JP3846271B2 - 薄膜圧電体素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小位置決め用のアクチュエータあるいはセンサとして利用される薄膜圧電体素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体技術の進歩とともに機械的構造体を半導体製造技術により作製し、大幅な小型化を実現しようとする努力がなされており、マイクロアクチュエータ等の機械的電気素子が脚光を浴びている。このような素子は小型で高精度の機械機構部品を実現でき、かつ、半導体プロセスを用いることでその生産性を大きく改善できる。特に、圧電体素子を用いたマイクロアクチュエータは走査型トンネル顕微鏡の微小変位用や磁気ディスク記録再生装置のヘッドスライダの微小位置決め用等に応用されている。
【０００３】
例えば、磁気ディスク記録再生装置では、磁気ディスクに対して情報の記録再生を行う磁気ヘッドはヘッドスライダに搭載され、アクチュエータアームに取り付けられている。このアクチュエータアームをボイスコイルモータ（ＶＣＭ）によって揺動させることで、磁気ディスク上の所定のトラック位置に位置決めして、磁気ヘッドで記録再生を行っている。しかし、記録密度の向上とともに、このような従来のＶＣＭのみでの位置決めでは十分な精度を確保できなくなってきている。このために、ＶＣＭの位置決め手段に加えて、圧電体素子を用いた微小位置決め手段によりヘッドスライダを微小駆動させて高速、高精度の位置決めを行う技術の提案がなされている（例えば、超高ＴＰＩ化とピギーバックアクチュエータ（ＩＤＥＭＡ Ｊａｐａｎ Ｎｅｗｓ Ｎｏ．３２、ｐｐ４−７、国際ディスクドライブ協会発行））。
【０００４】
このように、圧電体素子を用いたアクチュエータは種々の応用が期待されているが、従来はグリーンシート積層方式あるいは厚膜多層形成方式で多層化した構成が多く用いられていた（例えば、特開平６−２２４４８３号公報）。しかしながら、これらの製造方法で作製した圧電体素子の一層の厚みは数１０μｍ程度となるため、１００Ｖ程度の駆動電圧を必要としていた。
【０００５】
これに対して、特開平８−８８４１９号公報では、小型で、低電圧で駆動でき、しかも変位量が大きい薄膜積層型アクチュエータおよびその製造方法が示されている。すなわち、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、あるいはサファイヤ等の単結晶基板上に、白金、アルミニウム、金、または銀等の電極層と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（ＰＬＺＴ）などの圧電材料からなる圧電層、さらに上記と同様な材料の電極層とを形成する。この膜上にガラスまたはシリコンから構成される接合層とを形成して、圧電部材を作製する。
【０００６】
次に、陽極接合法により圧電部材同士を接合層を介して接合する工程と、その後さらに積層する側の基板を研磨等により除去して露出した電極層上に接合層を形成する工程と、この接合層と別の圧電部材の接合層とを上述したような手順で接合し、再び基板を除去する工程とを繰り返すことで複数層に積層した積層体を形成する。この後、この積層体中の内層電極を交互に両側から取り出すことで積層型アクチュエータを実現している。
【０００７】
この製造方法においては、基板の除去は研磨後にエッチング処理を施して残留部分がないようにしているし、また、圧電部材同士の接合方法としては、陽極接合法だけでなく、表面活性化接合法や接着剤接合法を用いてもよいことが示されている。
【０００８】
さらに、特開平１１−２６７３３号公報では、石英基板や耐熱ガラス基板上に特性の良好な薄膜トランジスタアレイ等の薄膜デバイスからなる被転写層を作製後、安価で耐衝撃性の良好な基板にこの被転写層を転写して、例えば軽くて、割れ難く、かつ安価な液晶表示装置を実現する製造方法が示されている。
【０００９】
この製造方法は、基板上に第１分離層を形成する工程と、この第１分離層上に被転写層を形成する工程と、この被転写層上に第２分離層を形成する工程と、第２分離層上に一次転写体を接合する工程と、第１分離層を境にして被転写層を基板から除去する工程と、この被転写層の下面に二次転写体を接合する工程と、第２分離層を境にして被転写層を一次転写体から除去する工程により、基板上に形成した被転写層を二次転写体である別の基板上に転写する方式である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述の第１の例では、圧電部材を多層に積層した積層体の２つの側面部から絶縁層を介して外部電極を形成するので、少なくともこの外部電極の形成は個々の積層体ごとに行う必要があり、量産性に課題がある。また、基板面に対して垂直方向の変位を生じる構成であると同時に、最下層の基板は除去せずに使用する構成であるので、例えば磁気ディスク記録再生装置のヘッドスライダの微小アクチュエータとして用いる形状としては適さない。
【００１１】
また、第２の例は、基板上に形成された薄膜デバイスを別の基板上に転写して用いるための製造方法であるが、このためには基板上にまず第１分離層を形成する必要がある。しかしながら、このような第１分離層を形成した基板を用いると、圧電体薄膜の場合には膜面に垂直方向の配向を生じ難くなり、良好な圧電特性が得られないという課題がある。
【００１２】
本発明は２層構成の薄膜圧電体素子の作製において、圧電体薄膜のエッチングでの形状の再現性を改善するとともに、圧電体薄膜を挟む電極間のショート等の不良発生を防止して、圧電特性のばらつきがなく、安価で、かつ高歩留まりの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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１の基板および第２の基板上にそれぞれ下層電極膜と圧電体薄膜とを積層形成し、これらの基板上に積層された下層電極膜と圧電体薄膜とをそれぞれ所定の形状にエッチング加工した後、それぞれの圧電体薄膜上に上層電極膜を形成して第１の基板上に第１薄膜パターン、第２の基板上に第２薄膜パターンをそれぞれ形成する工程と、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程と、第２の基板のみを選択的に除去して絶縁性樹脂膜で連接された構造体を露出する工程と、この構造体を取り囲む形状に絶縁性樹脂膜を加工するとともに、構造体中の電極膜を外部機器と接続する接続電極部を形成する工程と、第１の基板のみを選択的に除去する工程とを少なくとも有する。
【００１４】
この製造方法により、下層電極膜と圧電体薄膜を所定形状とする加工を、第１の基板と第２の基板上に形成した状態でそれぞれ個別に行える。したがって、特にウエットエッチングでも、圧電体薄膜の形状を再現性よく形成することができる。また、ウエットエッチングでは、ドライエッチングで生じ易い側壁部の付着物をなくすことが可能で、ショート不良が生じ難く特性の安定な薄膜圧電体素子を実現できる。一方、ドライエッチングにおいても、２層積層した圧電体薄膜をエッチングする場合に比べて１層のみでよいので、パターン形状の再現性が改善されるとともに側壁付着物を減少でき、ショート不良の低減と圧電体特性の安定化が実現される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１の基板上に第１の下層電極膜と第１の圧電体薄膜とを積層し、第１の圧電体薄膜に対して第１の下層電極膜の少なくとも一部を大きな形状に加工した後、第１の圧電体薄膜上に第１の上層電極膜を形成して、第１の基板上に複数個の第１薄膜パターンを形成する工程と、第２の基板上に第２の下層電極膜と第２の圧電体薄膜とを積層し、第１の圧電体薄膜とほぼ同じ形状に加工した後、第２の圧電体薄膜上に第２の上層電極膜を形成して、第２の基板上に複数個の第２薄膜パターンを形成する。
【００１６】
次に、この第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程と、第２の基板のみを選択的に除去して絶縁性樹脂膜で連接された複数の構造体を露出する。
【００１７】
さらに、第１の下層電極膜の一部を除き、上述の構造体を取り囲む形状に絶縁性樹脂膜を加工する工程と、第１の下層電極膜、第１の上層電極膜、第２の下層電極膜、および第２の上層電極膜を外部機器と接続するための接続電極部を形成する工程と、第１の基板のみを選択的に除去する工程とを少なくとも有する方法である。
【００１８】
この製造方法により、２層積層してなる薄膜圧電体素子の作製において課題である薄膜のパターン形成が、第１の基板と第２の基板上に形成した状態で、それぞれ個別に行える。これにより、特にウエットエッチングでも再現性のよい圧電体薄膜形状を実現できる。また、ウエットエッチングでは、ドライエッチングで生じ易い側壁部の付着物をなくすことが可能であるので、この側壁付着物で生じる圧電特性の不良が発生しない。一方、ドライエッチングにおいても、積層した状態でエッチングする場合に比べて、特に側壁付着物の量を大幅に減少でき、歩留まりを大きく改善できる。
【００１９】
２層積層した圧電体薄膜のパターン形成をウエットエッチングで行うと、表面側である第２の圧電体薄膜はエッチング後も第１の基板上の第１の圧電体薄膜のエッチング完了まで薬液中に曝されることになる。この結果、第２の圧電体薄膜には大きなサイドエッチングが生じて、圧電特性にばらつきが発生する。しかしながら、本製造方法では、圧電体薄膜を個別にエッチングするので、それぞれの圧電体薄膜のサイドエッチングを小さくでき、フォトレジストのパターンに忠実な形状を再現性よく実現できる。
【００２０】
また、同様に２層積層した圧電体薄膜のパターン形成をドライエッチングで行うと、１層のみのエッチングに比べて約２倍の時間を必要とするため、側壁付着物も多くなるだけでなく、基板温度上昇やレジスト膜の変質も生じて安定にエッチングできる条件に余裕度がなく、管理が非常に難しい。しかし、本製造方法では、各基板上の圧電体薄膜を個別にエッチングすればよいので、エッチング条件の許容度が広がり管理が容易になるとともに、側壁付着物も低減できるので歩留まりも改善される。
【００２１】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１の基板上に第１の下層電極膜、第１の圧電体薄膜、および第１の上層電極膜を積層し、第１の圧電体薄膜と第１の上層電極膜に対して第１の下層電極膜の少なくとも一部を大きな形状に加工して、第１の基板上に複数個の第１薄膜パターンを形成する工程と、第２の基板上に第２の下層電極膜、第２の圧電体薄膜、および第２の上層電極膜を積層し、第１の圧電体薄膜とほぼ同じ形状に加工して、第２の基板上に複数個の第２薄膜パターンを形成する。
【００２２】
次に、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程と、第２の基板のみを選択的に除去して絶縁性樹脂膜で連接された複数の構造体を露出する。
【００２３】
さらに、第１の下層電極膜の一部を除き、上述の構造体を取り囲む形状に絶縁性樹脂膜を加工する工程と、第１の下層電極膜、第１の上層電極膜、第２の下層電極膜、および第２の上層電極膜を外部機器と接続するための接続電極部を形成する工程と、第１の基板のみを選択的に除去する工程とを少なくとも有する方法である。
【００２４】
この製造方法により、下層電極膜、圧電体薄膜、および上層電極膜をそれぞれの基板に連続して形成した後に所定の形状に加工するので、特に、上層電極膜と圧電体薄膜とのパターン位置ずれを確実に防止できる。また、下層電極膜、圧電体薄膜、および上層電極膜を連続して形成できるので、連続的な成膜装置で効率的な成膜プロセスを実現できる。さらに、これらの薄膜の形状加工はそれぞれの基板ごとに行うので、上述したようにウエットエッチングでも、ドライエッチングでも再現性のよい形状を得ることができる。
【００２５】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程が、第１の基板の第１薄膜パターン形成側の表面上および第２の基板の第２薄膜パターン形成側の表面上に絶縁性樹脂膜をそれぞれ形成し、さらに第１の基板上の絶縁性樹脂膜と第１薄膜パターン、および第２の基板上の絶縁性樹脂膜と第２薄膜パターンの少なくとも一方に接着剤層を形成した後、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い、接着剤層により接合する方法からなる。
【００２６】
