the electrode metal film 96.
4 are laminated in this order. Next, as shown in FIG. 23B, a mask 98 is formed on the electrode metal film 94 and dry etching is performed. As a result, the electrode metal film 9 in the region not covered with the mask (indicated by the arrow in FIG. 23B) is formed.
4 and 96 and the thin-film piezoelectric material 92 are removed by etching, and the thin-film piezoelectric material element 90 having a desired shape shown in FIG.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ドライエッチングによ
って薄膜圧電体素子90を作製した場合、図23(c)
に示すように、薄膜圧電体素子90の側面に、薄膜状の
側壁付着物88が形成される。この側壁付着物88の成
分としては、薄膜圧電体の成分やエッチングガスが化学
重合したものの他に、電極金属膜の成分も含まれる。When the thin film piezoelectric element 90 is manufactured by dry etching, as shown in FIG.
As shown in, a thin film side wall deposit 88 is formed on the side surface of the thin film piezoelectric element 90. The components of the side wall deposits 88 include components of the thin-film piezoelectric material and chemicals of the etching gas, as well as components of the electrode metal film.
【0005】また、エッチング深さが大きくなるほど、
ドライエッチング工程での上記エッチング生成物が多量
に発生し、薄膜圧電体素子90の側面により多くの側壁
付着物88が形成される。従って、薄膜圧電体92の厚
みが大きい場合、または、1層の薄膜圧電体92の厚み
が薄くても、薄膜圧電体素子90が多層の薄膜圧電体9
2からなる場合には、エッチング深さをより大きくする
必要が生じるので、薄膜圧電体素子90の側面に形成さ
れる側壁付着物88の量が増加する。Further, as the etching depth increases,
A large amount of the above-mentioned etching products in the dry etching process is generated, and more sidewall deposits 88 are formed on the side surfaces of the thin film piezoelectric element 90. Therefore, even if the thin film piezoelectric element 92 has a large thickness, or even if the single layer thin film piezoelectric element 92 has a small thickness, the thin film piezoelectric element 90 has a multilayer thin film piezoelectric element 9
In the case of two, the etching depth needs to be made larger, so that the amount of the side wall deposits 88 formed on the side surface of the thin film piezoelectric element 90 increases.
【0006】側壁付着物88には導電性物質が含まれて
いるので、薄膜圧電体素子90の側面に側壁付着物88
が付着していると、電極金属膜94と96との間の絶縁
性が低下して、電極金属膜94と96とが短絡し、薄膜
圧電体92に電界がかからなくなり、薄膜圧電体素子9
0が作用しなくなってしまう。これにより、製造工程に
おける製品の歩留まりを十分に向上させることができな
かった。また、薄膜圧電体の多層化が、アクチュエータ
ーの変位量を増大させるために、使用目的によっては不
可欠となるにも拘わらず、圧電体素子を多層化してなる
圧電体素子を、信頼性高く、また、歩留まり良く製造す
ることが困難であった。Since the sidewall deposit 88 contains a conductive substance, the sidewall deposit 88 is attached to the side surface of the thin film piezoelectric element 90.
If adhered, the insulating property between the electrode metal films 94 and 96 deteriorates, the electrode metal films 94 and 96 are short-circuited, the electric field is not applied to the thin film piezoelectric body 92, and the thin film piezoelectric element 9
0 stops working. As a result, the yield of products in the manufacturing process could not be sufficiently improved. Further, although the multilayer structure of the thin-film piezoelectric material is indispensable depending on the purpose of use in order to increase the displacement amount of the actuator, it is possible to provide a piezoelectric material element having a multilayered piezoelectric material element with high reliability and However, it was difficult to manufacture with good yield.
【0007】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたものであり、電極金属膜間の絶縁性の低下を
防止でき、リーク電流の少ない薄膜圧電体素子とその製
造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and provides a thin film piezoelectric element which can prevent deterioration of insulation between electrode metal films and has a small leak current, and a manufacturing method thereof. The purpose is to
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜圧電体素子
は、互いに対向する第1の面と第2の面を有する薄膜圧
電体と、前記第1の面上の第1の電極金属膜と、前記第
2の面上の第2の電極金属膜とからなる単位積層体を少
なくとも1つ備えた薄膜圧電体素子において、前記第1
の電極金属膜と前記第2の電極金属膜の間に、前記第1
の面に平行な前記薄膜圧電体表面からなる電極分離面が
設けられたことを特徴とする。以上のように構成された
本発明に係る第1の薄膜圧電体素子は、第1の面に平
行、すなわち、製造過程におけるエッチング方向に対し
て垂直な前記電極分離面を有しているので、製造過程の
ドライエッチング工程においてエッチング方向に平行な
壁に付着する導電性を有する側壁付着物がその電極分離
面により電気的に分離される。これにより、第1の電極
金属膜と第2の電極金属膜とが側壁付着物を介して短絡
することを防止でき、第1の電極金属膜と第2の電極金
属膜との間の絶縁性を向上させることができる。従っ
て、本発明に係る第1の薄膜圧電体素子によれば、リー
ク電流を極めて少なくでき、かつ信頼性を向上させるこ
とができる。ここで、電極分離面の幅は、少なくともド
ライエッチング工程において側壁に付着する側壁付着物
の厚さより大きくすればよいが、好ましくは、ドライエ
ッチング工程に用いるマスクを形成する際の位置精度
(アライメント精度)を考慮して、側壁付着物の厚さに
マスクを形成する際の位置公差を加えた値以上に設定す
る。A thin film piezoelectric element of the present invention is a thin film piezoelectric body having a first surface and a second surface facing each other, and a first electrode metal film on the first surface. And a second electrode metal film on the second surface, and at least one unit laminate body comprising:
Between the first electrode metal film and the second electrode metal film,
Is provided with an electrode separation surface which is parallel to the surface of the thin film piezoelectric body. Since the first thin film piezoelectric element according to the present invention configured as described above has the electrode separation surface parallel to the first surface, that is, perpendicular to the etching direction in the manufacturing process, In the dry etching step of the manufacturing process, conductive side wall deposits attached to the walls parallel to the etching direction are electrically separated by the electrode separation surface. Accordingly, it is possible to prevent the first electrode metal film and the second electrode metal film from being short-circuited via the deposit on the side wall, and to insulate the first electrode metal film and the second electrode metal film from each other. Can be improved. Therefore, according to the first thin film piezoelectric element of the present invention, the leak current can be extremely reduced and the reliability can be improved. Here, the width of the electrode separation surface may be at least larger than the thickness of the side wall adhered matter that adheres to the side wall in the dry etching step, but preferably, the positional accuracy (alignment accuracy) when forming the mask used in the dry etching step. ) Is taken into consideration, the thickness is set to be equal to or more than the value obtained by adding the positional tolerance when the mask is formed to the thickness of the deposit on the sidewall.
【0009】ここで、第1の薄膜圧電体素子において、
電極分離面が第1の面に平行であるとしているが、本明
細書でいう平行とは幾何学的な厳密な平行を意味するも
のではなく、ドライエッチング工程において側壁付着物
が付着しないような面をいう。また、本明細書における
「ドライエッチング」とは、例えばArなどの希ガスお
よびO、F、Clなどの原子を含む反応性ガスなどから
なるエッチングガスに高周波電圧を加えて放電させてエ
ッチングを行う反応性イオンエッチング(RIE)や、
前記エッチングガスのイオンをビーム状にして試料に照
射してエッチングを行うイオンビームエッチングなどを
含むものである。Here, in the first thin film piezoelectric element,
The electrode separation surface is assumed to be parallel to the first surface, but the term “parallel” as used in this specification does not mean strict geometrical parallelism, and side wall deposits do not adhere in the dry etching process. Say a face. Further, the "dry etching" in the present specification performs etching by applying a high frequency voltage to an etching gas composed of a rare gas such as Ar and a reactive gas containing atoms such as O, F and Cl to discharge the etching gas. Reactive ion etching (RIE),
This includes ion beam etching or the like in which the ions of the etching gas are made into a beam shape and irradiated on the sample to perform etching.
【0010】本発明に係る第1の薄膜圧電体素子におい
ては、前記電極分離面は、前記薄膜圧電体の側面に設け
られていてもよいし、前記電極分離面を前記第2の電極
金属膜の外側に位置する前記第2の面の外周部分により
構成してもよい。しかしながら、この電極分離面の下に
位置する薄膜圧電体は、圧電体素子において伸縮には寄
与しないだけではなく薄膜圧電体の伸縮動作を妨げるこ
とになる場合があるので、この電極分離面の下に位置す
る薄膜圧電体の厚さは薄くすることが好ましい。したが
って、前記電極分離面を前記薄膜圧電体の側面に設ける
ことにより、この電極分離面の下に位置する薄膜圧電体
の厚さを薄くできるので、前記電極分離面は、前記薄膜
圧電体の側面に設けられていることが好ましい。In the first thin film piezoelectric element according to the present invention, the electrode separation surface may be provided on a side surface of the thin film piezoelectric body, or the electrode separation surface may be formed on the second electrode metal film. You may comprise by the outer peripheral part of the said 2nd surface located in the outer side. However, the thin film piezoelectric material located below this electrode separation surface may not only contribute to the expansion and contraction of the piezoelectric element, but may also interfere with the expansion and contraction operation of the thin film piezoelectric material. It is preferable that the thickness of the thin-film piezoelectric material located at is thin. Therefore, by providing the electrode separation surface on the side surface of the thin film piezoelectric body, the thickness of the thin film piezoelectric body located under the electrode separation surface can be reduced, so that the electrode separation surface is the side surface of the thin film piezoelectric body. Is preferably provided in the.
【0011】また、薄膜圧電体の電極分離面の幅は、よ
り確実に第1の電極金属膜と第2の電極金属膜との間を
絶縁するためには、0.1μm以上であることが好まし
く、よりいっそう確実に第1の電極金属膜と第2の電極
金属膜との間を絶縁するためには、1μm以上で有るこ
とがより好ましい。さらに、製造過程における加工精度
を考慮すると、電極分離面の幅の設定値は、3μm以上
であることが好ましく、より好ましくは5μm程度に設
定する。また、薄膜圧電体の周囲領域(電極分離面の直
下の領域)は、圧電体として機能しない部分であること
から、電極分離面の幅を不必要に広くすることは好まし
くない。かかる観点から、薄膜圧電体の周囲領域の幅の
上限としては、薄膜圧電体の面積のうち両面とも電極金
属膜に接している面積をSとして、Sの平方根の10%
以下であることが好ましい。電極分離面の全領域におい
て、電極分離面の幅が10%を超えると薄膜圧電体のう
ち実際に動作する部分の面積が半分近くに減少してしま
い、アクチュエーターとしての性能が低下してしまうか
らである。Further, the width of the electrode separation surface of the thin film piezoelectric material is 0.1 μm or more in order to more reliably insulate the first electrode metal film and the second electrode metal film from each other. In order to more reliably insulate the first electrode metal film and the second electrode metal film from each other, the thickness is more preferably 1 μm or more. Further, considering the processing accuracy in the manufacturing process, the set value of the width of the electrode separation surface is preferably 3 μm or more, more preferably about 5 μm. Further, since the peripheral region of the thin-film piezoelectric material (the region immediately below the electrode separation surface) is a portion that does not function as a piezoelectric material, it is not preferable to unnecessarily widen the width of the electrode separation surface. From this point of view, the upper limit of the width of the peripheral region of the thin film piezoelectric body is 10% of the square root of S, where S is the area of both sides of the thin film piezoelectric body that is in contact with the electrode metal film.
The following is preferable. If the width of the electrode separation surface exceeds 10% in the entire area of the electrode separation surface, the area of the portion of the thin film piezoelectric body that actually operates decreases to nearly half, and the performance as an actuator deteriorates. Is.
【0012】また、本発明は、2つの薄膜圧電体が積層
されてなる薄膜圧電体素子に、特に効果的である。すな
わち、本発明に係る第2の薄膜圧電体素子は、互いに対
向する第1の面と第2の面を有する第1の薄膜圧電体と
前記第1の面上の第1の電極金属膜と前記第2の面上の
第2の電極金属膜とからなる第1の単位積層体と、互い
に対向する第3の面と第4の面を有する第2の薄膜圧電
体と前記第3の面上の第3の電極金属膜と、前記第4の
面上の第4の電極金属膜とからなる第2の単位積層体と
を備え、前記第1の単位積層体と前記第2の単位積層体
とを前記第2の電極金属膜と前記第3の電極金属膜とを
対向させて接合してなる薄膜圧電体素子であって、前記
第1の電極金属膜と前記第2の電極金属膜の間に、前記
第1の面に平行な前記第1の薄膜圧電体表面からなる第
1の電極分離面を有し、かつ前記第3の電極金属膜と前
記第4の電極金属膜の間に、前記第3の面に平行な前記
第2の薄膜圧電体表面からなる第2の電極分離面を有す
ることを特徴とする。Further, the present invention is particularly effective for a thin film piezoelectric element in which two thin film piezoelectric elements are laminated. That is, the second thin-film piezoelectric material element according to the present invention includes a first thin-film piezoelectric material having a first surface and a second surface facing each other, and a first electrode metal film on the first surface. A first unit laminated body including a second electrode metal film on the second surface, a second thin film piezoelectric body having a third surface and a fourth surface facing each other, and the third surface A second unit laminate composed of an upper third electrode metal film and a fourth electrode metal film on the fourth surface, wherein the first unit laminate and the second unit laminate are provided. A thin film piezoelectric element comprising a body and a second electrode metal film and a third electrode metal film which are opposed to each other and bonded to each other, wherein the first electrode metal film and the second electrode metal film are provided. Between the first electrode surface and the third electrode metal film and the fourth electrode, the first electrode separation surface being parallel to the first surface and formed of the surface of the first thin-film piezoelectric material. During the genus film, and having a second electrode separation surface consisting of parallel said second thin film piezoelectric element surface to the third surface.
【0013】この第2の薄膜圧電体素子によると、第1
の薄膜圧電体の側面に付着する側壁付着物を電極分離面
により電気的に分離でき、第2の薄膜圧電体の側面に付
着する側壁付着物を電極分離面により電気的に分離でき
るので、電極金属膜の間の絶縁性も向上させることがで
きる。これにより、第1の電極金属膜と第2の電極金属
膜の間のリーク電流と第3の電極金属膜と第4の電極金
属膜の間のリーク電流を少なくでき、多層構造の薄膜圧
電体素子の信頼性を向上させることができる。According to this second thin film piezoelectric element, the first
Since the side wall deposits attached to the side surface of the thin film piezoelectric body can be electrically separated by the electrode separation surface, and the side wall deposits attached to the side surface of the second thin film piezoelectric body can be electrically separated by the electrode separation surface. The insulating property between the metal films can also be improved. As a result, the leak current between the first electrode metal film and the second electrode metal film and the leak current between the third electrode metal film and the fourth electrode metal film can be reduced, and a thin film piezoelectric body having a multilayer structure can be obtained. The reliability of the device can be improved.
【0014】このような多層構造の薄膜圧電体素子にお
いても、上記と同様の理由から、周囲領域における第1
と第2の薄膜圧電体の厚さは薄い方が好ましい。また、
電極分離面の幅は、0.1μm以上であることが好まし
い。Also in such a multi-layered thin film piezoelectric element, for the same reason as above, the first thin film piezoelectric element in the peripheral region is formed.
It is preferable that the second thin-film piezoelectric material has a small thickness. Also,
The width of the electrode separation surface is preferably 0.1 μm or more.
【0015】また、本発明に係る第2の薄膜圧電体素子
では、前記第2の電極金属膜と前記第3の電極金属膜と
を絶縁性の接着層を介して接合するようにしてもよく、
その場合、例えば、前記第2の電極金属膜と前記第3の
電極金属膜とを前記接着層に形成されたスルーホールを
介して接続することができる。Further, in the second thin film piezoelectric element according to the present invention, the second electrode metal film and the third electrode metal film may be joined together via an insulating adhesive layer. ,
In that case, for example, the second electrode metal film and the third electrode metal film can be connected to each other through a through hole formed in the adhesive layer.
【0016】この場合、前記スルーホールは、前記第3
の電極金属膜に達するように前記第4の電極金属膜と前
記第2の薄膜圧電体を除去することにより設けられた凹
部内に形成し、該凹部は前記第2の薄膜圧電体の内周側
面が前記第3の面に平行な電極分離面を有することが好
ましい。これにより、前記第2の薄膜圧電体の内周側面
に付着する側壁付着物を電気的に分離できる。In this case, the through hole is the third hole.
Is formed in the recess provided by removing the fourth electrode metal film and the second thin film piezoelectric body so as to reach the electrode metal film of the second thin film piezoelectric body. It is preferable that the side surface has an electrode separation surface parallel to the third surface. As a result, it is possible to electrically separate the side wall deposits attached to the inner peripheral side surface of the second thin film piezoelectric body.
【0017】また、本発明に係る第2の薄膜圧電体素子
では、前記スルーホールを、前記第3の電極金属膜に達
するように前記第4の電極金属膜と前記第2の薄膜圧電
体を除去することにより設けられた切り欠き部に形成す
ることもでき、その場合は、該切り欠き部における前記
第2の薄膜圧電体の側面が前記第3の面に平行な電極分
離面を有することが好ましい。これにより、前記切り欠
き部における前記第2の薄膜圧電体の側面に付着する側
壁付着物を電気的に分離できる。Also, in the second thin film piezoelectric element according to the present invention, the fourth electrode metal film and the second thin film piezoelectric material are formed so that the through hole reaches the third electrode metal film. It can also be formed in the notch provided by removing, and in that case, the side surface of the second thin film piezoelectric body in the notch has an electrode separation surface parallel to the third surface. Is preferred. As a result, it is possible to electrically separate the side wall deposits attached to the side surfaces of the second thin film piezoelectric body in the cutout portions.
【0018】本発明に係るアクチュエータは、互いに平
行な方向に伸縮する1対の圧電体素子を備えたアクチュ
エータであって、前記圧電体素子はそれぞれ、互いに対
向する第1の面と第2の面を有する第1の薄膜圧電体と
前記第1の面上の第1の電極金属膜と前記第2の面上の
第2の電極金属膜とからなる第1の単位積層体と、互い
に対向する第3の面と第4の面を有する第2の薄膜圧電
体と前記第3の面上の第3の電極金属膜と、前記第4の
面上の第4の電極金属膜とからなる第2の単位積層体と
を備え、前記第1の単位積層体と前記第2の単位積層体
とを前記第2の電極金属膜と前記第3の電極金属膜とを
対向させて接合することにより構成され、前記第1の電
極金属膜と前記第2の電極金属膜の間に、前記第1の面
に平行な前記第1の薄膜圧電体表面からなる第1の電極
分離面を有し、かつ前記第3の電極金属膜と前記第4の
電極金属膜の間に、前記第3の面に平行な前記第2の薄
膜圧電体表面からなる第2の電極分離面を有することを
特徴とする。以上のように構成された本発明に係るアク
チュエータは、リーク電流を少なくできかつ信頼性を高
くできる。An actuator according to the present invention is an actuator including a pair of piezoelectric elements that expand and contract in directions parallel to each other, and the piezoelectric elements respectively have a first surface and a second surface facing each other. And a first unit laminated body including a first thin film piezoelectric body having the above, a first electrode metal film on the first surface and a second electrode metal film on the second surface are opposed to each other. A second thin-film piezoelectric body having a third surface and a fourth surface, a third electrode metal film on the third surface, and a fourth electrode metal film on the fourth surface. A second unit laminated body, wherein the first unit laminated body and the second unit laminated body are joined by making the second electrode metal film and the third electrode metal film face each other. The first electrode parallel to the first surface, the first electrode metal film being between the first electrode metal film and the second electrode metal film. The second thin-film piezoelectric element having a first electrode separation surface formed of the surface of the thin-film piezoelectric material and parallel to the third surface between the third electrode metal film and the fourth electrode metal film. It is characterized by having a second electrode separation surface composed of a body surface. The actuator according to the present invention configured as described above can reduce leakage current and increase reliability.
