JP6460514B2 - Manufacturing method of piezoelectric element utilizing apparatus - Google Patents

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Description

この発明は、圧電素子を利用した圧電素子利用装置の製造方法に関する。 This invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric device utilizing equipment utilizing a piezoelectric element.

特許文献１は、圧電素子を利用したインクジェットプリントヘッドを開示している。特許文献１のインクジェットプリントヘッドは、圧力室（キャビティ）を有するアクチュエータ基板と、圧力室に対向するようにアクチュエータ基板に支持された可動膜と、可動膜に接合された圧電素子とを備えている。圧電素子は、可動膜側から、下部電極、圧電体膜および上部電極を積層して構成されている。圧電素子の上面全域および側面全域は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）からなる水素バリア膜によって覆われている。水素バリア膜上にはＳｉ０２からなる絶縁膜（層間絶縁膜）が形成され、絶縁膜上にはＳｉＮからなるパッシベーション膜（表面保護膜）が形成されている。 Patent Document 1 discloses an ink jet print head using a piezoelectric element. The ink jet print head of Patent Document 1 includes an actuator substrate having a pressure chamber (cavity), a movable film supported by the actuator substrate so as to face the pressure chamber, and a piezoelectric element bonded to the movable film. . The piezoelectric element is configured by laminating a lower electrode, a piezoelectric film, and an upper electrode from the movable film side. The entire upper surface and side surfaces of the piezoelectric element are covered with a hydrogen barrier film made of Al 2 O 3 (alumina). The on hydrogen barrier film is formed an insulating film made of Si0 2 (interlayer insulating film), is on the insulating film a passivation film made of SiN (surface protective film) is formed.

特開２０１３−１１９１８２号公報JP 2013-119182 A

特許文献１のインクジェットプリントヘッドでは、圧電素子の上面全域および側面全域が、水素バリア膜、絶縁膜およびパッシベーション膜からなる積層膜で覆われている。このため、圧電体膜が変形しにくい。この結果、可動膜の変位量が小さくなる。
この発明の目的は、圧電体膜が変形しやすくなる圧電素子利用装置の製造方法を提供することである。 In the ink jet print head disclosed in Patent Document 1, the entire upper surface and side surfaces of the piezoelectric element are covered with a laminated film including a hydrogen barrier film, an insulating film, and a passivation film. For this reason, the piezoelectric film is not easily deformed. As a result, the displacement amount of the movable film is reduced.
The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric element utilizing equipment which piezoelectric film is easily deformed.

この発明による、第１の圧電素子利用装置の製造方法は、下部電極、前記下部電極上に形成された圧電体膜および前記圧電体膜上に形成された上部電極からなる圧電素子を、可動膜上に形成する工程と、前記可動膜上に、前記圧電素子を覆う水素バリア膜を形成する工程と、前記圧電素子上において、前記水素バリア膜に、前記上部電極の一部を露出させるコンタクト孔を形成する工程と、前記水素バリア膜上に、一端部が前記コンタクト孔を介して前記上部電極に接触し、他端部が前記圧電素子の外側に引き出された配線を形成する工程と、前記水素バリア膜上に、前記配線を被覆するパッシベーション膜を形成する工程と、前記可動膜の主面に対して法線方向から見た平面視で、前記可動膜を含む所定領域内においては、前記配線が存在する配線領域のみに、前記パッシベーション膜が形成されるように、前記パッシベーション膜に第１開口を形成する工程と、前記水素バリア膜における前記圧電素子の上面中央部に、第２開口を形成する工程とを含む。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a first method for manufacturing a device using a piezoelectric element, comprising: a lower electrode; a piezoelectric film formed on the lower electrode; and a piezoelectric element comprising an upper electrode formed on the piezoelectric film, Forming a hydrogen barrier film covering the piezoelectric element on the movable film; and a contact hole exposing a part of the upper electrode to the hydrogen barrier film on the piezoelectric element. Forming a wiring having one end in contact with the upper electrode through the contact hole and the other end led out of the piezoelectric element on the hydrogen barrier film; and A step of forming a passivation film covering the wiring on the hydrogen barrier film, and in a predetermined region including the movable film in a plan view viewed from the normal direction with respect to the main surface of the movable film, Wiring is present A step of forming a first opening in the passivation film so that the passivation film is formed only in a wiring region, and a step of forming a second opening in the center of the upper surface of the piezoelectric element in the hydrogen barrier film Including.

この圧電素子利用装置の製造方法では、水素バリア膜における圧電素子の上面中央部に第２開口が形成されているので、圧電体膜が変形しやすくなる。これにより、可動膜の変位量を大きくすることができる。また、平面視で可動膜を含む所定領域内においては、配線が存在する配線領域のみに、パッシベーション膜が形成されるので、可動膜の変位量をより大きくすることができる。   In this method of manufacturing a device using piezoelectric elements, the second opening is formed at the center of the upper surface of the piezoelectric element in the hydrogen barrier film, so that the piezoelectric film is easily deformed. Thereby, the displacement amount of the movable film can be increased. In addition, in a predetermined region including the movable film in plan view, the passivation film is formed only in the wiring region where the wiring exists, so that the displacement amount of the movable film can be further increased.

この発明の一実施形態では、前記第２開口を形成する工程では、前記平面視で前記可動膜の周縁と前記圧電素子の側面上の前記水素バリア膜との間領域においては、前記水素バリア膜における前記配線の直下部分のみが残るように、前記水素バリア膜に第３開口が同時に形成される。この圧電素子利用装置の製造方法では、可動膜の変位量をさらに大きくすることができる。   In one embodiment of the present invention, in the step of forming the second opening, in the region between the peripheral edge of the movable film and the hydrogen barrier film on the side surface of the piezoelectric element in the plan view, the hydrogen barrier film A third opening is simultaneously formed in the hydrogen barrier film so that only a portion directly under the wiring in FIG. In this method of manufacturing a piezoelectric element utilizing apparatus, the displacement amount of the movable film can be further increased.

この発明による、第２の圧電素子利用装置の製造方法は、下部電極、前記下部電極上に形成された圧電体膜および前記圧電体膜上に形成された上部電極からなる圧電素子を、可動膜上に形成する工程と、前記可動膜上に、前記圧電素子を覆う水素バリア膜を形成する工程と、前記水素バリア膜上に絶縁膜を形成する工程と、前記圧電素子上において、前記絶縁膜および前記水素バリア膜に、前記上部電極の一部を露出させるコンタクト孔を形成する工程と、前記絶縁膜上に、一端部が前記コンタクト孔を介して前記上部電極に接触し、他端部が前記圧電素子の外側に引き出された配線を形成する工程と、前記絶縁膜上に、前記配線を被覆するパッシベーション膜を形成する工程と、前記可動膜の主面に対して法線方向から見た平面視で、前記可動膜を含む所定領域内においては、前記配線が存在する配線領域のみに、前記パッシベーション膜および前記絶縁膜が形成されるように、それら両膜に第１開口を形成する工程と、前記水素バリア膜における前記圧電素子の上面中央部に、第２開口を形成する工程とを含む。   According to the second aspect of the present invention, there is provided a second method for manufacturing a device using a piezoelectric element, comprising: a lower electrode; a piezoelectric film formed on the lower electrode; and a piezoelectric element comprising an upper electrode formed on the piezoelectric film. A step of forming on the movable film, a step of forming a hydrogen barrier film covering the piezoelectric element, a step of forming an insulating film on the hydrogen barrier film, and the insulating film on the piezoelectric element. And forming a contact hole in the hydrogen barrier film to expose a part of the upper electrode, and having one end in contact with the upper electrode through the contact hole and the other end on the insulating film. A step of forming a wiring drawn outside the piezoelectric element, a step of forming a passivation film covering the wiring on the insulating film, and a direction normal to the main surface of the movable film In plan view, Forming a first opening in both of the films so that the passivation film and the insulating film are formed only in a wiring region where the wiring exists in a predetermined region including the dynamic film; and the hydrogen barrier Forming a second opening in the center of the upper surface of the piezoelectric element in the film.

この圧電素子利用装置の製造方法では、水素バリア膜における圧電素子の上面中央部に第２開口が形成されているので、圧電体膜が変形しやすくなる。これにより、可動膜の変位量を大きくすることができる。また、平面視で可動膜を含む所定領域内においては、配線が存在する配線領域のみに、パッシベーション膜および前記絶縁膜が形成されるので、可動膜の変位量をより大きくすることができる。   In this method of manufacturing a device using piezoelectric elements, the second opening is formed at the center of the upper surface of the piezoelectric element in the hydrogen barrier film, so that the piezoelectric film is easily deformed. Thereby, the displacement amount of the movable film can be increased. Further, since the passivation film and the insulating film are formed only in the wiring region where the wiring exists in the predetermined region including the movable film in plan view, the displacement amount of the movable film can be further increased.

この発明の一実施形態では、前記第２開口を形成する工程では、前記平面視で前記可動膜の周縁と前記圧電素子の側面上の前記水素バリア膜との間領域においては、前記水素バリア膜における前記絶縁膜の直下部分のみが残るように、前記水素バリア膜に第３開口が同時に形成される。この圧電素子利用装置の製造方法では、可動膜の変位量をさらに大きくすることができる。   In one embodiment of the present invention, in the step of forming the second opening, in the region between the peripheral edge of the movable film and the hydrogen barrier film on the side surface of the piezoelectric element in the plan view, the hydrogen barrier film A third opening is simultaneously formed in the hydrogen barrier film so that only a portion immediately below the insulating film remains. In this method of manufacturing a piezoelectric element utilizing apparatus, the displacement amount of the movable film can be further increased.