この製造方法により、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンを形成した状態で絶縁性樹脂膜を形成するので気泡やごみ等の欠陥を容易に検査でき、構造体を確実に保護することができる。また、比較的厚く形成する必要がある絶縁性樹脂膜と接着剤層とを異なる材料とすることにより、耐薬品性や耐湿性に優れ、かつ、圧電体薄膜の変位特性に影響を与えることが少ない絶縁性樹脂膜材料と、２層積層した圧電体薄膜が一体として動作できるような接着材料をそれぞれ適切に選択することができる。なお、材料特性に応じて、絶縁性樹脂膜と接着剤とを同一材料としてもよい。
【００２７】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程が、第１の基板の第１薄膜パターンを含む表面および第２の基板の第２薄膜パターンを含む表面の少なくとも一方の表面上に接着特性を有する絶縁性樹脂膜を形成した後、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせをして絶縁性樹脂膜の形成と接合を行う方法からなる。
【００２８】
この製造方法により、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンの接合と、絶縁性樹脂膜の形成とが同一材料で同時に行えるので、作業効率を大きく改善できる。また、絶縁性樹脂膜は材質の異なる接着剤層を間に挟むようなこともなく、完全に単一層であるので、保護膜としての特性を向上できるだけでなく、再現性のよいエッチング加工が可能である。
【００２９】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程が、第１薄膜パターンの第１の上層電極膜と第２薄膜パターンの第２の上層電極膜とを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い、第１の上層電極膜と第２の上層電極膜とを合金化させて接合し複数の構造体を形成した後、複数の構造体の厚さにより定まる第１の基板と第２の基板との空間部に樹脂を充填して絶縁性樹脂膜を形成する方法からなる。
【００３０】
この製造方法により、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンの接合を上層電極膜同士を合金化させることにより行うので、第１の上層電極膜と第２の上層電極膜とは電気的に短絡でき、これらの電極膜からの接続電極部の取り出しのためのビアホール加工が簡略化できる。また、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとの接合が金属接合であるので、圧電体素子としての剛性を高くでき、かつ、変位量が変動していくこともない。さらに、構造体は絶縁性樹脂膜で確実に保護でき、しかも絶縁性樹脂膜のみをエッチングすればよいので再現性よく加工できる。
【００３１】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程が、第１薄膜パターンの第１の上層電極膜と第２薄膜パターンの第２の上層電極膜の少なくとも一方の膜上に接着剤層を形成し、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い、第１の上層電極膜と第２の上層電極膜とを接着剤層により接合し複数の構造体を形成した後、複数の構造体の厚さにより定まる第１の基板と第２の基板との空間部に樹脂を充填して絶縁性樹脂膜を形成する方法からなる。
【００３２】
この製造方法により、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンの接合を上層電極膜部分のみに形成した接着剤層で行うので、接着して形成された構造体は単一材料である絶縁性樹脂膜のみで保護することができる。したがって、耐薬品性や耐湿性に優れ、かつ、圧電体薄膜の変位に影響を与えることが少ない材料を適切に選択することができる。
【００３３】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１薄膜パターンの第１の上層電極膜と第２薄膜パターンの第２の上層電極膜が多層膜からなり、一方の電極膜の表面層がＡｕ、Ａｇ、またはＣｕから選ばれた１種類で、他方の電極膜の表面層がＳｎまたはＣｄであり、表面層に設けられた金属膜同士を合金化させて接合する方法からなる。
【００３４】
この製造方法により、接合部が導電性を有する金属膜層となるので、第１の上層電極膜と第２の上層電極膜とを短絡することができる。この結果、これらの電極膜を外部機器と接続するためのビアホール加工を簡略化できる。また、この接合はフラックス等を全く使用せずに行えるので、接合不良部が生じ難く薄膜圧電体素子としての剛性を大きく、かつ変位量の変動も抑制できる。
【００３５】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、接着剤層が導電性を有するものである。導電性の接着剤を用いることで、第１の上層電極膜と第２の上層電極膜とを短絡でき、外部機器と接続するときのビアホール加工を簡略化できる。
【００３６】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子は、電極膜で挟まれ膜面に対して垂直方向に配向した２つの圧電体薄膜の上記の電極膜の一方同士を接合してなる構造体と、この構造体を覆うように形成された絶縁膜と、この構造体の一方の面側に上記の電極膜のそれぞれを外部機器と接続するための接続電極部とを少なくとも有し、この構造体の断面形状が鼓状で、接合面を基準としてほぼ対称である構成を有する。
【００３７】
この構成により、積層する圧電体薄膜の形状をほぼ同じとすることができ、しかもこれらが接合面を基準として対称になっているので、これらを２層に積層してもそれぞれの圧電体薄膜の変位や電界強度をほぼ同じにできる。また、圧電体薄膜を挟むように形成する電極膜間にショート不良を生じないようにすることもできる。したがって、変位を大きくしながら高信頼性の薄膜圧電体素子を実現できる。
【００３８】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子は、電極膜で挟まれ膜面に対して垂直方向に配向した２つの圧電体薄膜の上記の電極膜の一方同士を接合してなる構造体の２個を一組とした構造体群と、この構造体群のそれぞれの構造体を覆うように形成された絶縁膜と、この構造体群の一方の面側に上記の電極膜のそれぞれを外部機器と接続するための接続電極部とを少なくとも有し、この構造体群のそれぞれの構造体の断面形状が鼓状で、接合面を基準としてほぼ対称である構成を有する。
【００３９】
この構成により、積層する圧電体薄膜の形状をほぼ同じとすることができ、しかもこれらが接合面を基準として対称になっているので、これらを２層に積層してもそれぞれの圧電体薄膜の変位や電界強度をほぼ同じにできる。また、圧電体薄膜を挟むように形成する電極膜間にショート不良を生じないようにすることもできる。したがって、一対の圧電体素子を一組として使用するアクチュエータとした場合に、低電圧で駆動可能で、しかも変位量を大きくしながら、高信頼性のアクチュエータを実現できる。
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
図１は、本第１の実施の形態の製造方法により作製した２個の薄膜圧電体素子を一対としたアクチュエータの平面図である。このアクチュエータは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微小位置決めするために用いられる。図に示すアクチュエータは２個の薄膜圧電体素子５４、５４を備え、これら素子５４、５４はＡ−Ａ線に対して互いが鏡像の関係をもって形成されている。図１におけるＸ−Ｘ線に沿った断面構造を図２に示す。以下、これらの図を用いてその構成を説明する。
【００４２】
図２に示すように、２個の圧電体素子５４、５４は同一構造であり、第１の下層電極膜２と第１の上層電極膜４とで挟まれた第１の圧電体薄膜３、第２の下層電極膜１２と第２の上層電極膜１４とで挟まれた第２の圧電体薄膜１３とを接着剤層６で接合し、さらに側面部には絶縁性樹脂膜５、１５が設けられ、後述する構造体が形成される。この構造体を形成するときに所定のビアホール加工も行い、次に絶縁膜２５と接続電極膜２６の形成およびこれらを所定の形状に加工して薄膜圧電体素子５４、５４が形成される。
【００４３】
この薄膜圧電体素子５４、５４の第１の下層電極膜２面上に接着樹脂層５８を形成し、実装基板であるフレクシャー６０に接着固定する。接着固定後、接続電極部２８（接続電極膜２６の絶縁膜２５表面への延在部）とフレクシャー６０に設けられた圧電体電極パッド６４とを、例えばワイヤリード６７で接続して、磁気ヘッドを微小位置決めするためのアクチュエータが構成される。なお、図２では第１の下層電極膜２の接続電極部２８には接続電極膜２６を形成せずに、第１の下層電極膜２自体を接続電極部２８としているが、この部分にも接続電極膜２６を形成してもよい。
【００４４】
なお、フレクシャー６０は、薄膜圧電体素子５４、５４を接着している領域から延在してヘッドスライダ（図示せず）を固定するためのスライダ保持部６１があり、このスライダ保持部６１にはヘッドスライダ（図示せず）に搭載されているヘッド素子（図示せず）の配線部とを接続するためのヘッド電極パッド６２が設けられている。このヘッド電極パッド６２からは、ヘッド電極配線６３が薄膜圧電体素子５４、５４間のフレクシャー６０上を引き回され、圧電体電極パッド６４から引き回された圧電体電極配線６５と同様に外部機器との接続パッド（図示せず）まで引き回されている。
【００４５】
このアクチュエータは、一対の薄膜圧電体素子５４、５４の各々に逆の電圧を印加すれば、一方が伸長し他方は収縮するので、スライダ保持部６１はその力を受けて左右方向（Ｙ−Ｙ線の方向）に微小変位し、ヘッド素子をディスク（図示せず）上の所定のトラック位置に高精度で位置決めすることができる。
【００４６】
以下、この薄膜圧電体素子５４、５４の製造方法について、図３から図６を用いて説明する。なお、図３から図６の工程説明図においては、図１に示すＺ−Ｚ線に沿った断面部を示す。
【００４７】
図３（Ａ）〜（Ｄ）、および図４(Ａ)〜（Ｄ）は、第１の基板１と第２の基板上において、それぞれ個別に成膜と形状加工する主要工程を示す。
【００４８】
まず、第１の基板１上の膜形成と加工について、図３を用いて説明する。図３(Ａ)は、第１の基板１上に第１の下層電極膜２と第１の圧電体薄膜３を積層し、この第１の圧電体薄膜３を所定の形状に加工するために第１圧電体パターン用レジスト３０を形成した状態を示す。
【００４９】
良好な圧電特性を有する第１の圧電体薄膜３を得るためには、例えば第１の基板１として酸化マグネシウム単結晶基板（ＭｇＯ基板）を用い、第１の下層電極膜２としてＣ軸配向した白金膜（Ｐｔ膜）をこのＭｇＯ基板上にスパッタリングで形成し、このＰｔ膜上にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜をスパッタリングで形成すればよい。このＰＺＴ膜形成時に、ＭｇＯ基板の温度を約６００℃として成膜すれば、膜面に垂直方向に配向したＰＺＴ膜が得られる。
【００５０】
なお、第１の基板１としては、ＭｇＯ基板のみでなく、チタン酸ストロンチウム基板、サファイヤ基板、あるいはシリコン単結晶基板(Ｓｉ基板)を用いることができる。また、第１の下層電極膜２としては、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銀(Ａｇ)、レニウム（Ｒｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、およびパラジウム（Ｐｄ）のうちのいずれかの金属、あるいはその酸化物を用いることもできる。さらに、これらを含む多層構成の膜としてもよい。これらから選択した材料からなる第１の下層電極膜２上に、ＰＺＴ、チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（ＰＬＺＴ）等の膜を形成し、その後所定の熱処理を行って圧電特性を得るようにしてもよい。
【００５１】
第１圧電体パターン用レジスト３０をマスクにして第１の圧電体薄膜３をエッチングするが、このエッチングはドライエッチングまたはウエットエッチングのどちらでも可能である。特に、ウエットエッチングは装置が簡単で、しかも短時間に行えるので、量産性を向上できる点で有利である。ＰＺＴ膜をウエットエッチングする場合には、フッ酸と硝酸の混合液、フッ酸と硝酸と酢酸の混合液、あるいはこれらの混合液を純水で希釈した液を用いればよい。このような膜構成のエッチングでは、ドライエッチングでもウエットエッチングでも、そのエッチング断面形状は台形状となる。さらにエッチングする圧電体薄膜は一層のみであるのでサイドエッチングを小さくでき、形状再現性を大幅に改善できる。