【0019】また、本発明に係るアクチュエータは、前
記圧電体素子はそれぞれ、前記第2の電極金属膜と前記
第3の電極金属膜とを絶縁性の接着層を介して接合し、
前記第2の電極金属膜と前記第3の電極金属膜とが前記
接着層に形成されたスルーホールを介して接続するよう
にして構成できる。Further, in the actuator according to the present invention, in each of the piezoelectric body elements, the second electrode metal film and the third electrode metal film are joined via an insulating adhesive layer,
The second electrode metal film and the third electrode metal film may be connected to each other through a through hole formed in the adhesive layer.
【0020】さらに、本発明に係るアクチュエータにお
いて、前記スルーホールは、前記第3の電極金属膜に達
するように前記第4の電極金属膜と前記第2の薄膜圧電
体を除去することにより設けられた凹部内に形成するこ
とができ、その場合、前記凹部は前記第2の薄膜圧電体
の内周側面は、その内周側面に付着される側壁付着物を
電気的に分離するために、前記第3の面に平行な電極分
離面を有することが好ましい。Further, in the actuator according to the present invention, the through hole is provided by removing the fourth electrode metal film and the second thin film piezoelectric material so as to reach the third electrode metal film. Can be formed in the concave portion, in which case the concave portion is formed on the inner peripheral side surface of the second thin film piezoelectric body to electrically separate side wall deposits attached to the inner peripheral side surface. It is preferable to have an electrode separation surface parallel to the third surface.
【0021】さらに、本発明に係るアクチュエータにお
いて、前記スルーホールは、前記第3の電極金属膜に達
するように前記第4の電極金属膜と前記第2の薄膜圧電
体を除去することにより設けられた切り欠き部に形成し
てもよく、この場合、前記切り欠き部における前記第2
の薄膜圧電体の側面は、その側面に付着される側壁付着
物を電気的に分離するために、前記第3の面に平行な電
極分離面を有することが好ましい。Further, in the actuator according to the present invention, the through hole is provided by removing the fourth electrode metal film and the second thin film piezoelectric material so as to reach the third electrode metal film. May be formed in the cutout portion, in which case the second portion in the cutout portion is formed.
It is preferable that the side surface of the thin-film piezoelectric material has an electrode separation surface parallel to the third surface in order to electrically separate the side wall adhered matter adhered to the side surface.
【0022】またさらに、本発明に係るアクチュエータ
において、前記1対の圧電体素子の一方の圧電体素子の
前記スルーホールに形成された前記第2の電極金属膜と
前記第3の電極金属膜とを接続する電極金属膜と、他方
の圧電体素子の前記スルーホールに形成された前記第2
の電極金属膜と前記第3の電極金属膜とを接続する電極
金属膜とを互いに接続してもよい。このようにすると、
前記1対の圧電体素子を同期して制御することが可能に
なる。Furthermore, in the actuator according to the present invention, the second electrode metal film and the third electrode metal film formed in the through hole of one piezoelectric element of the pair of piezoelectric elements. And the second electrode formed in the through hole of the other piezoelectric element.
The electrode metal film and the electrode metal film connecting the third electrode metal film may be connected to each other. This way,
It becomes possible to control the pair of piezoelectric elements in synchronization.
【0023】また、本発明に係る薄膜圧電体素子の第1
の製造方法は、下部電極金属膜と薄膜圧電体と上部電極
金属膜とが積層されてなる積層体をドライエッチングに
より所定の形状に加工することにより、薄膜圧電体素子
を製造する製造方法において、前記上部電極金属膜上に
所定の形状の第1のマスクを形成してその第1のマスク
の外側に前記薄膜圧電体面が露出するまでドライエッチ
ングを行う第1エッチング工程と、前記第1のマスクを
除去した後、第2のマスクを上記所定の形状に加工され
た上部電極金属膜をその上部電極金属膜の周りの薄膜圧
電体の一部に延在して覆うように形成し、その第2のマ
スクの外側に位置する薄膜圧電体と下部電極金属膜とを
ドライエッチングにより除去する第2エッチング工程と
を含むことを特徴とする。以上のように構成された本発
明に係る第1の製造方法では、第2のマスクは上部電極
金属膜とその上部電極金属膜の周りの薄膜圧電体の一部
とを覆うように形成することにより、第1エッチング工
程において前記薄膜圧電体の側壁に付着された側壁付着
物を覆うように形成されるので、その側壁付着物と第2
エッチング工程で側壁に付着される側壁付着物とが電気
的に分離される。したがって、この第1の製造方法によ
れば、第1の電極金属膜と第2の電極金属膜との短絡を
防止でき、かつ第1の電極金属膜と第2の電極金属膜と
の間の絶縁性を高くできるので、歩留まり良く薄膜圧電
体素子を製造することができる。The first thin film piezoelectric element according to the present invention
The manufacturing method of, in a manufacturing method for manufacturing a thin film piezoelectric element, by processing a laminate formed by laminating a lower electrode metal film, a thin film piezoelectric body and an upper electrode metal film into a predetermined shape by dry etching, A first etching step of forming a first mask having a predetermined shape on the upper electrode metal film and performing dry etching until the thin film piezoelectric surface is exposed outside the first mask; and the first mask. After removing the second mask, a second mask is formed so as to extend and cover a part of the thin film piezoelectric material around the upper electrode metal film processed into the above-described predetermined shape. And a second etching step of removing the thin-film piezoelectric material and the lower electrode metal film located outside the second mask by dry etching. In the first manufacturing method according to the present invention configured as described above, the second mask is formed so as to cover the upper electrode metal film and a part of the thin film piezoelectric material around the upper electrode metal film. Is formed so as to cover the sidewall deposits attached to the sidewalls of the thin-film piezoelectric material in the first etching step.
Side wall deposits attached to the side walls in the etching process are electrically separated. Therefore, according to the first manufacturing method, it is possible to prevent a short circuit between the first electrode metal film and the second electrode metal film, and to prevent a short circuit between the first electrode metal film and the second electrode metal film. Since the insulating property can be improved, the thin film piezoelectric element can be manufactured with good yield.
【0024】また、本発明に係る薄膜圧電体素子の第1
の製造方法では、前記第1エッチング工程において、前
記薄膜圧電体を厚さ方向の途中までエッチング除去する
ことが好ましい。The first thin film piezoelectric element according to the present invention
In the manufacturing method described above, in the first etching step, it is preferable that the thin-film piezoelectric material is removed by etching halfway in the thickness direction.
【0025】本発明に係る製造方法は、複数の圧電体薄
膜を有する素子を製造する場合により顕著なリーク電流
低減効果が得られる。すなわち、本発明に係る薄膜圧電
体素子の第2の製造方法は、それぞれ第1電極金属膜と
薄膜圧電体と第2電極金属膜とが積層されてなる2つの
単位積層体を、一方の単位積層体の第2電極金属膜と他
方の単位積層体の第1電極金属膜とが対向するように接
着剤層を介して接合した積層体をドライエッチングによ
り所定の形状に加工することにより、薄膜圧電体素子を
製造する製造方法において、前記各単位積層体を加工す
る際に、前記第1電極金属膜を所定の形状に加工する下
部エッチング工程を、前記第2電極金属膜を所定の形状
に加工する上部エッチング工程とは別に設け、前記下部
エッチング工程において、前記第1電極金属膜を形成す
るためのマスクを前記第2電極金属膜とその周りに露出
された薄膜圧電体の一部を覆うように形成し、そのマス
クの外側に位置する薄膜圧電体と第1電極金属膜とを除
去することを特徴とする。この第2の製造方法によれ
ば、複数の圧電体薄膜を有し薄膜圧電体の総厚み(トー
タルの厚さ)が厚くなっているために、エッチング工程
においてより多くの側壁付着物が付着する恐れがある場
合にも、第1電極金属膜と第2電極金属膜の間で側壁付
着物を確実に電気的に分離できる。これにより、第1電
極金属膜と第2電極金属膜との短絡を防止でき、かつ第
1電極金属膜と第2電極金属膜との間の絶縁性を高くで
きるので、歩留まり良く薄膜圧電体素子を製造すること
ができる。According to the manufacturing method of the present invention, a remarkable leak current reducing effect can be obtained when manufacturing an element having a plurality of piezoelectric thin films. That is, the second method for manufacturing a thin-film piezoelectric element according to the present invention includes two unit laminated bodies each including a first electrode metal film, a thin-film piezoelectric body, and a second electrode metal film laminated in one unit. The second electrode metal film of the laminated body and the first electrode metal film of the other unit laminated body are bonded to each other through the adhesive layer so as to face each other, and the laminated body is processed into a predetermined shape by dry etching to obtain a thin film. In a manufacturing method for manufacturing a piezoelectric element, a lower etching step of processing the first electrode metal film into a predetermined shape when processing each unit laminate is performed by forming the second electrode metal film into a predetermined shape. A mask for forming the first electrode metal film covers the second electrode metal film and a part of the thin film piezoelectric material exposed around the second electrode metal film in the lower etching process. Shaped like And, and removing the thin-film piezoelectric and first electrode metal film positioned outside of the mask. According to this second manufacturing method, since the thin film piezoelectric body having a plurality of piezoelectric thin films has a large total thickness (total thickness), more sidewall deposits are attached in the etching step. Even if there is a risk, the side wall deposits can be reliably electrically separated between the first electrode metal film and the second electrode metal film. Thereby, a short circuit between the first electrode metal film and the second electrode metal film can be prevented, and the insulation between the first electrode metal film and the second electrode metal film can be increased, so that the yield is good and the thin film piezoelectric element Can be manufactured.
【0026】この第2の製造方法では、前記他方の単位
積層体の第1電極金属膜を加工する下部エッチング工程
と前記一方の単位積層体の第2電極金属膜を加工する上
部エッチング工程とは、同一のマスクによる連続したエ
ッチング工程であってもよい。In this second manufacturing method, the lower etching step for processing the first electrode metal film of the other unit laminated body and the upper etching step for processing the second electrode metal film of the one unit laminated body are performed. The continuous etching process using the same mask may be used.
【0027】本発明に係る第1及び第2の製造方法で
は、上記薄膜圧電体は、マグネトロンスパッター等のス
パッタリング法、CVD法、ゾルゲル法、または加熱に
よる薄膜圧電体原料の蒸発等の方法によって形成され得
る。In the first and second manufacturing methods according to the present invention, the thin film piezoelectric material is formed by a sputtering method such as magnetron sputtering, a CVD method, a sol-gel method, or a method such as evaporation of the thin film piezoelectric material by heating. Can be done.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】(実施の形態1)図1(a)は、
本発明に係る薄膜圧電体素子の一実施形態を示す断面図
である。本実施形態の薄膜圧電体素子2は、第1の電極
金属膜6と、第1の電極金属膜6の上に形成された薄膜
圧電体4と、薄膜圧電体4の上に形成された第2の電極
金属膜8とからなる積層体を、ドライエッチングするこ
とにより、その外縁部(形状)が形成されてなる。この
ような薄膜圧電体素子2は、第1の電極金属膜6と第2
の電極金属膜8との間に電圧が印加されると、薄膜圧電
体4が面内方向に伸縮運動し、この運動を用いてアクチ
ュエータなどに使用される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Embodiment 1) FIG.
It is a sectional view showing one embodiment of a thin film piezoelectric element concerning the present invention. The thin film piezoelectric element 2 according to the present embodiment includes a first electrode metal film 6, a thin film piezoelectric body 4 formed on the first electrode metal film 6, and a thin film piezoelectric body 4 formed on the thin film piezoelectric body 4. The outer edge portion (shape) is formed by dry-etching the laminated body including the second electrode metal film 8. Such a thin film piezoelectric element 2 includes a first electrode metal film 6 and a second electrode metal film 6.
When a voltage is applied between the thin film piezoelectric body 4 and the electrode metal film 8, the thin film piezoelectric body 4 expands and contracts in the in-plane direction, and this movement is used for an actuator or the like.
【0029】薄膜圧電体素子2において、薄膜圧電体4
は、下面4aと、下面4aに対向する上面4dとを有す
る。薄膜圧電体4の下面4aにはその全面に第1の電極
金属膜6が形成されているが、上面4dの第2の電極金
属膜8の面積は、第1の電極金属膜6の面積よりも小さ
く、上面4dのうち、中央領域4bには第2の電極金属
膜8が形成されているが、中央領域4bを囲む周囲領域
4cには第2の電極金属膜8が形成されておらず、薄膜
圧電体4が露出している。また薄膜圧電体4は、周囲領
域4cにおける厚さh1が、中央領域4bにおける厚さ
h2よりも小さくなるように、周囲領域4cに段差が設
けられている。In the thin film piezoelectric element 2, the thin film piezoelectric element 4
Has a lower surface 4a and an upper surface 4d facing the lower surface 4a. The first electrode metal film 6 is formed on the entire lower surface 4a of the thin film piezoelectric body 4, but the area of the second electrode metal film 8 on the upper surface 4d is smaller than that of the first electrode metal film 6. The second electrode metal film 8 is formed in the central region 4b of the upper surface 4d, but the second electrode metal film 8 is not formed in the peripheral region 4c surrounding the central region 4b. The thin-film piezoelectric material 4 is exposed. Further, in the thin-film piezoelectric material 4, a step is provided in the peripheral region 4c so that the thickness h1 in the peripheral region 4c is smaller than the thickness h2 in the central region 4b.
【0030】このように、薄膜圧電体素子2によると、
第2の電極金属膜8の外周縁が薄膜圧電体4の外周縁の
内側にあり、第2の電極金属膜8の外周縁と、薄膜圧電
体4の外周縁との間に、薄膜圧電体4の表面が露出した
周囲領域4cが設けられている。Thus, according to the thin film piezoelectric element 2,
The outer peripheral edge of the second electrode metal film 8 is inside the outer peripheral edge of the thin film piezoelectric body 4, and the thin film piezoelectric body is provided between the outer peripheral edge of the second electrode metal film 8 and the outer peripheral edge of the thin film piezoelectric body 4. A peripheral region 4c having an exposed surface of 4 is provided.
【0031】薄膜圧電体素子2の外縁部を形成するため
にドライエッチング工程を使用すると、薄膜圧電体素子
2の側面に薄膜状の側壁付着物12が形成される。側壁
付着物12はドライエッチング工程で発生するエッチン
グ生成物であり、エッチング除去された電極金属膜の材
料、エッチングガスが化学重合したもの、または、エッ
チングガスと電極金属膜との化合物などからなり、導電
性物質を含んでいる。When a dry etching process is used to form the outer edge of the thin film piezoelectric element 2, thin film side wall deposits 12 are formed on the side surfaces of the thin film piezoelectric element 2. The sidewall deposit 12 is an etching product generated in a dry etching process, and is composed of a material of the electrode metal film removed by etching, a chemical substance of etching gas, or a compound of the etching gas and the electrode metal film. Contains conductive material.
【0032】上述した本実施形態の薄膜圧電体素子2に
よると、上記ドライエッチング工程において、第1の電
極金属膜6の側面7と、薄膜圧電体4の側面9と、第2
の電極金属膜8の側面11とには、側壁付着物12が付
着するが、周囲領域4cには側壁付着物12が付着しな
い。これは、後で薄膜圧電体素子2の製造方法を説明す
る際に詳述するが、薄膜圧電体4の周囲領域4cがドラ
イエッチングの進行方向に実質的に垂直な面だからであ
る。According to the above-described thin film piezoelectric element 2 of the present embodiment, in the dry etching process, the side surface 7 of the first electrode metal film 6, the side surface 9 of the thin film piezoelectric body 4, and the second side
Although the side wall deposit 12 adheres to the side surface 11 of the electrode metal film 8 of FIG. 1, the side wall deposit 12 does not adhere to the peripheral region 4c. This is because the peripheral region 4c of the thin film piezoelectric body 4 is a surface substantially perpendicular to the direction of progress of dry etching, which will be described in detail later when the method of manufacturing the thin film piezoelectric body element 2 is described.
【0033】このように、薄膜圧電体素子の側壁付着物
12が周囲領域4cによって分離されるので、第1の電
極金属膜6と、第2の電極金属膜8とが、導電性物質を
含む側壁付着物12を介して短絡されることがない。こ
れにより、第1の電極金属膜6と第2の電極金属膜8と
の間の絶縁性を向上させることができ、薄膜圧電体素子
の信頼性を向上させることができる。As described above, since the side wall deposits 12 of the thin film piezoelectric element are separated by the peripheral region 4c, the first electrode metal film 6 and the second electrode metal film 8 contain a conductive substance. It is not short-circuited via the side wall deposit 12. As a result, the insulation between the first electrode metal film 6 and the second electrode metal film 8 can be improved, and the reliability of the thin film piezoelectric element can be improved.
【0034】次に上述した薄膜圧電体素子2の製造方法
を図2(a)〜(c)を参照して説明する。Next, a method of manufacturing the above-described thin film piezoelectric element 2 will be described with reference to FIGS.
【0035】まず、図2(a)に示すように、第1の電
極金属膜6の上に、薄膜圧電体4と、第2の電極金属膜
8とをこの順で積層する。薄膜圧電体4の成膜方法に
は、粉体焼結方法を除く様々な方法を用いることができ
る。例えば、スパッタリング法、CVD、レーザーアブ
レーション、ゾルゲル法、または、加熱による薄膜圧電
体原料の蒸発などの方法が使用される。粉体焼結方法を
除外したのは、粉体焼結法を利用する場合、圧電体粉体
原料のグリーンシートを利用してこれを機械的に切断し
たり、粉体を焼結させた後に機械的に切断したりして薄
膜圧電体素子の外縁部を形成する方法が可能であること
から、より費用のかかるドライエッチングを使用するこ
とが少ないからである。First, as shown in FIG. 2A, the thin film piezoelectric material 4 and the second electrode metal film 8 are laminated in this order on the first electrode metal film 6. Various methods other than the powder sintering method can be used as the method for forming the thin film piezoelectric body 4. For example, a method such as a sputtering method, CVD, laser ablation, a sol-gel method, or evaporation of a thin film piezoelectric material by heating is used. The powder sintering method is excluded when the powder sintering method is used, after mechanically cutting the green sheet of the piezoelectric powder raw material or after sintering the powder. Since a method of forming the outer edge portion of the thin film piezoelectric element by mechanical cutting is possible, less expensive dry etching is used.