図１Ａは、この発明の一実施形態に係るインクジェットプリントヘッドの構成を説明するための図解的な平面図である。FIG. 1A is an illustrative plan view for explaining the configuration of an ink jet print head according to an embodiment of the present invention. 図１Ｂは、図１の要部の拡大平面図である。1B is an enlarged plan view of the main part of FIG. 図２Ａは、図１ＡのIIA-IIA線に沿う図解的な断面図である。2A is a schematic cross-sectional view taken along the line IIA-IIA in FIG. 1A. 図２Ｂは、図２Ａの要部の拡大断面図である。2B is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG. 2A. 図３は、図１ＡのIII-III線に沿った切断面のうちの一部を図解的に示す拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a part of the cut surface along the line III-III in FIG. 1A. 図４は、図４は、図２ＢのIV-IV線に沿う図解的な拡大断面図である。FIG. 4 is a schematic enlarged sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2B. 図５は、前記インクジェットプリントヘッドの下部電極のパターン例を示す図解的な平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing a pattern example of the lower electrode of the inkjet print head. 図６は、前記インクジェットプリントヘッドの第１水素バリア膜のパターン例を示す図解的な平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view showing a pattern example of the first hydrogen barrier film of the inkjet print head. 図７は、前記インクジェットプリントヘッドの層間絶縁膜のパターン例を示す図解的な平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view showing a pattern example of an interlayer insulating film of the ink jet print head. 図８は、前記インクジェットプリントヘッドの第２水素バリア膜およびパッシベーション膜のパターン例を示す図解的な平面図である。FIG. 8 is a schematic plan view showing a pattern example of the second hydrogen barrier film and the passivation film of the ink jet print head. 図９Ａは、前記インクジェットプリントヘッドの製造工程の一例を示す断面図である。FIG. 9A is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the inkjet print head. 図９Ｂは、図９Ａの次の工程を示す断面図である。FIG. 9B is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9A. 図９Ｃは、図９Ｂの次の工程を示す断面図である。FIG. 9C is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9B. 図９Ｄは、図９Ｃの次の工程を示す断面図である。FIG. 9D is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9C. 図９Ｅは、図９Ｄの次の工程を示す断面図である。FIG. 9E is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9D. 図９Ｆは、図９Ｅの次の工程を示す断面図である。FIG. 9F is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9E. 図９Ｇは、図９Ｆの次の工程を示す断面図である。FIG. 9G is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9F. 図９Ｈは、図９Ｇの次の工程を示す断面図である。FIG. 9H is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9G. 図９Ｉは、図９Ｈの次の工程を示す断面図である。FIG. 9I is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9H. 図９Ｊは、図９Ｉの次の工程を示す断面図である。FIG. 9J is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9I. 図９Ｋは、図９Ｊの次の工程を示す断面図である。FIG. 9K is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9J. 図９Ｌは、図９Ｋの次の工程を示す断面図である。FIG. 9L is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9K. 図９Ｍは、図９Ｌの次の工程を示す断面図である。FIG. 9M is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9L. 図９Ｎは、図９Ｍの次の工程を示す断面図である。FIG. 9N is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9M. 図９Ｏは、図９Ｎの次の工程を示す断面図である。FIG. 9O is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 9N. 図１０は、前記インクジェットプリントヘッドの制限流路の他の例を説明するための図解的な拡大断面図である。FIG. 10 is an illustrative enlarged sectional view for explaining another example of the restriction flow path of the inkjet print head. 図１１は、圧電体膜のパターンの他の例を図解的に示す平面図である。FIG. 11 is a plan view schematically showing another example of the pattern of the piezoelectric film. 図１２は、圧電体膜のパターンのさらに他の例を図解的に示す平面図である。FIG. 12 is a plan view schematically showing still another example of the pattern of the piezoelectric film.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１Ａは、この発明の一実施形態に係るインクジェットプリントヘッドの構成を説明するための図解的な平面図である。図１Ｂは、図１の要部の拡大平面図である。図２Ａは、図１ＡのIIA-IIA線に沿う図解的な断面図である。図２Ｂは、図２Ａの要部の拡大断面図である。図３は、図１ＡのIII-III線に沿った切断面のうちの一部を図解的に示す拡大断面図である。図４は、図２ＢのIV-IV線に沿う図解的な拡大断面図である。図５は、前記インクジェットヘッドの下部電極のパターン例を示す図解的な平面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1A is an illustrative plan view for explaining the configuration of an ink jet print head according to an embodiment of the present invention. 1B is an enlarged plan view of the main part of FIG. 2A is a schematic cross-sectional view taken along the line IIA-IIA in FIG. 1A. 2B is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG. 2A. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a part of the cut surface along the line III-III in FIG. 1A. 4 is an illustrative enlarged cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2B. FIG. 5 is a schematic plan view showing a pattern example of the lower electrode of the inkjet head.

図２Ａおよび図２Ｂを参照して、インジットプリントヘッド１の構成を概略的に説明する。
インジットプリントヘッド１は、アクチュエータ基板２と、ノズル基板３と、保護基板４とを備えている。アクチュエータ基板２の表面には、可動膜形成層１０が積層されている。アクチュエータ基板２には、インク流路（インク溜まり）としての圧力室(キャビティ)５が形成されている。圧力室５は、この実施形態では、アクチュエータ基板２を貫通して形成されている。 With reference to FIGS. 2A and 2B, the configuration of the init print head 1 will be schematically described.
The init print head 1 includes an actuator substrate 2, a nozzle substrate 3, and a protective substrate 4. A movable film forming layer 10 is laminated on the surface of the actuator substrate 2. The actuator substrate 2 has a pressure chamber (cavity) 5 as an ink flow path (ink reservoir). In this embodiment, the pressure chamber 5 is formed through the actuator substrate 2.

ノズル基板３は、たとえばシリコン基板からなる。ノズル基板３は、アクチュエータ基板２の裏面２ｂに張り合わされている。ノズル基板３は、アクチュエータ基板２および可動膜形成層１０とともに、圧力室５を区画している。より具体的には、ノズル基板３は、圧力室５の底面部を区画している。ノズル基板３は、圧力室５に臨む凹部３ａを有し、凹部３ａの底面にインク吐出通路３ｂが形成されている。インク吐出通路３ｂは、ノズル基板３を貫通しており、圧力室５とは反対側に吐出口３ｃを有している。したがって、圧力室５の容積変化が生じると、圧力室５に溜められたインクは、インク吐出通路３ｂを通り、吐出口３ｃから吐出される。   The nozzle substrate 3 is made of, for example, a silicon substrate. The nozzle substrate 3 is bonded to the back surface 2 b of the actuator substrate 2. The nozzle substrate 3 defines the pressure chamber 5 together with the actuator substrate 2 and the movable film forming layer 10. More specifically, the nozzle substrate 3 defines a bottom surface portion of the pressure chamber 5. The nozzle substrate 3 has a recess 3a facing the pressure chamber 5, and an ink discharge passage 3b is formed on the bottom surface of the recess 3a. The ink discharge passage 3 b penetrates the nozzle substrate 3 and has a discharge port 3 c on the side opposite to the pressure chamber 5. Therefore, when the volume change of the pressure chamber 5 occurs, the ink stored in the pressure chamber 5 passes through the ink discharge passage 3b and is discharged from the discharge port 3c.

アクチュエータ基板２には、さらに、圧力室５に連通する制限流路６（図１Ａ、図１Ｂおよび図４を合わせて参照）と、制限流路６に連通するインク流入部７とが形成されている。圧力室５は、図２Ａおよび図２Ｂの左右方向であるインク流通方向４１に沿って細長く延びて形成されている。
可動膜形成層１０における圧力室５の天壁部分は、可動膜１０Ａを構成している。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、アクチュエータ基板２上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜からなる。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、アクチュエータ基板２上に形成されるシリコン（Ｓｉ）膜と、シリコン膜上に形成される酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜と、酸化シリコン膜上に形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜との積層膜から構成されていてもよい。この明細書において、可動膜１０Ａとは、可動膜形成層１０のうち圧力室５の天面部を区画している天壁部を意味している。したがって、可動膜形成層１０のうち、圧力室５の天壁部以外の部分は、可動膜１０Ａを構成していない。 The actuator substrate 2 further includes a restriction channel 6 (refer to FIGS. 1A, 1B, and 4) that communicates with the pressure chamber 5 and an ink inflow portion 7 that communicates with the restriction channel 6. Yes. The pressure chamber 5 is formed to be elongated along the ink flow direction 41 which is the left-right direction in FIGS. 2A and 2B.
The top wall portion of the pressure chamber 5 in the movable film forming layer 10 constitutes the movable film 10A. The movable film 10A (movable film forming layer 10) is made of, for example, a silicon oxide (SiO 2 ) film formed on the actuator substrate 2. The movable film 10A (movable film forming layer 10) includes, for example, a silicon (Si) film formed on the actuator substrate 2, a silicon oxide (SiO 2 ) film formed on the silicon film, and a silicon oxide film. You may be comprised from the laminated film with the silicon nitride (SiN) film | membrane formed. In this specification, the movable film 10 </ b> A means a top wall portion that partitions the top surface portion of the pressure chamber 5 in the movable film forming layer 10. Therefore, portions of the movable film forming layer 10 other than the top wall portion of the pressure chamber 5 do not constitute the movable film 10A.

可動膜１０Ａの厚さは、たとえば、０．４μｍ〜２μｍである。可動膜１０Ａが酸化シリコン膜から構成される場合は、酸化シリコン膜の厚さは１．２μｍ程度であってもよい。可動膜１０Ａが、シリコン膜と酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜から構成される場合には、シリコン膜、酸化シリコン膜および窒化シリコン膜の厚さは、それぞれ０．４μｍ程度であってもよい。   The thickness of the movable film 10A is, for example, 0.4 μm to 2 μm. When the movable film 10A is made of a silicon oxide film, the thickness of the silicon oxide film may be about 1.2 μm. When the movable film 10A is composed of a laminated film of a silicon film, a silicon oxide film, and a silicon nitride film, the thicknesses of the silicon film, the silicon oxide film, and the silicon nitride film are about 0.4 μm, respectively. Also good.

圧力室５は、可動膜１０Ａと、アクチュエータ基板２と、ノズル基板３とによって区画されており、この実施形態では、略直方体状に形成されている。圧力室５の長さはたとえば８００μｍ程度、その幅は５５μｍ程度であってもよい。制限流路６は、圧力室５の長手方向一端部（この実施形態では、インク流通方向４１の上流側の端部）に連通している。インク流入部７は、制限流路６の一端部（この実施形態では、インク流通方向４１の上流側の端部）に連通している。   The pressure chamber 5 is partitioned by the movable film 10A, the actuator substrate 2, and the nozzle substrate 3, and in this embodiment, is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. For example, the pressure chamber 5 may have a length of about 800 μm and a width of about 55 μm. The restriction channel 6 communicates with one end portion in the longitudinal direction of the pressure chamber 5 (in this embodiment, the end portion on the upstream side in the ink circulation direction 41). The ink inflow portion 7 communicates with one end portion of the restriction flow path 6 (in this embodiment, the upstream end portion in the ink circulation direction 41).