【００５２】
このようにして第１の圧電体薄膜３をエッチングした後、第１の下層電極膜２を所定形状に加工するために、フォトリソを行い図３(Ｂ)に示すように第１下層電極パターン用レジスト３２を形成する。このとき、第１の基板１と第２の基板１１上に形成したパターン同士を位置合わせするための第１マーカ用レジスト３２ａも同時に形成する。ただし、このマーカは別の方法で位置合わせを行う場合には形成しない場合もある。第１の下層電極膜２は、その一部を接続電極部２８として使用するために露出させる必要があり、第１の圧電体薄膜３とは異なる形状とすることが要求される。また、第１の基板１を除去するときの薬液に第１の圧電体薄膜３が曝され難くするためには、第１の下層電極膜２を第１の圧電体薄膜３よりもやや幅広としておくことが有効な手段の１つである。
【００５３】
第１下層電極パターン用レジスト３２をマスクにして、第１の下層電極膜２を所定の形状にエッチングした形態を図３(Ｃ)に示す。第１の下層電極膜２をエッチングする場合には、その膜厚が圧電体薄膜に比べて薄いので、ドライエッチングあるいはウエットエッチングのいずれでも特に問題はなく、電極膜の材料に応じて自由に選択可能である。
【００５４】
次に、図３(Ｄ)に示すように、第１の圧電体薄膜３上に第１の上層電極膜４を形成して、第１薄膜パターンを作製する。さらに、この第１の上層電極膜４までの高さとほぼ同じ厚さに絶縁性樹脂膜５を形成する。第１の上層電極膜４としては、第１の下層電極膜２と同様な材料を用いてもよいし、またニクロム（ＮｉＣｒ）、タンタル（Ｔａ）、あるいはクロム（Ｃｒ）等の金属単層膜でもよいし、これらの材料の上にＡｕ、Ａｇ、あるいはＣｕ等の材料を積層する構成でもよい。
【００５５】
また、絶縁性樹脂膜５は、例えば液状のポリアミドをスピンナで塗布し、乾燥させた後に３５０℃程度で加熱してポリイミドとした膜でもよいし、その他有機樹脂を塗布して加熱硬化させて形成した膜でもよい。この絶縁性樹脂膜５は図から分かるように、第１の下層電極膜２、第１の圧電体薄膜３、および第１の上層電極膜４のいずれにも接触するので、十分な電気絶縁性が要求されるだけでなく、所定の形状にエッチング加工できる材料であることが要求される。また、この絶縁性樹脂膜５は、第２の上層電極膜１４上にも一部形成されても特に問題はない。
【００５６】
このような絶縁性樹脂膜５と第１の上層電極膜４を含む全面に接着剤層６を形成して、第１の基板１上での必要な加工が完了する。この接着剤層６は、接着後に粘弾性を有しない材料であればよく、一般に使用されている有機系、無機系の接着剤を用いてもよいし、接着性を有する有機樹脂、フォトレジスト等を用いることもできる。
【００５７】
図４は、図３と同様に第２の基板１１上に形成した第２の下層電極膜１２、第２の圧電体薄膜１３、および第２の上層電極膜１４を所定の形状に加工する工程を説明する図である。
【００５８】
図４（Ａ）は、図３(Ａ)と同様に第２の基板１１上に第２の下層電極膜１２、第２の圧電体薄膜１３を積層形成してから、第２の圧電体薄膜１３を所定の形状に加工するために、第２圧電体パターン用レジスト３４を形成した状態である。第２の基板１１、第２の下層電極膜１２、および第２の圧電体薄膜１３は、図３に示した第１の基板１、第１の下層電極膜２、および第１の圧電体薄膜３と同様な材料と成膜方式を用いて形成することができる。さらに、この第２圧電体パターン用レジスト３４は、第１圧電体パターン用レジスト３０と同一形状としており、また、第２の圧電体薄膜１３のエッチングも第１の圧電体薄膜３と同様な方法により行うことができる。この結果、第１の圧電体薄膜３と第２の圧電体薄膜１３とをほぼ同じ形状にすることができる。
【００５９】
第２の圧電体薄膜１３を所定の形状に加工した後、第２の下層電極膜１２をフォトリソ・エッチングにより加工する。このための第２下層電極パターン用レジスト３６を形成した状態を図４(Ｂ)に示す。また、エッチング加工した形態を図４(Ｃ)に示す。第２下層電極パターン用レジスト３６は、図からも分かるように第２の圧電体薄膜１３に比べてほぼ同じか、あるいはやや大きな形状としている。このような形状とすることで、第２の基板１１をウエットエッチングで除去する場合に第２の圧電体薄膜１３を薬液から保護しやすくなる。また、第１の基板１と第２の基板１１を対向させて、位置合わせするためのマーカを作製するため第２マーカ用レジスト３６ａも形成する。
【００６０】
なお、第１の基板１と第２の基板１１との位置合わせをこのようなマーカを用いずに行う場合には、第２圧電体パターン用レジスト３４をそのまま用いて第２の下層電極膜１２をエッチングしてもよい。
【００６１】
図４に示す第２の基板１１上での加工が、第１の基板１上の場合と比べて異なる点は、上記したように第２の下層電極膜１２と第２の圧電体薄膜１３とがほぼ同一形状で、しかも、第１の圧電体薄膜３の形状ともほぼ同じ形状としていることである。また、位置合わせのためにマーカを用いる場合には、第１の基板１と第２の基板１１に形成するマーカの形状も異なることは当然である。
【００６２】
第２の圧電体薄膜１３上に第２の上層電極膜１４を形成して第２薄膜パターンを作製する。その後、絶縁性樹脂膜１５を図３と同様に第２の基板１１上に形成し、さらにこれらを含む全面に接着剤層６を形成する。これを図４（Ｄ）に示す。これにより第２の基板１１上での必要な加工が完了する。
【００６３】
図３（Ｄ）と図４（Ｄ）に示す基板を用いて、接合を行い、所定の薄膜圧電体素子を作製していく工程を図５と図６に示す。図５（Ａ）は、図３（Ｄ）と図４（Ｄ）に示す基板を用いて第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ接着剤層６、６により接合した形態を示す。このとき、接着剤層６、６は両者が一体化してしまい、単一層からなる接着剤層６となる。この接合のときに、マーカ１２ａと２ａを用いて位置合わせを行い、圧電体薄膜同士が正確に重なるようにする。なお、接着剤層６によっては、第１の上層電極膜４と第２の上層電極膜１４の両面に形成せず、片面にのみ形成してもよい。
【００６４】
第１の基板１と第２の基板１１として、ＭｇＯ基板を用いる場合には透明であるので基板を通して顕微鏡で位置合わせを行うことができる。不透明基板の場合には、ある一定の位置にミラーを固定し、このミラーに対してそれぞれを位置合わせした後に、ミラーを除去して基板同士を接近させて接着剤層６で接合する等の位置合せ方式を用いることができる。また、マーカを全く用いずに、圧電体薄膜の形状を基準として位置合わせを行うこともできる。このようにして上下の電極層で挟まれた圧電体薄膜を接着剤層６で積層して一体化した複数個の構造体５０が作製される。
【００６５】
複数個の構造体５０が絶縁性樹脂膜５、１５で囲まれた形態とした後、図５(Ｂ)に示すように第２の基板１１のみを選択的に除去する。この除去方法としては、エッチング、研磨、あるいは所定の厚さまで研磨後エッチングする等の方法により行うことができる。
【００６６】
第２の基板１１を除去した後、絶縁性樹脂膜５、１５で連接されている複数個の構造体５０を分離するために、絶縁性樹脂膜５、１５と接着剤層６をエッチング加工する。このために絶縁性樹脂膜パターン用レジスト３８を形成し、絶縁性樹脂膜５、１５と接着剤層６をエッチングした状態を図５（Ｃ）に示す。なお、この絶縁性樹脂膜５、１５と接着剤層６をエッチングするときに、同時に構造体５０の所定部分にビアホール（図示せず）も形成すれば、工程を簡略にできる。
【００６７】
次に、絶縁性樹脂膜パターン用レジスト３８を除去し、ビアホール(図示せず)領域も含めて第２の下層電極膜１２上に絶縁膜２５と接続電極膜(図示せず)を形成し、さらにこれらを所定の形状にエッチングして接続電極部（図示せず）を作製すれば薄膜圧電体素子５４、５４が完成する。この状態を図６(Ａ)に示す。
【００６８】
このようにして形成した薄膜圧電体素子５４、５４表面をワックス等の樹脂（図示せず）で保護した後、第１の基板１をエッチングして除去し、さらに薄膜圧電体素子５４、５４の表面に付着しているワックス等の樹脂を溶解除去すれば、基板から完全に分離した形態の薄膜圧電体素子５４、５４が得られる。
【００６９】
上述したように本第１の製造方法では、それぞれの基板上に形成した圧電体薄膜と下層電極膜とを基板上に形成した時点で所定の形状にエッチング加工するので、それぞれの基板上のパターン形状に大きなずれが生じない。したがって、積層後の圧電体薄膜の形状をほぼ同一とすることができる。すなわち、この薄膜圧電体素子５４、５４の断面は鼓状であり、しかも接着剤層６により接合した面を基準としてほぼ対称な形状にできる。この結果、第１の圧電体薄膜３と第２の圧電体薄膜１３に対して同じ電圧を印加しても、電界強度が均一となり素子の信頼性を向上できる。さらに、２層積層した圧電体薄膜の変位量を同じにすることができるので、不要な曲げ等が生じず、単純な伸縮動作のみを実現できる。
【００７０】
さらに、圧電体薄膜や下層電極膜をウエットエッチングで所定の形状とすることもできるので、ドライエッチングで生じ易い側壁付着物が全く生じず、電極間の短絡現象を確実に防ぐこともできる。これらの点から本第１の製造方法によれば、製造条件による圧電特性のばらつきや短絡現象を防ぐことができ、信頼性の高い薄膜圧電体素子を作製できる。
【００７１】
なお、本実施の形態では絶縁性樹脂膜と接着剤層とは別の材料を用いて、別々に形成したが、接着特性を有する絶縁性樹脂膜を第１の基板と第２の基板表面の少なくとも一方の面上に形成してから第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを位置合わせして接合する方法でもよい。
【００７２】
（第２の実施の形態）
図７と図８は、本第２の実施の形態の製造方法を説明するための主要工程図である。本第２の実施の形態の製造方法においても、図１と図２に示すような薄膜圧電体素子を一対としたアクチュエータを例として説明する。なお、図１から図６までの構成要素と対応する構成要素については、同じ符号を付している。
【００７３】
図７（Ａ）は、第１の基板１上に形成した第１の下層電極膜２と第１の圧電体薄膜３とを第１の実施の形態の製造方法と同様に所定の形状にエッチング加工後、第１の上層電極膜４０を形成して第１薄膜パターン４４０を作製した形態を示す。この第１の上層電極膜４０は、第１上層膜４１と第２上層膜４２とからなっている。また、図７（Ｂ）は、第２の基板１１上に形成した第２の下層電極膜１２と第２の圧電体薄膜１３とを同様に所定の形状にエッチング加工後、第２の上層電極膜１４０を形成して第２薄膜パターン４８０を作製した形態を示す。この第２の上層電極膜１４０も、第３上層膜１４１と第４上層膜１４２とからなっている。図からも分かるように、本第２の実施の形態でも、それぞれの基板上に形成された下層電極膜と圧電体薄膜については、第１の実施の形態で説明したと同様な成膜方式や形状に加工する方式が採用できるので、これらについての説明は省略する。
【００７４】
本第２の実施の形態では、第１および第２の上層電極膜がそれぞれ２層構成となっており、それぞれの表面層に設けられている第２上層膜４２と第４上層膜１４２の材料が、一方はＡｕ、Ａｇ、またはＣｕからなり、他方はＳｎまたはＣｄからなる組み合わせとしていることが特徴である。第１の上層膜４１と第３の上層膜１４１については、それぞれの圧電体薄膜と上記の材料の薄膜に対して密着性を有すれば、特に制約はない。例えば、本第１の実施の形態で説明した材料を用いることができる。また、表面層の電極膜をそれぞれ上記の材料の組み合わせとすることが要求されるのみであり、２層構成に限定されることもない。
【００７５】
上記の材料構成からなる上層電極膜同士を接触させて加熱すれば、表面層の材料同士が合金化して接合することができる。例えば、第２上層膜４２をＡｕとし、第４上層膜１４２をＳｎとして、これらの表面の汚れを除去して約３７７℃に加熱すればＡｕとＳｎの共晶反応が生じて、一体化した金属接合層４５となる。このようにして接合した形態を図７（Ｃ）に示す。なお、この接合時にマーカ１２ａ、２ａにより位置合わせを行うことも第１の実施の形態と同様である。
【００７６】
このようにして第１の基板１と第２の基板１１との間に積層された圧電体薄膜の所定のパターンと、その他の空間領域を有する形態が得られる。この空間部に樹脂を充填して、絶縁性樹脂膜１５０を形成する。この絶縁性樹脂膜１５０を充填した状態を図７（Ｄ）に示す。所定のパターンが形成された第１の下層電極膜２、第１の圧電体薄膜３、第１の上層電極膜４０の第１の上層膜４１、金属接合層４５、第２の下層電極膜１２、第２の圧電体薄膜１３、および第２の上層電極膜１４０の第３上層膜１４１を含めて、第１の実施の形態と同様に複数個の構造体５００が作製される。
