JP2020088115A - 圧電デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バイパス配線および接続配線の各幅が好適に設計され、かつ、圧電素子の信頼性が高い圧電デバイスを製造できる圧電デバイス製造方法を提供する。【解決手段】圧電デバイス製造方法は、振動板の第１領域に配置される第１電極と、前記振動板のうち前記第１領域とは異なる第２領域に配置されかつ第１スリットを有する第１バイパス配線と、前記第１領域および前記第２領域にわたって配置されかつ前記第１電極と前記第１バイパス配線とを接続する第１接続配線と、を形成する第１電極形成工程と、前記第１電極、前記第１バイパス配線および前記第１接続配線を覆うように、圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、前記圧電体層のうち前記平面視で前記第１電極と重なる部分が残るように、前記圧電体層の一部を除去して圧電体を形成する圧電体形成工程と、前記圧電体の上に第２電極を形成する第２電極形成工程と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、圧電デバイス製造方法に関する。

従来、振動板上に第１電極、圧電体層および第２電極が順に積層されて成る圧電素子を複数備える、超音波デバイスなどの圧電デバイスが知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載の超音波デバイスでは、グループ化された複数の圧電素子毎に、共通のバイパス配線（配線部）が電気的に接続されている。バイパス配線は、振動板において圧電素子が配置された振動領域を迂回するように配置されており、各圧電素子に対して接続配線（接続部）を介して電気的に接続されている。バイパス配線は、自身の電気抵抗を下げるために幅広に形成されている一方、接続配線は、振動領域の可撓性を損なわないように幅狭に形成されている。つまり、バイパス配線の幅が接続配線の幅よりも広くなっている。

特開２０１８−１０７５７１号公報

特許文献１に記載の圧電デバイスを製造する場合、いわゆるゾルゲル法によって圧電体層を形成し、エッチング法により圧電体層の不要部分（圧電素子の形成領域外の部分）を除去することが一般的である。
しかし、ゾルゲル法により圧電体層を形成する際、バイパス配線と接続配線との幅の違いに起因して、これらの上に形成される圧電体層の厚みが不均一になる。具体的には、ゾルゲル法において用いられる圧電材料溶液は、液体の性質により、振動膜上の凸状部分から凹状部分に向かって液だれを生じる。接続配線により形成される凸状部分の幅の方が、バイパス配線により形成される凸状部分の幅よりも小さい場合、接続配線上から液だれする比率の方が、バイパス配線上から液だれする比率よりも大きくなる。よって、バイパス配線上に形成される圧電体層の厚みは、接続配線上に形成される圧電体層の厚みよりも厚くなる。このため、圧電体層をエッチングする際、バイパス配線上に形成された部分を完全に除去しようとすると、接続配線上に形成された部分がオーバーエッチングされ、接続配線が損傷を受けてしまう。これにより、接続配線に亀裂等が発生しやすくなり、圧電デバイスの信頼性が低下してしまう。

本発明の圧電デバイス製造方法は、開口部を有する基板と重なるように設けられた振動板のうち、前記基板の厚み方向からみた平面視で前記開口部と重なる第１領域に配置される第１電極と、前記振動板のうち前記第１領域とは異なる第２領域に配置されかつ第１スリットを有する第１バイパス配線と、前記第１領域および前記第２領域にわたって配置されかつ前記第１電極と前記第１バイパス配線とを接続する第１接続配線と、を形成する第１電極形成工程と、前記第１電極、前記第１バイパス配線および前記第１接続配線を覆うように、圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、前記圧電体層のうち前記平面視で前記第１電極と重なる部分が残るように、前記圧電体層の一部を除去して圧電体を形成する圧電体形成工程と、前記圧電体の上に第２電極を形成する第２電極形成工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の圧電デバイス製造方法において、前記第１スリットは、前記第１バイパス配線の配線方向に沿って延びた形状を有することが好ましい。

本発明の圧電デバイス製造方法において、前記第１バイパス配線のうち、当該第１バイパス配線の幅方向における各端部から前記第１スリットまでの長さは、前記第１接続配線の幅との差が所定範囲内であることが好ましい。

本発明の圧電デバイス製造方法において、前記第１電極形成工程によって形成される前記第１バイパス配線は、配線方向に沿って断続的に配置された複数の前記第１スリットを有することが好ましい。

本発明の圧電デバイス製造方法において、前記第１バイパス配線のうち、配線方向において２つの前記第１スリットに挟まれる部位の長さは、前記第１接続配線の幅との差が所定範囲内であることが好ましい。