【0036】次に、図2(b)に示すように、第2の電
極金属膜8の上に、所望の形状の第1のエッチングマス
ク14を形成する。第1のエッチングマスク14は、例
えばレジストを用いてフォトリソグラフィーによって形
成可能である。エッチングガスを用いてドライエッチン
グにより、第1のエッチングマスク14に覆われていな
い領域(図2(b)の矢印)の第2の電極金属膜8をエ
ッチング除去し、さらに、薄膜圧電体4の厚さがh1に
なるまで、薄膜圧電体4の一部をエッチング除去する
(第1のエッチング工程)。エッチング終了後、第1の
エッチングマスク14を除去する。Next, as shown in FIG. 2B, a first etching mask 14 having a desired shape is formed on the second electrode metal film 8. The first etching mask 14 can be formed by photolithography using a resist, for example. The second electrode metal film 8 in the region not covered by the first etching mask 14 (arrow in FIG. 2B) is removed by etching by dry etching using an etching gas. A part of the thin film piezoelectric body 4 is removed by etching until the thickness becomes h1 (first etching step). After the etching is completed, the first etching mask 14 is removed.
【0037】この第1のドライエッチング工程によって
図2(c)に示すように、薄膜圧電体4の上面4dに、
第2の電極金属膜8で覆われた中央領域4bと、中央領
域4bを囲み、かつ、薄膜圧電体4が露出した周囲領域
4cが形成される。また周囲領域4cに段差が設けられ
て、周囲領域4cにおける薄膜圧電体4の厚さh1が、
中央領域4bにおける薄膜圧電体4の厚さh2よりも小
さくなっている。By the first dry etching step, as shown in FIG. 2C, the upper surface 4d of the thin film piezoelectric body 4 is
A central region 4b covered with the second electrode metal film 8 and a peripheral region 4c surrounding the central region 4b and exposing the thin film piezoelectric body 4 are formed. Further, a step is provided in the peripheral region 4c so that the thickness h1 of the thin film piezoelectric body 4 in the peripheral region 4c becomes
It is smaller than the thickness h2 of the thin film piezoelectric body 4 in the central region 4b.
【0038】上述した第1のドライエッチング工程にお
いて、エッチング除去された電極金属膜、エッチングガ
スが化学重合したもの、または、エッチングガスと電極
金属膜との化合物などのエッチング生成物が発生する。
これらは、第2の電極金属膜8の側面11および薄膜圧
電体4の側面9に付着し、薄膜状の側壁付着物12を形
成する。なお、薄膜圧電体4の周囲領域4cは、エッチ
ングの進行方向に実質的に垂直な面であり、エッチング
ガスから生成したイオン粒子が衝突する面であるので、
側壁付着物12は形成されない。In the above-described first dry etching step, etching products such as the electrode metal film removed by etching, the etching gas chemically polymerized, or the compound of the etching gas and the electrode metal film are generated.
These adhere to the side surface 11 of the second electrode metal film 8 and the side surface 9 of the thin film piezoelectric body 4 to form a thin film side wall deposit 12. The peripheral region 4c of the thin film piezoelectric body 4 is a surface that is substantially perpendicular to the etching progress direction, and is a surface on which the ion particles generated from the etching gas collide.
The sidewall deposit 12 is not formed.
【0039】上述した第1のドライエッチング工程を終
えた後、更にドライエッチング工程を行う。まず、図2
(d)に示すように、マスクで覆われてエッチング除去
されずに残存した第2の電極金属膜8の上に、第2のエ
ッチングマスク18を形成する。ここで使用する第2の
エッチングマスク18は、図2(b)で使用した第1の
エッチングマスク14よりも面積が大きく、第2のエッ
チングマスク18により、第2の電極金属膜8および、
薄膜圧電体4の周囲領域4cの一部が覆われる。After the first dry etching process described above is completed, a dry etching process is further performed. First, FIG.
As shown in (d), the second etching mask 18 is formed on the second electrode metal film 8 which is covered with the mask and is not removed by etching. The second etching mask 18 used here has a larger area than the first etching mask 14 used in FIG. 2B, and the second etching mask 18 allows the second electrode metal film 8 and
A part of the peripheral region 4c of the thin film piezoelectric body 4 is covered.
【0040】次に、上記第1のドライエッチング工程と
同様にドライエッチングを行い、第2のエッチングマス
ク18に覆われていない領域(図2(d)の矢印)にお
いて、厚みh1の薄膜圧電体4と、第1の電極金属膜6
とをエッチング除去(第2のドライエッチング工程)す
る。第2のドライエッチング終了後、第2のエッチング
マスク18を除去して、図1(a)に示す薄膜圧電体素
子2を完成する。Next, dry etching is performed in the same manner as in the first dry etching step described above, and in the region not covered with the second etching mask 18 (arrow in FIG. 2D), the thin film piezoelectric material having a thickness h1. 4 and the first electrode metal film 6
And are removed by etching (second dry etching step). After the completion of the second dry etching, the second etching mask 18 is removed to complete the thin film piezoelectric element 2 shown in FIG.
【0041】上記第2ののドライエッチング工程におい
ても、第1のドライエッチング工程と同様にエッチング
生成物が発生し、図1(a)に示すように、新たに形成
された薄膜圧電体4の側面9および第1の電極金属膜6
の側面7に、側壁付着物12が形成される。In the second dry etching step as well, etching products are generated in the same manner as in the first dry etching step, and as shown in FIG. 1A, the newly formed thin film piezoelectric material 4 is formed. Side surface 9 and first electrode metal film 6
Side wall deposits 12 are formed on the side surfaces 7 of the.
【0042】以上説明したような方法で薄膜圧電体素子
を作製すると、薄膜圧電体素子2の外縁部において、側
壁付着物が形成されない周囲領域4cを薄膜圧電体4の
上面4dに形成することができる。従って、第1の電極
金属膜6の側面7およびこれと連続する薄膜圧電体4の
側面9に形成された側壁付着物12と、第2の電極金属
膜8の側面11およびこれと連続する薄膜圧電体4の側
面9に形成された側壁付着物12とが、周囲領域4cに
よって分離されるので、第1の電極金属膜6と第2の電
極金属膜8とが、側壁付着物12を介して短絡されるこ
とがなく、第1の電極金属膜6と第2の電極金属膜8と
の間の絶縁性を向上させることができる。これにより、
薄膜圧電体素子の信頼性を向上させることができ、ま
た、製造工程における製品の歩留まりを向上させること
ができる。When the thin film piezoelectric element is manufactured by the method as described above, the peripheral region 4c where the side wall deposits are not formed is formed on the upper surface 4d of the thin film piezoelectric element 4 at the outer edge portion of the thin film piezoelectric element 2. it can. Therefore, the side wall deposit 12 formed on the side surface 7 of the first electrode metal film 6 and the side surface 9 of the thin film piezoelectric body 4 continuous with the side surface 11, the side surface 11 of the second electrode metal film 8 and the thin film continuous with the side surface 11 Since the side wall deposit 12 formed on the side surface 9 of the piezoelectric body 4 is separated by the peripheral region 4c, the first electrode metal film 6 and the second electrode metal film 8 are separated by the side wall deposit 12. Therefore, the insulation between the first electrode metal film 6 and the second electrode metal film 8 can be improved without being short-circuited. This allows
The reliability of the thin film piezoelectric element can be improved, and the product yield in the manufacturing process can be improved.
【0043】なお、図1および2においては、薄膜圧電
体素子を支持する基板を示していないが、必要であれ
ば、何らかの基板上によって薄膜圧電体素子を支持して
もよい。Although the substrate supporting the thin film piezoelectric element is not shown in FIGS. 1 and 2, the thin film piezoelectric element may be supported on any substrate if necessary.
【0044】本実施形態の薄膜圧電体素子は、図1
(b)の薄膜圧電体素子2Aのように、周囲領域4cと
上面4dとが一平面上に位置するように連続し、言いか
えると薄膜圧電体4の周囲領域4cと上面4aとの間に
段差を設けることなく、薄膜圧電体4の周囲領域4cを
露出させるように作製されていても良い。薄膜圧電体素
子2Aによっても、図1(a)の薄膜圧電体素子2と同
様に、側壁付着物12が形成されていない周囲領域4c
によって、薄膜圧電体素子の側壁付着物12が分離され
るので、側壁付着物12を介して第1の電極金属膜6と
第2の電極金属膜8とが短絡されず、第1の電極金属膜
6と第2の電極金属膜8との間の絶縁性を向上できる。The thin film piezoelectric element of this embodiment is shown in FIG.
As in the thin film piezoelectric element 2A of (b), the peripheral region 4c and the upper surface 4d are continuous so as to be located on one plane, in other words, between the peripheral region 4c and the upper surface 4a of the thin film piezoelectric member 4. It may be manufactured so as to expose the peripheral region 4c of the thin film piezoelectric body 4 without providing a step. Even with the thin film piezoelectric element 2A, as in the thin film piezoelectric element 2 of FIG. 1A, the peripheral region 4c in which the sidewall adhering substance 12 is not formed is formed.
Since the side wall deposit 12 of the thin film piezoelectric element is separated by the side wall deposit 12, the first electrode metal film 6 and the second electrode metal film 8 are not short-circuited, and the first electrode metal The insulation between the film 6 and the second electrode metal film 8 can be improved.
【0045】図1(b)の薄膜圧電体素子2Aを作製す
る場合には、図2(b)の第1のエッチング工程におい
て、エッチング深さを第2の電極金属膜8の膜厚にし
て、薄膜圧電体4がエッチング除去されないように、エ
ッチング条件を設定すれば良い。しかしながら、圧電体
素子として機能する薄膜圧電体4の領域は、薄膜圧電体
4の両面が電極金属膜で覆われた領域であり、電極金属
膜で覆われていない周囲領域4cは圧電体素子として機
能しない。このように圧電体素子として機能しない周囲
領域4cの厚みが大きい場合、薄膜圧電体4の伸縮運動
を妨げる恐れがある。従って、周囲領域4cの厚みは図
1(a)の薄膜圧電体素子2のように薄い方が好まし
い。When manufacturing the thin film piezoelectric element 2A of FIG. 1B, the etching depth is set to the film thickness of the second electrode metal film 8 in the first etching step of FIG. 2B. The etching conditions may be set so that the thin film piezoelectric body 4 is not removed by etching. However, the region of the thin film piezoelectric body 4 that functions as a piezoelectric element is a region in which both surfaces of the thin film piezoelectric body 4 are covered with the electrode metal film, and the peripheral region 4c that is not covered with the electrode metal film serves as the piezoelectric device. It doesn't work. When the thickness of the peripheral region 4c that does not function as a piezoelectric element is large as described above, the expansion and contraction movement of the thin film piezoelectric body 4 may be hindered. Therefore, the thickness of the peripheral region 4c is preferably as thin as the thin film piezoelectric element 2 of FIG.
【0046】また、薄膜圧電体4の周囲領域4cの幅W
は、図1(a)の薄膜圧電体素子2および図1(b)の
薄膜圧電体素子2Aのいずれにおいても、0.1μm以
上であることが好ましく、この場合、より確実に第1の
電極金属膜6と第2の電極金属膜8との間を絶縁させる
ことができる。以上説明したように、周囲領域4cは、
電極間を電気的に分離する機能を有する面であることか
ら、本明細書においては電極分離面とも呼び、特に薄膜
誘電体の上面との間に段差がある場合には、ステップ部
とも呼ぶ。Further, the width W of the peripheral region 4c of the thin film piezoelectric material 4 is
Is preferably 0.1 μm or more in both the thin film piezoelectric element 2 of FIG. 1 (a) and the thin film piezoelectric element 2A of FIG. 1 (b). The metal film 6 and the second electrode metal film 8 can be insulated from each other. As described above, the peripheral region 4c is
Since it is a surface having a function of electrically separating the electrodes, it is also referred to as an electrode separation surface in the present specification, and is particularly referred to as a step portion when there is a step between the electrode and the upper surface of the thin film dielectric.
【0047】(実施の形態2)実施の形態2の薄膜圧電
体素子は、例えば、第1および第2の薄膜圧電体素子か
らなる2つの薄膜圧電体素子が積層されて形成されてお
り、これにより、実施の形態1のような単層の薄膜圧電
体素子2と比較して、より大きな変位量が得られるアク
チュエータとして使用することができる。図3および図
4は実施の形態2の薄膜圧電体素子30を示す図であ
り、図3は薄膜圧電体素子30の平面図を示し、図4は
図3の薄膜圧電体素子30の4A−4A’線における断
面図を示す。なお、図3では、面積が極めて小さいの
で、側壁付着物12を省略して示している。(Second Embodiment) The thin film piezoelectric element of the second embodiment is formed by laminating two thin film piezoelectric elements, which are, for example, a first thin film piezoelectric element and a second thin film piezoelectric element. As a result, it can be used as an actuator that can obtain a larger displacement amount as compared with the single-layer thin film piezoelectric element 2 as in the first embodiment. 3 and 4 are views showing the thin film piezoelectric element 30 of the second embodiment, FIG. 3 shows a plan view of the thin film piezoelectric element 30, and FIG. 4 shows 4A- of the thin film piezoelectric element 30 of FIG. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line 4A ′. In addition, in FIG. 3, since the area is extremely small, the side wall adhered matter 12 is omitted.
【0048】後の製造方法の説明で詳述するが、薄膜圧
電体素子30によると、基板70の上に、第1の薄膜圧
電体素子32を構成することとなる第1の単位積層体
と、この第1の積層体の上に形成され、第2の薄膜圧電
体素子34を構成することとなる第2の単位積層体とか
らなる積層体とを、ドライエッチングすることにより、
薄膜圧電体素子30の外縁部(形状)と、スルーホール
36とが形成される。As will be described in detail later in the description of the manufacturing method, according to the thin film piezoelectric element 30, the first thin film piezoelectric element 32 is formed on the substrate 70 and the first unit laminated body. By dry-etching the laminated body formed on the first laminated body and including the second unit laminated body which constitutes the second thin film piezoelectric element 34,
An outer edge portion (shape) of the thin film piezoelectric element 30 and the through hole 36 are formed.
【0049】ドライエッチングされて得られた薄膜圧電
体素子30は、図4に示すように、基板70の主面に形
成された第1の薄膜圧電体素子32の上に、第2の薄膜
圧電体素子34が接着剤層50によって接着されて積層
されており、第1の薄膜圧電体素子32と第2の薄膜圧
電体素子34とは、図示していないが図5の構成となる
ようにスルーホール36を用いて電気的に接続すること
ができる。これについては後に詳述する。The thin film piezoelectric element 30 obtained by dry etching has a second thin film piezoelectric element 32 formed on the first thin film piezoelectric element 32 formed on the main surface of the substrate 70, as shown in FIG. The body element 34 is adhered and laminated by the adhesive layer 50, and the first thin film piezoelectric element 32 and the second thin film piezoelectric element 34 have the structure shown in FIG. 5, although not shown. The through holes 36 can be used for electrical connection. This will be described in detail later.
【0050】薄膜圧電体素子30の下層を構成する第1
の薄膜圧電体素子32は、第1の薄膜圧電体38と、薄
膜圧電体38の下面38aに形成された第1の電極金属
膜40と、薄膜圧電体38の上面に形成され、第1の電
極金属膜40の面積よりも小さい第2の電極金属膜42
とからなる。第1の薄膜圧電体38の上面は、第2の電
極金属膜42によって覆われた中央領域38bと、中央
領域38bを囲み、かつ、第1の薄膜圧電体38が露出
した周囲領域38cとからなる。また、第1の薄膜圧電
体38は、周囲領域38cにおける厚さが、中央領域3
8bにおける厚さよりも小さくなるように、周囲領域3
8cに段差が設けられている。さらに、第1の電極金属
膜40は、配線の容易さのために図3に示すように一部
が引き出されて、一部表面60が基板70の上で露出さ
れている。The first layer constituting the lower layer of the thin film piezoelectric element 30
The thin film piezoelectric element 32 is formed of a first thin film piezoelectric body 38, a first electrode metal film 40 formed on the lower surface 38 a of the thin film piezoelectric body 38, and an upper surface of the thin film piezoelectric body 38. The second electrode metal film 42 smaller than the area of the electrode metal film 40
Consists of. The upper surface of the first thin film piezoelectric body 38 includes a central region 38b covered with the second electrode metal film 42 and a peripheral region 38c surrounding the central region 38b and exposing the first thin film piezoelectric body 38. Become. Further, in the first thin film piezoelectric body 38, the thickness in the peripheral region 38c is
8b so that it is smaller than the thickness in 8b.
A step is provided at 8c. Further, the first electrode metal film 40 is partially extracted as shown in FIG. 3 for ease of wiring, and a partial surface 60 is exposed on the substrate 70.
【0051】接着剤層50を介して上記第1の薄膜圧電
体素子32の上に積層された、第2の薄膜圧電体素子3
4は、第2の薄膜圧電体44と、薄膜圧電体44の下面
44aに形成された第3の電極金属膜46と、薄膜圧電
体44の上面に形成され、第3の電極金属膜46の面積
よりも小さい第4の電極金属膜48とからなる。第2の
薄膜圧電体44は、スルーホール36の一部となる開口
部44fを有しており、第2の薄膜圧電体44の上面
は、第4の電極金属膜48によって覆われた中央領域4
4bと、中央領域44bの外周部を囲み、かつ、第2の
薄膜圧電体44が露出した周囲領域44cと、中央領域
44bの内部にある開口部44fを囲み、かつ、第2の
薄膜圧電体44が露出した開口部周囲領域44eとから
なる。また、第2の薄膜圧電体44は、開口部周囲領域
44eと、周囲領域44cとにおける厚さが、中央領域
44bにおける厚さよりも小さくなるように、開口部周
囲領域44eと、周囲領域44cとに、段差が設けられ
ている。The second thin film piezoelectric element 3 laminated on the first thin film piezoelectric element 32 via the adhesive layer 50.
Reference numeral 4 denotes a second thin film piezoelectric body 44, a third electrode metal film 46 formed on the lower surface 44 a of the thin film piezoelectric body 44, and an upper surface of the thin film piezoelectric body 44. The fourth electrode metal film 48 is smaller than the area. The second thin-film piezoelectric body 44 has an opening 44f that is a part of the through hole 36, and the upper surface of the second thin-film piezoelectric body 44 is a central region covered by the fourth electrode metal film 48. Four
4b and the outer peripheral portion of the central region 44b, and surrounds the peripheral region 44c where the second thin film piezoelectric body 44 is exposed and the opening 44f inside the central region 44b, and the second thin film piezoelectric body. 44 and an opening surrounding area 44e exposed. In addition, the second thin film piezoelectric body 44 has an opening surrounding area 44e and a surrounding area 44c such that the thicknesses of the opening surrounding area 44e and the surrounding area 44c are smaller than the thickness of the central area 44b. In addition, a step is provided.
【0052】図5は、薄膜圧電体素子30の電圧印加方
法の一例を模式的に示す図である。図5に示すように薄
膜圧電体素子30によると、第1の電極金属膜40と第
4の電極金属膜48とを短絡させて第1共通電極を形成
し、第2の電極金属膜42と第3の電極金属膜46とを
短絡させて第2共通電極を形成している。このようにし
て形成された第1共通電極と第2共通電極との間に電圧
を印加することにより、第1の薄膜圧電体38と第2の
薄膜圧電体44とを面内で伸縮運動させることができ、
圧電素子30をアクチュエータとして作用させることが
できる。実際の配線は、図3及び図4の圧電体素子上面
に絶縁膜のパターンニングと金属膜のパターンニングを
行うことにより所望の電気的接続を行うことができる。
また、ワイヤーリードを用いて接続することも可能であ
る。FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a voltage application method for the thin film piezoelectric element 30. As shown in FIG. 5, according to the thin film piezoelectric element 30, the first electrode metal film 40 and the fourth electrode metal film 48 are short-circuited to form the first common electrode, and the second electrode metal film 42 is formed. The third electrode metal film 46 is short-circuited to form the second common electrode. By applying a voltage between the first common electrode and the second common electrode thus formed, the first thin film piezoelectric body 38 and the second thin film piezoelectric body 44 are expanded and contracted in the plane. It is possible,
The piezoelectric element 30 can act as an actuator. As for the actual wiring, desired electrical connection can be made by patterning an insulating film and a metal film on the upper surface of the piezoelectric element shown in FIGS. 3 and 4.