【００７７】
ところで、この構造体５００の厚さは約１０μｍであるので、２枚の基板で挟まれた約１０μｍの空間部に樹脂を充填することが要求されるが、樹脂の粘度を適当に選択すれば毛細管現象により浸透させることができる。また、一方から吸引するようにして、より強制的に浸透させてもよい。
【００７８】
絶縁性樹脂膜１５０を充填することにより、第１の下層電極膜２と第２の下層電極膜１２のそれぞれの基板との接触部を除く構造体５００の全面が絶縁性樹脂膜１５０のみで覆われる。この後、第２の基板１１をエッチングして除去するが、構造体５００は絶縁性樹脂膜１５０で完全に保護されているのでエッチング液が構造体５００にまで到達することはなく、構造体５００はこのエッチング液による影響を受けることがない。第２の基板１１をエッチングして除去する方法についても、第１の実施の形態で述べたと同様の方法が採用できる。
【００７９】
第２の基板１１を除去すると、複数個の構造体５００が絶縁性樹脂膜１５０で連接している状態が露出する。次に、絶縁性樹脂膜１５０をエッチングして、複数個の構造体５００を分離すると同時に、各構造体から外部機器へ接続するための接続電極部を形成する。図８（Ａ）は、絶縁性樹脂膜１５０をエッチングするための絶縁性樹脂膜パターン用レジスト４０を形成した状態を示す。この絶縁性樹脂膜パターン用レジスト４０は、第１の圧電体薄膜３、第１の上層電極膜４０の第１上層膜４１、金属接合層４５、第２の上層電極膜１４０の第３上層膜１４１、および、第２の圧電体薄膜１３よりも少なくとも幅広に形成する。このようなパターンを形成することで、絶縁性樹脂膜１５０のみをエッチングすることができエッチング条件が簡単になる。また、このような形状とすれば最終状態でも電極膜や圧電体薄膜は絶縁性樹脂膜で保護されるので、薄膜圧電体素子として使用する場合にも耐湿性が良好で、圧電特性の劣化が少ない。
【００８０】
図８（Ｂ）は、絶縁性樹脂膜１５０をエッチング除去し、さらにビアホール（図示せず）の加工を行い、絶縁膜２５０と接続電極膜（図示せず）の形成と加工を行って、薄膜圧電体素子５４０、５４０とした形態を示す。ビアホールの加工は、絶縁性樹脂膜１５０をエッチングするときに同時に行ってもよいし、また、絶縁性樹脂膜１５０のエッチングとビアホールのエッチング加工を別々にしてもよい。ビアホールの側面部と第２の下層電極膜１２部分に絶縁膜２５０を形成し、所定形状に加工した後、接続電極膜（図示せず）を形成して接続電極部（図示せず）を形成する方法については、第１の実施の形態と同様の工程で作製が可能である。
【００８１】
このようにして形成した薄膜圧電体素子５４０、５４０表面をワックス等の樹脂（図示せず）で保護した後、第１の基板１をエッチングして除去し、さらに薄膜圧電体素子５４０、５４０の表面に付着しているワックス等の樹脂を溶解除去すれば、基板から完全に分離した形態の薄膜圧電体素子５４０、５４０が得られる。これを図８（Ｃ）に示す。
【００８２】
こうして作製された薄膜圧電体素子の断面は鼓状であり、しかも金属接合層４５面を基準としてほぼ対称な形状をしている。したがって、第１の圧電体薄膜３と第２の圧電体薄膜１３に対して同じ電圧を印加しても、電界強度が均一となり素子の信頼性を向上できる。さらに、２層積層した圧電体薄膜の変位量を同じにすることができるので、不要な曲げ等が生じず、単純な伸縮動作のみを実現できる。
【００８３】
また、金属接合層４５を形成するときには、一度溶融するのでこのときに自己整合的なアライメントも可能である。これにより、上層電極膜面同士を位置合わせするときの位置合せ精度が低くても、溶融時のセルフアライメントで高精度の位置合わせ接合ができる。さらに、上層電極膜同士が金属接合層で接合されているので、接続電極部を形成するためのビアホールの加工工程を簡略にすることもできる。
【００８４】
なお、本第２の実施の形態では上層電極膜の表面層に形成した膜同士の合金化により接合したが、第１の上層電極膜と第２の上層電極膜の少なくとも一方の面上に接着剤層を形成した後に、位置合わせして接着して接合することもできる。上層電極膜上でのみの接着による接合であるので、絶縁性樹脂膜１５０のみで構造体５００が覆われる構成となり、エッチング条件が単純となるだけでなく、第１の基板をエッチング除去するときの薬液から構造体５００を確実に保護することもできる。
【００８５】
また、本第１および第２の実施の形態では、第１の基板と第２の基板上には下層電極膜と圧電体薄膜を成膜し、所定の形状に加工した後に、上層電極膜を形成したが、下層電極膜、圧電体薄膜、および上層電極膜を成膜してから所定の形状に加工する方法でもよい。
【００８６】
なお、本第１および第２の実施の形態の製造方法では、２個の薄膜圧電体素子を一対として使用するアクチュエータの場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１個の薄膜圧電体素子の場合であっても同様な方法で製造することができるし、このような構成の圧電センサの場合にも同様に製造でき、しかも歩留まりや信頼性を向上できることはいうまでもない。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、第１の基板および第２の基板上に形成された下層電極膜と上層電極膜とで挟まれた圧電体薄膜をそれぞれ所定の形状にパターン加工して第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを作製し、この薄膜パターンを対向させて接合するとともに、積層されてなる構造体を保護するように絶縁性樹脂膜を形成した後、第２の基板のみの選択的な除去、上述の積層構成の圧電体薄膜を取り囲む絶縁性樹脂膜の所定形状のエッチング、上記の電極膜を外部機器と接続するために絶縁膜と接続電極膜を形成し、接続電極部の作製を行った後、第１の基板のみを選択的に除去して、薄膜圧電体素子を製造する方法である。
【００８８】
この製造方法により、第１の基板と第２の基板上に所定の薄膜を形成して、それぞれ個別に所定形状に加工することができる。したがって、ウエットエッチングでも圧電体薄膜の形状を再現性よく、安定して形成することができるし、ドライエッチングで生じ易い側壁部の付着物をなくして特性の安定な薄膜圧電体素子を実現できる。
【００８９】
一方、ドライエッチングにおいても、積層した状態でエッチングする場合に比べて、特に側壁付着物の量を減少でき、歩留まりの向上を実現できる。このように本発明の製造方法によれば、薄膜圧電体素子を信頼性よく、かつ、歩留まりよく製造することができるという大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の製造方法により作製した薄膜圧電体素子を２個用いたアクチュエータの平面図
【図２】図１に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図
【図３】本発明の第１の実施の形態の製造方法で、第１の基板上での主要工程を示す工程説明図
【図４】本発明の第１の実施の形態の製造方法で、第２の基板上での主要工程を示す工程説明図
【図５】本発明の第１の実施の形態の製造方法で、薄膜圧電体素子とする主要工程を示す工程説明図
【図６】本発明の第１の実施の形態の製造方法で、薄膜圧電体素子とする主要工程を示す工程説明図
【図７】本発明の第２の実施の形態の製造方法を示す主要工程説明図
【図８】本発明の第２の実施の形態の製造方法を示す主要工程説明図
【符号の説明】
１ 第１の基板
２ 第１の下層電極膜
２ａ，１２ａ マーカ
３ 第１の圧電体薄膜
４，４０ 第１の上層電極膜
５，１５，１５０ 絶縁性樹脂膜
６ 接着剤層
１１ 第２の基板
１２ 第２の下層電極膜
１３ 第２の圧電体薄膜
１４，１４０ 第２の上層電極膜
２５，２５０ 絶縁膜
２６ 接続電極膜
２８ 接続電極部
３０ 第１圧電体パターン用レジスト
３２ 第１下層電極パターン用レジスト
３２ａ 第１マーカ用レジスト
３４ 第２圧電体パターン用レジスト
３６ 第２下層電極パターン用レジスト
３６ａ 第２マーカ用レジスト
３８，４０ 絶縁性樹脂膜パターン用レジスト
４１ 第１上層膜
４２ 第２上層膜
４５ 金属接合層
５０，５００ 構造体
５４，５４０ 薄膜圧電体素子
５８ 接着樹脂層
６０ 実装基板（フレクシャー）
６１ スライダ保持部
６２ ヘッド電極パッド
６３ ヘッド電極配線
６４ 圧電体電極パッド
６５ 圧電体電極配線
６７ ワイヤリード
１４１ 第３上層膜
１４２ 第４上層膜
４４０ 第１薄膜パターン
４８０ 第２薄膜パターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小位置決め用のアクチュエータあるいはセンサとして利用される薄膜圧電体素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体技術の進歩とともに機械的構造体を半導体製造技術により作製し、大幅な小型化を実現しようとする努力がなされており、マイクロアクチュエータ等の機械的電気素子が脚光を浴びている。このような素子は小型で高精度の機械機構部品を実現でき、かつ、半導体プロセスを用いることでその生産性を大きく改善できる。特に、圧電体素子を用いたマイクロアクチュエータは走査型トンネル顕微鏡の微小変位用や磁気ディスク記録再生装置のヘッドスライダの微小位置決め用等に応用されている。
【０００３】
例えば、磁気ディスク記録再生装置では、磁気ディスクに対して情報の記録再生を行う磁気ヘッドはヘッドスライダに搭載され、アクチュエータアームに取り付けられている。このアクチュエータアームをボイスコイルモータ（ＶＣＭ）によって揺動させることで、磁気ディスク上の所定のトラック位置に位置決めして、磁気ヘッドで記録再生を行っている。しかし、記録密度の向上とともに、このような従来のＶＣＭのみでの位置決めでは十分な精度を確保できなくなってきている。このために、ＶＣＭの位置決め手段に加えて、圧電体素子を用いた微小位置決め手段によりヘッドスライダを微小駆動させて高速、高精度の位置決めを行う技術の提案がなされている（例えば、超高ＴＰＩ化とピギーバックアクチュエータ（ＩＤＥＭＡ Ｊａｐａｎ Ｎｅｗｓ Ｎｏ．３２、ｐｐ４−７、国際ディスクドライブ協会発行））。
【０００４】
このように、圧電体素子を用いたアクチュエータは種々の応用が期待されているが、従来はグリーンシート積層方式あるいは厚膜多層形成方式で多層化した構成が多く用いられていた（例えば、特開平６−２２４４８３号公報）。しかしながら、これらの製造方法で作製した圧電体素子の一層の厚みは数１０μｍ程度となるため、１００Ｖ程度の駆動電圧を必要としていた。
【０００５】
これに対して、特開平８−８８４１９号公報では、小型で、低電圧で駆動でき、しかも変位量が大きい薄膜積層型アクチュエータおよびその製造方法が示されている。すなわち、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、あるいはサファイヤ等の単結晶基板上に、白金、アルミニウム、金、または銀等の電極層と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（ＰＬＺＴ）などの圧電材料からなる圧電層、さらに上記と同様な材料の電極層とを形成する。この膜上にガラスまたはシリコンから構成される接合層とを形成して、圧電部材を作製する。
【０００６】
次に、陽極接合法により圧電部材同士を接合層を介して接合する工程と、その後さらに積層する側の基板を研磨等により除去して露出した電極層上に接合層を形成する工程と、この接合層と別の圧電部材の接合層とを上述したような手順で接合し、再び基板を除去する工程とを繰り返すことで複数層に積層した積層体を形成する。この後、この積層体中の内層電極を交互に両側から取り出すことで積層型アクチュエータを実現している。
【０００７】
この製造方法においては、基板の除去は研磨後にエッチング処理を施して残留部分がないようにしているし、また、圧電部材同士の接合方法としては、陽極接合法だけでなく、表面活性化接合法や接着剤接合法を用いてもよいことが示されている。
【０００８】
さらに、特開平１１−２６７３３号公報では、石英基板や耐熱ガラス基板上に特性の良好な薄膜トランジスタアレイ等の薄膜デバイスからなる被転写層を作製後、安価で耐衝撃性の良好な基板にこの被転写層を転写して、例えば軽くて、割れ難く、かつ安価な液晶表示装置を実現する製造方法が示されている。
【０００９】