本発明の圧電デバイス製造方法において、前記第１電極形成工程は、前記振動板の前記第２領域に配置されかつ第２スリットを有する第２バイパス配線を、さらに形成し、前記第２電極形成工程は、前記第１領域および前記第２領域にわたって配置されかつ前記第２電極と前記第２バイパス配線とを接続する第２接続配線を、さらに形成することが好ましい。

本発明の圧電デバイス製造方法において、前記第２スリットは、前記第２バイパス配線の配線方向に沿って延びた形状を有することが好ましい。

本発明の圧電デバイス製造方法において、前記第２バイパス配線のうち、当該第２バイパス配線の幅方向における各端部から前記第２スリットまでの長さは、前記第１接続配線の幅との差が所定範囲内であることが好ましい。

本発明の圧電デバイス製造方法において、前記第１電極形成工程によって形成される前記第２バイパス配線は、配線方向に沿って断続的に配置された複数の前記第２スリットを有することが好ましい。

本発明の圧電デバイス製造方法において、前記第２バイパス配線のうち、配線方向において２つの前記第２スリットに挟まれる部位の長さは、前記第１接続配線の幅との差が所定範囲内であることが好ましい。

第１実施形態に係る圧電デバイスの概略構成を示す平面図。 図１の一部を示す拡大図。 図２のＡ−Ａ線に対応した圧電デバイスの断面図。 図２のＢ−Ｂ線に対応した圧電デバイスの断面図。 第１実施形態の圧電デバイスの製造方法を説明するフローチャート。 第１実施形態の圧電デバイスの製造段階を説明する模式図。 第１実施形態の圧電デバイスの製造段階を説明する模式図。 第２実施形態に係る超音波センサーの概略構成を示すブロック図。 第１実施形態に係る圧電デバイスの変形例を示す図。 第１実施形態に係る圧電デバイスの変形例を示す図。

［第１実施形態］
本発明の一実施形態に係る圧電デバイス１０について、図１〜図４を参照して説明する。
図１は、圧電デバイス１０の一部を厚み方向から見た平面図であり、図２は、図１の一部を示す拡大図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に対応した圧電デバイス１０の断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ線に対応した圧電デバイス１０の断面図である。

（圧電デバイスの全体構成）
圧電デバイス１０は、基板１と、基板１の一方側の面に設けられた振動板２と、振動板２に設けられた複数の圧電素子３と、これらの圧電素子３を覆うように振動板２に接続された封止板４と、を備えている。なお、図１および図２では、封止板４の図示を省略している。
以降の説明にあたり、基板１の厚み方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する２軸方向をそれぞれＹ方向およびＸ方向とする。

基板１は、シリコン等の半導体基板である。基板１には、基板１をＺ方向に貫通する複数の開口部１１が設けられている。開口部１１は、Ｘ方向に沿って複数配置されており、開口部１１のＹ方向に沿った長さ寸法は、開口部１１のＸ方向に沿った長さ寸法に比べて大きく設定されている。

基板１のうち、開口部１１を囲う部分を壁部１２という。壁部１２は、Ｘ方向に隣り合う開口部１１を区画している。
基板１の開口部１１内、すなわち、壁部１２に囲まれる空間内には、シリコーン樹脂等による減衰層１３が充填されている。この減衰層１３は、後述する振動板２の振動が収束するまでの時間を短縮すると共に、後述する振動領域Ａｒ同士の間の振動伝播（クロストーク）を抑制する機能を有する。
なお、開口部１１に対する減衰層１３の充填量は任意に設定可能であり、減衰層１３が開口部１１の全てを埋めていなくてもよい。または、開口部１１に減衰層１３が充填されていなくてもよい。

振動板２は、例えば酸化シリコンおよび酸化ジルコニウムによる積層体である。振動板２は、基板１の開口部１１を塞ぐように、基板１の一方側の面に設けられている。換言すると、振動板２は、基板１の壁部１２により支持されている。振動板２のＺ方向の厚み寸法は、基板１に対して十分小さい厚み寸法となる。

以下、振動板２のうち、Ｚ方向の一方側の面を第１面２Ａとし、Ｚ方向の他方側の面を第２面２Ｂとする。振動板２の第１面２Ａには、基板１が接しており、振動板２の第２面２Ｂには、複数の圧電素子３がアレイ状に設けられている。

封止板４は、振動板２上の複数の圧電素子３を収容するように設けられた複数の溝４１を有しており、複数の圧電素子３毎に周囲の空間を封止している。
また、封止板４には、後述する第１電極端子３１Ｐや第２電極端子３３Ｐに接続する配線（ＦＰＣ等）を挿通させるための貫通孔（図示略）が設けられている。