可動膜１０Ａの表面には、圧電素子９が配置されている。圧電素子９は、可動膜形成層１０上に形成された下部電極１１と、下部電極１１上に形成された圧電体膜１２と、圧電体膜１２上に形成された上部電極１３とを備えている。言い換えれば、圧電素子９は、圧電体膜１２を上部電極１３および下部電極１１で上下から挟むことにより構成されている。   A piezoelectric element 9 is disposed on the surface of the movable film 10A. The piezoelectric element 9 includes a lower electrode 11 formed on the movable film forming layer 10, a piezoelectric film 12 formed on the lower electrode 11, and an upper electrode 13 formed on the piezoelectric film 12. Yes. In other words, the piezoelectric element 9 is configured by sandwiching the piezoelectric film 12 from above and below by the upper electrode 13 and the lower electrode 11.

上部電極１３は、白金（Ｐｔ）の単膜であってもよいし、たとえば、導電性酸化膜（たとえば、ＩｒＯ２（酸化イリジウム）膜）および金属膜（たとえば、Ｉｒ（イリジウム）膜）が積層された積層構造を有していてもよい。上部電極１３の厚さは、たとえば、０．２μｍ程度であってもよい。
圧電体膜１２としては、たとえば、ゾルゲル法またはスパッタ法によって形成されたＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３：チタン酸ジルコン酸鉛）膜を適用することができる。このような圧電体膜１２は、金属酸化物結晶の焼結体からなる。圧電体膜１２は、上部電極１３の下面に接した能動部１２Ａと、能動部１２Ａの周壁の一部から圧力室５の周縁の外側まで延びた非能動部１２Ｂとを含む。能動部１２Ａは、上部電極１３と平面視で同形状に形成されている。 The upper electrode 13 may be a single film of platinum (Pt), for example, a conductive oxide film (for example, IrO 2 (iridium oxide) film) and a metal film (for example, Ir (iridium) film) are laminated. You may have the laminated structure made. The thickness of the upper electrode 13 may be, for example, about 0.2 μm.
As the piezoelectric film 12, for example, a PZT (PbZr x Ti 1-x O 3 : lead zirconate titanate) film formed by a sol-gel method or a sputtering method can be applied. Such a piezoelectric film 12 is made of a sintered body of metal oxide crystals. The piezoelectric film 12 includes an active part 12A in contact with the lower surface of the upper electrode 13 and an inactive part 12B extending from a part of the peripheral wall of the active part 12A to the outside of the periphery of the pressure chamber 5. The active portion 12A is formed in the same shape as the upper electrode 13 in plan view.

能動部１２Ａの厚さは、１μｍ〜５μｍ程度である。非能動部１２Ｂの厚さは、能動部１２Ａの厚さの１／２程度であってもよい。可動膜１０Ａの全体の厚さは、能動部１２Ａの厚さと同程度か、能動部１２Ａの厚さの２／３程度とすることが好ましい。
下部電極１１は、たとえば、Ｔｉ（チタン）膜およびＰｔ（プラチナ）膜を可動膜形成層１０側から順に積層した２層構造を有している。この他にも、Ａｕ（金）膜、Ｃｒ（クロム）層、Ｎｉ（ニッケル）層などの単膜で下部電極１１を形成することもできる。下部電極１１は、圧電体膜１２の能動部１２Ａの下面に接した主電極部１１Ａと、能動部１２Ａの外方の領域まで延びた延長部１１Ｂとを有している。下部電極１１の厚さは、たとえば、０．２μｍ程度であってもよい。 The thickness of the active part 12A is about 1 μm to 5 μm. The thickness of the inactive portion 12B may be about ½ of the thickness of the active portion 12A. The total thickness of the movable film 10A is preferably about the same as the thickness of the active part 12A or about 2/3 of the thickness of the active part 12A.
The lower electrode 11 has, for example, a two-layer structure in which a Ti (titanium) film and a Pt (platinum) film are sequentially stacked from the movable film forming layer 10 side. In addition, the lower electrode 11 can be formed of a single film such as an Au (gold) film, a Cr (chromium) layer, or a Ni (nickel) layer. The lower electrode 11 has a main electrode portion 11A that is in contact with the lower surface of the active portion 12A of the piezoelectric film 12, and an extension portion 11B that extends to a region outside the active portion 12A. The thickness of the lower electrode 11 may be about 0.2 μm, for example.

下部電極１１の延長部１１Ｂ上および圧電素子９上には、第１水素バリア膜１４が形成されている。第１水素バリア膜１４は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）からなる。第１水素バリア膜１４の厚さは、５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。第１水素バリア膜１４は、圧電体膜１２の水素還元による特性劣化を防止するために設けられている。
第１水素バリア膜１４上に、絶縁膜１５が積層されている。絶縁膜１５は、たとえば、ＳｉＯ２、低水素のＳｉＮ等からなる。絶縁膜１５の厚さは、２００ｎｍ〜３００ｎｍ程度である。絶縁膜１５上には、上部配線１７、下部配線１８およびダミー配線１９が形成されている。これらの配線１７，１８，１９は、Ａｌ（アルミニウム）を含む金属材料からなっていてもよい。これらの配線１７，１８，１９の厚さは、たとえば、１０００ｎｍ程度である。 A first hydrogen barrier film 14 is formed on the extension 11 </ b> B of the lower electrode 11 and the piezoelectric element 9. The first hydrogen barrier film 14 is made of, for example, Al 2 O 3 (alumina). The thickness of the first hydrogen barrier film 14 is about 50 nm to 100 nm. The first hydrogen barrier film 14 is provided in order to prevent characteristic deterioration due to hydrogen reduction of the piezoelectric film 12.
An insulating film 15 is stacked on the first hydrogen barrier film 14. The insulating film 15 is made of, for example, SiO 2 , low hydrogen SiN, or the like. The thickness of the insulating film 15 is about 200 nm to 300 nm. On the insulating film 15, an upper wiring 17, a lower wiring 18, and a dummy wiring 19 are formed. These wirings 17, 18, and 19 may be made of a metal material containing Al (aluminum). The thickness of these wirings 17, 18, and 19 is, for example, about 1000 nm.

上部配線１７の一端部は、上部電極１３の一端部の上方に配置されている。上部配線１７と上部電極１３との間において、第１水素バリア膜１４および絶縁膜１５を連続して貫通するコンタクト孔３３が形成されている。上部配線１７の一端部は、コンタクト孔３３に入り込み、コンタクト孔３３内で上部電極１３に接続されている。上部配線１７は、上部電極１３の上方から、圧力室５の外縁を横切って圧力室５の外方に延びている。   One end of the upper wiring 17 is disposed above one end of the upper electrode 13. A contact hole 33 that continuously penetrates the first hydrogen barrier film 14 and the insulating film 15 is formed between the upper wiring 17 and the upper electrode 13. One end of the upper wiring 17 enters the contact hole 33 and is connected to the upper electrode 13 in the contact hole 33. The upper wiring 17 extends from above the upper electrode 13 to the outside of the pressure chamber 5 across the outer edge of the pressure chamber 5.

下部配線１８は、圧力室５の外方領域において、下部電極１１の延長部１１Ｂに対向している。下部配線１８と下部電極１１の延長部１１Ｂとの間において、第１水素バリア膜１４および絶縁膜１５を連続して貫通するコンタクト３４が形成されている。下部配線１８は、コンタクト孔３４に入り込み、コンタクト３４内で下部電極１１の延長部１１Ｂに接続されている。   The lower wiring 18 faces the extension 11 </ b> B of the lower electrode 11 in the outer region of the pressure chamber 5. A contact 34 is formed between the lower wiring 18 and the extension 11B of the lower electrode 11 so as to penetrate the first hydrogen barrier film 14 and the insulating film 15 continuously. The lower wiring 18 enters the contact hole 34 and is connected to the extension 11 </ b> B of the lower electrode 11 in the contact 34.

ダミー配線１９は、上部配線１７および下部配線１８のいずれにも、電気的に接続されておらず、電気的に絶縁された配線である。
絶縁膜１５上には、配線１７，１８，１９および絶縁膜１５を覆う第２水素バリア膜２０が形成されている。第２水素バリア膜２０は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）からなる。第２水素バリア膜２０は、ＳｉＴａＯｘ，ＳｉＺｒＯｘ等から構成されてもよい。第２水素バリア膜２０は、スパッタ法またはＡＬＤ(Atomic Layer Deposition)法によって形成されてもよい。第２水素バリア膜２０の厚さは、５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。 The dummy wiring 19 is an electrically insulated wiring that is not electrically connected to any of the upper wiring 17 and the lower wiring 18.
A second hydrogen barrier film 20 that covers the wirings 17, 18, 19 and the insulating film 15 is formed on the insulating film 15. The second hydrogen barrier film 20 is made of, for example, Al 2 O 3 (alumina). The second hydrogen barrier film 20 may be made of SiTaOx, SiZrOx, or the like. The second hydrogen barrier film 20 may be formed by sputtering or ALD (Atomic Layer Deposition). The thickness of the second hydrogen barrier film 20 is about 50 nm to 100 nm.

第２水素バリア膜２０上には、パッシベーション膜２１が形成されている。第２水素バリア膜２０は、後に詳しく説明するように、パッシベーション膜２１の形成工程時に、圧電体膜１２の水素還元による特性劣化を防止するために設けられている。パッシベーション膜２１は、たとえば、ＳｉＮ（窒化シリコン）からなる。パッシベーション膜２１の厚さは、たとえば、８５０ｎｍ程度であってもよい。   A passivation film 21 is formed on the second hydrogen barrier film 20. As will be described in detail later, the second hydrogen barrier film 20 is provided in order to prevent characteristic deterioration due to hydrogen reduction of the piezoelectric film 12 during the formation process of the passivation film 21. The passivation film 21 is made of, for example, SiN (silicon nitride). The thickness of the passivation film 21 may be about 850 nm, for example.