この製造方法は、基板上に第１分離層を形成する工程と、この第１分離層上に被転写層を形成する工程と、この被転写層上に第２分離層を形成する工程と、第２分離層上に一次転写体を接合する工程と、第１分離層を境にして被転写層を基板から除去する工程と、この被転写層の下面に二次転写体を接合する工程と、第２分離層を境にして被転写層を一次転写体から除去する工程により、基板上に形成した被転写層を二次転写体である別の基板上に転写する方式である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述の第１の例では、圧電部材を多層に積層した積層体の２つの側面部から絶縁層を介して外部電極を形成するので、少なくともこの外部電極の形成は個々の積層体ごとに行う必要があり、量産性に課題がある。また、基板面に対して垂直方向の変位を生じる構成であると同時に、最下層の基板は除去せずに使用する構成であるので、例えば磁気ディスク記録再生装置のヘッドスライダの微小アクチュエータとして用いる形状としては適さない。
【００１１】
また、第２の例は、基板上に形成された薄膜デバイスを別の基板上に転写して用いるための製造方法であるが、このためには基板上にまず第１分離層を形成する必要がある。しかしながら、このような第１分離層を形成した基板を用いると、圧電体薄膜の場合には膜面に垂直方向の配向を生じ難くなり、良好な圧電特性が得られないという課題がある。
【００１２】
本発明は２層構成の薄膜圧電体素子の作製において、圧電体薄膜のエッチングでの形状の再現性を改善するとともに、圧電体薄膜を挟む電極間のショート等の不良発生を防止して、圧電特性のばらつきがなく、安価で、かつ高歩留まりの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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１の基板および第２の基板上にそれぞれ下層電極膜と圧電体薄膜とを積層形成し、これらの基板上に積層された下層電極膜と圧電体薄膜とをそれぞれ所定の形状にエッチング加工した後、それぞれの圧電体薄膜上に上層電極膜を形成して第１の基板上に第１薄膜パターン、第２の基板上に第２薄膜パターンをそれぞれ形成する工程と、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程と、第２の基板のみを選択的に除去して絶縁性樹脂膜で連接された構造体を露出する工程と、この構造体を取り囲む形状に絶縁性樹脂膜を加工するとともに、構造体中の電極膜を外部機器と接続する接続電極部を形成する工程と、第１の基板のみを選択的に除去する工程とを少なくとも有する。
【００１４】
この製造方法により、下層電極膜と圧電体薄膜を所定形状とする加工を、第１の基板と第２の基板上に形成した状態でそれぞれ個別に行える。したがって、特にウエットエッチングでも、圧電体薄膜の形状を再現性よく形成することができる。また、ウエットエッチングでは、ドライエッチングで生じ易い側壁部の付着物をなくすことが可能で、ショート不良が生じ難く特性の安定な薄膜圧電体素子を実現できる。一方、ドライエッチングにおいても、２層積層した圧電体薄膜をエッチングする場合に比べて１層のみでよいので、パターン形状の再現性が改善されるとともに側壁付着物を減少でき、ショート不良の低減と圧電体特性の安定化が実現される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１の基板上に第１の下層電極膜と第１の圧電体薄膜とを積層し、第１の圧電体薄膜に対して第１の下層電極膜の少なくとも一部を大きな形状に加工した後、第１の圧電体薄膜上に第１の上層電極膜を形成して、第１の基板上に複数個の第１薄膜パターンを形成する工程と、第２の基板上に第２の下層電極膜と第２の圧電体薄膜とを積層し、第１の圧電体薄膜とほぼ同じ形状に加工した後、第２の圧電体薄膜上に第２の上層電極膜を形成して、第２の基板上に複数個の第２薄膜パターンを形成する。
【００１６】
次に、この第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程と、第２の基板のみを選択的に除去して絶縁性樹脂膜で連接された複数の構造体を露出する。
【００１７】
さらに、第１の下層電極膜の一部を除き、上述の構造体を取り囲む形状に絶縁性樹脂膜を加工する工程と、第１の下層電極膜、第１の上層電極膜、第２の下層電極膜、および第２の上層電極膜を外部機器と接続するための接続電極部を形成する工程と、第１の基板のみを選択的に除去する工程とを少なくとも有する方法である。
【００１８】
この製造方法により、２層積層してなる薄膜圧電体素子の作製において課題である薄膜のパターン形成が、第１の基板と第２の基板上に形成した状態で、それぞれ個別に行える。これにより、特にウエットエッチングでも再現性のよい圧電体薄膜形状を実現できる。また、ウエットエッチングでは、ドライエッチングで生じ易い側壁部の付着物をなくすことが可能であるので、この側壁付着物で生じる圧電特性の不良が発生しない。一方、ドライエッチングにおいても、積層した状態でエッチングする場合に比べて、特に側壁付着物の量を大幅に減少でき、歩留まりを大きく改善できる。
【００１９】
２層積層した圧電体薄膜のパターン形成をウエットエッチングで行うと、表面側である第２の圧電体薄膜はエッチング後も第１の基板上の第１の圧電体薄膜のエッチング完了まで薬液中に曝されることになる。この結果、第２の圧電体薄膜には大きなサイドエッチングが生じて、圧電特性にばらつきが発生する。しかしながら、本製造方法では、圧電体薄膜を個別にエッチングするので、それぞれの圧電体薄膜のサイドエッチングを小さくでき、フォトレジストのパターンに忠実な形状を再現性よく実現できる。
【００２０】
また、同様に２層積層した圧電体薄膜のパターン形成をドライエッチングで行うと、１層のみのエッチングに比べて約２倍の時間を必要とするため、側壁付着物も多くなるだけでなく、基板温度上昇やレジスト膜の変質も生じて安定にエッチングできる条件に余裕度がなく、管理が非常に難しい。しかし、本製造方法では、各基板上の圧電体薄膜を個別にエッチングすればよいので、エッチング条件の許容度が広がり管理が容易になるとともに、側壁付着物も低減できるので歩留まりも改善される。
【００２１】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１の基板上に第１の下層電極膜、第１の圧電体薄膜、および第１の上層電極膜を積層し、第１の圧電体薄膜と第１の上層電極膜に対して第１の下層電極膜の少なくとも一部を大きな形状に加工して、第１の基板上に複数個の第１薄膜パターンを形成する工程と、第２の基板上に第２の下層電極膜、第２の圧電体薄膜、および第２の上層電極膜を積層し、第１の圧電体薄膜とほぼ同じ形状に加工して、第２の基板上に複数個の第２薄膜パターンを形成する。
【００２２】
次に、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程と、第２の基板のみを選択的に除去して絶縁性樹脂膜で連接された複数の構造体を露出する。
【００２３】
さらに、第１の下層電極膜の一部を除き、上述の構造体を取り囲む形状に絶縁性樹脂膜を加工する工程と、第１の下層電極膜、第１の上層電極膜、第２の下層電極膜、および第２の上層電極膜を外部機器と接続するための接続電極部を形成する工程と、第１の基板のみを選択的に除去する工程とを少なくとも有する方法である。
【００２４】
この製造方法により、下層電極膜、圧電体薄膜、および上層電極膜をそれぞれの基板に連続して形成した後に所定の形状に加工するので、特に、上層電極膜と圧電体薄膜とのパターン位置ずれを確実に防止できる。また、下層電極膜、圧電体薄膜、および上層電極膜を連続して形成できるので、連続的な成膜装置で効率的な成膜プロセスを実現できる。さらに、これらの薄膜の形状加工はそれぞれの基板ごとに行うので、上述したようにウエットエッチングでも、ドライエッチングでも再現性のよい形状を得ることができる。
【００２５】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程が、第１の基板の第１薄膜パターン形成側の表面上および第２の基板の第２薄膜パターン形成側の表面上に絶縁性樹脂膜をそれぞれ形成し、さらに第１の基板上の絶縁性樹脂膜と第１薄膜パターン、および第２の基板上の絶縁性樹脂膜と第２薄膜パターンの少なくとも一方に接着剤層を形成した後、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い、接着剤層により接合する方法からなる。
【００２６】
この製造方法により、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンを形成した状態で絶縁性樹脂膜を形成するので気泡やごみ等の欠陥を容易に検査でき、構造体を確実に保護することができる。また、比較的厚く形成する必要がある絶縁性樹脂膜と接着剤層とを異なる材料とすることにより、耐薬品性や耐湿性に優れ、かつ、圧電体薄膜の変位特性に影響を与えることが少ない絶縁性樹脂膜材料と、２層積層した圧電体薄膜が一体として動作できるような接着材料をそれぞれ適切に選択することができる。なお、材料特性に応じて、絶縁性樹脂膜と接着剤とを同一材料としてもよい。
【００２７】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程が、第１の基板の第１薄膜パターンを含む表面および第２の基板の第２薄膜パターンを含む表面の少なくとも一方の表面上に接着特性を有する絶縁性樹脂膜を形成した後、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせをして絶縁性樹脂膜の形成と接合を行う方法からなる。
【００２８】
この製造方法により、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンの接合と、絶縁性樹脂膜の形成とが同一材料で同時に行えるので、作業効率を大きく改善できる。また、絶縁性樹脂膜は材質の異なる接着剤層を間に挟むようなこともなく、完全に単一層であるので、保護膜としての特性を向上できるだけでなく、再現性のよいエッチング加工が可能である。
【００２９】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程が、第１薄膜パターンの第１の上層電極膜と第２薄膜パターンの第２の上層電極膜とを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い、第１の上層電極膜と第２の上層電極膜とを合金化させて接合し複数の構造体を形成した後、複数の構造体の厚さにより定まる第１の基板と第２の基板との空間部に樹脂を充填して絶縁性樹脂膜を形成する方法からなる。
【００３０】
この製造方法により、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンの接合を上層電極膜同士を合金化させることにより行うので、第１の上層電極膜と第２の上層電極膜とは電気的に短絡でき、これらの電極膜からの接続電極部の取り出しのためのビアホール加工が簡略化できる。また、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとの接合が金属接合であるので、圧電体素子としての剛性を高くでき、かつ、変位量が変動していくこともない。さらに、構造体は絶縁性樹脂膜で確実に保護でき、しかも絶縁性樹脂膜のみをエッチングすればよいので再現性よく加工できる。
【００３１】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、この構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程が、第１薄膜パターンの第１の上層電極膜と第２薄膜パターンの第２の上層電極膜の少なくとも一方の膜上に接着剤層を形成し、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い、第１の上層電極膜と第２の上層電極膜とを接着剤層により接合し複数の構造体を形成した後、複数の構造体の厚さにより定まる第１の基板と第２の基板との空間部に樹脂を充填して絶縁性樹脂膜を形成する方法からなる。
【００３２】
この製造方法により、第１薄膜パターンと第２薄膜パターンの接合を上層電極膜部分のみに形成した接着剤層で行うので、接着して形成された構造体は単一材料である絶縁性樹脂膜のみで保護することができる。したがって、耐薬品性や耐湿性に優れ、かつ、圧電体薄膜の変位に影響を与えることが少ない材料を適切に選択することができる。