封止板４は、溝４１の底部側から振動板２側に突出した複数の隔壁４２を有する。複数の隔壁４２は、それぞれＸ方向に沿って延びており、Ｙ方向に沿って所定間隔をあけて並んでいる。各隔壁４２は、Ｙ方向に隣り合う圧電素子３同士の間において、振動板２の第２面２Ｂに他部材（後述するバイパス配線５１等）を介して接続している。

ここで、振動板２の第１面２Ａ側には、基板１の壁部１２が接続し、振動板２の第２面２Ｂ側には、封止板４の隔壁４２が接続している。これにより、振動板２のうち、Ｚ方向から見た平面視において、開口部１１と重なる領域であって、かつ、平面視において壁部１２および隔壁４２によって周囲を囲われる各領域は、振動可能な振動領域Ａｒとなる。換言すると、振動板２において、Ｙ方向に隣り合う振動領域Ａｒの間に壁部１２が接している一方、Ｘ方向に隣り合う振動領域Ａｒの間に隔壁４２が接している。
なお、振動板２の振動領域Ａｒは、本発明の第１領域に相当し、振動板２のうち振動領域Ａｒ以外の領域は、本発明の第２領域に相当する。

圧電素子３は、第１電極３１、圧電体３２および第２電極３３を有しており、これらは、振動板２の振動領域Ａｒの第２面２Ｂ上に順に積層されている。第１電極３１および第２電極３３は、例えばイリジウムやチタン等の導電性層（単層または複層）によって構成され、圧電体３２は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）によって構成される。

圧電素子３は、振動板２の振動領域Ａｒ毎に設けられており、振動領域Ａｒと圧電素子３との組み合わせにより、１つの超音波トランスデューサーＴｒが構成される。本実施形態の圧電デバイス１０には、Ｙ方向およびＸ方向に沿って複数の超音波トランスデューサーＴｒがマトリクス状に配置されている。

超音波トランスデューサーＴｒでは、第１電極３１および第２電極３３の間に所定周波数のパルス波電圧が印加されることにより、圧電体３２が撓んで振動領域Ａｒが振動し、これにより超音波が送信される。
また、圧電デバイス１０に向かって伝播した超音波が振動板２の振動領域Ａｒを振動させると、当該振動領域Ａｒにおける圧電体３２の上下で電位差が発生する。このため、第１電極３１および第２電極３３間に発生する電位差を検出することにより、受信した超音波を検出することが可能となる。
なお、図１では、便宜上、実際よりも超音波トランスデューサーＴｒの数を減らして示している。

（配線の構成）
圧電デバイス１０は、複数の第１電極３１に接続された第１配線５と、複数の第２電極３３に接続された第２配線６とを有している。
以下、第１配線５および第２配線６について説明する。なお、以下では、Ｙ方向に並んだ圧電素子３の列を素子群３Ａとする。

第１配線５は、振動板２の第２面２Ｂ上に設けられており、外部の駆動回路等に電気的に接続される第１バイパス配線５１と、各圧電素子３の第１電極３１と第１バイパス配線５１とを接続する第１接続配線５２とを含んでいる。なお、本実施形態では、２つの素子群３Ａ毎に１つの第１配線５が配置されており、各第１配線５では、１つの第１バイパス配線５１に対して複数の第１接続配線５２が接続されている。

第１バイパス配線５１は、振動板２の第２面２Ｂ上における振動領域Ａｒ外に配置されており、Ｙ方向またはＸ方向に沿って延びている。具体的には、第１バイパス配線５１は、隣り合う素子群３Ａの間においてＹ方向に沿って形成されたＹ方向バイパス配線５１１と、隣り合う圧電素子３の間においてＸ方向に沿って形成された複数のＸ方向バイパス配線５１２とを有する。
Ｙ方向バイパス配線５１１は、そのＹ方向の両端部が基板１の周縁部にまで引き出されており、当該両端部には第１電極端子３１Ｐが設けられている。
Ｘ方向バイパス配線５１２は、Ｙ方向に圧電素子３を挟んで複数配置されており、Ｙ方向バイパス配線５１１と交差する部位において、当該Ｙ方向バイパス配線５１１に接続されている。

第１接続配線５２は、圧電素子３の第１電極３１と、当該圧電素子３のＹ方向の一方側に配置されたＸ方向バイパス配線５１２とを接続している。圧電素子３の第１電極３１には、Ｙ方向の両側にそれぞれ、第１接続配線５２が接続されている。本実施形態において、第１接続配線５２の幅Ｗｃは、第１バイパス配線５１の全体的な幅Ｗｂ１よりも小さく、より具体的には、第１バイパス配線５１の全体的な幅Ｗｂ１の半分よりも小さく形成されている（図２参照）。