第２水素バリア膜２０およびパッシベーション膜２１には、上部配線１７および下部配線１８の一部をパッドとして露出させるパッド開口３５，３６が形成されている。パッド開口３５は、圧力室５の外方領域に形成されており、たとえば、上部配線１７の先端部（上部電極１３へのコンタクト部の反対側端部）に形成されている。
インク流入部７に対応する位置に、パッシベーション膜２１、第２水素バリア膜２０、絶縁膜１５、第１水素バリア膜１４および下部電極１１を貫通するインク供給路２２が形成されている。下部電極１１には、インク供給路２２を含み、インク供給路２２よりも大きな貫通孔２３が形成されている。下部電極１１の貫通孔２３とインク供給路２２との隙間には、第１水素バリア膜１４が入り込んでいる。インク供給路２２とインク流入部７との間において、可動膜形成層１０にはインク流通孔２４が形成されている。インク供給路２２とインク流入部７とは、インク流通孔２４を介して連通している。 Pad openings 35 and 36 are formed in the second hydrogen barrier film 20 and the passivation film 21 to expose portions of the upper wiring 17 and the lower wiring 18 as pads. The pad opening 35 is formed in an outer region of the pressure chamber 5, and is formed, for example, at the tip end portion of the upper wiring 17 (the end portion on the opposite side of the contact portion to the upper electrode 13).
An ink supply path 22 that penetrates the passivation film 21, the second hydrogen barrier film 20, the insulating film 15, the first hydrogen barrier film 14, and the lower electrode 11 is formed at a position corresponding to the ink inflow portion 7. The lower electrode 11 includes an ink supply path 22, and a through hole 23 larger than the ink supply path 22 is formed. The first hydrogen barrier film 14 enters the gap between the through hole 23 of the lower electrode 11 and the ink supply path 22. An ink circulation hole 24 is formed in the movable film forming layer 10 between the ink supply path 22 and the ink inflow portion 7. The ink supply path 22 and the ink inflow portion 7 communicate with each other through the ink circulation hole 24.

保護基板４は、たとえば、シリコン基板からなる。保護基板４は、圧電素子９を覆うようにアクチュエータ基板２上に配置されている。保護基板４は、パッシベーション膜２１に、接着剤５０を介して接合されている。保護基板４は、アクチュエータ基板２の表面２ａに対向する対向面５１に収容凹所５２を有している。収容凹所５２内に圧電素子９が収容されている。さらに、保護基板４には、上部配線１７のパッドを露出させる配線用貫通孔５３と、下部配線１８のパッドを露出させる配線用貫通孔５４とが形成されている。   The protective substrate 4 is made of, for example, a silicon substrate. The protective substrate 4 is disposed on the actuator substrate 2 so as to cover the piezoelectric element 9. The protective substrate 4 is bonded to the passivation film 21 via an adhesive 50. The protective substrate 4 has an accommodation recess 52 in an opposing surface 51 that faces the surface 2 a of the actuator substrate 2. The piezoelectric element 9 is housed in the housing recess 52. Further, the protective substrate 4 is formed with a wiring through hole 53 for exposing the pad of the upper wiring 17 and a wiring through hole 54 for exposing the pad of the lower wiring 18.

保護基板４上には、インクを貯留したインクタンク（図示せず）が配置されている。保護基板４には、収容凹所５２と配線用貫通孔５４との間に、インク供給路２２に連通するインク供給路５５が形成されている。インク供給路５５は、保護基板４を貫通している。
圧電素子９は、可動膜１０Ａを挟んで圧力室５に対向する位置に形成されている。すなわち、圧電素子９は、可動膜１０Ａの圧力室５とは反対側の表面に接するように形成されている。インクタンクからインク供給路５５、インク供給路２２、インク流通孔２４、インク流入部７および制限流路６を通って圧力室５にインクが供給されることによって、圧力室５にインクが充填される。可動膜１０Ａは、圧力室５の天面部を区画していて、圧力室５に臨んでいる。可動膜１０Ａは、アクチュエータ基板２における圧力室５の周囲の部分によって支持されており、圧力室５に対向する方向（換言すれば可動膜１０Ａの厚さ方向）に変形可能な可撓性を有している。 An ink tank (not shown) that stores ink is disposed on the protective substrate 4. In the protective substrate 4, an ink supply path 55 communicating with the ink supply path 22 is formed between the accommodation recess 52 and the wiring through hole 54. The ink supply path 55 passes through the protective substrate 4.
The piezoelectric element 9 is formed at a position facing the pressure chamber 5 across the movable film 10A. That is, the piezoelectric element 9 is formed so as to be in contact with the surface of the movable film 10 </ b> A opposite to the pressure chamber 5. By supplying ink from the ink tank to the pressure chamber 5 through the ink supply path 55, the ink supply path 22, the ink circulation hole 24, the ink inflow portion 7 and the restriction flow path 6, the pressure chamber 5 is filled with ink. The The movable film 10 </ b> A partitions the top surface portion of the pressure chamber 5 and faces the pressure chamber 5. The movable film 10A is supported by a portion of the actuator substrate 2 around the pressure chamber 5, and has flexibility capable of being deformed in a direction facing the pressure chamber 5 (in other words, the thickness direction of the movable film 10A). doing.

上部配線１７および下部配線１８は、駆動回路（図示せず）に接続されている。具体的には、上部配線１７のパッドと駆動回路とは、保護基板４の接続配線用貫通孔５３を通る接続金属部材（図示せず）を介して接続されている。同様に、下部配線１８のパッドと駆動回路とは、保護基板４の配線用貫通孔５４を通る接続金属部材（図示せず）を介して接続されている。駆動回路から圧電素子９に駆動電圧が印加されると、逆圧電効果によって、圧電体膜１２が変形する。これにより、圧電素子９とともに可動膜１０Ａが変形し、それによって、圧力室５の容積変化がもたらされ、圧力室５内のインクが加圧される。加圧されたインクは、インク吐出通路３ｂを通って、吐出口３ｃから微小液滴となって吐出される。   The upper wiring 17 and the lower wiring 18 are connected to a drive circuit (not shown). Specifically, the pad of the upper wiring 17 and the drive circuit are connected via a connection metal member (not shown) that passes through the connection wiring through hole 53 of the protective substrate 4. Similarly, the pad of the lower wiring 18 and the drive circuit are connected via a connection metal member (not shown) passing through the wiring through hole 54 of the protective substrate 4. When a drive voltage is applied to the piezoelectric element 9 from the drive circuit, the piezoelectric film 12 is deformed by the inverse piezoelectric effect. As a result, the movable film 10A is deformed together with the piezoelectric element 9, whereby the volume of the pressure chamber 5 is changed, and the ink in the pressure chamber 5 is pressurized. The pressurized ink passes through the ink discharge passage 3b and is discharged as fine droplets from the discharge port 3c.

図１Ａ〜図５を参照して、インクジェットプリントヘッド１の構成についてさらに詳しく説明する。
アクチュエータ基板２には、複数の圧力室５が互いに平行に延びてストライプ状に形成されている。複数の圧力室５毎に、制限流路６およびインク流入部７が設けられている。複数の圧力室５毎に、圧電素子９が配置されている。複数の圧力室５は、それらの幅方向に微小な間隔（たとえば３０μｍ〜３５０μｍ程度）を開けて等間隔で形成されている。各圧力室５は、平面視において、制限流路６から吐出通路３ｂに向かうインク流通方向４１に沿って細長く延びた長方形形状を有している。つまり、圧力室５の天面部は、インク流通方向４１に沿う２つの側縁５ｃ，５ｄと、インク流通方向４１に直交する方向に沿う２つの端縁５ａ，５ｂとを有している（図１Ｂ参照）。 The configuration of the inkjet print head 1 will be described in more detail with reference to FIGS. 1A to 5.
On the actuator substrate 2, a plurality of pressure chambers 5 are formed in stripes extending in parallel to each other. A restriction channel 6 and an ink inflow portion 7 are provided for each of the plurality of pressure chambers 5. A piezoelectric element 9 is disposed for each of the plurality of pressure chambers 5. The plurality of pressure chambers 5 are formed at equal intervals with a minute interval (for example, about 30 μm to 350 μm) in the width direction thereof. Each of the pressure chambers 5 has a rectangular shape that is elongated along the ink flow direction 41 from the restriction channel 6 toward the discharge passage 3b in plan view. That is, the top surface portion of the pressure chamber 5 has two side edges 5c and 5d along the ink circulation direction 41 and two end edges 5a and 5b along a direction orthogonal to the ink circulation direction 41 (FIG. 1B).

制限流路６は、インク流入部７と圧力室６との間に形成された、液体抵抗の大きな流路である。制限流路６は、圧力室５内のインクが加圧されたときに、圧力室５内のインクが圧力室５からインク流入部７に向かって流れるのを防止するために形成されている。図４に示すように、制限流路６は、平面視で蛇行状に形成された蛇行状流路６１を含んでいる。蛇行状流路６１は、平面視において、インク流通方向４１に間隔をおいて互いに平行に配された複数の直線状部分６１ａと、それらの直線状部分６１ａを繋いで１本の流路が形成されるように、隣接する直線状部分６１ａの端部を連結するする連結部分６１ｂとを含む。蛇行状流路６１の一端は圧力室５に接続され、蛇行状流路６１の他端はインク流入部７に接続されている。この実施形態では、制限流路６の深さは圧力室５の深さと同じである。制限流路６の深さは、圧力室５よりも浅くてもよい。   The restriction channel 6 is a channel having a large liquid resistance formed between the ink inflow portion 7 and the pressure chamber 6. The restriction channel 6 is formed to prevent the ink in the pressure chamber 5 from flowing from the pressure chamber 5 toward the ink inflow portion 7 when the ink in the pressure chamber 5 is pressurized. As shown in FIG. 4, the restriction channel 6 includes a meandering channel 61 formed in a meandering shape in a plan view. The meandering flow path 61 is formed in a plan view by connecting a plurality of linear portions 61a arranged in parallel with each other at intervals in the ink circulation direction 41 and connecting these linear portions 61a. As shown in the figure, a connecting portion 61b that connects the ends of adjacent linear portions 61a is included. One end of the serpentine channel 61 is connected to the pressure chamber 5, and the other end of the serpentine channel 61 is connected to the ink inflow portion 7. In this embodiment, the depth of the restriction channel 6 is the same as the depth of the pressure chamber 5. The depth of the restriction channel 6 may be shallower than the pressure chamber 5.