It is also possible to connect using wire leads.
【0053】薄膜圧電体素子30によると、図3および
図4に示すように、第4の電極金属膜48から第2の電
極金属膜42に達するまでスルーホール36が形成され
ており、第3の電極金属膜46と第2の電極金属膜42
とはスルーホール36内部でそれらの上面が露出してい
る。また、第4の電極金属膜48はその全面が薄膜圧電
体素子30の上面で露出しており、第1の電極金属膜4
0は上述したように一部表面60が露出している。従っ
て、各電極金属膜の露出部分に必要な配線を施して、各
電極金属膜に電圧を印加することができる。According to the thin film piezoelectric element 30, as shown in FIGS. 3 and 4, the through hole 36 is formed from the fourth electrode metal film 48 to the second electrode metal film 42. Electrode metal film 46 and second electrode metal film 42 of
The upper surfaces of the through holes 36 are exposed inside. The entire surface of the fourth electrode metal film 48 is exposed on the upper surface of the thin film piezoelectric element 30, and the first electrode metal film 4 is formed.
As for 0, the surface 60 is partially exposed as described above. Therefore, it is possible to apply a necessary wiring to the exposed portion of each electrode metal film and apply a voltage to each electrode metal film.
【0054】上述した本実施形態の薄膜圧電体素子30
によると、ドライエッチング工程において、第1の電極
金属膜40の側面52と、第1の薄膜圧電体38の側面
53と、第2の電極金属膜42の側面54とには、側壁
付着物12が付着するが、周囲領域38cには側壁付着
物12が付着していない。従って、側壁付着物12が周
囲領域38cによって分離されるので、第1の電極金属
膜40と、第2の電極金属膜42とが、側壁付着物12
を介して短絡されることがない。The thin film piezoelectric element 30 of this embodiment described above.
According to the above, in the dry etching process, the side wall deposits 12 are formed on the side surface 52 of the first electrode metal film 40, the side surface 53 of the first thin film piezoelectric body 38, and the side surface 54 of the second electrode metal film 42. However, the side wall deposits 12 are not attached to the peripheral region 38c. Therefore, since the sidewall deposit 12 is separated by the peripheral region 38c, the first electrode metal film 40 and the second electrode metal film 42 are separated from each other by the sidewall deposit 12.
Will not be short circuited through.
【0055】また、第3の電極金属膜46の側面56
と、第2の薄膜圧電体44の側面57と、第4の電極金
属膜48の側面58とには、側壁付着物12が付着する
が、周囲領域44cには側壁付着物12が付着しない。
さらに、スルーホール36において、第3の電極金属膜
46の側面62と、第2の薄膜圧電体44の側面63
と、第4の電極金属膜48の側面64とには、側壁付着
物12が付着するが、開口部周囲領域44eには側壁付
着物12が付着していない。従って、側壁付着物12
が、周囲領域44cおよび開口部周囲領域44eによっ
て分離されるので、第3の電極金属膜46と、第4の電
極金属膜48とが、側壁付着物12を介して短絡される
こともない。Further, the side surface 56 of the third electrode metal film 46.
Then, the side wall deposit 12 adheres to the side surface 57 of the second thin film piezoelectric body 44 and the side surface 58 of the fourth electrode metal film 48, but the side wall deposit 12 does not adhere to the peripheral region 44c.
Further, in the through hole 36, the side surface 62 of the third electrode metal film 46 and the side surface 63 of the second thin film piezoelectric body 44.
And the side wall deposit 12 adheres to the side surface 64 of the fourth electrode metal film 48, but the side wall deposit 12 does not adhere to the opening surrounding region 44e. Therefore, the side wall deposits 12
Are separated by the peripheral region 44c and the opening peripheral region 44e, the third electrode metal film 46 and the fourth electrode metal film 48 are not short-circuited via the sidewall deposit 12.
【0056】また、第2の電極金属膜42と第3の電極
金属膜46とは、接着剤層50の側壁55および61に
形成された側壁付着物12を介して短絡されるが、図5
を参照して上述したように、第2の電極金属膜42と第
3の電極金属膜46とは同電位であるので、側壁付着物
12によって第2の電極金属膜42と第3の電極金属膜
46とが短絡しても、圧電素子への影響は発生しない。Further, the second electrode metal film 42 and the third electrode metal film 46 are short-circuited via the side wall deposits 12 formed on the side walls 55 and 61 of the adhesive layer 50, as shown in FIG.
As described above with reference to, since the second electrode metal film 42 and the third electrode metal film 46 have the same potential, the side wall deposit 12 causes the second electrode metal film 42 and the third electrode metal film 42 to have the same potential. Even if the film 46 is short-circuited, the piezoelectric element is not affected.
【0057】以上説明したように、本実施形態の薄膜圧
電体素子30によると、第1の電極金属膜40と第2の
電極金属膜42との間の絶縁性を向上させることがで
き、かつ、第3の電極金属膜46と第4の電極金属膜4
8との間の絶縁性を向上させることができ、薄膜圧電体
素子の信頼性を向上させることができる。As described above, according to the thin film piezoelectric element 30 of this embodiment, the insulating property between the first electrode metal film 40 and the second electrode metal film 42 can be improved, and , The third electrode metal film 46 and the fourth electrode metal film 4
It is possible to improve the insulation between the thin film piezoelectric element and the thin film piezoelectric element.
【0058】次に図6〜図21を参照して、本実施形態
の圧電体素子30の製造方法を説明する。図6〜図21
はいずれも、図3に示す圧電体素子30の4A−4A’
線に対応する断面図を示す。Next, a method of manufacturing the piezoelectric element 30 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 21
4A-4A ′ of the piezoelectric element 30 shown in FIG.
A sectional view corresponding to a line is shown.
【0059】まず、基板70の上に、基板70に近い方
から、第1の電極金属膜40と第1の薄膜圧電体38と
第2の電極金属膜42とをこの順に積層する。また、別
の基板72の上に、基板72に近い方から、第4の電極
金属膜48と第2の薄膜圧電体44と第3の電極金属膜
46とをこの順に積層する。次に、上記2つの積層体
を、図6に示すように、第2の電極金属膜42と第3の
電極金属膜46とを対向させて、接着剤層50によって
接着させる。なお、接着剤を使用せずに、超音波振動を
用いた熱溶着によって第2の電極金属膜42と第3の電
極金属膜46とを接着させても良い。また、接着剤とし
て、導電性接着剤を使用すれば、上述したスルーホール
36(図3、4参照)を設けることなしに、第2の電極
金属膜42と第3の電極金属膜46とを電気的に接続さ
せることができる。First, the first electrode metal film 40, the first thin film piezoelectric body 38, and the second electrode metal film 42 are laminated on the substrate 70 in this order from the side closer to the substrate 70. Further, on the other substrate 72, the fourth electrode metal film 48, the second thin film piezoelectric body 44, and the third electrode metal film 46 are laminated in this order from the side closer to the substrate 72. Next, as shown in FIG. 6, the above-mentioned two laminated bodies are made to face each other by the second electrode metal film 42 and the third electrode metal film 46, and are adhered by the adhesive layer 50. Note that the second electrode metal film 42 and the third electrode metal film 46 may be bonded by thermal welding using ultrasonic vibration without using an adhesive agent. If a conductive adhesive is used as the adhesive, the second electrode metal film 42 and the third electrode metal film 46 can be formed without providing the through hole 36 (see FIGS. 3 and 4) described above. It can be electrically connected.
【0060】次に、図7に示すように、例えばウェット
エッチングにより基板72を除去し、図8に示すよう
に、第4の電極金属膜48の上に第1のエッチングマス
ク74を形成する。第1のエッチングマスク74は、例
えばレジストを用いてフォトリソグラフィーにより形成
することができる。なお、後で説明する第2のエッチン
グマスク76、第3のエッチングマスク78、第4のエ
ッチングマスク80および第5のエッチングマスク82
もこれと同様に形成され得る。Next, as shown in FIG. 7, the substrate 72 is removed by, for example, wet etching, and a first etching mask 74 is formed on the fourth electrode metal film 48 as shown in FIG. The first etching mask 74 can be formed by photolithography using a resist, for example. Note that a second etching mask 76, a third etching mask 78, a fourth etching mask 80, and a fifth etching mask 82 which will be described later are provided.
Can be formed in the same manner.
【0061】次に、図9に示すように、ドライエッチン
グによって、マスク74に覆われていない領域の第4の
電極金属膜48をエッチング除去し、さらに、第2の薄
膜圧電体44の厚さがh3になるまで、第2の薄膜圧電
体44の一部をエッチング除去する(第1のドライエッ
チング工程)。これにより、第2の薄膜圧電体44の上
面に、第2の電極金属膜48で覆われた中央領域44b
と、中央領域44bを囲み、かつ、第2の薄膜圧電体4
4が露出した周囲領域44cとが形成される。また周囲
領域44cに段差が設けられて、周囲領域44cにおけ
る第2の薄膜圧電体44の厚さh3が、中央領域44b
における薄膜圧電体44の厚さh4よりも小さくなる。Next, as shown in FIG. 9, the fourth electrode metal film 48 in the region not covered with the mask 74 is removed by etching by dry etching, and the thickness of the second thin film piezoelectric body 44 is further increased. Until the h3 becomes h3, a part of the second thin film piezoelectric body 44 is removed by etching (first dry etching step). As a result, the central region 44b covered with the second electrode metal film 48 is formed on the upper surface of the second thin film piezoelectric body 44.
And surrounds the central region 44b, and the second thin film piezoelectric body 4
A peripheral region 44c in which 4 is exposed is formed. Further, a step is provided in the peripheral region 44c so that the thickness h3 of the second thin film piezoelectric body 44 in the peripheral region 44c is the central region 44b.
Is smaller than the thickness h4 of the thin-film piezoelectric material 44 in FIG.
【0062】第1のドライエッチング終了後、図10に
示すように、第1のエッチングマスク74を適当な有機
溶剤に浸し、必要に応じて超音波照射、超音波振動等を
行って、第1のエッチングマスク74を除去する。な
お、後で説明する第2のエッチングマスク76、第3の
エッチングマスク78、第4のエッチングマスク80お
よび第5のエッチングマスク82の除去もこれと同様に
行われる。After the completion of the first dry etching, as shown in FIG. 10, the first etching mask 74 is dipped in an appropriate organic solvent, and if necessary, ultrasonic irradiation, ultrasonic vibration, etc. are performed to perform the first etching. The etching mask 74 is removed. Note that the second etching mask 76, the third etching mask 78, the fourth etching mask 80, and the fifth etching mask 82, which will be described later, are removed in the same manner.
【0063】この第1のドライエッチング工程では上述
したエッチング生成物が発生し、図10に示すように、
積層体の側面に薄膜状の側壁付着物12が形成される。
すなわち、第4の電極金属膜48の側面と、第2の薄膜
圧電体44の側面と、第3の電極金属膜46の側面と、
接着剤層50の側面と、第2の電極金属膜42の側面
と、第1の薄膜圧電体38の側面と、第1の電極金属膜
40の側面とに側壁付着物12が形成される。第2の薄
膜圧電体44の周囲領域44cは、エッチングの進行方
向に実質的に垂直な面であり、エッチングガスから生成
したイオン粒子が衝突する面であるので、側壁付着物1
2は形成されない。In the first dry etching step, the above-mentioned etching products are generated, and as shown in FIG.
Thin film-shaped side wall deposits 12 are formed on the side surfaces of the stacked body.
That is, the side surface of the fourth electrode metal film 48, the side surface of the second thin film piezoelectric body 44, the side surface of the third electrode metal film 46,
Sidewall deposits 12 are formed on the side surface of the adhesive layer 50, the side surface of the second electrode metal film 42, the side surface of the first thin film piezoelectric body 38, and the side surface of the first electrode metal film 40. The peripheral region 44c of the second thin film piezoelectric body 44 is a surface substantially perpendicular to the etching progress direction, and is a surface on which the ion particles generated from the etching gas collide.
2 is not formed.
【0064】次に、上記第1のドライエッチング工程で
エッチング除去されずに残存した第4の電極金属膜48
の上に、図11に示すように第2のエッチングマスク7
6を形成する。この第2のエッチングマスク76は、図
8の第1のエッチングマスク74よりも面積が大きく、
第2のエッチングマスク76は、第4の電極金属膜48
に加えて、第2の薄膜圧電体44の周囲領域44cの一
部を覆う。Next, the fourth electrode metal film 48 remained without being removed by etching in the first dry etching step.
On top of the second etching mask 7 as shown in FIG.
6 is formed. The area of the second etching mask 76 is larger than that of the first etching mask 74 of FIG.
The second etching mask 76 is used as the fourth electrode metal film 48.
In addition to, a part of the peripheral region 44c of the second thin film piezoelectric body 44 is covered.
【0065】次に、ドライエッチングを行い、図12に
示すように第2のエッチングマスク76に覆われていな
い領域において、第1の薄膜圧電体38の厚さがh5に
なるまでエッチングを行う(第2のドライエッチング工
程)。ドライエッチング終了後、図13に示すように第
2のエッチングマスクを除去する。上述した第2のドラ
イエッチング工程により、第1の薄膜圧電体38の上面
に、第2の電極金属膜42で覆われた中央領域38b
と、中央領域38bを囲み、かつ、第1の薄膜圧電体3
8が露出した周囲領域38cとが形成される。また周囲
領域38cに段差が設けられて、周囲領域38cにおけ
る第1の薄膜圧電体38の厚さ(h5)が、中央領域3
8bにおける薄膜圧電体38の厚さ(h6)よりも小さ
くなっている。Next, dry etching is performed, and as shown in FIG. 12, etching is performed until the thickness of the first thin film piezoelectric body 38 becomes h5 in the region not covered with the second etching mask 76 ( Second dry etching step). After completion of the dry etching, the second etching mask is removed as shown in FIG. By the second dry etching process described above, the central region 38b covered with the second electrode metal film 42 is formed on the upper surface of the first thin film piezoelectric body 38.
And surrounds the central region 38b and also includes the first thin film piezoelectric body 3
A peripheral region 38c where 8 is exposed is formed. Further, since a step is provided in the peripheral region 38c, the thickness (h5) of the first thin film piezoelectric body 38 in the peripheral region 38c is the central region 3
It is smaller than the thickness (h6) of the thin film piezoelectric body 38 in 8b.
【0066】この第2のドライエッチング工程において
もエッチング生成物が発生し、新たに形成された積層体
の側面、すなわち、第2の薄膜圧電体44の側面と、第
3の電極金属膜46の側面と、接着剤層50の側面と、
第2の電極金属膜42の側面と、第1の薄膜圧電体38
の側面と、第1の電極金属膜40の側面とに、薄膜状の
側壁付着物12が形成される。第1の薄膜圧電体38の
周囲領域38cは、エッチングの進行方向に実質的に垂
直な面であり、エッチングガスから生成したイオン粒子
が衝突する面であるので、側壁付着物12は形成されな
い。In the second dry etching step, etching products are generated, and the side surface of the newly formed laminated body, that is, the side surface of the second thin film piezoelectric body 44 and the third electrode metal film 46. The side surface and the side surface of the adhesive layer 50,
The side surface of the second electrode metal film 42 and the first thin film piezoelectric body 38
A thin film side wall deposit 12 is formed on the side surface of the first electrode metal film 40 and on the side surface of the first electrode metal film 40. Since the peripheral region 38c of the first thin film piezoelectric body 38 is a surface substantially perpendicular to the etching proceeding direction and is a surface on which the ion particles generated from the etching gas collide, the sidewall deposit 12 is not formed.
【0067】次に、第4の電極金属膜48の上に、図1
4に示すように第3のエッチングマスク78を形成す
る。この第3のエッチングマスク78は、図11の第2
のエッチングマスク76よりも面積が大きく、第4の電
極金属膜48とおよび第2の薄膜圧電体44の周囲領域
44cに加えて、第1の薄膜圧電体38の周囲領域38
cの一部を覆う。また、第3のエッチングマスク78
は、スルーホール36を素子に形成するために、開口部
37を有している。Next, on the fourth electrode metal film 48, as shown in FIG.
As shown in FIG. 4, a third etching mask 78 is formed. This third etching mask 78 corresponds to the second etching mask 78 of FIG.
Has a larger area than that of the etching mask 76 of FIG.
Cover part of c. In addition, the third etching mask 78
Has an opening 37 for forming a through hole 36 in the element.
【0068】次に、図15に示すように、第3のドライ
エッチングを行う。図15に示す第3のドライエッチン
グでは、素子の外縁部において、第3のエッチングマス
ク78に覆われていない領域にある厚みh5の第1の薄
膜圧電体38をエッチング除去する。また、これと同時
に、第3のエッチングマスク78の開口部37におい
て、第4の電極金属膜48を除去し、さらに第2の薄膜
圧電体44の厚みがh7になるまで、第2の薄膜圧電体
44の一部をエッチング除去する(第3のドライエッチ
ング工程)。エッチング終了後、図16に示すように第
3のエッチングマスク78を除去する。Next, as shown in FIG. 15, third dry etching is performed. In the third dry etching shown in FIG. 15, the first thin film piezoelectric body 38 having the thickness h5 in the region not covered with the third etching mask 78 is removed by etching at the outer edge portion of the element. At the same time, the fourth electrode metal film 48 is removed in the opening 37 of the third etching mask 78, and the second thin film piezoelectric material 44 is formed until the thickness of the second thin film piezoelectric material 44 becomes h7. A part of the body 44 is removed by etching (third dry etching step). After the etching is completed, the third etching mask 78 is removed as shown in FIG.
【0069】上述した本第3のドライエッチング工程に
よって、開口部37において第2の薄膜圧電体44が露
出される(第2の薄膜圧電体44の面44e)。さら
に、素子の外縁部において、第1の電極金属膜40の表
面60が露出される。この第3のドライエッチング工程
においてもエッチング生成物が発生し、新たに形成され
た積層体の側面、すなわち、厚みh5の第1の薄膜圧電
体38の側面と、開口部37内にある第4の電極金属膜
48の側面および第2の薄膜圧電体44の側面とに付着
し、薄膜状の側壁付着物12を形成する。第2の薄膜圧
電体44の開口部周囲領域44eおよび、第1の電極金
属膜40の表面には、上記と同様の理由から側壁付着物
12が形成されない。By the above-described third dry etching step, the second thin film piezoelectric body 44 is exposed at the opening 37 (the surface 44e of the second thin film piezoelectric body 44). Further, the surface 60 of the first electrode metal film 40 is exposed at the outer edge of the element. In this third dry etching step also, etching products are generated, and the side surface of the newly formed laminated body, that is, the side surface of the first thin film piezoelectric body 38 having the thickness h5 and the fourth portion in the opening 37. To the side surface of the electrode metal film 48 and the side surface of the second thin film piezoelectric body 44 to form a thin film side wall deposit 12. The side wall deposits 12 are not formed on the opening peripheral region 44e of the second thin film piezoelectric body 44 and the surface of the first electrode metal film 40 for the same reason as above.