なお、本実施形態において、第１バイパス配線５１および第１接続配線５２は、一体的に形成されるものであり、これらの間に明確な境界は設けられていない。ただし、第１配線５のうち、第１バイパス配線５１の幅方向の端部に対して第１接続配線５２の配線方向の端部が接している位置を、第１バイパス配線５１と第１接続配線５２との境界とみなすことができる。
ここで、配線方向とは、振動板２の第２面２Ｂに平行な方向において配線の長手方向（配線の延伸方向；電流が導通する方向）に相当する方向である。また、配線の幅方向とは、振動板２の第２面２Ｂに平行な方向であってかつ配線方向に対して直交する方向である。配線の幅とは、上述の幅方向における配線の寸法である。

第２配線６は、振動板２の第２面２Ｂ上に設けられており、外部の駆動回路等に電気的に接続される第２バイパス配線６１と、各圧電素子３の第２電極３３と第２バイパス配線６１とを接続する第２接続配線６２とを含んでいる。なお、本実施形態では、Ｙ方向において第１配線５と交互に第２配線６が配置されており、各第２配線６では、１つの第２バイパス配線６１に対して複数の第２接続配線６２が接続されている。

第２バイパス配線６１は、振動板２の第２面２Ｂ上における振動領域Ａｒ外に配置されており、Ｙ方向に沿って延びている。バイパス配線６１は、そのＹ方向の両端部が基板１の周縁部にまで引き出されており、当該両端部には第２電極端子３３Ｐが設けられている。

第２接続配線６２は、圧電素子３の第２電極３３と、当該圧電素子３のＸ方向の一方側に配置された第２バイパス配線６１とを接続している。圧電素子３の第２電極３３には、Ｘ方向の一方側に第２接続配線６２が接続されている。
本実施形態において、第２バイパス配線６１の全体的な幅Ｗｂ２は、第１バイパス配線５１の全体的な幅Ｗｂ１と等しく形成されている。第２接続配線６２の幅は、特に限定されるものではないが、本実施形態では第２バイパス配線６１の幅Ｗｂ２と同程度に形成されている（図２参照）。

なお、本実施形態では、圧電デバイス１０をＺ方向から見た平面視において、圧電素子３に対する四方側のうち、三方側に第１バイパス配線５１が配置され、他の一方側に第２バイパス配線６１が配置される。これにより、圧電素子３は、第１バイパス配線５１および第２バイパス配線６１によって四方を囲われている。

ここで、第１接続配線５２は、振動領域Ａｒの内外にわたって配置されることにより、振動領域Ａｒの内側に配置された第１電極３１と、振動領域Ａｒの外側に配置された第１バイパス配線５１とを接続している。また、第１接続配線５２は、第２接続配線６２とは異なり、第１電極３１と一体的に振動板２に密着している。このため、仮に、第１接続配線５２が大きな幅を有することにより、第１接続配線５２の可撓性が低くなってしまうと、振動領域Ａｒの振動が阻害される可能性がある。
そこで、本実施形態は、第１接続配線５２の幅Ｗｃを十分に小さな値に設定することにより、第１接続配線５２が振動領域Ａｒの振動を阻害しないように構成されている。

また、仮に、第１バイパス配線５１および第２バイパス配線６１の各幅Ｗｂ１，Ｗｂ２が小さいと、各配線の電気抵抗が大きくなることにより、圧電素子３の特性が低下してしまう。
そこで、本実施形態は、第１バイパス配線５１および第２バイパス配線６１の各幅Ｗｂ１，Ｗｂ２を十分に大きな値に設定することにより、自身の電気抵抗を抑制し、圧電素子３が十分な特性を発揮できるように構成されている。

（スリット）
本実施形態では、第１バイパス配線５１に対して複数の第１スリット５４が設けられており、第２バイパス配線６１に対して複数の第２スリット６４が設けられている。
なお、第１スリット５４および第２スリット６４は、互いに同様の構成を有している。以下では、第１スリット５４および第２スリット６４について、スリット５４，６４と記載する場合がある。また、第１バイパス配線５１および第２バイパス配線６１について、バイパス配線５１，６１と記載する場合がある。

スリット５４，６４は、バイパス配線５１，６１の幅方向の中央部分において、バイパス配線５１，６１をＺ方向に貫通している。バイパス配線５１，６１には、配線方向に沿って、複数のスリット５４，６４が断続的に設けられている。