制限流路６は蛇行状流路６１を含んでいるので、特許文献１の制限流路に比べて、制限流路形成領域の長さ（インク流入部７と圧力室５との間の長さ）に対する、制限流路全体の流体抵抗を大きくすることができる。これにより、制限流路形成領域の長さを短くすることがきる。これにより、インクジェットプリントヘッドの小型化が図れる。
インク供給路２２は、平面視において、インク流通方向４１と直交する方向に複数のインク流入部７を跨いで延びた矩形状である（特に図１Ａ参照）。インク供給路２２は、複数のインク流入部７に対して共用される共通インク供給路である。インク供給路２２は、可動膜形成層１０に形成されたインク流通孔２４を介して、複数のインク流入部７に連通している。 Since the restriction flow path 6 includes the meandering flow path 61, the length of the restriction flow path forming region (the length between the ink inflow portion 7 and the pressure chamber 5 is larger than that of the restriction flow path of Patent Document 1. ), The fluid resistance of the entire restriction channel can be increased. Thereby, the length of the restricted flow path forming region can be shortened. Thereby, the size of the ink jet print head can be reduced.
The ink supply path 22 has a rectangular shape extending across the plurality of ink inflow portions 7 in a direction orthogonal to the ink circulation direction 41 in plan view (see in particular FIG. 1A). The ink supply path 22 is a common ink supply path shared by the plurality of ink inflow portions 7. The ink supply path 22 communicates with the plurality of ink inflow portions 7 through ink circulation holes 24 formed in the movable film forming layer 10.

圧電素子９は、インク流通方向４１に沿う長さが、可動膜１０Ａの長手方向の長さよりも短く形成されており、平面視矩形形状を有している。図１Ｂに示すように、圧電素子９の短手方向に沿う両端縁９ａおよび９ｂは、可動膜１０Ａ（圧力室５の天面部）の対応する両端縁１０Ａａおよび１０Ａｂに対して、それぞれ、所定の間隔ｄ１，ｄ２を開けて内側に配置されている。また、圧電素子９は、短手方向の幅が、可動膜１０Ａの短手方向の幅よりも狭く形成されている。圧電素子９の長手方向に沿う両側縁９ｃ，９ｄは、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、所定の間隔ｄ３を開けて内側に配置されている。   The piezoelectric element 9 is formed such that the length along the ink circulation direction 41 is shorter than the length in the longitudinal direction of the movable film 10A, and has a rectangular shape in plan view. As shown in FIG. 1B, both end edges 9a and 9b along the short direction of the piezoelectric element 9 are respectively set to predetermined end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A (the top surface portion of the pressure chamber 5). It arrange | positions inside the space | interval d1, d2. The piezoelectric element 9 is formed so that the width in the short direction is narrower than the width in the short direction of the movable film 10A. Both side edges 9c, 9d along the longitudinal direction of the piezoelectric element 9 are arranged on the inner side with a predetermined distance d3 with respect to the corresponding side edges 10Ac, 10Ad of the movable film 10A.

下部電極１１は、可動膜形成層１０の表面のほぼ全域に形成されている（特に図５参照）。下部電極１１は、複数の圧電素子９に対して共用される共通電極である。下部電極１１は、圧電素子９を構成する平面視矩形状の主電極部１１Ａと、主電極部１１Ａから可動膜形成層１０の表面に沿う方向に引き出され、圧力室５の天面部の周縁の外方に延びた延長部１１Ｂとを含んでいる。   The lower electrode 11 is formed over almost the entire surface of the movable film forming layer 10 (see particularly FIG. 5). The lower electrode 11 is a common electrode shared for the plurality of piezoelectric elements 9. The lower electrode 11 is drawn from the main electrode part 11A in a direction along the surface of the movable film forming layer 10 in a rectangular shape in plan view, which constitutes the piezoelectric element 9, and at the periphery of the top surface part of the pressure chamber 5 And an extension portion 11B extending outward.

主電極部１１Ａは、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されている。図１Ｂに示すように、主電極部１１Ａの両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａおよび１０Ａｂに対して、それぞれ、所定の前記間隔ｄ１，ｄ２を開けて内側に配置されている。また、主電極部１１Ａは、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されている。主電極部１１Ａの両側縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ３を開けて内側に配置されている。延長部１１Ｂに形成された貫通孔２３は、平面視でインク供給路２２よりも大きな矩形状である。延長部１１Ｂにおける貫通孔２３の周縁部は、平面視において、インク供給路２２を取り囲んでいる。   The main electrode portion 11A is formed shorter than the movable film 10A along the longitudinal direction of the movable film 10A. As shown in FIG. 1B, both end edges of the main electrode portion 11A are arranged on the inner side with predetermined intervals d1 and d2 with respect to the corresponding both end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A. Further, the main electrode portion 11A is formed such that the width along the short direction of the movable film 10A is narrower than the width of the movable film 10A in the short direction. Both side edges of the main electrode portion 11A are arranged on the inner side with the gap d3 with respect to the corresponding side edges 10Ac and 10Ad of the movable film 10A. The through hole 23 formed in the extension portion 11B has a rectangular shape larger than the ink supply path 22 in plan view. The peripheral edge portion of the through hole 23 in the extension portion 11B surrounds the ink supply path 22 in plan view.

上部電極１３は、平面視において、下部電極１１の主電極部１１Ａと同じパターンの矩形状に形成されている。すなわち、上部電極１３は、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されている。図１Ｂに示すように、上部電極１３の両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａおよび１０Ａｂに対して、それぞれ、所定の前記間隔ｄ１，ｄ２を開けて内側に配置されている。また、上部電極１３は、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されている。上部電極１３の両側縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ３を開けて内側に配置されている。   The upper electrode 13 is formed in a rectangular shape with the same pattern as the main electrode portion 11A of the lower electrode 11 in plan view. That is, the upper electrode 13 is formed shorter than the movable film 10A along the longitudinal direction of the movable film 10A. As shown in FIG. 1B, both end edges of the upper electrode 13 are arranged on the inner side of the corresponding both end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A with predetermined intervals d1 and d2, respectively. Further, the upper electrode 13 is formed such that the width along the short direction of the movable film 10A is narrower than the width of the movable film 10A in the short direction. Both side edges of the upper electrode 13 are arranged on the inner side with the gap d3 with respect to the corresponding side edges 10Ac, 10Ad of the movable film 10A.

圧電体膜１２は、前述したように、能動部１２Ａと非能動部１２Ｂとを含む。能動部１２Ａは、平面視において、上部電極１３と同じパターンの矩形状に形成されている。すなわち、能動部１２Ａは、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されている。図１Ｂに示すように、能動部１２Ａの両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａおよび１０Ａｂに対して、それぞれ、所定の前記間隔ｄ１，ｄ２を開けて内側に配置されている。また、能動部１２Ａは、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されている。能動部１２Ａの両側縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ３を開けて内側に配置されている。能動部１２Ａの下面は下部電極１１の主電極部１１Ａの上面に接しており、能動部１２Ａの上面は上部電極１２の下面に接している。   As described above, the piezoelectric film 12 includes the active portion 12A and the inactive portion 12B. The active portion 12A is formed in a rectangular shape having the same pattern as that of the upper electrode 13 in plan view. That is, the active portion 12A is formed shorter than the movable film 10A along the longitudinal direction of the movable film 10A. As shown in FIG. 1B, both end edges of the active portion 12A are arranged on the inner side with predetermined intervals d1 and d2 with respect to the corresponding both end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A. The active portion 12A is formed such that the width of the movable film 10A along the short direction is narrower than the width of the movable film 10A in the short direction. Both side edges of the active portion 12A are arranged on the inner side with the gap d3 with respect to the corresponding side edges 10Ac, 10Ad of the movable film 10A. The lower surface of the active portion 12A is in contact with the upper surface of the main electrode portion 11A of the lower electrode 11, and the upper surface of the active portion 12A is in contact with the lower surface of the upper electrode 12.

非能動部１２Ｂは、平面視において、能動部１２Ａのインク流通方向４１の下流側端から上部配線１７の下面に沿って圧力室５の端縁５ａの外方に延びている。非能動部１２Ｂの幅は、この実施形態では、能動部１２Ａの幅とほぼ等しい。非能動部１２Ｂの厚さは、この実施形態では、能動部１２Ａの１／２程度である。非能動部１２Ｂの先端部は、圧力室５の端縁５ａの外方において、アクチュエータ基板２に支持されている。非能動部１２Ｂの下面は下部電極１１の延長部１１Ｂの上面に接している。非能動部１２Ｂの上面は、第１水素バリア膜１４によって覆われている。   The inactive portion 12B extends from the downstream end of the active portion 12A in the ink circulation direction 41 to the outside of the edge 5a of the pressure chamber 5 along the lower surface of the upper wiring 17 in plan view. In this embodiment, the width of the inactive portion 12B is substantially equal to the width of the active portion 12A. In this embodiment, the thickness of the inactive portion 12B is about ½ of the active portion 12A. The tip of the inactive portion 12B is supported by the actuator substrate 2 outside the edge 5a of the pressure chamber 5. The lower surface of the inactive portion 12B is in contact with the upper surface of the extension portion 11B of the lower electrode 11. The upper surface of the inactive portion 12B is covered with the first hydrogen barrier film 14.

金属からなる上部配線１７は、伸縮して応力を発生する。非能動部１２Ｂは、上部配線１７の応力によって、可動膜１０Ａにクラックが発生するのを防止するために設けられている。この点について、より詳しく説明する。可動膜１０Ａの周縁部には、可動膜１０Ａの変位量を大きくするために圧電素子９は設けられていない。可動膜１０Ａの周縁部のうち、上方に上部配線１７が通っている領域には、上部配線１７の応力がかかるため、クラックが発生するおそれがある。   The upper wiring 17 made of metal expands and contracts to generate stress. The inactive portion 12B is provided to prevent the movable film 10A from cracking due to the stress of the upper wiring 17. This point will be described in more detail. The piezoelectric element 9 is not provided at the peripheral portion of the movable film 10A in order to increase the displacement amount of the movable film 10A. Since the stress of the upper wiring 17 is applied to the region where the upper wiring 17 passes upward in the peripheral portion of the movable film 10A, there is a possibility that a crack may occur.