【0070】次に、第4の電極金属膜48の上に、図1
7に示すように第4のエッチングマスク80を形成す
る。この第4のエッチングマスク80は、図14の第3
のエッチングマスク78に比べて、開口部37の面積が
小さく、マスク表面積が大きく、第1の電極金属膜40
の露出面60の一部および第2の薄膜圧電体44の表面
44eの一部を覆う。Next, on the fourth electrode metal film 48, as shown in FIG.
As shown in FIG. 7, a fourth etching mask 80 is formed. This fourth etching mask 80 corresponds to the third etching mask of FIG.
The area of the opening 37 is smaller than that of the etching mask 78 of FIG.
Part of the exposed surface 60 and part of the surface 44e of the second thin film piezoelectric body 44 are covered.
【0071】次に、図18に示すように、第4のドライ
エッチングを行う。図18に示す第4のドライエッチン
グでは、素子の外縁部において、第1の電極金属膜40
をエッチング除去する。また、これと同時に、開口部3
7において、厚みh7の第2の薄膜圧電体44を除去
し、第3の電極金属膜46を露出させる。エッチング終
了後、図19に示すように第4のエッチングマスク80
を除去する。Next, as shown in FIG. 18, fourth dry etching is performed. In the fourth dry etching shown in FIG. 18, the first electrode metal film 40 is formed on the outer edge of the device.
Are removed by etching. At the same time, the opening 3
7, the second thin film piezoelectric body 44 having the thickness h7 is removed to expose the third electrode metal film 46. After the etching is completed, as shown in FIG. 19, a fourth etching mask 80 is formed.
To remove.
【0072】この第4のドライエッチング工程において
もエッチング生成物が発生し、新たに形成された積層体
の側面、すなわち、第1の電極金属膜40の側面と、開
口部37の第2の薄膜圧電体44の側面とに付着し、薄
膜状の側壁付着物12を形成する。In this fourth dry etching step, etching products are also generated, and the side surface of the newly formed laminated body, that is, the side surface of the first electrode metal film 40 and the second thin film of the opening 37. A thin film-shaped side wall deposit 12 is formed by adhering to the side surface of the piezoelectric body 44.
【0073】この後、図20に示すように、第4のエッ
チングマスク80よりも開口部37の面積が小さく、マ
スク表面積が大きい第5のエッチングマスク82を形成
する。次に、図21に示すように、開口部37において
第2の電極金属膜40が露出するまでドライエッチング
を行った(第6のドライエッチング工程)後、第6のエ
ッチングマスク82を除去し、図4に示す薄膜圧電体素
子30を得る。なお、図4の薄膜圧電体素子30では、
基板70の側面に形成された側壁付着物を省略して示し
ている。After this, as shown in FIG. 20, a fifth etching mask 82 having a smaller opening 37 and a larger mask surface area than the fourth etching mask 80 is formed. Next, as shown in FIG. 21, after performing dry etching until the second electrode metal film 40 is exposed in the opening 37 (sixth dry etching step), the sixth etching mask 82 is removed, The thin film piezoelectric element 30 shown in FIG. 4 is obtained. In addition, in the thin film piezoelectric element 30 of FIG.
Side wall deposits formed on the side surfaces of the substrate 70 are omitted.
【0074】以上説明したような方法で薄膜圧電体素子
を作製すると、第1の薄膜圧電体38の上面に側壁付着
物が形成されない電極分離面である周囲領域38cを形
成することができるので、第1の電極金属膜40と第2
の電極金属膜42とが、側壁付着物12を介して短絡さ
れることがなく、第1の電極金属膜40と第2の電極金
属膜42との間の絶縁性を向上させることができる。ま
た、第2の薄膜圧電体44の上面に側壁付着物が形成さ
れない周囲領域44cおよび開口部周囲領域44eを形
成することができるので、第3の電極金属膜46と第4
の電極金属膜48とが、側壁付着物12を介して短絡さ
れることがなく、第3の電極金属膜46と第4の電極金
属膜48との間の絶縁性を向上させることができる。こ
れにより、薄膜圧電体素子の信頼性を向上させることが
でき、製造工程における製品の歩留まりを向上させるこ
とができる。尚、図3及び図4では、薄膜圧電体素子3
0は基板70上に存在する状態で描かれているが、この
後の工程で基板70を除去して使用することも可能であ
る。基板の除去は、ウェットエッチング、ドライエッチ
ング、研磨等の方法が用いられる。When the thin film piezoelectric element is manufactured by the method described above, the peripheral region 38c, which is the electrode separation surface where the side wall deposit is not formed, can be formed on the upper surface of the first thin film piezoelectric element 38. First electrode metal film 40 and second
The electrode metal film 42 is not short-circuited via the side wall deposits 12, and the insulation between the first electrode metal film 40 and the second electrode metal film 42 can be improved. Further, since the peripheral region 44c and the opening peripheral region 44e where the side wall deposits are not formed can be formed on the upper surface of the second thin film piezoelectric body 44, the third electrode metal film 46 and the fourth electrode metal film 46 and the fourth peripheral region 44e can be formed.
The electrode metal film 48 is not short-circuited via the side wall deposit 12, and the insulation between the third electrode metal film 46 and the fourth electrode metal film 48 can be improved. Thereby, the reliability of the thin film piezoelectric element can be improved, and the product yield in the manufacturing process can be improved. 3 and 4, the thin film piezoelectric element 3
Although 0 is drawn as it exists on the substrate 70, the substrate 70 can be removed and used in the subsequent steps. For removing the substrate, a method such as wet etching, dry etching or polishing is used.
【0075】以上のようにして作製された本実施形態の
薄膜圧電体素子30は、例えば図22に示すようにヘッ
ド支持機構100に使用することができる。ヘッド支持
機構100は磁気ディスク装置内に設けられ、図22に
示すようにスライダー102に搭載された磁気ヘッド1
01を支持する。ヘッド支持機構100は、アクチュエ
ータ108Aおよび108Bを介してスライダー102
に接続されたロードビーム104と、ロードビーム10
4に接続されたベースプレート105および基端部10
4Aとを有している。このアクチュエータ108Aおよ
び108Bに、上記本実施形態の薄膜圧電体素子30を
使用することができる。The thin film piezoelectric element 30 of the present embodiment manufactured as described above can be used for the head support mechanism 100 as shown in FIG. 22, for example. The head support mechanism 100 is provided in the magnetic disk device, and the magnetic head 1 mounted on the slider 102 as shown in FIG.
Support 01. The head support mechanism 100 includes a slider 102 via actuators 108A and 108B.
Load beam 104 and load beam 10 connected to
Base plate 105 and proximal end 10 connected to
4A and. The thin film piezoelectric element 30 of the present embodiment can be used for the actuators 108A and 108B.
【0076】例えば図22に示すようにアクチュエータ
108Aを矢印Aの方向に変位させ、アクチュエータ1
08Bを矢印Bの方向に変位させることにより、ヘッド
101を矢印Cの方向に変位させることができる。この
ように、アクチュエータ108Aおよび108Bの変位
を制御することにより、スライダ102に搭載されたヘ
ッド101を、磁気ディスク上の任意の位置に、非常に
高精度で位置決めすることができる。For example, as shown in FIG. 22, the actuator 108A is displaced in the direction of arrow A, and the actuator 1
By displacing 08B in the direction of arrow B, the head 101 can be displaced in the direction of arrow C. In this way, by controlling the displacement of the actuators 108A and 108B, the head 101 mounted on the slider 102 can be positioned at an arbitrary position on the magnetic disk with extremely high accuracy.
【0077】実施の形態3.図24は本発明に係る実施
の形態3のアクチュエーターA1の平面図であり、図2
5は、図24のX−X線についての断面図である。本実
施の形態3のアクチュエーターA1は、実施の形態1及
び2で説明した製造方法を適用して作製された1対の圧
電体素子V1,V2を備え、磁気ディスク記録再生装置
において、ヘッドスライダをディスク上の所定のトラッ
ク位置に高精度に位置決めするために用いられる。本実
施の形態3のアクチュエーターA1おいて、2つの圧電
体素子V1,V2は同一構造を有し、左右対称に設けら
れる。また、圧電体素子V1,V2はそれぞれ、より大
きい変位量が得られるように、2つの薄膜圧電体素子V
11(V21),V12(V22)が積層されて構成さ
れている。Embodiment 3. FIG. 24 is a plan view of the actuator A1 according to the third embodiment of the present invention.
5 is a sectional view taken along line XX of FIG. The actuator A1 according to the third embodiment includes a pair of piezoelectric elements V1 and V2 manufactured by applying the manufacturing method described in the first and second embodiments. It is used for highly accurate positioning at a predetermined track position on the disc. In the actuator A1 of the third embodiment, the two piezoelectric elements V1 and V2 have the same structure and are provided symmetrically. In addition, each of the piezoelectric elements V1 and V2 has two thin film piezoelectric elements V so that a larger displacement amount can be obtained.
11 (V21) and V12 (V22) are laminated.
【0078】ここで、薄膜圧電体素子V11(V21)
はそれぞれ、第1の電極金属膜140と第2の電極金属
膜142の間に第1の薄膜圧電体138が設けられてな
り、第1の薄膜圧電体138の外周側面には電極分離面
であるステップ部138cが形成されている。また、薄
膜圧電体素子V12(V22)はそれぞれ、第3の電極
金属膜146と第4の電極金属膜148の間に第2の薄
膜圧電体144が設けられてなり、第2の薄膜圧電体1
44の外周側面には電極分離面であるステップ部144
cが形成されている。薄膜圧電体素子V11(V21)
と薄膜圧電体素子V12(V22)とは、第2の電極金
属膜142と第3の電極金属膜146とを対向させて接
着剤層150により接合する。さらに薄膜圧電体素子V
11(V21)と薄膜圧電体素子V12(V22)の間
では、第2の電極金属膜142と第3の電極金属膜14
6とが電気的に導通するように接続され、第1の電極金
属膜140と第4の電極金属膜148とが電気的に導通
するように接続される。Here, the thin film piezoelectric element V11 (V21)
Each of which is provided with a first thin film piezoelectric body 138 between a first electrode metal film 140 and a second electrode metal film 142, and an electrode separation surface is provided on the outer peripheral side surface of the first thin film piezoelectric body 138. A certain step portion 138c is formed. Further, the thin film piezoelectric element V12 (V22) is configured such that the second thin film piezoelectric body 144 is provided between the third electrode metal film 146 and the fourth electrode metal film 148, respectively. 1
The step portion 144, which is an electrode separation surface, is formed on the outer peripheral side surface of
c is formed. Thin film piezoelectric element V11 (V21)
The thin film piezoelectric element V12 (V22) and the second electrode metal film 142 and the third electrode metal film 146 are opposed to each other and are bonded by the adhesive layer 150. Furthermore, thin film piezoelectric element V
11 (V21) and the thin film piezoelectric element V12 (V22) between the second electrode metal film 142 and the third electrode metal film 14.
6 are electrically connected to each other, and the first electrode metal film 140 and the fourth electrode metal film 148 are electrically connected to each other.
【0079】以下、図面を参照しながら、本実施形態3
のアクチュエーターA1の製造方法を説明する。The third embodiment will be described below with reference to the drawings.
A method of manufacturing the actuator A1 will be described.
【0080】本製造方法では、まず、薄膜圧電体素子V
11,V21を構成するための単位積層体と薄膜圧電体
素子V12,V22を構成するための単位積層体を別々
の基板に形成する。具体的には、図26(a)に示すよ
うに、例えば、0.5mm厚の単結晶酸化マグネシウム
からなる基板70の上に、例えば、Ptからなる第1の
電極金属膜140を形成し、その上に例えば、PZTか
らなる第1の薄膜圧電体138を成長させ、さらにその
上に、例えば、Ptからなる第2の電極金属膜142を
形成する。同様に、単結晶酸化マグネシウム基板72の
上に、第4の電極金属膜148、第2の薄膜圧電体14
4及び第3の電極金属膜146からなる単位積層体を形
成する。尚、図26(a)では、基板72、第4の電極
金属膜148、第2の薄膜圧電体144及び第3の電極
金属膜146の各符号は括弧の中に示している。In this manufacturing method, first, the thin film piezoelectric element V
The unit laminate body for forming 11, V21 and the unit laminate body for forming the thin film piezoelectric elements V12, V22 are formed on different substrates. Specifically, as shown in FIG. 26A, a first electrode metal film 140 made of, for example, Pt is formed on a substrate 70 made of, for example, 0.5 mm thick single crystal magnesium oxide, A first thin film piezoelectric body 138 made of, for example, PZT is grown thereon, and a second electrode metal film 142 made of, for example, Pt is further formed thereon. Similarly, on the single crystal magnesium oxide substrate 72, the fourth electrode metal film 148 and the second thin film piezoelectric body 14 are formed.
A unit laminated body including the fourth electrode metal film 146 and the third electrode metal film 146 is formed. In FIG. 26A, the reference numerals of the substrate 72, the fourth electrode metal film 148, the second thin film piezoelectric body 144, and the third electrode metal film 146 are shown in parentheses.
【0081】次に、一方の基板70の最上層に形成され
た第2の電極金属膜142の上に、接着層150を例え
ば1.5μmの厚さに形成する(図26(b))。そし
て、その接着層150に、基板72上の第3の電極金属
膜146が対向するように密着させて、一方の基板70
の単位積層体と他方の基板の172の単位積層体とを接
着する(図26(c))。接着後、片側の基板72をエ
ッチングにより除去する(図26(d))。以上のよう
にして、基板70上に、第1の電極金属膜140、第1
の薄膜圧電体138、第2の電極金属膜142、接着剤
層150、第3の電極金属膜146、第2の薄膜圧電体
144及び第4の電極金属膜148からなる積層構造が
形成される。Next, the adhesive layer 150 is formed to a thickness of, for example, 1.5 μm on the second electrode metal film 142 formed on the uppermost layer of the one substrate 70 (FIG. 26B). Then, the third electrode metal film 146 on the substrate 72 is adhered to the adhesive layer 150 so as to face it, and the one substrate 70
The unit laminate of (1) and the unit laminate of 172 of the other substrate are adhered (FIG. 26C). After the bonding, the substrate 72 on one side is removed by etching (FIG. 26 (d)). As described above, the first electrode metal film 140 and the first electrode metal film 140 are formed on the substrate 70.
Of the thin film piezoelectric body 138, the second electrode metal film 142, the adhesive layer 150, the third electrode metal film 146, the second thin film piezoelectric body 144, and the fourth electrode metal film 148 are formed. .
【0082】次に、基板70上に形成された積層構造に
以下に示す所定の加工を施すことにより、マトリクス状
に配列された複数のアクチュエーターA1を形成する。
まず、1つのアクチュエーターA1に対してそれぞれ1
対のマスクM10,M20を積層構造の上に形成する
(図27)。ここで、マスクM10は圧電体素子V1を
形成するためのマスクであり、マスクM20は圧電体素
子V2を形成するためのマスクである。次に、マスクM
10,M20が形成されていない部分を第4の電極金属
膜148の表面から第2の薄膜圧電体144の途中まで
エッチングにより除去した後(図28(a)(b))、
マスクM10,M20を剥離する(図29(a)
(b))。ここまでの工程で、各圧電体素子V1,V2
における第2ステップ部144cより上の部分が形成さ
れる。尚、図28及び以下の図29〜35において、
(b)は、(a)のb−b線についての断面図である。Next, the laminated structure formed on the substrate 70 is subjected to the following predetermined processing to form a plurality of actuators A1 arranged in a matrix.
First, 1 for each actuator A1
A pair of masks M10 and M20 are formed on the laminated structure (FIG. 27). Here, the mask M10 is a mask for forming the piezoelectric element V1, and the mask M20 is a mask for forming the piezoelectric element V2. Next, the mask M
After removing the portion where 10 and M20 are not formed from the surface of the fourth electrode metal film 148 to the middle of the second thin film piezoelectric body 144 by etching (FIGS. 28A and 28B),
The masks M10 and M20 are peeled off (FIG. 29A).
(B)). Through the steps up to this point, each piezoelectric element V1, V2
A portion above the second step portion 144c is formed. 28 and the following FIGS. 29 to 35,
(B) is sectional drawing about the bb line of (a).
【0083】次に、各圧電体素子V1,V2において第
1ステップ部138cより上の部分を形成するために、
第2ステップ部144cより上の部分とその周辺部(第
2ステップ部144cとなる部分)を覆うマスクM1
1,M21を形成し、そのマスクM11,M21が形成
されていない部分を第1の薄膜圧電体層138の途中ま
でエッチングした後(図30(a)(b))、マスクM
11,M21を剥離する。この工程により、各圧電体素
子V1,V2において、第1ステップ部138cより上
の部分が形成される。尚、マスクM11,M21を形成
する際、第2ステップ部144cの幅は、例えば、5μ
mになるように、マスクM11,M21の寸法を設定す
る。また、各圧電体素子V1,V2において、外側の一
端部には、第1の電極金属膜140と第4の電極金属膜
148を接続する制御電極170を形成するための切り
欠き部8k2が形成される。Next, in order to form a portion above the first step portion 138c in each of the piezoelectric elements V1 and V2,
A mask M1 that covers a portion above the second step portion 144c and its peripheral portion (a portion to be the second step portion 144c).
1 and M21 are formed, and the portions where the masks M11 and M21 are not formed are etched halfway through the first thin film piezoelectric layer 138 (FIGS. 30A and 30B), and then the mask M is formed.
11 and M21 are peeled off. By this step, a portion above the first step portion 138c is formed in each of the piezoelectric elements V1 and V2. When the masks M11 and M21 are formed, the width of the second step portion 144c is, for example, 5 μm.
The dimensions of the masks M11 and M21 are set so as to be m. Further, in each of the piezoelectric elements V1 and V2, a cutout portion 8k2 for forming a control electrode 170 connecting the first electrode metal film 140 and the fourth electrode metal film 148 is formed at one end portion on the outer side. To be done.
【0084】次に、各圧電体素子V1,V2において、
第1ステップ部138cより上の部分とその周辺部(第
1ステップ部138cとなる部分)を覆うマスクM1
2,M22を形成する(図31(a)(b))。このマ
スクM12,M22にはそれぞれ、各圧電体素子V1,
V2において凹部H23aを形成するための開口部M1
2a,M22aが形成されている。そして、マスクM1
2,M22が形成されていない部分を第1の電極金属膜
140の表面が露出するまでエッチングする(図31
(a)(b))。この工程により同時に、マスクM1
2,M22の各開口部M12a,M22aにおいて、第
2の薄膜圧電体144の途中まで除去され、凹部H23
aが形成される(図31(a)(b))。Next, in each of the piezoelectric elements V1 and V2,
A mask M1 that covers a portion above the first step portion 138c and its peripheral portion (a portion to be the first step portion 138c).
2, M22 is formed (FIGS. 31A and 31B). Each of the piezoelectric elements V1,
Opening M1 for forming the recess H23a in V2
2a and M22a are formed. And the mask M1
Etching is performed until the surface of the first electrode metal film 140 is exposed in a portion where 2, 2 and M22 are not formed (FIG. 31).
(A) (b)). Through this step, the mask M1
In each of the openings M12a and M22a of M2 and M22, the second thin-film piezoelectric material 144 is removed up to the middle thereof, and the recess H23 is formed.
a is formed (FIGS. 31A and 31B).