また、スリット５４，６４は、バイパス配線５１，６１のうち、当該スリット５４，６４が設けられた部位の配線方向に沿って延びた形状を有する。
具体的には、第１バイパス配線５１のうち、Ｙ方向バイパス配線５１１に設けられた第１スリット５４は、Ｙ方向に沿って延びた矩形形状を有し、Ｘ方向バイパス配線５１２に設けられた第１スリット５４は、Ｘ方向に沿って延びた矩形形状を有する。第２バイパス配線６１に設けられた第２スリット６４は、Ｘ方向に沿って延びた矩形形状を有する。また、第１スリット５４および第２スリット６４による矩形形状の各角部は、Ｚ方向から見た平面視において、曲線状に形成されている。

なお、本実施形態では、バイパス配線５１，６１に対して、スリット５４，６４を埋めるように補助配線５７，６７が設けられている。補助配線５７，６７は、例えば金配線であり、バイパス配線５１，６１よりも柔軟性の高い材料から構成されている。なお、図１および図２では、補助配線５７，６７の図示を省略している。

（スリットの数および寸法）
本実施形態では、第１スリット５４および第２スリット６４のそれぞれの数や寸法が、以下のように設定されている。

第１スリット５４の幅Ｗｓ１は、第１バイパス配線５１のうち、第１バイパス配線５１の幅方向における各端部から第１スリット５４までの長さＷｂ１１が、第１接続配線５２の幅Ｗｃと等しくなるように設定されている。
同様に、第２スリット６４の幅Ｗｓ２は、第２バイパス配線６１のうち、第２バイパス配線６１の幅方向における各端部から第２スリット６４までの長さＷｂ２１が、第１接続配線５２の幅Ｗｃと等しくなるように設定されている。

また、第１スリット５４の長さＬｓ１および数は、第１バイパス配線５１のうち、配線方向において２つの第１スリット５４に挟まれる部位の長さＬｂ１１が、第１接続配線５２の幅Ｗｃと等しくなるように設定されている。
同様に、第２スリット６４の長さＬｓ２および数は、第２バイパス配線６１のうち、配線方向において２つの第２スリット６４に挟まれる部位の長さＬｂ２１が、第１接続配線５２の幅Ｗｃと等しくなるように設定されている。

なお、本明細書の寸法の説明において、「等しい」とは、厳密に一致した状態に限定されず、各寸法の差が所定範囲内であることを含む。ここで、所定範囲とは、後述する効果を発揮できる範囲であって、例えば製造時におけるバラつきや誤差を含む範囲である。具体的には、各寸法の差が１０％以内であることが好ましい。一例として、第１接続配線５２の幅Ｗｃを基準とした場合、Ｗｂ１１、Ｗｂ２１、Ｌｂ１１およびＬｂ２１がそれぞれ、「幅Ｗｃ±１０％」の長さを有していることを、「幅Ｗｃと等しい」という。

（圧電デバイス製造方法）
圧電デバイス１０の製造方法について、図５のフローチャートを参照して説明する。以下の説明は、振動板２上に圧電素子３を形成する方法を主に説明するものであり、それ以外の構成要素については従来の方法を利用して形成できる。

まず、振動板２が設けられた基板１を準備し（ステップＳ１）、振動板２の第２面２Ｂ上に、第１電極３１、第１配線５（第１バイパス配線５１および第１接続配線５２）、ならびに、第２バイパス配線６１を形成する（ステップＳ２；第１電極形成構成）。
具体的には、振動板２の第２面２Ｂ上に、スパッタリング法によりイリジウムやチタン等の導電性層（単層または複層）を形成する。その後、導電性層のうちの所定領域にフォトリソグラフィー法によってマスクを形成し、導電性層のマスク領域以外をエッチング法により除去する。ここで、導電性層のうちの第１スリット５４および第２スリット６４に対応する領域にはマスクを形成せず、当該領域の導電性層を除去する。これにより、第１スリット５４を有する第１バイパス配線５１、および、第２スリット６４を有する第２バイパス配線６１がそれぞれ形成される（図６の上から１番目を参照）。

次に、圧電体層３２Ａをゾルゲル法によって形成する（ステップＳ３〜Ｓ４；圧電体層形成工程）。
具体的には、振動板２の第２面２Ｂ上にて、第１電極３１、第１配線５および第２バイパス配線６１を覆うように、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）溶液などの圧電材料溶液を塗布し（ステップＳ３）、塗布された圧電材料溶液を焼成する（ステップＳ４）。この焼成の際、圧電素子３が形成される領域（振動領域Ａｒ）は、第１バイパス配線５１および第２バイパス配線６１によって囲われているため、当該領域における圧電材料溶液への熱伝導が均一になり、焼成不良（いわゆる生焼け）を抑制できる。
上述のステップＳ３とステップＳ４とを、所定回数、繰り返して実施することにより、所定の厚みの圧電体層３２Ａが形成される（図６の上から２番目を参照）。
ここで、図７は、図２のＣ−Ｃ線に対応する部位の断面図であって、ステップＳ３およびステップＳ４の繰り返しによって圧電体層３２Ａが形成された状態を示している。
このとき、第２バイパス配線６１（図６参照）、第１バイパス配線５１および第１接続配線５２（図７参照）は、それぞれの形成する凸状部分の幅が同程度であるため、各配線上から液だれする圧電材料溶液の比率についても同程度となる。これにより、各配線上には、同程度の厚みを有する圧電体層３２Ａが形成される。