この実施形態では、可動膜１０Ａの周縁部における上部配線１７の直下の領域と上部配線１７との間に、圧電体膜１２の非能動部１２Ｂが介在している。圧電体膜１２の非能動部１２Ｂの先端部は、アクチュエータ基板２における圧力室５の周壁に支持されている。したがって、上部配線１７に発生して可動膜１０Ａへ加えられる応力が、圧電体膜１２の非能動部１２Ｂによって和らげられる。これにより、上部配線１７の応力による可動膜１０Ａのクラックの発生を防止できる。   In this embodiment, an inactive portion 12B of the piezoelectric film 12 is interposed between a region directly below the upper wiring 17 and the upper wiring 17 in the peripheral portion of the movable film 10A. The tip of the inactive portion 12 </ b> B of the piezoelectric film 12 is supported on the peripheral wall of the pressure chamber 5 in the actuator substrate 2. Accordingly, the stress generated in the upper wiring 17 and applied to the movable film 10 </ b> A is relieved by the inactive portion 12 </ b> B of the piezoelectric film 12. Thereby, generation | occurrence | production of the crack of 10 A of movable films | membranes by the stress of the upper wiring 17 can be prevented.

上部配線１７は、一端部が上部電極１２の一端部（圧電素子９の一方の端縁９ａ側の端部）に接続されかつ平面視においてインク流通方向４１に沿って延びた引き出し部１７Ａと、引き出し部１７Ａと一体化し、引き出し部１７Ａの先端に接続された平面視矩形状のパッド部１７Ｂとからなる。パッド部１７Ｂは、圧力室５の一方の端縁５ａよりも外方に配置されている。引き出し部１７Ａは、圧電素子９の一端部の上面からそれに連なる圧電素子９の端面に沿って延び、さらに圧電体膜１２の非能動部１２Ｂおよび下部電極１１の表面に沿って、パッド部１７Ｂまで延びている。パッシベーション膜２１には、パッド部１７Ｂ表面の中央部を露出させるパッド開口３５が形成されている。   The upper wiring 17 has one end portion connected to one end portion of the upper electrode 12 (the end portion on the one end edge 9a side of the piezoelectric element 9) and extending along the ink circulation direction 41 in a plan view; The pad portion 17B is integrated with the drawer portion 17A and connected to the tip of the drawer portion 17A and has a rectangular shape in plan view. The pad portion 17 </ b> B is disposed outside the one end edge 5 a of the pressure chamber 5. The lead portion 17A extends from the upper surface of one end portion of the piezoelectric element 9 along the end surface of the piezoelectric element 9 connected thereto, and further along the surfaces of the inactive portion 12B and the lower electrode 11 of the piezoelectric film 12 to the pad portion 17B. It extends. The passivation film 21 is formed with a pad opening 35 that exposes the central portion of the surface of the pad portion 17B.

下部配線１８は、平面視において、インク流通方向４１と直交する方向に長い矩形状である。コンタクト孔３４は、この実施形態では、各圧力室５の延長状に一つずつ形成されている。下部配線１８は、複数のコンタクト孔３４に入り込み、コンタクト孔３４内で下部電極１１の延長部１１Ｂに接続されている。
保護基板４の収容凹所５２は、平面視において、インク流通方向４１と直交する方向に複数の圧力室５を跨いで延びた矩形状である。収容凹所５２内に、複数の圧力室５にそれぞれ対応する複数の圧電素子９が収容されている。保護基板４の配線用貫通孔５３は、平面視において、インク流通方向４１と直交する方向に複数のパッド部１７Ｂを跨いで延びた矩形状である。配線用貫通孔５３に複数のパッド部１７Ｂがパッド開口３５を介して露出している。保護基板４の配線用貫通孔５４は、平面視において、下部配線１８に沿って延びた矩形状である。配線用貫通孔５４に下部配線１８がパッド開口３６を介して露出している。保護基板４のインク供給路５５は、平面視において、アクチュエータ基板２側のインク供給路２２と同じパターンの矩形状である。インク供給路５５は、平面視でインク供給路２２に整合している。 The lower wiring 18 has a rectangular shape that is long in a direction orthogonal to the ink circulation direction 41 in plan view. In this embodiment, one contact hole 34 is formed as an extension of each pressure chamber 5. The lower wiring 18 enters the plurality of contact holes 34 and is connected to the extension 11 </ b> B of the lower electrode 11 in the contact holes 34.
The accommodation recess 52 of the protective substrate 4 has a rectangular shape extending across the plurality of pressure chambers 5 in a direction orthogonal to the ink flow direction 41 in plan view. A plurality of piezoelectric elements 9 respectively corresponding to the plurality of pressure chambers 5 are housed in the housing recesses 52. The wiring through-hole 53 of the protective substrate 4 has a rectangular shape extending across the plurality of pad portions 17B in a direction orthogonal to the ink circulation direction 41 in plan view. A plurality of pad portions 17 </ b> B are exposed through the pad openings 35 in the wiring through holes 53. The wiring through hole 54 of the protective substrate 4 has a rectangular shape extending along the lower wiring 18 in a plan view. The lower wiring 18 is exposed through the pad opening 36 in the wiring through hole 54. The ink supply path 55 of the protection substrate 4 has a rectangular shape with the same pattern as the ink supply path 22 on the actuator substrate 2 side in plan view. The ink supply path 55 is aligned with the ink supply path 22 in plan view.

ダミー配線１９は、この実施形態では、平面視において、配線用貫通孔５３の圧電素子９側の側縁に沿う仮想線と、配線用貫通孔５４の圧電素子９側の側縁に沿う仮想線との間の領域のうち、収容凹所５２およびインク供給路２２を除いた領域（以下、「ダミー配線用領域」という。）に、所定のパターンで形成されている。ダミー配線１９は、平面視において、インク供給路２２を取り囲む矩形環状配線を含む。この矩形環状配線は、インク供給路２２から一定の距離だけ離れた位置に内周縁を有している。ダミー配線１９は、さらに、ダミー配線用領域における矩形環状配線の外側領域のうち、矩形環状配線の周囲近傍領域と、上部配線１７およびその近傍領域とを除いた領域にも形成されている。   In this embodiment, the dummy wiring 19 is, in plan view, the virtual line along the side edge on the piezoelectric element 9 side of the wiring through hole 53 and the virtual line along the side edge on the piezoelectric element 9 side of the wiring through hole 54. Are formed in a predetermined pattern in a region excluding the housing recess 52 and the ink supply path 22 (hereinafter referred to as “dummy wiring region”). The dummy wiring 19 includes a rectangular annular wiring that surrounds the ink supply path 22 in plan view. This rectangular annular wiring has an inner peripheral edge at a position away from the ink supply path 22 by a certain distance. The dummy wiring 19 is also formed in an area outside the rectangular annular wiring in the dummy wiring area, excluding the vicinity of the rectangular annular wiring, the upper wiring 17 and the vicinity thereof.

図６は、第１水素バリア膜１４のパターン例を示す図解的な平面図である。
この実施形態では、第１水素バリア膜１４は、アクチュエータ基板２上において、平面視で各圧力室５の外側領域のほぼ全域に形成されている。ただし、この領域において、第１水素バリア膜１４には、インク供給路２２およびコンタクト孔３４が形成されている。
各圧力室５の内側領域においては、圧電体膜１２および上部電極１３の側面全域と、圧電体膜１２の非能動部１２Ｂの上面と、上部電極１３の上面周縁部とに、第１水素バリア膜１４が形成されている。つまり、第１水素バリア膜１４には、上部電極１３の上面中央部に平面視矩形状の開口３１が形成されている。換言すれば、上部電極１３の上面中央部には、第１水素バリア膜１４は形成されていない。 FIG. 6 is a schematic plan view showing a pattern example of the first hydrogen barrier film 14.
In this embodiment, the first hydrogen barrier film 14 is formed on the actuator substrate 2 over substantially the entire outer region of each pressure chamber 5 in plan view. However, in this region, the ink supply path 22 and the contact hole 34 are formed in the first hydrogen barrier film 14.
In the inner region of each pressure chamber 5, the first hydrogen barrier is formed on the entire side surfaces of the piezoelectric film 12 and the upper electrode 13, the upper surface of the inactive portion 12 </ b> B of the piezoelectric film 12, and the upper peripheral edge of the upper electrode 13. A film 14 is formed. That is, the first hydrogen barrier film 14 has an opening 31 having a rectangular shape in plan view at the center of the upper surface of the upper electrode 13. In other words, the first hydrogen barrier film 14 is not formed at the center of the upper surface of the upper electrode 13.

また、第１水素バリア膜１４には、平面視において、圧力室５の周縁と圧電体膜１２の側面に形成された第１水素バリア膜１４との間の領域に有端環状の開口３２が形成されている。換言すれば、平面視において、圧力室５の周縁と圧電体膜１２の側面に形成された第１水素バリア膜１４との間に第１水素バリア膜１４が形成されていない領域が存在する。   The first hydrogen barrier film 14 has an end-like annular opening 32 in a region between the peripheral edge of the pressure chamber 5 and the first hydrogen barrier film 14 formed on the side surface of the piezoelectric film 12 in plan view. Is formed. In other words, there is a region where the first hydrogen barrier film 14 is not formed between the peripheral edge of the pressure chamber 5 and the first hydrogen barrier film 14 formed on the side surface of the piezoelectric film 12 in plan view.

図７は、絶縁膜１５のパターン例を示す図解的な平面図である。図８は、第２水素バリア膜２０およびパッシベーション膜２１のパターン例を示す図解的な平面図である。
この実施形態では、絶縁膜１５、第２水素バリア膜２０およびパッシベーション膜２１は、アクチュエータ基板２上において、平面視で保護基板４の収容凹所５２の外側領域のほぼ全域に形成されている。ただし、この領域において、絶縁膜１５には、インク供給路２２およびコンタクト孔３４が形成されている。この領域において、第２水素バリア膜２０およびパッシベーション膜２１には、インク供給路２２およびパッド開口３５，３６が形成されている。 FIG. 7 is a schematic plan view showing a pattern example of the insulating film 15. FIG. 8 is a schematic plan view showing a pattern example of the second hydrogen barrier film 20 and the passivation film 21.
In this embodiment, the insulating film 15, the second hydrogen barrier film 20, and the passivation film 21 are formed on almost the entire region of the outer region of the housing recess 52 of the protective substrate 4 in plan view on the actuator substrate 2. However, in this region, the ink supply path 22 and the contact hole 34 are formed in the insulating film 15. In this region, an ink supply path 22 and pad openings 35 and 36 are formed in the second hydrogen barrier film 20 and the passivation film 21.