【0085】次に、第1の電極金属膜140を各圧電体
素子V1,V2ごとに分離するためにマスクM13,2
3を形成する。このマスクM13,23には、凹部H2
3aの底面に露出された第2の薄膜圧電体144表面の
中央部分を開口する開口部M13a,M23aが形成さ
れる(図32(a)(b))。次いで、マスクM13,
23が形成されていない部分の第1の電極金属膜140
をエッチングにより除去することにより各圧電体素子V
1,V2を分離すると同時に、開口部M13a,M23
aにより開口された第2の薄膜圧電体144を除去する
ことにより、凹部H23bを形成してその底面に第3の
電極金属膜146の表面を露出させる(図32(a)
(b))。尚、凹部H23bの外側には、凹部H23b
を取り囲むように電極分離面(内周電極分離面)である
ステップ部S23aが形成される。次に、マスクM1
3,23を剥離した後、開口部M13a,M23aによ
り露出させた第3の電極金属膜146において、スルー
ホールTH23を形成するためのマスクM40を形成し
て、接着剤層150を貫通するスルーホールTH23を
形成する(図33(a)(b))。Next, masks M13 and M2 for separating the first electrode metal film 140 into piezoelectric elements V1 and V2.
3 is formed. The masks M13 and 23 have recesses H2
Openings M13a and M23a that open the central portion of the surface of the second thin-film piezoelectric material 144 exposed on the bottom surface of 3a are formed (FIGS. 32A and 32B). Then, the mask M13,
First electrode metal film 140 in a portion where 23 is not formed
Of the piezoelectric element V by removing the
1 and V2 are separated, and at the same time, openings M13a and M23 are formed.
By removing the second thin-film piezoelectric material 144 opened by a, a recess H23b is formed and the surface of the third electrode metal film 146 is exposed at the bottom surface thereof (FIG. 32 (a)).
(B)). The recess H23b is provided outside the recess H23b.
A step portion S23a which is an electrode separation surface (inner peripheral electrode separation surface) is formed so as to surround the. Next, the mask M1
After peeling 3, 23, a mask M40 for forming a through hole TH23 is formed in the third electrode metal film 146 exposed by the openings M13a, M23a, and a through hole penetrating the adhesive layer 150. TH23 is formed (FIGS. 33A and 33B).
【0086】次に、接着剤層150を貫通するスルーホ
ールTH23部分と第1の電極金属膜140と第4の電
極金属膜148を接続するための開口部分(開口部16
0a,160b)を除いて素子全体を覆う絶縁膜160
を形成する(図34(a)(b))。絶縁層160を形
成した後、第1の電極金属膜140と第4の電極金属膜
148を接続する制御電極170と第2の電極金属膜1
42と第3の電極金属膜146を接続するコモン電極1
80とを形成する(図35(a)(b))。Next, an opening portion (opening portion 16) for connecting the through hole TH23 portion penetrating the adhesive layer 150, the first electrode metal film 140 and the fourth electrode metal film 148.
0a, 160b) covering the entire device except for the insulating film 160
Are formed (FIGS. 34 (a) and 34 (b)). After forming the insulating layer 160, the control electrode 170 connecting the first electrode metal film 140 and the fourth electrode metal film 148 and the second electrode metal film 1
Common electrode 1 connecting 42 and the third electrode metal film 146
And 80 (FIGS. 35 (a) and 35 (b)).
【0087】以上のように構成された実施の形態3のア
クチュエーターは、その1対の圧電体素子V1,V2が
それぞれ、第1の薄膜圧電体138の外周側面にステッ
プ部138cを有し、かつ第2の薄膜圧電体144の外
周側面にステップ部144cを有している。これによ
り、製造過程において側壁部に付着するリーク電流の原
因となる側壁付着物をステップ部138c及びステップ
部144cにより電気的に分離できる。また、実施の形
態3のアクチュエーターは、その1対の圧電体素子V
1,V2がそれぞれ、凹部H23aと凹部H23bの間
にステップ部S23aを有しているので、凹部H23a
の側壁に付着する側壁付着物と凹部H23bの側壁に付
着する側壁付着物とをステップ部S23aにより電気的
に分離できる。従って、実施の形態3のアクチュエータ
ーA1は、その1対の圧電体素子V1,V2においてそ
れぞれ、第1の電極金属膜140と第2の電極金属膜1
42の間のリーク電流と第3の電極金属膜146と第4
の電極金属膜148の間のリーク電流とを押さえること
ができる。これにより、実施の形態3のアクチュエータ
ーによれば、素子全体としてのリーク電流を極めて小さ
くできるアクチュエーターを提供できる。In the actuator of the third embodiment configured as described above, the pair of piezoelectric elements V1 and V2 each have the step portion 138c on the outer peripheral side surface of the first thin film piezoelectric element 138, and A step portion 144c is provided on the outer peripheral side surface of the second thin film piezoelectric body 144. As a result, the side wall deposits that cause a leak current that adheres to the side wall during the manufacturing process can be electrically separated by the step part 138c and the step part 144c. In addition, the actuator of the third embodiment has the pair of piezoelectric elements V
Since each of 1 and V2 has the step portion S23a between the recess H23a and the recess H23b, the recess H23a
The side wall adhered matter attached to the side wall of the recess H23b and the side wall adhered matter attached to the side wall of the recess H23b can be electrically separated by the step S23a. Therefore, the actuator A1 according to the third embodiment has the first electrode metal film 140 and the second electrode metal film 1 in the pair of piezoelectric elements V1 and V2, respectively.
Between the third electrode metal film 146 and the fourth electrode
It is possible to suppress the leak current between the electrode metal film 148 of FIG. As a result, according to the actuator of the third embodiment, it is possible to provide an actuator in which the leak current of the entire element can be made extremely small.
【0088】図36は、本実施の形態3のアクチュエー
ターの電圧に対するリーク電流を示すグラフである。こ
の測定に用いたアクチュエータにおいて、第1の薄膜圧
電体138と第2の薄膜圧電体の厚さは、2.5μmと
し、ステップ部138c及びステップ部144cの幅は
それぞれ5μmとした。また、第1〜第4の電極金属膜
の面積は上方の電極ほど面積は大きいが、概略1.2m
m2になるように設定した。本測定において、測定電圧
は、1〜10Vまでの1Vステップとし、それぞれの電
圧を20秒間連続して印加した時点における電流値を測
定した。また、図36には、比較のために、第1の薄膜
圧電体138及び第2の薄膜圧電体144にステップ部
138c及びステップ部144cをそれぞれ形成するこ
となく形状加工した比較例のアクチュエーターにおける
リーク電流も示している。すなわち、この比較例のアク
チュエーターでは、第4の電極金属膜148から第1の
電極金属膜140を露出させるまでのエッチングを1つ
のマスクを用いて連続した1度のエッチング工程により
行っている。FIG. 36 is a graph showing the leak current with respect to the voltage of the actuator of the third embodiment. In the actuator used for this measurement, the thickness of the first thin film piezoelectric body 138 and the second thin film piezoelectric body was 2.5 μm, and the widths of the step portion 138c and the step portion 144c were each 5 μm. Moreover, the area of the first to fourth electrode metal films is larger in the upper electrode, but is approximately 1.2 m.
It was set to be m 2 . In this measurement, the measurement voltage was set to 1 V step from 1 to 10 V, and the current value at the time when each voltage was continuously applied for 20 seconds was measured. In addition, in FIG. 36, for comparison, the leak in the actuator of the comparative example in which the first thin film piezoelectric body 138 and the second thin film piezoelectric body 144 are shaped without forming the step portions 138c and 144c, respectively. The current is also shown. That is, in the actuator of this comparative example, etching from the fourth electrode metal film 148 to the exposure of the first electrode metal film 140 is performed by one continuous etching process using one mask.
【0089】図36に示すように、本実施の形態3のス
テップ部138c及びステップ部144cを有するアク
チュエーターは、ステップ部138c及びステップ部1
44cを形成することなく1度のエッチングにより加工
した比較例のアクチュエーターより、約2桁リーク電流
を少なくできる。As shown in FIG. 36, the actuator having the step portion 138c and the step portion 144c according to the third embodiment has the step portion 138c and the step portion 1c.
It is possible to reduce the leak current by about two digits compared with the actuator of the comparative example processed by etching once without forming 44c.
【0090】<実装>このようにして基板70上に形成
された1対の圧電体素子V1、V2からなるアクチュエ
ーター素子を、図37に示すように、仮止め接着剤27
6で覆い、この仮止め接着剤276で仮固定用基板27
4を接着する。この仮止め接着剤276には、基板70
を除去する工程で仮固定用基板274が剥離しない程度
の接着性と、基板70をエッチング除去するための薬液
あるいはドライエッチングにおける反応ガスに耐える材
料であることが要求される。この仮止め接着剤276と
して、例えば、タール系ワックス、アクリル系接着剤、
熱可塑性樹脂、あるいはフォトレジスト等を用いること
ができる。<Mounting> As shown in FIG. 37, the actuator element composed of the pair of piezoelectric elements V1 and V2 thus formed on the substrate 70 is temporarily fixed with adhesive 27.
6 and the temporary fixing substrate 27 is covered with the temporary fixing adhesive 276.
Bond 4 together. The temporary adhesive 276 is applied to the substrate 70.
It is required that the temporary fixing substrate 274 does not peel off in the removing step and the material is resistant to the chemical solution for etching and removing the substrate 70 or the reaction gas in the dry etching. As the temporary fixing adhesive 276, for example, tar wax, acrylic adhesive,
A thermoplastic resin, a photoresist or the like can be used.
【0091】さらに、仮固定用基板274としては、ガ
ラス、金属、あるいはフェライト、アルチック(アルミ
ナとチタンカーバイドの混合セラミックス)、アルミナ
等のセラミック材料等色々な材料をそのまま用いること
もできる。ただし、基板70を除去するときの薬液、ガ
ス、ドライエッチング時の活性種を含むガス、またはド
ライエッチング時に少なくとも一部がイオン化したガス
により侵されない材料を選択することが要求される。Further, as the temporary fixing substrate 274, various materials such as glass, metal, ferrite, altic (mixed ceramics of alumina and titanium carbide), or ceramic material such as alumina can be used as they are. However, it is required to select a material that is not corroded by a chemical solution for removing the substrate 70, a gas, a gas containing active species at the time of dry etching, or a gas at least a part of which is ionized at the time of dry etching.
【0092】このようにして、仮固定用基板274を接
着した後に、基板70を薬液によりエッチング除去する
(図38)。After the temporary fixing substrate 274 is bonded in this way, the substrate 70 is removed by etching with a chemical solution (FIG. 38).
【0093】次に、仮固定用基板274に配列された複
数のアクチュエーターA1が、仮固定用基板274に保
持されていた時の位置関係を保ったまま、仮固定用基板
74から分離されるように、仮止め接着剤276を溶解
させる溶解液が入っている容器内に複数のアクチュエー
ターA1が仮止めされた仮固定用基板274を入れて仮
止め接着剤276を溶解する。仮固定用基板274に保
持されていた時の位置関係を保ったまま、仮固定用基板
74から複数のアクチュエータ素子を分離するために
は、例えば、仮固定用基板74に配列された各アクチュ
エータ素子に対応して収納部(凹部)が形成された保持
容器を用いればよい。Next, the plurality of actuators A1 arranged on the temporary fixing substrate 274 are separated from the temporary fixing substrate 74 while maintaining the positional relationship when being held by the temporary fixing substrate 274. Then, the temporary fixing substrate 274 to which the plurality of actuators A1 are temporarily fixed is placed in a container containing a solution for dissolving the temporary fixing adhesive 276, and the temporary fixing adhesive 276 is dissolved. In order to separate a plurality of actuator elements from the temporary fixing substrate 74 while maintaining the positional relationship when held on the temporary fixing substrate 274, for example, each actuator element arranged on the temporary fixing substrate 74 is used. It suffices to use a holding container in which a storage portion (recess) is formed corresponding to the above.
【0094】具体的には、保持容器を、収納部への液の
出入りが自由に行われるように、例えばメッシュにより
構成して、以下のようにして仮固定用基板74からアク
チュエーターA1を分離する。すなわち、仮固定用基板
74に配列された個々のアクチュエータにそれぞれ収納
部が対向するように、仮固定用基板74と保持容器とを
合わせ、保持容器を下にしてその全体を溶解液が入って
いる容器内に入れる。このようにして、仮止め接着剤2
76を溶解すると、アクチュエータ素子が仮固定用基板
74から離れ、それぞれ保持容器の収納部に1対の圧電
体素子V1、V2が離れ離れになることなく収容され
る。この保持容器の個々の収納部には液体が自由に侵入
できるので、そのまま洗浄もできさらにそのまま乾燥も
できる。さらに、基板70上に形成された配列状態とほ
ぼ同様の規則的な配列状態で保持容器に配列されている
ので、後述の実装も容易に行える。尚、溶解液は、例え
ば、仮止め接着剤276としてタール形ワックスを用い
る場合にはキシレンを用いればよいし、アクリル系接着
剤を用いる場合にはそれぞれ専用の溶解液を使用すれば
よい。Specifically, the holding container is made of, for example, a mesh so that the liquid can freely enter and leave the housing, and the actuator A1 is separated from the temporary fixing substrate 74 as follows. . That is, the temporary fixing substrate 74 and the holding container are aligned so that the accommodating portions are opposed to the individual actuators arranged on the temporary fixing substrate 74, and the holding container is placed downward to hold the entire solution. Put it in the container. In this way, the temporary adhesive 2
When 76 is melted, the actuator element is separated from the temporary fixing substrate 74, and the pair of piezoelectric elements V1 and V2 are housed in the housing part of the holding container without being separated. Since liquid can freely enter the individual storage portions of this holding container, it can be washed as it is and further dried as it is. Further, since they are arranged in the holding container in a regular arrangement state that is almost the same as the arrangement state formed on the substrate 70, the mounting described later can be easily performed. As the solution, for example, xylene may be used when the tar wax is used as the temporary adhesive 276, and a dedicated solution may be used when the acrylic adhesive is used.
【0095】このようにして、基板70から分離された
1対の圧電体素子V1,V2からなり、保持容器に配列
されたアクチュエーター素子を、実装機を用いてフレク
シャ330の上に実装して、所定の配線を施す。以上の
ようにして、1対の圧電体素子V1,V2からなるアク
チュエーターがフレクシャ330上に実装される。In this way, the actuator elements composed of the pair of piezoelectric elements V1 and V2 separated from the substrate 70 and arranged in the holding container are mounted on the flexure 330 using the mounting machine, Predetermined wiring is applied. As described above, the actuator including the pair of piezoelectric elements V1 and V2 is mounted on the flexure 330.
【0096】<ヘッドの位置決め動作>以下、磁気ディ
スク記録再生装置において、本実施の形態3のアクチュ
エーターを用いた位置決め動作について説明する。図3
9は、磁気ディスク装置の構成の概要を示す模式図であ
り、図39において、370は磁気ディスク、301は
磁気ディスク370を高速回転させるスピンドルモー
タ、302はヘッドアクチュエータである。ヘッドアク
チュエータ302はアクチュエータアーム304を有
し、そのアクチュエータアーム304の先端に、スライ
ダ支持ビーム320とスライダ350とからなるヘッド
支持機構300が設けられている。<Head Positioning Operation> In the magnetic disk recording / reproducing apparatus, the positioning operation using the actuator of the third embodiment will be described below. Figure 3
9 is a schematic diagram showing the outline of the configuration of the magnetic disk device. In FIG. 39, 370 is a magnetic disk, 301 is a spindle motor for rotating the magnetic disk 370 at high speed, and 302 is a head actuator. The head actuator 302 has an actuator arm 304, and a head support mechanism 300 including a slider support beam 320 and a slider 350 is provided at the tip of the actuator arm 304.
【0097】ヘッド支持機構300は、図40、図41
に示すように、ベースプレート310、ロードビーム3
20、フレクシャ330、圧電体素子V1,V2からな
るアクチュエーターA1、スライダ350および磁気ヘ
ッド360を備えて構成されている。ここで、ベースプ
レート310は、アクチュエータアーム304に取り付
けるためのものであり、ロードビーム320が、ベース
プレート310に固定されている。また、ロードビーム
320の先端部にはスライダ350の回動中心をなす突
起328が設けられている。そして、突起328にはス
ライダ支持部材332が回動自在に支持され、そのスラ
イダ支持部材332にヘッド360が搭載されたスライ
ダ350が固定されている。スライダ350とスライダ
支持部材332の間にはフレクシャ330の先端部分が
固定され、スライダ350の直前のフレクシャ330上
に、1対の圧電体素子V1,V2からなるアクチュエー
ターが設けられる。The head support mechanism 300 is shown in FIGS.
As shown in FIG.
20, a flexure 330, an actuator A1 including piezoelectric elements V1 and V2, a slider 350, and a magnetic head 360. Here, the base plate 310 is for attaching to the actuator arm 304, and the load beam 320 is fixed to the base plate 310. In addition, a projection 328 that serves as the center of rotation of the slider 350 is provided at the tip of the load beam 320. A slider support member 332 is rotatably supported on the protrusion 328, and a slider 350 having a head 360 mounted thereon is fixed to the slider support member 332. A tip portion of the flexure 330 is fixed between the slider 350 and the slider support member 332, and an actuator including a pair of piezoelectric elements V1 and V2 is provided on the flexure 330 immediately before the slider 350.
【0098】以上のように構成されたヘッド支持機構に
おいて、1対の圧電体素子V1,V2からなるアクチュ
エーターは、ヘッド位置決め制御部308から入力され
る制御信号に従って、圧電体素子V1,V2が伸縮して
ヘッド360が搭載されたスライダ350を回転させる
ことにより(図40(b))、ヘッドの位置決めを高精
度に行う。尚、フレクシャ330には、ヘッド360お
よび圧電体素子V1,V2に接続するための配線が形成
されている。In the head support mechanism configured as described above, the actuator including the pair of piezoelectric elements V1 and V2 expands and contracts the piezoelectric elements V1 and V2 according to the control signal input from the head positioning control unit 308. Then, by rotating the slider 350 on which the head 360 is mounted (FIG. 40B), the head is positioned with high accuracy. The flexure 330 is provided with wiring for connecting to the head 360 and the piezoelectric elements V1 and V2.
【0099】実施の形態4.本発明に係る実施の形態4
のアクチュエーターは、実施の形態3のアクチュエータ
ーと基本構成は同様であるが、各圧電体素子における第
2の電極金属膜142と第3の電極金属膜146との間
の接続部分が実施の形態3のアクチュエーターとは異な
る。すなわち、実施の形態4のアクチュエーターは、磁
気ディスク記録再生装置のヘッドスライダをディスク上
の所定のトラック位置に高精度に位置決めするために用
いられるアクチュエーターであって、(1)実施の形態
1及び2で説明した製造方法を適用して作製された1対
の圧電体素子V1,V2を備えている点、(2)左右対
称に設けられた2つの圧電体素子V1,V2はそれぞ
れ、より大きい変位量が得られるように、2つの薄膜圧
電体素子V11(V21),V12(V22)が積層さ
れている点では実施の形態3のアクチュエーターと同様
である。以下、実施の形態4のアクチュエーターの製造
方法について説明する。Fourth Embodiment Embodiment 4 according to the present invention
The actuator of No. 3 has the same basic configuration as that of the actuator of Embodiment 3, but the connecting portion between the second electrode metal film 142 and the third electrode metal film 146 in each piezoelectric element is the same as that of Embodiment 3. Different from the actuator of. That is, the actuator of the fourth embodiment is an actuator used for positioning the head slider of the magnetic disk recording / reproducing apparatus at a predetermined track position on the disk with high accuracy, and includes (1) the first and second embodiments. The pair of piezoelectric elements V1 and V2 manufactured by applying the manufacturing method described in 1. is provided, and (2) the two piezoelectric elements V1 and V2 provided symmetrically each have a larger displacement. This is the same as the actuator of the third embodiment in that the two thin film piezoelectric elements V11 (V21) and V12 (V22) are laminated so that the amount can be obtained. Hereinafter, a method for manufacturing the actuator according to the fourth embodiment will be described.