次に、圧電体層３２Ａの所定領域にフォトリソグラフィー法によってマスクを形成し、圧電体層３２Ａのマスク領域以外をエッチング法により除去して、圧電体３２を形成する（ステップＳ５；圧電体形成工程）。これにより、第１電極３１上に圧電体３２が形成される（図６の上から３番目を参照）。

次に、第２電極３３および第２接続配線６２を形成する（ステップＳ６；第２電極形成工程）。
具体的には、振動板２の第２面２Ｂ上に、第１配線５、第２バイパス配線６１および圧電体３２を覆うように、イリジウムやチタン等の導電性層（単層または複層）をスパッタリング法により形成する。その後、例えばフォトリソグラフィー法によって導電性層の必要部分にマスクを形成し、エッチング法によりマスク領域以外の不要部分を除去する。これにより、第２電極３３および第２接続配線６２が形成される（図６の上から４番目を参照）。

以上のフローにより、振動板２の第２面２Ｂ上に、複数の圧電素子３が形成される。
なお、ステップＳ５より後のいずれかのタイミングで、第１バイパス配線５１および第２バイパス配線６１に対して補助配線５７，６７を設ける。また、振動板２に対する配線工程が終了した後、従来と同様の方法により、封止板４を設置したり、基板１に対して開口部１１を形成したりすることによって、圧電デバイス１０が製造される。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態の圧電デバイス１０の製造方法では、第１電極形成工程（ステップＳ２）によって形成されるバイパス配線５１，６１が、スリット５４，６４を有している。よって、バイパス配線５１，６１により振動板２上に形成される凸形状の幅が、凹形状のスリット５４，６４により分断される。このため、バイパス配線５１，６１により形成される凸形状の幅は、スリット５４，６４が設けられていない場合と比べて小さくなる。すなわち、バイパス配線５１，６１により形成される凸形状の幅を、第１接続配線５２により形成される凸形状の幅に近づけることができる。これにより、圧電体層形成工程（ステップＳ３〜Ｓ４）において、バイパス配線５１，６１および第１接続配線５２の上方に形成される圧電体層３２Ａの厚みを、より均一にすることができる（図６の上から２番目および図７参照）。
よって、圧電体形成工程（ステップＳ５）では、圧電体層３２Ａのうち、バイパス配線５１，６１上に配置される部位と、第１接続配線５２上の配置される部位とを、互いに近いエッチングレートによって除去できる。すなわち、第１接続配線５２の損傷を抑制しつつ、圧電素子３の形成位置以外の圧電体層３２Ａを適切に除去することができる。
また、本実施形態において、スリット５４，６４は、各バイパス配線５１，６１の配線方向に沿って延びた形状を有するため、上述した構成の凸形状を好適に形成することができる。

特に、本実施形態の第１電極形成工程（ステップＳ２）では、バイパス配線５１，６１のうち、バイパス配線５１，６１の幅方向における各端部からスリット５４，６４までの長さＷｂ１１，Ｗｂ２１が、第１接続配線５２の幅Ｗｃと等しい。このため、バイパス配線５１，６１および第１接続配線５２の上方に形成される圧電体層３２Ａの厚みがより均一になり、圧電体形成工程で実施するエッチング法による第１接続配線５２の損傷をより抑制することができる。

以上の製造方法により製造された圧電デバイス１０では、バイパス配線５１，６１および第１電極３１の各幅を好適に設計した状態において、第１接続配線５２に亀裂等が発生することを抑制し、圧電デバイス１０の信頼性を向上できる。

本実施形態の第１電極形成工程（ステップＳ２）では、バイパス配線５１，６１に対して、配線方向に断続的に配置された複数のスリット５４，６４が設けられる。このような構成では、スリット５４，６４がバイパス配線５１，６１を完全に分断していないため、バイパス配線５１，６１に対して補助配線５７，６７を設けずに手間を省略してもよい。

本実施形態の第１電極形成工程（ステップＳ２）では、バイパス配線５１，６１のうち、配線方向において２つのスリット５４，６４に挟まれる部位の長さＬｂ１，Ｌｂ２が、第１接続配線５２の幅Ｗｃと等しい。このため、バイパス配線５１，６１および第１接続配線５２の上方に形成される圧電体層３２Ａの厚みがより均一になり、圧電体形成工程で実施するエッチング法による第１接続配線５２の損傷をより抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態で説明した圧電デバイス１０を備えた電子機器の一例としての距離センサー１００について説明する。