保護基板４の収容凹所５２の内側領域においては、絶縁膜１５、第２水素バリア膜２０およびパッシベーション膜２１は、上部配線１７が存在する上部配線領域のみに形成されている。この領域において、第２水素バリア膜２０およびパッシベーション膜２１は、絶縁膜１５上の上部配線１７の上面および側面を覆うように形成されている。換言すれば、絶縁膜１５、第２水素バリア膜２０およびパッシベーション膜２１には、平面視で収容凹所５２の内側領域のうち、上部配線領域を除いた領域に、開口３７が形成されている。絶縁膜１５には、さらに、コンタクト孔３３が形成されている。   In the inner region of the accommodation recess 52 of the protective substrate 4, the insulating film 15, the second hydrogen barrier film 20, and the passivation film 21 are formed only in the upper wiring region where the upper wiring 17 exists. In this region, the second hydrogen barrier film 20 and the passivation film 21 are formed so as to cover the upper surface and side surfaces of the upper wiring 17 on the insulating film 15. In other words, in the insulating film 15, the second hydrogen barrier film 20, and the passivation film 21, the opening 37 is formed in a region excluding the upper wiring region in the inner region of the housing recess 52 in plan view. . A contact hole 33 is further formed in the insulating film 15.

この実施形態では、平面視で圧力室５の周縁の内側領域において、絶縁膜１５、第２水素バリア膜２０およびパッシベーション膜２１は、上部配線１７の存在する上部配線領域のみに形成されている。したがって、圧電素子９の側面および上面の大部分は絶縁膜１５、第２水素バリア膜２０およびパッシベーション膜２１によって覆われていない。これにより、圧電素子９の側面および上面の全域が絶縁膜およびパッシベーション膜によって覆われている特許文献１記載の従来例に比べて、可動膜１０Ａの変位を大きくすることができる。   In this embodiment, the insulating film 15, the second hydrogen barrier film 20, and the passivation film 21 are formed only in the upper wiring region where the upper wiring 17 exists in the inner region around the periphery of the pressure chamber 5 in plan view. Therefore, most of the side surfaces and the upper surface of the piezoelectric element 9 are not covered with the insulating film 15, the second hydrogen barrier film 20, and the passivation film 21. Accordingly, the displacement of the movable film 10A can be increased as compared with the conventional example described in Patent Document 1 in which the entire side surface and upper surface of the piezoelectric element 9 are covered with the insulating film and the passivation film.

さらに、この実施形態では、第１水素バリア膜１４には、圧電素子９の上面中央部に開口３１が形成されている。これにより、圧電体膜１２が変形しやすくなるので、圧電素子９の上面全域が水素バリア膜および絶縁膜によって覆われている特許文献１記載の従来例に比べて、可動膜１０Ａの変位をより大きくすることができる。さらに、この実施形態では、第１水素バリア膜１４には、平面視で圧力室５の周縁と圧電体膜１２の側面上の第１水素バリア膜１４との間領域に有端環状の開口３２が形成されている。これにより、可動膜１０Ａの変位をさらに大きくすることができる。   Furthermore, in this embodiment, the first hydrogen barrier film 14 has an opening 31 formed at the center of the upper surface of the piezoelectric element 9. Thereby, since the piezoelectric film 12 is easily deformed, the displacement of the movable film 10A is further reduced as compared with the conventional example described in Patent Document 1 in which the entire upper surface of the piezoelectric element 9 is covered with the hydrogen barrier film and the insulating film. Can be bigger. Further, in this embodiment, the first hydrogen barrier film 14 has an annular opening 32 having an end in the region between the peripheral edge of the pressure chamber 5 and the first hydrogen barrier film 14 on the side surface of the piezoelectric film 12 in plan view. Is formed. Thereby, the displacement of the movable film 10A can be further increased.

図９Ａ〜図９Ｏは、前記インジェットプリントヘッド１の製造工程の一例を示す断面図であり、図２Ａに対応する切断面を示す。
まず、図９Ａに示すように、アクチュエータ基板２の表面２ａに可動膜形成層１０が形成される。ただし、アクチュエータ基板２としては、最終的なアクチュエータ基板２の厚さより厚いものが用いられる。具体的には、アクチュエータ基板２の表面に酸化シリコン膜（たとえば、１．２μｍ厚）が形成される。可動膜形成層１０が、シリコン膜と酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜で構成される場合には、アクチュエータ基板２の表面にシリコン膜（たとえば０．４μｍ厚）が形成され、シリコン膜上に酸化シリコン膜（たとえば０．４μｍ厚）が形成され、酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜（たとえば０．４μｍ厚）が形成される。 9A to 9O are cross-sectional views showing an example of the manufacturing process of the ink jet print head 1, and show a cut surface corresponding to FIG. 2A.
First, as shown in FIG. 9A, the movable film forming layer 10 is formed on the surface 2 a of the actuator substrate 2. However, the actuator substrate 2 is thicker than the final thickness of the actuator substrate 2. Specifically, a silicon oxide film (for example, 1.2 μm thick) is formed on the surface of actuator substrate 2. When the movable film forming layer 10 is composed of a laminated film of a silicon film, a silicon oxide film, and a silicon nitride film, a silicon film (for example, 0.4 μm thick) is formed on the surface of the actuator substrate 2, and the silicon film A silicon oxide film (for example, 0.4 μm thickness) is formed thereon, and a silicon nitride film (for example, 0.4 μm thickness) is formed on the silicon oxide film.

可動膜形成層１０の表面には、たとえば、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２などの下地酸化膜が形成されてもよい。これらの下地酸化膜は、後に形成される圧電体膜１２からの金属原子の抜け出しを防ぐ。金属電子が抜け出すと、圧電体膜１２の圧電特性が悪くなるおそれがある。また、抜け出した金属原子が可動膜１０Ａを構成するシリコン層に混入すると可動膜１０Ａの耐久性が悪化するおそれがある。 A base oxide film such as Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 may be formed on the surface of the movable film forming layer 10. These base oxide films prevent escape of metal atoms from the piezoelectric film 12 to be formed later. If metal electrons escape, the piezoelectric characteristics of the piezoelectric film 12 may deteriorate. Further, when the escaped metal atoms are mixed into the silicon layer constituting the movable film 10A, the durability of the movable film 10A may be deteriorated.

次に、図９Ｂに示すように、可動膜形成層１０の上（前記下地酸化膜が形成されている場合には当該下地酸化膜の上）に、下部電極１１の材料層である下部電極膜７１が形成される。下部電極膜７１は、たとえば、Ｔｉ膜（たとえば１０ｎｍ〜４０ｎｍ厚）を下層としＰｔ膜（たとえば１０ｎｍ〜４００ｎｍ厚）を上層とするＰｔ／Ｔｉ積層膜からなる。このような下部電極膜７１は、スパッタ法で形成されてもよい。   Next, as shown in FIG. 9B, a lower electrode film that is a material layer of the lower electrode 11 is formed on the movable film forming layer 10 (on the base oxide film when the base oxide film is formed). 71 is formed. The lower electrode film 71 is made of, for example, a Pt / Ti laminated film having a Ti film (for example, 10 nm to 40 nm thickness) as a lower layer and a Pt film (for example, 10 nm to 400 nm thickness) as an upper layer. Such a lower electrode film 71 may be formed by sputtering.

次に、圧電体膜１２の材料膜（圧電体材料膜）７２が下部電極膜７１上の全面に形成される。具体的には、たとえば、ゾルゲル法によって１μｍ〜５μｍ厚の圧電体材料膜７２が形成される。このような圧電体材料膜７２は、金属酸化物結晶粒の焼結体からなる。
次に、圧電体材料膜７２の全面に上部電極１３の材料である上部電極膜７３が形成される。上部電極膜７３は、たとえば、白金（Ｐｔ）の単膜であってもよい。上部電極膜７３は、たとえば、ＩｒＯ２膜（たとえば４０ｎｍ〜１６０ｎｍ厚）を下層とし、Ｉｒ膜（たとえば４０ｎｍ〜１６０ｎｍ厚）を上層とするＩｒ０２／Ｉｒ積層膜であってもよい。このような上部電極膜７３は、スパッタ法で形成されてもよい。 Next, a material film (piezoelectric material film) 72 of the piezoelectric film 12 is formed on the entire surface of the lower electrode film 71. Specifically, for example, the piezoelectric material film 72 having a thickness of 1 μm to 5 μm is formed by a sol-gel method. Such a piezoelectric material film 72 is made of a sintered body of metal oxide crystal grains.
Next, an upper electrode film 73 that is a material of the upper electrode 13 is formed on the entire surface of the piezoelectric material film 72. The upper electrode film 73 may be a single film of platinum (Pt), for example. Upper electrode film 73 may be, for example, an IrO 2 / Ir laminated film having an IrO 2 film (for example, 40 nm to 160 nm thickness) as a lower layer and an Ir film (for example, 40 nm to 160 nm thickness) as an upper layer. Such an upper electrode film 73 may be formed by sputtering.

次に、図９Ｃ〜図９Ｅに示すように、上部電極膜７３、圧電体材料膜７２および下部電極膜７３のパターニングが行われる。まず、フォトグラフィによって、上部電極１３のパターンのレジストマスクが形成される。そして、図９Ｃに示すように、このレジストマスクをマスクとして、上部電極膜７３がエッチングされることにより、所定パターンの上部電極１３が形成される。この後、エッチングを継続してオーバーエッチングを行うことによって、圧電体材料膜７２のうち上部電極１３から露出している部分が薄膜化される。これにより、圧電体材料膜７２のうち上部電極１３から露出している部分の厚さが、上部電極１３に覆われている部分の厚さの例えば１／２程度にされる。   Next, as shown in FIGS. 9C to 9E, the upper electrode film 73, the piezoelectric material film 72, and the lower electrode film 73 are patterned. First, a resist mask having a pattern of the upper electrode 13 is formed by photolithography. Then, as shown in FIG. 9C, the upper electrode film 73 is etched using the resist mask as a mask, whereby the upper electrode 13 having a predetermined pattern is formed. Thereafter, the etching is continued and overetching is performed, so that the portion of the piezoelectric material film 72 exposed from the upper electrode 13 is thinned. As a result, the thickness of the portion of the piezoelectric material film 72 exposed from the upper electrode 13 is reduced to, for example, about ½ of the thickness of the portion covered with the upper electrode 13.