【0100】実施の形態4のアクチュエーターの製造方
法において、各圧電体素子V1,V2の第2ステップ部
144cより上の部分が形成されるまでの工程(図26
〜図29)は、実施の形態3のアクチュエーターの製造
方法と同様であるので説明は省略する。尚、以下の説明
及び図面において、実施の形態3と同様のものには同様
の符号を付して示す。In the method of manufacturing the actuator according to the fourth embodiment, steps up to the formation of the portion above the second step portion 144c of each piezoelectric element V1, V2 (FIG. 26).
29 to 29) are the same as the method of manufacturing the actuator of the third embodiment, the description thereof will be omitted. In the following description and drawings, the same components as those in the third embodiment are designated by the same reference numerals.
【0101】各圧電体素子V1,V2の第2ステップ部
144cより上の部分を形成した後、第2ステップ部1
44cより上の部分と第2ステップ部144cを覆うマ
スクM11,M21を形成し、そのマスクM11,M2
1が形成されていない部分の第2の薄膜圧電体層148
を第3の電極金属膜146が露出するまでエッチングす
る(図42(a)(b))。これにより、第2の薄膜圧
電体層148が所定の形状に加工される。ここで、各圧
電体素子V1,V2において、第2の薄膜圧電体層14
8には、第1の電極金属膜140と第4の電極金属膜1
48を接続する制御電極170を形成するための切り欠
き部148k2と、第2の電極金属膜142と第3の電
極金属膜146を接続するスルーホールTH23を形成
するための切り欠き部148k1が形成される。After forming the portions above the second step portion 144c of each of the piezoelectric elements V1 and V2, the second step portion 1 is formed.
Masks M11 and M21 that cover the portion above 44c and the second step portion 144c are formed, and the masks M11 and M2 are formed.
No. 1 is not formed on the second thin film piezoelectric layer 148
Is etched until the third electrode metal film 146 is exposed (FIGS. 42A and 42B). As a result, the second thin film piezoelectric layer 148 is processed into a predetermined shape. Here, in each piezoelectric element V1 and V2, the second thin film piezoelectric layer 14
8 includes a first electrode metal film 140 and a fourth electrode metal film 1
A notch 148k2 for forming the control electrode 170 connecting 48 and a notch 148k1 for forming the through hole TH23 connecting the second electrode metal film 142 and the third electrode metal film 146 are formed. To be done.
【0102】次に、マスクM11,M21を剥離した
後、形状加工された第2の薄膜圧電体層148とその周
辺部(例えば、5μm幅の周辺部)を覆うマスクM1
4,M24を形成し、マスクM14,M24が形成され
ていない部分を第1の薄膜圧電体層138の途中までエ
ッチングする(図43(a)(b))。このエッチング
により、圧電体素子V1,V2においてそれぞれ、第1
ステップ部138cより上の部分が形成される。この
際、マスクM14,M24は、切り欠き部148k2に
おいては、第2の薄膜圧電体層148の近傍(例えば、
≦5μm)の周辺部のみを覆い、切り欠き部148k1
においては、切り欠き部148k1全体を覆うように形
成する。これにより、切り欠き部148k1において、
第3の電極金属膜146が矩形形状に露出された、第2
の電極金属膜142と第3の電極金属膜146を接続す
るスルーホールTH23を形成するための領域146d
が確保される。Next, after the masks M11 and M21 are peeled off, the mask M1 which covers the shape-processed second thin film piezoelectric layer 148 and its peripheral portion (for example, a peripheral portion having a width of 5 μm).
4, M24 are formed, and a portion where the masks M14 and M24 are not formed is etched halfway through the first thin film piezoelectric layer 138 (FIGS. 43A and 43B). By this etching, in the piezoelectric elements V1 and V2, the first
A portion above the step portion 138c is formed. At this time, the masks M14 and M24 are located near the second thin film piezoelectric layer 148 (for example, in the cutout portion 148k2).
Not more than 5 μm) and notch part 148k1
In, the cutout portion 148k1 is formed so as to cover the entire cutout portion 148k1. Thereby, in the cutout portion 148k1,
The second electrode metal film 146 exposed in a rectangular shape, the second
146d for forming a through hole TH23 connecting the electrode metal film 142 of FIG.
Is secured.
【0103】そして、マスクM14,M24を除去した
後、各圧電体素子V1,V2において第1ステップ部1
38cより上の部分とその周辺部近傍を覆うマスクM1
5,M25を形成し、マスクが形成されていない部分の
第1の薄膜圧電体層138を第1の電極金属膜140の
表面が露出するまでエッチングする。このマスクM1
5,M25は、第2の薄膜圧電体層148の切り欠き部
148k2についても、第2の薄膜圧電体層148の近
傍(例えば、≦5μm)の周辺部のみを覆うように形成
する。これにより、第1の薄膜圧電体層138におい
て、切り欠き部148k2に対応する切り欠き部138
k2が形成される。このエッチング工程により、各圧電
体素子V1,V2における第1の電極金属膜140より
上の部分が形成される。尚、切り欠き部148k2と切
り欠き部138k2の間には、ドライエッチング方向に
直交する電極分離面である、例えば、幅5μm程度のス
テップ部が存在する。Then, after removing the masks M14 and M24, the first step portion 1 of each piezoelectric element V1 and V2 is removed.
Mask M1 for covering the portion above 38c and the vicinity of the peripheral portion
5, M25 is formed, and the portion of the first thin film piezoelectric layer 138 where the mask is not formed is etched until the surface of the first electrode metal film 140 is exposed. This mask M1
Also, M5 and M25 are formed so that the notch 148k2 of the second thin film piezoelectric layer 148 covers only the peripheral portion near the second thin film piezoelectric layer 148 (for example, ≦ 5 μm). Thereby, in the first thin film piezoelectric layer 138, the cutout portion 138 corresponding to the cutout portion 148k2.
k2 is formed. By this etching step, a portion of each piezoelectric element V1, V2 above the first electrode metal film 140 is formed. In addition, between the notch portion 148k2 and the notch portion 138k2, there is a step portion having a width of, for example, about 5 μm which is an electrode separation surface orthogonal to the dry etching direction.
【0104】次に、マスクM15,M25を除去した
後、各圧電体素子V1,V2における第1の電極金属膜
140の形状を加工するためのマスクM41を形成し
て、マスクM41が形成されていない部分を基板70が
露出するまでエッチングする。マスクM41は、切り欠
き部138k2において切り欠かれた部分全体を覆うよ
うに形成し、また、マスクM41にはエッチングの前に
領域146dにおいてスルーホールTH23を形成する
ための開口部が形成される。このようにマスク41を形
成することにより、各圧電体素子V1,V2における第
1の電極金属膜の外形が加工されるととも、領域146
dにおいて絶縁層150を貫通するスルーホールTH2
3を形成され、かつ切り欠き部138k2において、第
1の電極金属膜140が矩形形状に露出された領域14
0dが形成される。この領域140dは、制御電極17
0を形成する部分として利用される。Next, after removing the masks M15 and M25, a mask M41 for processing the shape of the first electrode metal film 140 in each of the piezoelectric elements V1 and V2 is formed, and the mask M41 is formed. The non-existing portion is etched until the substrate 70 is exposed. The mask M41 is formed so as to cover the entire cutout portion in the cutout portion 138k2, and an opening portion for forming a through hole TH23 in the region 146d before etching is formed in the mask M41. By forming the mask 41 in this manner, the outer shape of the first electrode metal film in each of the piezoelectric elements V1 and V2 is processed, and the region 146 is formed.
through hole TH2 penetrating the insulating layer 150 at d
3 in which the first electrode metal film 140 is exposed in a rectangular shape in the cutout portion 138k2.
0d is formed. This region 140d is provided with the control electrode 17
It is used as a part forming 0.
【0105】次に、接着剤層150を貫通するスルーホ
ールTH23部分を開口させる開口部161cと第1の
電極金属膜140と第4の電極金属膜148を接続する
ための開口部分(開口部161a,161b)を除いて
素子全体を覆う絶縁膜161を形成する(図46(a)
(b))。絶縁層161を形成した後、第1の電極金属
膜140と第4の電極金属膜148を接続する制御電極
171と第2の電極金属膜142と第3の電極金属膜1
46を接続するコモン電極181とを形成する(図47
(a)(b))。Next, an opening 161c for opening the through hole TH23 portion penetrating the adhesive layer 150, and an opening (opening 161a) for connecting the first electrode metal film 140 and the fourth electrode metal film 148. , 161b) to form an insulating film 161 covering the entire element (FIG. 46 (a)).
(B)). After forming the insulating layer 161, the control electrode 171, the second electrode metal film 142, and the third electrode metal film 1 that connect the first electrode metal film 140 and the fourth electrode metal film 148 are connected.
And a common electrode 181 connecting 46 is formed (FIG. 47).
(A) (b)).
【0106】以上のように構成された実施の形態4のア
クチュエーターA2は、実施の形態3と同様、その1対
の圧電体素子V1,V2がそれぞれ、第1の薄膜圧電体
138の外周側面にステップ部138cを有し、かつ第
2の薄膜圧電体144の外周側面にステップ部144c
を有している。これにより、製造過程において側壁部に
付着するリーク電流の原因となる側壁付着物をステップ
部138c及びステップ部144cにより電気的に分離
できる。また、実施の形態4のアクチュエーターA2
は、その1対の圧電体素子V1,V2がそれぞれ、切り
欠き部148k2と切り欠き部138k2の間に、ドラ
イエッチング方向に直交する電極分離面であるステップ
部を有しているので、切り欠き部148k2と切り欠き
部138k2の側壁に付着する側壁付着物をステップ部
により電気的に分離できる。従って、実施の形態4のア
クチュエーターA2は、その1対の圧電体素子V1,V
2においてそれぞれ、第1の電極金属膜140と第2の
電極金属膜142の間のリーク電流と第3の電極金属膜
146と第4の電極金属膜148の間のリーク電流とを
押さえることができる。これにより、実施の形態4のア
クチュエーターA2によれば、素子全体としてのリーク
電流を極めて小さくできるアクチュエーターを提供でき
る。In the actuator A2 of the fourth embodiment configured as described above, as in the third embodiment, the pair of piezoelectric elements V1 and V2 are provided on the outer peripheral side surface of the first thin film piezoelectric element 138, respectively. The step portion 138c is provided, and the step portion 144c is provided on the outer peripheral side surface of the second thin film piezoelectric body 144.
have. As a result, the side wall deposits that cause a leak current that adheres to the side wall during the manufacturing process can be electrically separated by the step part 138c and the step part 144c. In addition, the actuator A2 of the fourth embodiment
Since the pair of piezoelectric elements V1 and V2 each have a step portion, which is an electrode separation surface orthogonal to the dry etching direction, between the notch portion 148k2 and the notch portion 138k2. Side wall deposits attached to the side walls of the portion 148k2 and the cutout portion 138k2 can be electrically separated by the step portion. Therefore, the actuator A2 of the fourth embodiment has the pair of piezoelectric elements V1 and V2.
2 can suppress the leak current between the first electrode metal film 140 and the second electrode metal film 142 and the leak current between the third electrode metal film 146 and the fourth electrode metal film 148, respectively. it can. As a result, according to the actuator A2 of the fourth embodiment, it is possible to provide an actuator in which the leak current of the entire element can be made extremely small.
【0107】[0107]
【発明の効果】上述したように、本発明の薄膜圧電体素
子によると、薄膜圧電体の上面に薄膜圧電体が露出した
周囲領域が設けられているので、この周囲領域によっ
て、薄膜圧電体素子の側面の付着物が分離される。これ
により、薄膜圧電体の両面に形成された電極金属膜同士
が側壁付着物を介して短絡することがなく、電極金属膜
間の絶縁性を向上させることができるので、薄膜圧電体
素子の信頼性を向上させることができる。また、本発明
によれば、リーク電流が少なくかつ信頼性の高いアクチ
ュエータを提供できる。As described above, according to the thin film piezoelectric element of the present invention, the thin film piezoelectric element is provided with the peripheral area on which the thin film piezoelectric element is exposed. The deposits on the sides of the are separated. Accordingly, the electrode metal films formed on both surfaces of the thin film piezoelectric body are not short-circuited with each other through the side wall deposits, and the insulation property between the electrode metal films can be improved. It is possible to improve the sex. Further, according to the present invention, it is possible to provide an actuator having a small leak current and high reliability.
【図1】 (a)および(b)は、本発明の実施形態1
に係る薄膜圧電体素子を示す断面図である。1A and 1B show a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a thin film piezoelectric element according to the present invention.
【図2】 (a)〜(d)は、本発明の実施形態1に係
る薄膜圧電体素子の製造方法を説明する断面図である。2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の実施形態2に係る薄膜圧電体素子を
示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a thin film piezoelectric element according to a second embodiment of the present invention.
【図4】 図3の薄膜圧電体素子の4A−4A’断面図
である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the thin film piezoelectric element of FIG. 3, taken along line 4A-4A ′.
【図5】 本発明の実施形態2に係る薄膜圧電体素子の
電圧印加方法の一例を模式的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a voltage applying method for a thin film piezoelectric element according to a second embodiment of the present invention.
【図6】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方法
を説明する断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図7】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方法
を説明する断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図8】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方法
を説明する断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図9】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方法
を説明する断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図10】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方
法を説明する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図11】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方
法を説明する断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図12】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方
法を説明する断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図13】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方
法を説明する断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図14】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方
法を説明する断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図15】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方
法を説明する断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図16】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方
法を説明する断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図17】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方
法を説明する断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図18】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方
法を説明する断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図19】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方
法を説明する断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図20】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方
法を説明する断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図21】 実施形態2に係る薄膜圧電体素子の製造方
法を説明する断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the second embodiment.
【図22】 実施形態2の薄膜圧電体素子を使用したヘ
ッド支持機構を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a head support mechanism using the thin film piezoelectric element of the second embodiment.
【図23】 (a)〜(c)は、一般的な薄膜圧電体素
子の製造工程を示す断面図である。23A to 23C are cross-sectional views showing a manufacturing process of a general thin film piezoelectric element.
【図24】 本発明の実施形態3に係るアクチュエータ
A1を示す平面図である。FIG. 24 is a plan view showing an actuator A1 according to Embodiment 3 of the present invention.
【図25】 図24のアクチュエータA1のX−X断面
図である。25 is a cross-sectional view taken along the line XX of the actuator A1 of FIG.
【図26】 実施の形態3の製造方法における基板上に
積層体を構成する工程を説明する断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view illustrating a step of forming a laminated body on a substrate in the manufacturing method according to the third embodiment.
【図27】 実施の形態3の製造方法において、基板上
にマスクを形成した工程の平面図である。FIG. 27 is a plan view of the step of forming a mask on the substrate in the manufacturing method according to the third embodiment.
【図28】 実施の形態3の製造方法において、圧電体
素子V1,V2の第2ステップ部144cより上の部分
を形成する工程を説明する平面図(a)と断面図(b)
である。FIG. 28 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) illustrating a step of forming a portion of the piezoelectric elements V1 and V2 above the second step portion 144c in the manufacturing method according to the third embodiment.
Is.
【図29】 実施の形態3の製造方法において、圧電体
素子V1,V2の第2ステップ部144cより上の部分
を形成した後、マスクM10,M20を剥離した状態を
示す平面図(a)と断面図(b)である。FIG. 29 is a plan view (a) showing a state in which the masks M10 and M20 have been peeled off after forming portions of the piezoelectric elements V1 and V2 above the second step portion 144c in the manufacturing method according to the third embodiment; It is sectional drawing (b).
【図30】 実施の形態3の製造方法において、圧電体
素子V1,V2の第1ステップ部138cより上の部分
を形成する工程を説明する平面図(a)と断面図(b)
である。FIG. 30 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) illustrating a step of forming a portion of the piezoelectric elements V1 and V2 above the first step portion 138c in the manufacturing method according to the third embodiment.
Is.
【図31】 実施の形態3の製造方法において、圧電体
素子V1,V2の第1の薄膜誘電体の加工が完了した状
態を示す平面図(a)と断面図(b)である。FIG. 31 is a plan view (a) and a sectional view (b) showing a state where the processing of the first thin film dielectric of the piezoelectric elements V1 and V2 is completed in the manufacturing method according to the third embodiment.
【図32】 実施の形態3の製造方法において、圧電体
素子V1,V2の第1の電極金属膜の加工が完了した状
態を示す平面図(a)と断面図(b)である。FIG. 32 is a plan view (a) and a sectional view (b) showing a state in which the processing of the first electrode metal film of the piezoelectric elements V1 and V2 is completed in the manufacturing method according to the third embodiment.
【図33】 実施の形態3の製造方法において、接着剤
層150を貫通するスルーホールTH23を形成する工
程を示す平面図(a)と断面図(b)である。FIG. 33 is a plan view (a) and a sectional view (b) showing a step of forming a through hole TH23 penetrating the adhesive layer 150 in the manufacturing method according to the third embodiment.
【図34】 実施の形態3の製造方法において、素子全
体を覆う絶縁膜160を形成する工程を示す平面図
(a)と断面図(b)である。FIG. 34 is a plan view (a) and a sectional view (b) showing a step of forming an insulating film 160 covering the entire element in the manufacturing method according to the third embodiment.
【図35】 実施の形態3の製造方法において、制御電
極170とコモン電極180とを形成する工程を示す平
面図(a)と断面図(b)である。FIG. 35 is a plan view (a) and a sectional view (b) showing a step of forming a control electrode 170 and a common electrode 180 in the manufacturing method of the third embodiment.
【図36】 実施の形態3のアクチュエータの電圧に対
するリーク電流を示すグラフである。FIG. 36 is a graph showing leakage current with respect to voltage of the actuator according to the third embodiment.
【図37】 実施の形態3のアクチュエータ素子を仮固
定用基板に転写する工程を示す断面図(1)である。FIG. 37 is a sectional view (1) showing a step of transferring the actuator element according to the third embodiment to the temporary fixing substrate.
【図38】 実施の形態3のアクチュエータ素子を仮固
定用基板に転写する工程を示す断面図(2)である。FIG. 38 is a sectional view (2) showing a step of transferring the actuator element according to the third embodiment to the temporary fixing substrate.
【図39】 磁気ディスク装置の構成の概要を示す模式
図である。FIG. 39 is a schematic diagram showing an outline of the configuration of a magnetic disk device.
【図40】 磁気ディスク装置のヘッド支持機構の構成
を示す斜視図である。FIG. 40 is a perspective view showing a configuration of a head support mechanism of the magnetic disk device.