【００３３】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第１薄膜パターンの第１の上層電極膜と第２薄膜パターンの第２の上層電極膜が多層膜からなり、一方の電極膜の表面層がＡｕ、Ａｇ、またはＣｕから選ばれた１種類で、他方の電極膜の表面層がＳｎまたはＣｄであり、表面層に設けられた金属膜同士を合金化させて接合する方法からなる。
【００３４】
この製造方法により、接合部が導電性を有する金属膜層となるので、第１の上層電極膜と第２の上層電極膜とを短絡することができる。この結果、これらの電極膜を外部機器と接続するためのビアホール加工を簡略化できる。また、この接合はフラックス等を全く使用せずに行えるので、接合不良部が生じ難く薄膜圧電体素子としての剛性を大きく、かつ変位量の変動も抑制できる。
【００３５】
また、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、接着剤層が導電性を有するものである。導電性の接着剤を用いることで、第１の上層電極膜と第２の上層電極膜とを短絡でき、外部機器と接続するときのビアホール加工を簡略化できる。
【００３６】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子は、電極膜で挟まれ膜面に対して垂直方向に配向した２つの圧電体薄膜の上記の電極膜の一方同士を接合してなる構造体と、この構造体を覆うように形成された絶縁膜と、この構造体の一方の面側に上記の電極膜のそれぞれを外部機器と接続するための接続電極部とを少なくとも有し、この構造体の断面形状が鼓状で、接合面を基準としてほぼ対称である構成を有する。
【００３７】
この構成により、積層する圧電体薄膜の形状をほぼ同じとすることができ、しかもこれらが接合面を基準として対称になっているので、これらを２層に積層してもそれぞれの圧電体薄膜の変位や電界強度をほぼ同じにできる。また、圧電体薄膜を挟むように形成する電極膜間にショート不良を生じないようにすることもできる。したがって、変位を大きくしながら高信頼性の薄膜圧電体素子を実現できる。
【００３８】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子は、電極膜で挟まれ膜面に対して垂直方向に配向した２つの圧電体薄膜の上記の電極膜の一方同士を接合してなる構造体の２個を一組とした構造体群と、この構造体群のそれぞれの構造体を覆うように形成された絶縁膜と、この構造体群の一方の面側に上記の電極膜のそれぞれを外部機器と接続するための接続電極部とを少なくとも有し、この構造体群のそれぞれの構造体の断面形状が鼓状で、接合面を基準としてほぼ対称である構成を有する。
【００３９】
この構成により、積層する圧電体薄膜の形状をほぼ同じとすることができ、しかもこれらが接合面を基準として対称になっているので、これらを２層に積層してもそれぞれの圧電体薄膜の変位や電界強度をほぼ同じにできる。また、圧電体薄膜を挟むように形成する電極膜間にショート不良を生じないようにすることもできる。したがって、一対の圧電体素子を一組として使用するアクチュエータとした場合に、低電圧で駆動可能で、しかも変位量を大きくしながら、高信頼性のアクチュエータを実現できる。
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
図１は、本第１の実施の形態の製造方法により作製した２個の薄膜圧電体素子を一対としたアクチュエータの平面図である。このアクチュエータは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微小位置決めするために用いられる。図に示すアクチュエータは２個の薄膜圧電体素子５４、５４を備え、これら素子５４、５４はＡ−Ａ線に対して互いが鏡像の関係をもって形成されている。図１におけるＸ−Ｘ線に沿った断面構造を図２に示す。以下、これらの図を用いてその構成を説明する。
【００４２】
図２に示すように、２個の圧電体素子５４、５４は同一構造であり、第１の下層電極膜２と第１の上層電極膜４とで挟まれた第１の圧電体薄膜３、第２の下層電極膜１２と第２の上層電極膜１４とで挟まれた第２の圧電体薄膜１３とを接着剤層６で接合し、さらに側面部には絶縁性樹脂膜５、１５が設けられ、後述する構造体が形成される。この構造体を形成するときに所定のビアホール加工も行い、次に絶縁膜２５と接続電極膜２６の形成およびこれらを所定の形状に加工して薄膜圧電体素子５４、５４が形成される。
【００４３】
この薄膜圧電体素子５４、５４の第１の下層電極膜２面上に接着樹脂層５８を形成し、実装基板であるフレクシャー６０に接着固定する。接着固定後、接続電極部２８（接続電極膜２６の絶縁膜２５表面への延在部）とフレクシャー６０に設けられた圧電体電極パッド６４とを、例えばワイヤリード６７で接続して、磁気ヘッドを微小位置決めするためのアクチュエータが構成される。なお、図２では第１の下層電極膜２の接続電極部２８には接続電極膜２６を形成せずに、第１の下層電極膜２自体を接続電極部２８としているが、この部分にも接続電極膜２６を形成してもよい。
【００４４】
なお、フレクシャー６０は、薄膜圧電体素子５４、５４を接着している領域から延在してヘッドスライダ（図示せず）を固定するためのスライダ保持部６１があり、このスライダ保持部６１にはヘッドスライダ（図示せず）に搭載されているヘッド素子（図示せず）の配線部とを接続するためのヘッド電極パッド６２が設けられている。このヘッド電極パッド６２からは、ヘッド電極配線６３が薄膜圧電体素子５４、５４間のフレクシャー６０上を引き回され、圧電体電極パッド６４から引き回された圧電体電極配線６５と同様に外部機器との接続パッド（図示せず）まで引き回されている。
【００４５】
このアクチュエータは、一対の薄膜圧電体素子５４、５４の各々に逆の電圧を印加すれば、一方が伸長し他方は収縮するので、スライダ保持部６１はその力を受けて左右方向（Ｙ−Ｙ線の方向）に微小変位し、ヘッド素子をディスク（図示せず）上の所定のトラック位置に高精度で位置決めすることができる。
【００４６】
以下、この薄膜圧電体素子５４、５４の製造方法について、図３から図６を用いて説明する。なお、図３から図６の工程説明図においては、図１に示すＺ−Ｚ線に沿った断面部を示す。
【００４７】
図３（Ａ）〜（Ｄ）、および図４(Ａ)〜（Ｄ）は、第１の基板１と第２の基板上において、それぞれ個別に成膜と形状加工する主要工程を示す。
【００４８】
まず、第１の基板１上の膜形成と加工について、図３を用いて説明する。図３(Ａ)は、第１の基板１上に第１の下層電極膜２と第１の圧電体薄膜３を積層し、この第１の圧電体薄膜３を所定の形状に加工するために第１圧電体パターン用レジスト３０を形成した状態を示す。
【００４９】
良好な圧電特性を有する第１の圧電体薄膜３を得るためには、例えば第１の基板１として酸化マグネシウム単結晶基板（ＭｇＯ基板）を用い、第１の下層電極膜２としてＣ軸配向した白金膜（Ｐｔ膜）をこのＭｇＯ基板上にスパッタリングで形成し、このＰｔ膜上にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜をスパッタリングで形成すればよい。このＰＺＴ膜形成時に、ＭｇＯ基板の温度を約６００℃として成膜すれば、膜面に垂直方向に配向したＰＺＴ膜が得られる。
【００５０】
なお、第１の基板１としては、ＭｇＯ基板のみでなく、チタン酸ストロンチウム基板、サファイヤ基板、あるいはシリコン単結晶基板(Ｓｉ基板)を用いることができる。また、第１の下層電極膜２としては、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銀(Ａｇ)、レニウム（Ｒｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、およびパラジウム（Ｐｄ）のうちのいずれかの金属、あるいはその酸化物を用いることもできる。さらに、これらを含む多層構成の膜としてもよい。これらから選択した材料からなる第１の下層電極膜２上に、ＰＺＴ、チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（ＰＬＺＴ）等の膜を形成し、その後所定の熱処理を行って圧電特性を得るようにしてもよい。
【００５１】
第１圧電体パターン用レジスト３０をマスクにして第１の圧電体薄膜３をエッチングするが、このエッチングはドライエッチングまたはウエットエッチングのどちらでも可能である。特に、ウエットエッチングは装置が簡単で、しかも短時間に行えるので、量産性を向上できる点で有利である。ＰＺＴ膜をウエットエッチングする場合には、フッ酸と硝酸の混合液、フッ酸と硝酸と酢酸の混合液、あるいはこれらの混合液を純水で希釈した液を用いればよい。このような膜構成のエッチングでは、ドライエッチングでもウエットエッチングでも、そのエッチング断面形状は台形状となる。さらにエッチングする圧電体薄膜は一層のみであるのでサイドエッチングを小さくでき、形状再現性を大幅に改善できる。
【００５２】
このようにして第１の圧電体薄膜３をエッチングした後、第１の下層電極膜２を所定形状に加工するために、フォトリソを行い図３(Ｂ)に示すように第１下層電極パターン用レジスト３２を形成する。このとき、第１の基板１と第２の基板１１上に形成したパターン同士を位置合わせするための第１マーカ用レジスト３２ａも同時に形成する。ただし、このマーカは別の方法で位置合わせを行う場合には形成しない場合もある。第１の下層電極膜２は、その一部を接続電極部２８として使用するために露出させる必要があり、第１の圧電体薄膜３とは異なる形状とすることが要求される。また、第１の基板１を除去するときの薬液に第１の圧電体薄膜３が曝され難くするためには、第１の下層電極膜２を第１の圧電体薄膜３よりもやや幅広としておくことが有効な手段の１つである。
【００５３】
第１下層電極パターン用レジスト３２をマスクにして、第１の下層電極膜２を所定の形状にエッチングした形態を図３(Ｃ)に示す。第１の下層電極膜２をエッチングする場合には、その膜厚が圧電体薄膜に比べて薄いので、ドライエッチングあるいはウエットエッチングのいずれでも特に問題はなく、電極膜の材料に応じて自由に選択可能である。
【００５４】
次に、図３(Ｄ)に示すように、第１の圧電体薄膜３上に第１の上層電極膜４を形成して、第１薄膜パターンを作製する。さらに、この第１の上層電極膜４までの高さとほぼ同じ厚さに絶縁性樹脂膜５を形成する。第１の上層電極膜４としては、第１の下層電極膜２と同様な材料を用いてもよいし、またニクロム（ＮｉＣｒ）、タンタル（Ｔａ）、あるいはクロム（Ｃｒ）等の金属単層膜でもよいし、これらの材料の上にＡｕ、Ａｇ、あるいはＣｕ等の材料を積層する構成でもよい。
【００５５】
また、絶縁性樹脂膜５は、例えば液状のポリアミドをスピンナで塗布し、乾燥させた後に３５０℃程度で加熱してポリイミドとした膜でもよいし、その他有機樹脂を塗布して加熱硬化させて形成した膜でもよい。この絶縁性樹脂膜５は図から分かるように、第１の下層電極膜２、第１の圧電体薄膜３、および第１の上層電極膜４のいずれにも接触するので、十分な電気絶縁性が要求されるだけでなく、所定の形状にエッチング加工できる材料であることが要求される。また、この絶縁性樹脂膜５は、第２の上層電極膜１４上にも一部形成されても特に問題はない。
【００５６】
このような絶縁性樹脂膜５と第１の上層電極膜４を含む全面に接着剤層６を形成して、第１の基板１上での必要な加工が完了する。この接着剤層６は、接着後に粘弾性を有しない材料であればよく、一般に使用されている有機系、無機系の接着剤を用いてもよいし、接着性を有する有機樹脂、フォトレジスト等を用いることもできる。
【００５７】
図４は、図３と同様に第２の基板１１上に形成した第２の下層電極膜１２、第２の圧電体薄膜１３、および第２の上層電極膜１４を所定の形状に加工する工程を説明する図である。
【００５８】
図４（Ａ）は、図３(Ａ)と同様に第２の基板１１上に第２の下層電極膜１２、第２の圧電体薄膜１３を積層形成してから、第２の圧電体薄膜１３を所定の形状に加工するために、第２圧電体パターン用レジスト３４を形成した状態である。第２の基板１１、第２の下層電極膜１２、および第２の圧電体薄膜１３は、図３に示した第１の基板１、第１の下層電極膜２、および第１の圧電体薄膜３と同様な材料と成膜方式を用いて形成することができる。さらに、この第２圧電体パターン用レジスト３４は、第１圧電体パターン用レジスト３０と同一形状としており、また、第２の圧電体薄膜１３のエッチングも第１の圧電体薄膜３と同様な方法により行うことができる。この結果、第１の圧電体薄膜３と第２の圧電体薄膜１３とをほぼ同じ形状にすることができる。