図８に示すように、本実施形態の距離センサー１００は、圧電デバイス１０および駆動回路７を含んだ超音波モジュール１０１と、超音波モジュール１０１を制御する制御部８とにより構成されている。

駆動回路７は、切替回路７１、送信回路７２および受信回路７３を含んでいる。
切替回路７１は、圧電デバイス１０（具体的には第１実施形態における第１電極端子３１Ｐおよび第２電極端子３３Ｐ）と、送信回路７２と、受信回路７３とに接続される。切替回路７１は、スイッチング回路により構成されており、圧電デバイス１０と送信回路７２とを接続する送信接続、および、圧電デバイス１０と受信回路７３とを接続する受信接続を切り替える。

送信回路７２は、切替回路７１および制御部８に接続され、切替回路７１が送信接続に切り替えられた際に、制御部８の制御に基づいて駆動信号を出力し、圧電デバイス１０から超音波を送信させる。
受信回路７３は、切替回路７１および制御部８に接続され、切替回路７１が受信接続に切り替えられた際に、圧電デバイス１０からの受信信号が入力される。この受信回路７３は、リニアノイズアンプおよびＡ／Ｄコンバーター等を含んで構成されており、入力された受信信号のデジタル信号への変換、ノイズ成分の除去、所望信号レベルへの増幅等の各信号処理を実施した後、処理後の受信信号を制御部８に出力する。

制御部８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成されている。制御部８は、駆動回路７を介して圧電デバイス１０を制御し、圧電デバイス１０による超音波の送受信処理を実施させる。また、制御部８は、圧電デバイス１０から入力される受信信号に基づいて、対象物の位置情報を取得する。例えばＴｏＦ（Time of Flight）法を利用する場合、圧電デバイス１０から超音波を送信した送信タイミングから、受信信号が受信されるまでの時間と、空気中における音速とを用いて、圧電デバイス１０から対象物までの距離を算出できる。
また、制御部８は、その他、距離センサー１００を制御するための各種データや各種プログラム等を記憶した記憶部を備えていてもよい。

［変形例］
本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形または改良は、本発明に含まれるものである。

第１実施形態において、バイパス配線５１，６１は、配線方向に断続的に配置された複数のスリット５４，６４を有するが、スリット５４，６４の数、配置および形状はこれに限られない。
例えば、図９に示すように、第１スリット５４Ａおよび第２スリット６４Ａ（スリット５４Ａ，６４Ａ）は、バイパス配線５１，６１を幅方向に完全に分断するように設けられてもよい。換言すると、スリット５４Ａ，６４Ａは、当該スリット５４Ａ，６４Ａが設けられたバイパス配線５１，６１の部位の配線方向に、バイパス配線５１，６１を貫通していてもよい。
また、図１０に示すように、バイパス配線５１，６１を幅方向に完全に分断する第１スリット５４Ｂおよび第２スリット６４Ｂ（スリット５４Ｂ，６４Ｂ）が、バイパス配線５１，６１の幅方向に複数並んで配置されていてもよい。
なお、図９または図１０に示すような場合、第１実施形態の補助配線５７，６７と同様の補助配線が設けられる。当該補助配線は、バイパス配線５１，６１に対して、スリット５４Ａ，６４Ａ，５４Ｂ，６４Ｂにより分断された部位同士を電気的に接続する。

スリット５４，６４の他の変形例として、バイパス配線５１，６１の配線方向に断続的に配置されたスリット５４，６４が、バイパス配線５１，６１の幅方向に複数並んで配置されていてもよい。あるいは、スリット５４，６４は、バイパス配線５１，６１において千鳥状に配置されてもよい。
また、スリット５４，６４の形状は、矩形形状や直線形状であることに限定されず、配線方向に沿った形状であれば、その他の形状であってもよい。
さらに、スリット５４，６４は、バイパス配線５１，６１を厚み方向に貫通するものに限定されず、バイパス配線５１，６１に対する凹部として設けられてもよい。

第１実施形態では、バイパス配線５１，６１の両方が形成されており、バイパス配線５１，６１のそれぞれがスリット５４，６４を有しているが、本発明はこれに限られない。
例えば、バイパス配線５１またはバイパス配線６１にいずれか一方がスリット５４，６４を有さなくてもよい。あるいは、振動板２上にバイパス配線５１またはバイパス配線６１にいずれか一方が形成されず、その替わりとして、複数の第１電極３１または複数の第２電極３３を構成する直線状の電極層が形成されてもよい。