【図41】 磁気ディスク装置のヘッド支持機構の構成
を示す分解斜視図である。FIG. 41 is an exploded perspective view showing the configuration of the head support mechanism of the magnetic disk device.
【図42】 実施の形態4のアクチュエータの製造方法
において、圧電体素子V1,V2の第3の電極金属膜よ
り上の部分を形成する工程を説明する平面図(a)と断
面図(b)である。FIG. 42 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) illustrating a step of forming a portion of the piezoelectric elements V1 and V2 above the third electrode metal film in the method of manufacturing an actuator according to the fourth embodiment. Is.
【図43】 実施の形態4の製造方法において、圧電体
素子V1,V2の第1ステップ部138cより上の部分
を形成する工程を示す平面図(a)と断面図(b)であ
る。FIG. 43 is a plan view (a) and a sectional view (b) showing a step of forming a portion of the piezoelectric elements V1 and V2 above the first step portion 138c in the manufacturing method according to the fourth embodiment.
【図44】 実施の形態4の製造方法において、圧電体
素子V1,V2の第1の電極金属膜より上の部分を形成
する工程を説明する平面図(a)と断面図(b)であ
る。FIG. 44 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) illustrating a step of forming a portion of the piezoelectric elements V1 and V2 above the first electrode metal film in the manufacturing method according to the fourth embodiment. .
【図45】 実施の形態4の製造方法において、圧電体
素子V1,V2の第1の電極金属膜の加工が完了した状
態を示す平面図(a)と断面図(b)である。FIG. 45 is a plan view (a) and a sectional view (b) showing a state in which the processing of the first electrode metal film of the piezoelectric elements V1 and V2 has been completed in the manufacturing method of the fourth embodiment.
【図46】 実施の形態4の製造方法において、素子全
体を覆う絶縁膜160を形成する工程を示す平面図
(a)と断面図(b)である。FIG. 46 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) showing a step of forming an insulating film 160 covering the entire element in the manufacturing method according to the fourth embodiment.
【図47】 実施の形態4の製造方法において、制御電
極170とコモン電極180とを形成する工程を示す平
面図(a)と断面図(b)である。FIG. 47 is a plan view (a) and a sectional view (b) showing a step of forming a control electrode 170 and a common electrode 180 in the manufacturing method according to the fourth embodiment.
2:薄膜圧電体素子、2A:薄膜圧電体素子、4:薄膜
圧電体、4a:薄膜圧電体の下面、4b:薄膜圧電体の
中央領域、4c:薄膜圧電体の周囲領域、4d:薄膜圧
電体の上面、6:第1の電極金属膜、7:第1の電極金
属膜の側面、8:第2の電極金属膜、9:薄膜圧電体の
側面、11:第2の電極金属膜の側面、12:側壁付着
物、14:第1のエッチングマスク、18:第2のエッ
チングマスク、30:薄膜圧電体素子、32:第1の薄
膜圧電体素子、34:第2の薄膜圧電体素子、36:ス
ルーホール、38:第1の薄膜圧電体、40:第1の電
極金属膜、42:第2の電極金属膜、44:第2の薄膜
圧電体、46:第3の電極金属膜、48:第4の電極金
属膜、50:接着剤層2: Thin-film piezoelectric material element, 2A: Thin-film piezoelectric material element, 4: Thin-film piezoelectric material, 4a: Lower surface of thin-film piezoelectric material, 4b: Central area of thin-film piezoelectric material, 4c: Surrounding area of thin-film piezoelectric material, 4d: Thin-film piezoelectric material The upper surface of the body, 6: the first electrode metal film, 7: the side surface of the first electrode metal film, 8: the second electrode metal film, 9: the side surface of the thin film piezoelectric body, 11: the second electrode metal film Side surface, 12: deposit on side wall, 14: first etching mask, 18: second etching mask, 30: thin film piezoelectric element, 32: first thin film piezoelectric element, 34: second thin film piezoelectric element , 36: through holes, 38: first thin film piezoelectric body, 40: first electrode metal film, 42: second electrode metal film, 44: second thin film piezoelectric body, 46: third electrode metal film , 48: fourth electrode metal film, 50: adhesive layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 41/18 H01L 41/08 J 41/187 41/22 Z 41/22 41/18 101D 101Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 41/18 H01L 41/08 J 41/187 41/22 Z 41/22 41/18 101D 101Z
Claims (17)
する薄膜圧電体と、前記第1の面上の第1の電極金属膜
と、前記第2の面上の第2の電極金属膜とからなる単位
積層体を少なくとも1つ備えた薄膜圧電体素子におい
て、 前記第1の電極金属膜と前記第2の電極金属膜の間に、
前記第1の面に平行な前記薄膜圧電体表面からなる電極
分離面が設けられたことを特徴とする薄膜圧電体素子。1. A thin-film piezoelectric material having a first surface and a second surface facing each other, a first electrode metal film on the first surface, and a second electrode on the second surface. In a thin film piezoelectric element including at least one unit laminate body including a metal film, between the first electrode metal film and the second electrode metal film,
A thin film piezoelectric element, wherein an electrode separation surface composed of the thin film piezoelectric surface parallel to the first surface is provided.
面に設けられたステップ部である請求項1記載の薄膜圧
電体素子。2. The thin film piezoelectric element according to claim 1, wherein the electrode separation surface is a step portion provided on a side surface of the thin film piezoelectric body.
膜の外側に位置する前記第2の面の外周部分である請求
項1記載の薄膜圧電体素子。3. The thin film piezoelectric element according to claim 1, wherein the electrode separation surface is an outer peripheral portion of the second surface located outside the second electrode metal film.
ある請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載の薄膜圧
電体素子。4. The thin film piezoelectric element according to claim 1, wherein the width of the electrode separation surface is 0.1 μm or more.
する第1の薄膜圧電体と前記第1の面上の第1の電極金
属膜と前記第2の面上の第2の電極金属膜とからなる第
1の単位積層体と、互いに対向する第3の面と第4の面
を有する第2の薄膜圧電体と前記第3の面上の第3の電
極金属膜と、前記第4の面上の第4の電極金属膜とから
なる第2の単位積層体とを備え、前記第1の単位積層体
と前記第2の単位積層体とを前記第2の電極金属膜と前
記第3の電極金属膜とを対向させて接合してなる薄膜圧
電体素子であって、 前記第1の電極金属膜と前記第2の電極金属膜の間に、
前記第1の面に平行な前記第1の薄膜圧電体表面からな
る第1の電極分離面を有し、 かつ前記第3の電極金属膜と前記第4の電極金属膜の間
に、前記第3の面に平行な前記第2の薄膜圧電体表面か
らなる第2の電極分離面を有することを特徴とする薄膜
圧電体素子。5. A first thin film piezoelectric body having a first surface and a second surface facing each other, a first electrode metal film on the first surface, and a second electrode metal film on the second surface. A first unit laminated body including an electrode metal film, a second thin film piezoelectric body having a third surface and a fourth surface facing each other, and a third electrode metal film on the third surface, A second unit laminate composed of a fourth electrode metal film on the fourth surface, the first unit laminate and the second unit laminate being the second electrode metal film. And a third electrode metal film facing each other and being bonded, wherein a thin film piezoelectric element is provided between the first electrode metal film and the second electrode metal film.
A first electrode separation surface composed of the surface of the first thin-film piezoelectric material parallel to the first surface, and between the third electrode metal film and the fourth electrode metal film, 3. A thin film piezoelectric element having a second electrode separation surface formed of the surface of the second thin film piezoelectric body parallel to the surface of No. 3.
金属膜とが絶縁性の接着層を介して接合され、前記第2
の電極金属膜と前記第3の電極金属膜とが前記接着層に
形成されたスルーホールを介して接続された請求項5記
載の薄膜圧電体素子。6. The second electrode metal film and the third electrode metal film are bonded to each other via an insulating adhesive layer,
6. The thin film piezoelectric element according to claim 5, wherein said electrode metal film and said third electrode metal film are connected via a through hole formed in said adhesive layer.
属膜に達するように前記第4の電極金属膜と前記第2の
薄膜圧電体を除去することにより設けられた凹部内に形
成され、該凹部は前記第2の薄膜圧電体の内周側面に前
記第3の面に平行な電極分離面を有する請求項6記載の
薄膜圧電体素子。7. The through hole is formed in a recess provided by removing the fourth electrode metal film and the second thin film piezoelectric material so as to reach the third electrode metal film, 7. The thin film piezoelectric element according to claim 6, wherein the recess has an electrode separation surface parallel to the third surface on an inner peripheral side surface of the second thin film piezoelectric body.
属膜に達するように前記第4の電極金属膜と前記第2の
薄膜圧電体を除去することにより設けられた切り欠き部
に形成され、該切り欠き部における前記第2の薄膜圧電
体の側面に前記第3の面に平行な電極分離面を有する請
求項6記載の薄膜圧電体素子。8. The through hole is formed in a cutout portion provided by removing the fourth electrode metal film and the second thin film piezoelectric body so as to reach the third electrode metal film. 7. The thin film piezoelectric element according to claim 6, wherein an electrode separation surface parallel to the third surface is provided on a side surface of the second thin film piezoelectric body in the cutout portion.
体素子を備えたアクチュエータであって、 前記圧電体素子はそれぞれ、 互いに対向する第1の面と第2の面を有する第1の薄膜
圧電体と前記第1の面上の第1の電極金属膜と前記第2
の面上の第2の電極金属膜とからなる第1の単位積層体
と、互いに対向する第3の面と第4の面を有する第2の
薄膜圧電体と前記第3の面上の第3の電極金属膜と、前
記第4の面上の第4の電極金属膜とからなる第2の単位
積層体とを備え、前記第1の単位積層体と前記第2の単
位積層体とを前記第2の電極金属膜と前記第3の電極金
属膜とを対向させて接合することにより構成され、 前記第1の電極金属膜と前記第2の電極金属膜の間に、
前記第1の面に平行な前記第1の薄膜圧電体表面からな
る第1の電極分離面を有し、 かつ前記第3の電極金属膜と前記第4の電極金属膜の間
に、前記第3の面に平行な前記第2の薄膜圧電体表面か
らなる第2の電極分離面を有することを特徴とするアク
チュエータ。9. An actuator comprising a pair of piezoelectric elements that expand and contract in directions parallel to each other, wherein the piezoelectric elements each have a first surface and a second surface facing each other. The thin-film piezoelectric material, the first electrode metal film on the first surface, and the second electrode
A first unit laminate composed of the second electrode metal film on the surface of the first thin film, a second thin film piezoelectric body having a third surface and a fourth surface facing each other, and a first thin film on the third surface. A second unit laminated body including an electrode metal film of No. 3 and a fourth electrode metal film on the fourth surface, and the first unit laminated body and the second unit laminated body. The second electrode metal film and the third electrode metal film are opposed to each other and bonded to each other, and between the first electrode metal film and the second electrode metal film,
A first electrode separation surface composed of the surface of the first thin-film piezoelectric material parallel to the first surface, and between the third electrode metal film and the fourth electrode metal film, An actuator having a second electrode separation surface formed of the surface of the second thin-film piezoelectric material parallel to the surface No. 3.
の電極金属膜と前記第3の電極金属膜とが絶縁性の接着
層を介して接合され、前記第2の電極金属膜と前記第3
の電極金属膜とが前記接着層に形成されたスルーホール
を介して接続された請求項9記載のアクチュエータ。10. The piezoelectric element is provided with the second element, respectively.
And the third electrode metal film are bonded to each other via an insulating adhesive layer, and the second electrode metal film and the third electrode metal film are bonded to each other.
10. The actuator according to claim 9, wherein said electrode metal film is connected via a through hole formed in said adhesive layer.
金属膜に達するように前記第4の電極金属膜と前記第2
の薄膜圧電体を除去することにより設けられた凹部内に
形成され、該凹部は前記第2の薄膜圧電体の内周側面に
前記第3の面に平行な電極分離面を有する請求項10記
載のアクチュエータ。11. The through hole and the second electrode metal film and the second electrode metal film so as to reach the third electrode metal film.
11. The thin film piezoelectric body is formed in a recess provided by removing the thin film piezoelectric body, and the recess has an electrode separation surface parallel to the third surface on an inner peripheral side surface of the second thin film piezoelectric body. Actuator.
金属膜に達するように前記第4の電極金属膜と前記第2
の薄膜圧電体を除去することにより設けられた切り欠き
部に形成され、該切り欠き部における前記第2の薄膜圧
電体の側面に前記第3の面に平行な電極分離面を有する
請求項10記載のアクチュエータ。12. The through hole and the second electrode metal film and the second electrode metal film so as to reach the third electrode metal film.
11. The thin film piezoelectric material is formed in a cutout portion provided by removing the thin film piezoelectric material, and an electrode separation surface parallel to the third surface is formed on a side surface of the second thin film piezoelectric material in the cutout portion. Actuator described.
素子の前記スルーホールに形成された前記第2の電極金
属膜と前記第3の電極金属膜とを接続する電極金属膜
と、他方の圧電体素子の前記スルーホールに形成された
前記第2の電極金属膜と前記第3の電極金属膜とを接続
する電極金属膜とが互いに接続された請求項10記載の
アクチュエータ。13. An electrode metal film for connecting the second electrode metal film and the third electrode metal film formed in the through hole of one piezoelectric element of the pair of piezoelectric elements, 11. The actuator according to claim 10, wherein an electrode metal film that connects the second electrode metal film and the third electrode metal film formed in the through hole of the other piezoelectric element is connected to each other.
極金属膜とが積層されてなる積層体をドライエッチング
により所定の形状に加工することにより、薄膜圧電体素
子を製造する製造方法において、 前記上部電極金属膜上に所定の形状の第1のマスクを形
成してその第1のマスクの外側に前記薄膜圧電体面が露
出するまでドライエッチングを行う第1エッチング工程
と、 前記第1のマスクを除去した後、第2のマスクを上記所
定の形状に加工された上部電極金属膜をその上部電極金
属膜の周りの薄膜圧電体の一部に延在して覆うように形
成し、その第2のマスクの外側に位置する薄膜圧電体と
下部電極金属膜とをドライエッチングにより除去する第
2エッチング工程とを含むことを特徴とする薄膜圧電体
素子の製造方法。14. A manufacturing method for manufacturing a thin film piezoelectric element by processing a laminated body formed by laminating a lower electrode metal film, a thin film piezoelectric body and an upper electrode metal film into a predetermined shape by dry etching, A first etching step of forming a first mask having a predetermined shape on the upper electrode metal film and performing dry etching until the thin film piezoelectric surface is exposed outside the first mask; After removing the second mask, a second mask is formed so as to extend and cover a part of the thin film piezoelectric material around the upper electrode metal film processed into the above-described predetermined shape. 2. A method for manufacturing a thin film piezoelectric element, comprising a second etching step of removing the thin film piezoelectric material and the lower electrode metal film located outside the mask of No. 2 by dry etching.
記薄膜圧電体を厚さ方向の途中までエッチング除去する
請求項14に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。15. The method of manufacturing a thin film piezoelectric element according to claim 14, wherein, in the first etching step, the thin film piezoelectric element is removed by etching halfway in the thickness direction.
と第2電極金属膜とが積層されてなる2つの単位積層体
を、一方の単位積層体の第2電極金属膜と他方の単位積
層体の第1電極金属膜とが対向するように接着剤層を介
して接合した積層体をドライエッチングにより所定の形
状に加工することにより、薄膜圧電体素子を製造する製
造方法において、 前記各単位積層体を加工する際に、 前記第1電極金属膜を所定の形状に加工する下部エッチ
ング工程を、前記第2電極金属膜を所定の形状に加工す
る上部エッチング工程とは別に設け、 前記下部エッチング工程において、前記第1電極金属膜
を形成するためのマスクを前記第2電極金属膜とその周
りに露出された薄膜圧電体の一部を覆うように形成し、
そのマスクの外側に位置する薄膜圧電体と第1電極金属
膜とを除去することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造
方法。16. Two unit laminates, each of which is formed by laminating a first electrode metal film, a thin film piezoelectric body, and a second electrode metal film, wherein a second electrode metal film of one unit laminate and another unit laminate are formed. A manufacturing method for manufacturing a thin film piezoelectric element by processing a laminated body, which is bonded via an adhesive layer so as to face the first electrode metal film of the body, into a predetermined shape by dry etching. When processing the stacked body, a lower etching step of processing the first electrode metal film into a predetermined shape is provided separately from an upper etching step of processing the second electrode metal film into a predetermined shape. In the step, a mask for forming the first electrode metal film is formed so as to cover the second electrode metal film and a part of the thin film piezoelectric body exposed around the second electrode metal film,
A method of manufacturing a thin film piezoelectric element, characterized in that the thin film piezoelectric body and the first electrode metal film located outside the mask are removed.
膜を加工する下部エッチング工程と前記一方の単位積層
体の第2電極金属膜を加工する上部エッチング工程と
は、同一のマスクによる連続したエッチング工程である
請求項16記載の薄膜圧電体素子の製造方法。17. The lower etching process for processing the first electrode metal film of the other unit laminated body and the upper etching process for processing the second electrode metal film of the one unit laminated body are continuously performed using the same mask. 17. The method of manufacturing a thin film piezoelectric element according to claim 16, which is the etching step.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005268723A (en) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Tdk Corp | Method for manufacturing thin film piezoelectric element, and method for manufacturing suspension |
JP2005340631A (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Sony Corp | Piezoelectric element component and electronic equipment |
JP2006100781A (en) * | 2004-09-06 | 2006-04-13 | Tdk Corp | Electronic device and its production method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0715799A (en) * | 1993-04-12 | 1995-01-17 | Acuson Corp | Ultrasonic transducer with reduced side lobe and its manufacture |
JPH10128973A (en) * | 1996-10-28 | 1998-05-19 | Seiko Epson Corp | Piezoelectric element and manufacture thereof |
JP2001036026A (en) * | 1999-05-14 | 2001-02-09 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
JP2001230655A (en) * | 2000-02-18 | 2001-08-24 | Toyo Commun Equip Co Ltd | Piezoelectric vibrator |
-
2002
- 2002-08-21 JP JP2002240617A patent/JP2003179281A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0715799A (en) * | 1993-04-12 | 1995-01-17 | Acuson Corp | Ultrasonic transducer with reduced side lobe and its manufacture |
JPH10128973A (en) * | 1996-10-28 | 1998-05-19 | Seiko Epson Corp | Piezoelectric element and manufacture thereof |
JP2001036026A (en) * | 1999-05-14 | 2001-02-09 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
JP2001230655A (en) * | 2000-02-18 | 2001-08-24 | Toyo Commun Equip Co Ltd | Piezoelectric vibrator |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005268723A (en) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Tdk Corp | Method for manufacturing thin film piezoelectric element, and method for manufacturing suspension |
JP4581447B2 (en) * | 2004-03-22 | 2010-11-17 | Tdk株式会社 | Method for manufacturing thin film piezoelectric element and method for manufacturing suspension |
JP2005340631A (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Sony Corp | Piezoelectric element component and electronic equipment |
JP2006100781A (en) * | 2004-09-06 | 2006-04-13 | Tdk Corp | Electronic device and its production method |
JP4670495B2 (en) * | 2004-09-06 | 2011-04-13 | Tdk株式会社 | Electronic device and manufacturing method thereof |
US8183749B2 (en) | 2004-09-06 | 2012-05-22 | Tdk Corporation | Electronic device and method of making same |
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