【００５９】
第２の圧電体薄膜１３を所定の形状に加工した後、第２の下層電極膜１２をフォトリソ・エッチングにより加工する。このための第２下層電極パターン用レジスト３６を形成した状態を図４(Ｂ)に示す。また、エッチング加工した形態を図４(Ｃ)に示す。第２下層電極パターン用レジスト３６は、図からも分かるように第２の圧電体薄膜１３に比べてほぼ同じか、あるいはやや大きな形状としている。このような形状とすることで、第２の基板１１をウエットエッチングで除去する場合に第２の圧電体薄膜１３を薬液から保護しやすくなる。また、第１の基板１と第２の基板１１を対向させて、位置合わせするためのマーカを作製するため第２マーカ用レジスト３６ａも形成する。
【００６０】
なお、第１の基板１と第２の基板１１との位置合わせをこのようなマーカを用いずに行う場合には、第２圧電体パターン用レジスト３４をそのまま用いて第２の下層電極膜１２をエッチングしてもよい。
【００６１】
図４に示す第２の基板１１上での加工が、第１の基板１上の場合と比べて異なる点は、上記したように第２の下層電極膜１２と第２の圧電体薄膜１３とがほぼ同一形状で、しかも、第１の圧電体薄膜３の形状ともほぼ同じ形状としていることである。また、位置合わせのためにマーカを用いる場合には、第１の基板１と第２の基板１１に形成するマーカの形状も異なることは当然である。
【００６２】
第２の圧電体薄膜１３上に第２の上層電極膜１４を形成して第２薄膜パターンを作製する。その後、絶縁性樹脂膜１５を図３と同様に第２の基板１１上に形成し、さらにこれらを含む全面に接着剤層６を形成する。これを図４（Ｄ）に示す。これにより第２の基板１１上での必要な加工が完了する。
【００６３】
図３（Ｄ）と図４（Ｄ）に示す基板を用いて、接合を行い、所定の薄膜圧電体素子を作製していく工程を図５と図６に示す。図５（Ａ）は、図３（Ｄ）と図４（Ｄ）に示す基板を用いて第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ接着剤層６、６により接合した形態を示す。このとき、接着剤層６、６は両者が一体化してしまい、単一層からなる接着剤層６となる。この接合のときに、マーカ１２ａと２ａを用いて位置合わせを行い、圧電体薄膜同士が正確に重なるようにする。なお、接着剤層６によっては、第１の上層電極膜４と第２の上層電極膜１４の両面に形成せず、片面にのみ形成してもよい。
【００６４】
第１の基板１と第２の基板１１として、ＭｇＯ基板を用いる場合には透明であるので基板を通して顕微鏡で位置合わせを行うことができる。不透明基板の場合には、ある一定の位置にミラーを固定し、このミラーに対してそれぞれを位置合わせした後に、ミラーを除去して基板同士を接近させて接着剤層６で接合する等の位置合せ方式を用いることができる。また、マーカを全く用いずに、圧電体薄膜の形状を基準として位置合わせを行うこともできる。このようにして上下の電極層で挟まれた圧電体薄膜を接着剤層６で積層して一体化した複数個の構造体５０が作製される。
【００６５】
複数個の構造体５０が絶縁性樹脂膜５、１５で囲まれた形態とした後、図５(Ｂ)に示すように第２の基板１１のみを選択的に除去する。この除去方法としては、エッチング、研磨、あるいは所定の厚さまで研磨後エッチングする等の方法により行うことができる。
【００６６】
第２の基板１１を除去した後、絶縁性樹脂膜５、１５で連接されている複数個の構造体５０を分離するために、絶縁性樹脂膜５、１５と接着剤層６をエッチング加工する。このために絶縁性樹脂膜パターン用レジスト３８を形成し、絶縁性樹脂膜５、１５と接着剤層６をエッチングした状態を図５（Ｃ）に示す。なお、この絶縁性樹脂膜５、１５と接着剤層６をエッチングするときに、同時に構造体５０の所定部分にビアホール（図示せず）も形成すれば、工程を簡略にできる。
【００６７】
次に、絶縁性樹脂膜パターン用レジスト３８を除去し、ビアホール(図示せず)領域も含めて第２の下層電極膜１２上に絶縁膜２５と接続電極膜(図示せず)を形成し、さらにこれらを所定の形状にエッチングして接続電極部（図示せず）を作製すれば薄膜圧電体素子５４、５４が完成する。この状態を図６(Ａ)に示す。
【００６８】
このようにして形成した薄膜圧電体素子５４、５４表面をワックス等の樹脂（図示せず）で保護した後、第１の基板１をエッチングして除去し、さらに薄膜圧電体素子５４、５４の表面に付着しているワックス等の樹脂を溶解除去すれば、基板から完全に分離した形態の薄膜圧電体素子５４、５４が得られる。
【００６９】
上述したように本第１の製造方法では、それぞれの基板上に形成した圧電体薄膜と下層電極膜とを基板上に形成した時点で所定の形状にエッチング加工するので、それぞれの基板上のパターン形状に大きなずれが生じない。したがって、積層後の圧電体薄膜の形状をほぼ同一とすることができる。すなわち、この薄膜圧電体素子５４、５４の断面は鼓状であり、しかも接着剤層６により接合した面を基準としてほぼ対称な形状にできる。この結果、第１の圧電体薄膜３と第２の圧電体薄膜１３に対して同じ電圧を印加しても、電界強度が均一となり素子の信頼性を向上できる。さらに、２層積層した圧電体薄膜の変位量を同じにすることができるので、不要な曲げ等が生じず、単純な伸縮動作のみを実現できる。
【００７０】
さらに、圧電体薄膜や下層電極膜をウエットエッチングで所定の形状とすることもできるので、ドライエッチングで生じ易い側壁付着物が全く生じず、電極間の短絡現象を確実に防ぐこともできる。これらの点から本第１の製造方法によれば、製造条件による圧電特性のばらつきや短絡現象を防ぐことができ、信頼性の高い薄膜圧電体素子を作製できる。
【００７１】
なお、本実施の形態では絶縁性樹脂膜と接着剤層とは別の材料を用いて、別々に形成したが、接着特性を有する絶縁性樹脂膜を第１の基板と第２の基板表面の少なくとも一方の面上に形成してから第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを位置合わせして接合する方法でもよい。
【００７２】
（第２の実施の形態）
図７と図８は、本第２の実施の形態の製造方法を説明するための主要工程図である。本第２の実施の形態の製造方法においても、図１と図２に示すような薄膜圧電体素子を一対としたアクチュエータを例として説明する。なお、図１から図６までの構成要素と対応する構成要素については、同じ符号を付している。
【００７３】
図７（Ａ）は、第１の基板１上に形成した第１の下層電極膜２と第１の圧電体薄膜３とを第１の実施の形態の製造方法と同様に所定の形状にエッチング加工後、第１の上層電極膜４０を形成して第１薄膜パターン４４０を作製した形態を示す。この第１の上層電極膜４０は、第１上層膜４１と第２上層膜４２とからなっている。また、図７（Ｂ）は、第２の基板１１上に形成した第２の下層電極膜１２と第２の圧電体薄膜１３とを同様に所定の形状にエッチング加工後、第２の上層電極膜１４０を形成して第２薄膜パターン４８０を作製した形態を示す。この第２の上層電極膜１４０も、第３上層膜１４１と第４上層膜１４２とからなっている。図からも分かるように、本第２の実施の形態でも、それぞれの基板上に形成された下層電極膜と圧電体薄膜については、第１の実施の形態で説明したと同様な成膜方式や形状に加工する方式が採用できるので、これらについての説明は省略する。
【００７４】
本第２の実施の形態では、第１および第２の上層電極膜がそれぞれ２層構成となっており、それぞれの表面層に設けられている第２上層膜４２と第４上層膜１４２の材料が、一方はＡｕ、Ａｇ、またはＣｕからなり、他方はＳｎまたはＣｄからなる組み合わせとしていることが特徴である。第１の上層膜４１と第３の上層膜１４１については、それぞれの圧電体薄膜と上記の材料の薄膜に対して密着性を有すれば、特に制約はない。例えば、本第１の実施の形態で説明した材料を用いることができる。また、表面層の電極膜をそれぞれ上記の材料の組み合わせとすることが要求されるのみであり、２層構成に限定されることもない。
【００７５】
上記の材料構成からなる上層電極膜同士を接触させて加熱すれば、表面層の材料同士が合金化して接合することができる。例えば、第２上層膜４２をＡｕとし、第４上層膜１４２をＳｎとして、これらの表面の汚れを除去して約３７７℃に加熱すればＡｕとＳｎの共晶反応が生じて、一体化した金属接合層４５となる。このようにして接合した形態を図７（Ｃ）に示す。なお、この接合時にマーカ１２ａ、２ａにより位置合わせを行うことも第１の実施の形態と同様である。
【００７６】
このようにして第１の基板１と第２の基板１１との間に積層された圧電体薄膜の所定のパターンと、その他の空間領域を有する形態が得られる。この空間部に樹脂を充填して、絶縁性樹脂膜１５０を形成する。この絶縁性樹脂膜１５０を充填した状態を図７（Ｄ）に示す。所定のパターンが形成された第１の下層電極膜２、第１の圧電体薄膜３、第１の上層電極膜４０の第１の上層膜４１、金属接合層４５、第２の下層電極膜１２、第２の圧電体薄膜１３、および第２の上層電極膜１４０の第３上層膜１４１を含めて、第１の実施の形態と同様に複数個の構造体５００が作製される。
【００７７】
ところで、この構造体５００の厚さは約１０μｍであるので、２枚の基板で挟まれた約１０μｍの空間部に樹脂を充填することが要求されるが、樹脂の粘度を適当に選択すれば毛細管現象により浸透させることができる。また、一方から吸引するようにして、より強制的に浸透させてもよい。
【００７８】
絶縁性樹脂膜１５０を充填することにより、第１の下層電極膜２と第２の下層電極膜１２のそれぞれの基板との接触部を除く構造体５００の全面が絶縁性樹脂膜１５０のみで覆われる。この後、第２の基板１１をエッチングして除去するが、構造体５００は絶縁性樹脂膜１５０で完全に保護されているのでエッチング液が構造体５００にまで到達することはなく、構造体５００はこのエッチング液による影響を受けることがない。第２の基板１１をエッチングして除去する方法についても、第１の実施の形態で述べたと同様の方法が採用できる。
【００７９】
第２の基板１１を除去すると、複数個の構造体５００が絶縁性樹脂膜１５０で連接している状態が露出する。次に、絶縁性樹脂膜１５０をエッチングして、複数個の構造体５００を分離すると同時に、各構造体から外部機器へ接続するための接続電極部を形成する。図８（Ａ）は、絶縁性樹脂膜１５０をエッチングするための絶縁性樹脂膜パターン用レジスト４０を形成した状態を示す。この絶縁性樹脂膜パターン用レジスト４０は、第１の圧電体薄膜３、第１の上層電極膜４０の第１上層膜４１、金属接合層４５、第２の上層電極膜１４０の第３上層膜１４１、および、第２の圧電体薄膜１３よりも少なくとも幅広に形成する。このようなパターンを形成することで、絶縁性樹脂膜１５０のみをエッチングすることができエッチング条件が簡単になる。また、このような形状とすれば最終状態でも電極膜や圧電体薄膜は絶縁性樹脂膜で保護されるので、薄膜圧電体素子として使用する場合にも耐湿性が良好で、圧電特性の劣化が少ない。
【００８０】
図８（Ｂ）は、絶縁性樹脂膜１５０をエッチング除去し、さらにビアホール（図示せず）の加工を行い、絶縁膜２５０と接続電極膜（図示せず）の形成と加工を行って、薄膜圧電体素子５４０、５４０とした形態を示す。ビアホールの加工は、絶縁性樹脂膜１５０をエッチングするときに同時に行ってもよいし、また、絶縁性樹脂膜１５０のエッチングとビアホールのエッチング加工を別々にしてもよい。ビアホールの側面部と第２の下層電極膜１２部分に絶縁膜２５０を形成し、所定形状に加工した後、接続電極膜（図示せず）を形成して接続電極部（図示せず）を形成する方法については、第１の実施の形態と同様の工程で作製が可能である。
【００８１】
このようにして形成した薄膜圧電体素子５４０、５４０表面をワックス等の樹脂（図示せず）で保護した後、第１の基板１をエッチングして除去し、さらに薄膜圧電体素子５４０、５４０の表面に付着しているワックス等の樹脂を溶解除去すれば、基板から完全に分離した形態の薄膜圧電体素子５４０、５４０が得られる。これを図８（Ｃ）に示す。
【００８２】
こうして作製された薄膜圧電体素子の断面は鼓状であり、しかも金属接合層４５面を基準としてほぼ対称な形状をしている。したがって、第１の圧電体薄膜３と第２の圧電体薄膜１３に対して同じ電圧を印加しても、電界強度が均一となり素子の信頼性を向上できる。さらに、２層積層した圧電体薄膜の変位量を同じにすることができるので、不要な曲げ等が生じず、単純な伸縮動作のみを実現できる。
【００８３】
また、金属接合層４５を形成するときには、一度溶融するのでこのときに自己整合的なアライメントも可能である。これにより、上層電極膜面同士を位置合わせするときの位置合せ精度が低くても、溶融時のセルフアライメントで高精度の位置合わせ接合ができる。さらに、上層電極膜同士が金属接合層で接合されているので、接続電極部を形成するためのビアホールの加工工程を簡略にすることもできる。