第２実施形態では、圧電デバイス１０を備える電子機器の一例として距離センサー１００を例示したが、これに限定されない。例えば、本発明の圧電デバイスは、圧電素子を駆動させてインク滴を吐出させるインクジェットヘッドや、圧電素子の変位量から圧力媒体の圧力を測定する圧力センサーなどにも利用できる。

１…基板、１１…開口部、１２…壁部、１３…減衰層、２…振動板、２Ａ…第１面、２Ｂ…第２面、３…圧電素子、３１…第１電極、３１Ｐ…第１電極端子、３２…圧電体、３２Ａ…圧電体層、３３…第２電極、３３Ｐ…第２電極端子、３Ａ…素子群、４…封止板、４１…溝、４２…隔壁、５…第１配線、５１…第１バイパス配線、５１１…Ｙ方向バイパス配線、５１２…Ｘ方向バイパス配線、５２…第１接続配線，５４，５４Ａ，５４Ｂ…第１スリット、６…第２配線、６１…第２バイパス配線、６２…第２接続配線、６４，６４Ａ，６４Ｂ…第２スリット、５７，６７…補助配線、７…駆動回路、７１…切替回路、７２…送信回路、７３…受信回路、８…制御部、１０…圧電デバイス、１００…距離センサー、１０１…超音波モジュール、Ａｒ…振動領域、Ｔｒ…超音波トランスデューサー。

Claims (10)

1. 開口部を有する基板と重なるように設けられた振動板のうち、前記基板の厚み方向からみた平面視で前記開口部と重なる第１領域に配置される第１電極と、前記振動板のうち前記第１領域とは異なる第２領域に配置されかつ第１スリットを有する第１バイパス配線と、前記第１領域および前記第２領域にわたって配置されかつ前記第１電極と前記第１バイパス配線とを接続する第１接続配線と、を形成する第１電極形成工程と、
   前記第１電極、前記第１バイパス配線および前記第１接続配線を覆うように、圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、
   前記圧電体層のうち前記平面視で前記第１電極と重なる部分が残るように、前記圧電体層の一部を除去して圧電体を形成する圧電体形成工程と、
   前記圧電体の上に第２電極を形成する第２電極形成工程と、を備える圧電デバイス製造方法。
2. 請求項１に記載の圧電デバイス製造方法において、
   前記第１スリットは、前記第１バイパス配線の配線方向に沿って延びた形状を有することを特徴とする圧電デバイス製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧電デバイス製造方法において、
   前記第１バイパス配線のうち、当該第１バイパス配線の幅方向における各端部から前記第１スリットまでの長さは、前記第１接続配線の幅との差が所定範囲内であることを特徴とする圧電デバイス製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイス製造方法において、
   前記第１電極形成工程によって形成される前記第１バイパス配線は、配線方向に沿って断続的に配置された複数の前記第１スリットを有することを特徴とする圧電デバイス製造方法。
5. 請求項４に記載の圧電デバイス製造方法において
   前記第１バイパス配線のうち、配線方向において２つの前記第１スリットに挟まれる部位の長さは、前記第１接続配線の幅との差が所定範囲内であることを特徴とする圧電デバイス製造方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイス製造方法において、
   前記第１電極形成工程は、前記振動板の前記第２領域に配置されかつ第２スリットを有する第２バイパス配線を、さらに形成し、
   前記第２電極形成工程は、前記第１領域および前記第２領域に重なるように配置されかつ前記第２電極と前記第２バイパス配線とを接続する第２接続配線を、さらに形成することを特徴とする圧電デバイス製造方法。
7. 請求項６に記載の圧電デバイス製造方法において、
   前記第２スリットは、前記第２バイパス配線の配線方向に沿って延びた形状を有することを特徴とする圧電デバイス製造方法。
8. 請求項６または請求項７に記載の圧電デバイス製造方法において、
   前記第２バイパス配線のうち、当該第２バイパス配線の幅方向における各端部から前記第２スリットまでの長さは、前記第１接続配線の幅との差が所定範囲内であることを特徴とする圧電デバイス製造方法。
9. 請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の圧電デバイス製造方法において、
   前記第１電極形成工程によって形成される前記第２バイパス配線は、配線方向に沿って断続的に配置された複数の前記第２スリットを有することを特徴とする圧電デバイス製造方法。
10. 請求項９に記載の圧電デバイス製造方法において
    前記第２バイパス配線のうち、配線方向において２つの前記第２スリットに挟まれる部位の長さは、前記第１接続配線の幅との差が所定範囲内であることを特徴とする圧電デバイス製造方法。

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