【００８４】
なお、本第２の実施の形態では上層電極膜の表面層に形成した膜同士の合金化により接合したが、第１の上層電極膜と第２の上層電極膜の少なくとも一方の面上に接着剤層を形成した後に、位置合わせして接着して接合することもできる。上層電極膜上でのみの接着による接合であるので、絶縁性樹脂膜１５０のみで構造体５００が覆われる構成となり、エッチング条件が単純となるだけでなく、第１の基板をエッチング除去するときの薬液から構造体５００を確実に保護することもできる。
【００８５】
また、本第１および第２の実施の形態では、第１の基板と第２の基板上には下層電極膜と圧電体薄膜を成膜し、所定の形状に加工した後に、上層電極膜を形成したが、下層電極膜、圧電体薄膜、および上層電極膜を成膜してから所定の形状に加工する方法でもよい。
【００８６】
なお、本第１および第２の実施の形態の製造方法では、２個の薄膜圧電体素子を一対として使用するアクチュエータの場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１個の薄膜圧電体素子の場合であっても同様な方法で製造することができるし、このような構成の圧電センサの場合にも同様に製造でき、しかも歩留まりや信頼性を向上できることはいうまでもない。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、第１の基板および第２の基板上に形成された下層電極膜と上層電極膜とで挟まれた圧電体薄膜をそれぞれ所定の形状にパターン加工して第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを作製し、この薄膜パターンを対向させて接合するとともに、積層されてなる構造体を保護するように絶縁性樹脂膜を形成した後、第２の基板のみの選択的な除去、上述の積層構成の圧電体薄膜を取り囲む絶縁性樹脂膜の所定形状のエッチング、上記の電極膜を外部機器と接続するために絶縁膜と接続電極膜を形成し、接続電極部の作製を行った後、第１の基板のみを選択的に除去して、薄膜圧電体素子を製造する方法である。
【００８８】
この製造方法により、第１の基板と第２の基板上に所定の薄膜を形成して、それぞれ個別に所定形状に加工することができる。したがって、ウエットエッチングでも圧電体薄膜の形状を再現性よく、安定して形成することができるし、ドライエッチングで生じ易い側壁部の付着物をなくして特性の安定な薄膜圧電体素子を実現できる。
【００８９】
一方、ドライエッチングにおいても、積層した状態でエッチングする場合に比べて、特に側壁付着物の量を減少でき、歩留まりの向上を実現できる。このように本発明の製造方法によれば、薄膜圧電体素子を信頼性よく、かつ、歩留まりよく製造することができるという大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の製造方法により作製した薄膜圧電体素子を２個用いたアクチュエータの平面図
【図２】図１に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図
【図３】本発明の第１の実施の形態の製造方法で、第１の基板上での主要工程を示す工程説明図
【図４】本発明の第１の実施の形態の製造方法で、第２の基板上での主要工程を示す工程説明図
【図５】本発明の第１の実施の形態の製造方法で、薄膜圧電体素子とする主要工程を示す工程説明図
【図６】本発明の第１の実施の形態の製造方法で、薄膜圧電体素子とする主要工程を示す工程説明図
【図７】本発明の第２の実施の形態の製造方法を示す主要工程説明図
【図８】本発明の第２の実施の形態の製造方法を示す主要工程説明図
【符号の説明】
１ 第１の基板
２ 第１の下層電極膜
２ａ，１２ａ マーカ
３ 第１の圧電体薄膜
４，４０ 第１の上層電極膜
５，１５，１５０ 絶縁性樹脂膜
６ 接着剤層
１１ 第２の基板
１２ 第２の下層電極膜
１３ 第２の圧電体薄膜
１４，１４０ 第２の上層電極膜
２５，２５０ 絶縁膜
２６ 接続電極膜
２８ 接続電極部
３０ 第１圧電体パターン用レジスト
３２ 第１下層電極パターン用レジスト
３２ａ 第１マーカ用レジスト
３４ 第２圧電体パターン用レジスト
３６ 第２下層電極パターン用レジスト
３６ａ 第２マーカ用レジスト
３８，４０ 絶縁性樹脂膜パターン用レジスト
４１ 第１上層膜
４２ 第２上層膜
４５ 金属接合層
５０，５００ 構造体
５４，５４０ 薄膜圧電体素子
５８ 接着樹脂層
６０ 実装基板（フレクシャー）
６１ スライダ保持部
６２ ヘッド電極パッド
６３ ヘッド電極配線
６４ 圧電体電極パッド
６５ 圧電体電極配線
６７ ワイヤリード
１４１ 第３上層膜
１４２ 第４上層膜
４４０ 第１薄膜パターン
４８０ 第２薄膜パターン
Claims (10)
- 第１の基板上に第１の下層電極膜と第１の圧電体薄膜とを積層し、前記第１の圧電体薄膜に対して前記第１の下層電極膜の少なくとも一部を大きな形状に加工した後、前記第１の圧電体薄膜上に第１の上層電極膜を形成して、前記第１の基板上に複数個の第１薄膜パターンを形成する工程と、
第２の基板上に第２の下層電極膜と第２の圧電体薄膜とを積層し、前記第１の圧電体薄膜とほぼ同じ形状に加工した後、前記第２の圧電体薄膜上に第２の上層電極膜を形成して、前記第２の基板上に複数個の第２薄膜パターンを形成する工程と、
前記第１薄膜パターンと前記第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、前記構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程と、
前記第２の基板のみを選択的に除去して前記絶縁性樹脂膜で連接された複数の前記構造体を露出する工程と、
前記第１の下層電極膜の一部を除き、前記構造体を取り囲む形状に前記絶縁性樹脂膜を加工する工程と、
前記第１の下層電極膜、前記第１の上層電極膜、前記第２の下層電極膜、および前記第２の上層電極膜を外部機器と接続するための接続電極部を形成する工程と、
前記第１の基板のみを選択的に除去する工程とを少なくとも有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。 - 第１の基板上に第１の下層電極膜、第１の圧電体薄膜、および第１の上層電極膜を積層し、前記第１の圧電体薄膜と前記第１の上層電極膜に対して前記第１の下層電極膜の少なくとも一部を大きな形状に加工して、前記第１の基板上に複数個の第１薄膜パターンを形成する工程と、
第２の基板上に第２の下層電極膜、第２の圧電体薄膜、および第２の上層電極膜を積層し、前記第１の圧電体薄膜とほぼ同じ形状に加工して、前記第２の基板上に複数個の第２薄膜パターンを形成する工程と、
前記第１薄膜パターンと前記第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、前記構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程と、
前記第２の基板のみを選択的に除去して前記絶縁性樹脂膜で連接された複数の前記構造体を露出する工程と、
前記第１の下層電極膜の一部を除き、前記構造体を取り囲む形状に前記絶縁性樹脂膜を加工する工程と、
前記第１の下層電極膜、前記第１の上層電極膜、前記第２の下層電極膜、および前記第２の上層電極膜を外部機器と接続するための接続電極部を形成する工程と、
前記第１の基板のみを選択的に除去する工程とを少なくとも有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。 - 前記第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、前記構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程が、第１の基板の第１薄膜パターン形成側の表面上および第２の基板の第２薄膜パターン形成側の表面上に絶縁性樹脂膜をそれぞれ形成し、さらに前記第１の基板上の前記絶縁性樹脂膜と前記第１薄膜パターン、および前記第２の基板上の前記絶縁性樹脂膜と前記第２薄膜パターンの少なくとも一方に接着剤層を形成した後、前記第１薄膜パターンと前記第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い、前記接着剤層により接合する方法からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
- 前記第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、前記構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程が、第１の基板の第１薄膜パターンを含む表面および第２の基板の第２薄膜パターンを含む表面の少なくとも一方の表面上に接着特性を有する絶縁性樹脂膜を形成した後、前記第１薄膜パターンと前記第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせをして、前記絶縁性樹脂膜の形成と接合を行う方法からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
- 前記第１薄膜パターンと前記第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、前記構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程が、第１薄膜パターンの第１の上層電極膜と第２薄膜パターンの第２の上層電極膜とを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い、前記第１の上層電極膜と前記第２の上層電極膜とを合金化させて接合し前記複数の構造体を形成した後、前記複数の構造体の厚さにより定まる第１の基板と第２の基板との空間部に樹脂を充填して前記絶縁性樹脂膜を形成する方法からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
- 前記第１薄膜パターンと第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い接合して一体化した複数の構造体と、前記構造体を保護する絶縁性樹脂膜を形成する工程が、第１薄膜パターンの第１の上層電極膜と第２薄膜パターンの第２の上層電極膜の少なくとも一方の膜上に接着剤層を形成し、前記第１薄膜パターンと前記第２薄膜パターンとを対向させ互いに重なるように位置合わせを行い、前記第１の上層電極膜と前記第２の上層電極膜とを前記接着剤層により接合し複数の前記構造体を形成した後、複数の前記構造体の厚さにより定まる第１の基板と第２の基板との空間部に樹脂を充填して前記絶縁性樹脂膜を形成する方法からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
- 前記第１薄膜パターンの第１の上層電極膜と前記第２薄膜パターンの第２の上層電極膜は多層膜からなり、一方の電極膜の表面層がＡｕ、Ａｇ、またはＣｕから選ばれた１種類で、他方の電極膜の表面層がＳｎまたはＣｄであり、表面層に設けられた前記金属膜同士を合金化させて接合することを特徴とする請求項５に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
- 前記接着剤層が導電性を有することを特徴とする請求項６に記載の薄膜圧電体素子の製造方法。
- 電極膜で挟まれ膜面に対して垂直方向に配向した２つの圧電体薄膜の前記電極膜の一方同士を接合してなる構造体と、
前記構造体を覆うように形成された絶縁膜と、
前記構造体の一方の面側に前記電極膜のそれぞれを外部機器と接続するための接続電極部とを少なくとも有し、
前記構造体の断面形状が鼓状で、接合面を基準としてほぼ対称であることを特徴とする薄膜圧電体素子。 - 電極膜で挟まれ膜面に対して垂直方向に配向した２つの圧電体薄膜の前記電極膜の一方同士を接合してなる構造体の２個を一組とした構造体群と、
前記構造体群のそれぞれの前記構造体を覆うように形成された絶縁膜と、
前記構造体群の一方の面側に前記電極膜のそれぞれを外部機器と接続するための接続電極部とを少なくとも有し、
前記構造体群のそれぞれの前記構造体の断面形状が鼓状で、接合面を基準としてほぼ対称であることを特徴とする薄膜圧電体素子。
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