次に、レジストマスクが剥離された後、フォトグラフィによって、圧電体膜１２のパターンのレジストマスクが形成される。そして、図９Ｄに示すように、このレジストマスクをマスクとして、圧電体材料膜７２がエッチングされることにより、所定パターンの圧電体膜１２が形成される。これにより、上面が上部電極１３の下面に接する能動部１２Ａと、能動部１２Ａよりも厚さの薄い非能動部１２Ｂとからなる圧電体膜１２が形成される。   Next, after the resist mask is peeled off, a resist mask having a pattern of the piezoelectric film 12 is formed by photolithography. Then, as shown in FIG. 9D, the piezoelectric material film 72 is etched using the resist mask as a mask, whereby the piezoelectric film 12 having a predetermined pattern is formed. As a result, the piezoelectric film 12 including the active portion 12A whose upper surface is in contact with the lower surface of the upper electrode 13 and the inactive portion 12B having a thickness smaller than that of the active portion 12A is formed.

次に、レジストマスクが剥離された後、フォトグラフィによって、下部電極１１のパターンのレジストマスクが形成される。そして、図９Ｅに示すように、このレジストマスクをマスクとして、下部電極膜７３がエッチングされることにより、所定パターンの下部電極１１が形成される。これにより、主電極部１１Ａと、貫通孔２３を有する延長部１１Ｂとからなる下部電極１１が形成される。このようにして、下部電極１１の主電極部１１Ａ、圧電体膜１２の能動部１２Ａおよび上部電極１３からなる圧電素子９が形成される。   Next, after the resist mask is peeled off, a resist mask having a pattern of the lower electrode 11 is formed by photolithography. Then, as shown in FIG. 9E, the lower electrode film 73 is etched using the resist mask as a mask, whereby the lower electrode 11 having a predetermined pattern is formed. Thereby, the lower electrode 11 including the main electrode portion 11 </ b> A and the extension portion 11 </ b> B having the through hole 23 is formed. In this manner, the piezoelectric element 9 including the main electrode portion 11A of the lower electrode 11, the active portion 12A of the piezoelectric film 12, and the upper electrode 13 is formed.

次に、図９Ｆに示すように、レジストマスクが剥離された後、全面を覆う第１水素バリア膜１４が形成される。第１水素バリア膜１４は、スパッタ法で形成されたＡｌ２Ｏ３膜であってもよく、その膜厚は、５０ｎｍ〜１００ｎｍであってもよい。この後、第１水素バリア膜１４上の全面に絶縁膜１５が形成される。絶縁膜１５は、ＳｉＯ２膜であってもよく、その膜厚は、２００ｎｍ〜３００ｎｍであってもよい。続いて、絶縁膜１５および第１水素バリア膜１４が連続してエッチングされることにより、コンタクト孔３３，３４が形成される。 Next, as shown in FIG. 9F, after the resist mask is peeled off, a first hydrogen barrier film 14 covering the entire surface is formed. The first hydrogen barrier film 14 may be an Al 2 O 3 film formed by sputtering, and the film thickness may be 50 nm to 100 nm. Thereafter, an insulating film 15 is formed on the entire surface of the first hydrogen barrier film 14. The insulating film 15 may be a SiO 2 film, and the film thickness may be 200 nm to 300 nm. Subsequently, contact holes 33 and 34 are formed by etching the insulating film 15 and the first hydrogen barrier film 14 successively.

次に、図９Ｇに示すように、コンタクト孔３３，３４内を含む絶縁膜１５上に、スパッタ法によって、上部配線１７、下部配線１８およびダミー配線１９を構成する配線膜が形成される。この後、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、配線膜がパターニングされることにより、上部配線１７、下部配線１８およびダミー配線１９が同時に形成される。   Next, as shown in FIG. 9G, wiring films constituting the upper wiring 17, the lower wiring 18, and the dummy wiring 19 are formed on the insulating film 15 including the inside of the contact holes 33 and 34 by sputtering. Thereafter, the wiring film is patterned by photolithography and etching, so that the upper wiring 17, the lower wiring 18, and the dummy wiring 19 are simultaneously formed.

次に、図９Ｈに示すように、絶縁膜１５の表面に配線１７，１８，１９を覆う第２水素バリア膜２０が形成される。第２水素バリア膜２０は、スパッタ法で形成されたＡｌ２Ｏ３膜であってもよく、その膜厚は、５０ｎｍ〜１００ｎｍであってもよい。この後、第２水素バリア膜２０上の全面にパッシベーション膜２１が形成される。パッシベーション膜２１は、例えば、ＳｉＮからなる。パッシベーション膜２１は、例えば、プラズマＣＶＤによって形成される。 Next, as shown in FIG. 9H, a second hydrogen barrier film 20 that covers the wirings 17, 18, 19 is formed on the surface of the insulating film 15. The second hydrogen barrier film 20 may be an Al 2 O 3 film formed by sputtering, and the film thickness may be 50 nm to 100 nm. Thereafter, a passivation film 21 is formed on the entire surface of the second hydrogen barrier film 20. The passivation film 21 is made of, for example, SiN. The passivation film 21 is formed by plasma CVD, for example.

絶縁膜１５の表面に配線１７，１８，１９を覆う第２水素バリア膜２０を形成することなく、パッシベーション膜２１を形成すると、次のような問題が生じるおそれがある。パッシベーション膜２１を形成する際には、水素が発生する。この水素が、上部配線１７、コンタクト孔３３および上部電極１３を通過して、圧電体膜１２に達する。これにより、圧電体膜１２が水素還元される。この結果、圧電体膜１２の耐圧不良が生じたり、圧電体膜１２のヒストリシス特性劣化が生じたりするおそれがある。   If the passivation film 21 is formed without forming the second hydrogen barrier film 20 covering the wirings 17, 18, 19 on the surface of the insulating film 15, the following problems may occur. Hydrogen is generated when the passivation film 21 is formed. This hydrogen passes through the upper wiring 17, the contact hole 33 and the upper electrode 13 and reaches the piezoelectric film 12. Thereby, the piezoelectric film 12 is reduced by hydrogen. As a result, there is a risk that a breakdown voltage failure of the piezoelectric film 12 may occur or the hysteresis characteristics of the piezoelectric film 12 may deteriorate.

この実施形態では、絶縁膜１５の表面に配線１７，１８，１９を覆う第２水素バリア膜２０が形成された後に、第２水素バリア膜２０上にパッシベーション膜２１が形成される。したがって、パッシベーション膜２１を形成する際には、上部配線１７が第２水素バリア膜２０で覆われている。このため、パッシベーション膜２１を形成する際に発生した水素が、上部配線１７、コンタクト孔３３および上部電極１３を通過して、圧電体膜１２に達するのを防止できる。これにより、パッシベーション膜２１の形成工程時に、圧電体膜１２の水素還元による特性劣化を防止することができる。   In this embodiment, a passivation film 21 is formed on the second hydrogen barrier film 20 after the second hydrogen barrier film 20 covering the wirings 17, 18, 19 is formed on the surface of the insulating film 15. Therefore, when forming the passivation film 21, the upper wiring 17 is covered with the second hydrogen barrier film 20. Therefore, hydrogen generated when forming the passivation film 21 can be prevented from passing through the upper wiring 17, the contact hole 33 and the upper electrode 13 and reaching the piezoelectric film 12. Accordingly, it is possible to prevent deterioration of characteristics due to hydrogen reduction of the piezoelectric film 12 during the formation process of the passivation film 21.

次に、フォトグラフィによってパッド開口３５，３６に対応した開口を有するレジストマスクが形成され、このレジストマスクをマスクとして、第２水素バリア膜２０およびパッシベーション膜２１がエッチングされる。これにより、図９Ｉに示すように、第２水素バリア膜２０およびパッシベーション膜２１に、パッド開口３５，３６が形成される。
次に、レジストマスク剥離される。そして、フォトグラフィによって開口３７およびインク供給路２２に対応した開口を有するレジストマスクが形成され、このレジストマスクをマスクとして、パッシベーション膜２１、第２水素バリア膜２０および絶縁膜１５が連続してエッチングされる。これにより、図９Ｊに示すように、パッシベーション膜２１、第２水素バリア膜２０および絶縁膜１５に、開口３７およびインク供給路２２が形成される。 Next, a resist mask having openings corresponding to the pad openings 35 and 36 is formed by photolithography, and the second hydrogen barrier film 20 and the passivation film 21 are etched using the resist mask as a mask. Thus, pad openings 35 and 36 are formed in the second hydrogen barrier film 20 and the passivation film 21 as shown in FIG. 9I.
Next, the resist mask is peeled off. Then, a resist mask having openings 37 and openings corresponding to the ink supply paths 22 is formed by photolithography, and the passivation film 21, the second hydrogen barrier film 20, and the insulating film 15 are continuously etched using the resist mask as a mask. Is done. As a result, as shown in FIG. 9J, the opening 37 and the ink supply path 22 are formed in the passivation film 21, the second hydrogen barrier film 20, and the insulating film 15.

次に、レジストマスクが剥離される。そして、フォトグラフィによって開口３１，３２およびインク供給路２２に対応した開口を有するレジストマスクが形成され、このレジストマスクをマスクとして、第１水素バリア膜１４がパターニングされる。これにより、図９Ｋに示すように、第１水素バリア膜１４に、開口３１，３２およびインク供給路２２が形成される。   Next, the resist mask is peeled off. Then, a resist mask having openings corresponding to the openings 31 and 32 and the ink supply path 22 is formed by photolithography, and the first hydrogen barrier film 14 is patterned using the resist mask as a mask. As a result, the openings 31 and 32 and the ink supply path 22 are formed in the first hydrogen barrier film 14 as shown in FIG. 9K.

次に、レジストマスクが剥離される。そして、図９Ｌに示すように、フォトグラフィおよびエッチングにより、可動膜形成層１０に、インク流通孔２４が形成される。
次に、図９Ｍに示すように、保護基板４の対向面５１に接着剤５０が塗布され、インク供給路５５とインク供給路２２とが一致するように、アクチュエータ基板２に保護基板４が固定される。 Next, the resist mask is peeled off. Then, as shown in FIG. 9L, ink circulation holes 24 are formed in the movable film forming layer 10 by photography and etching.
Next, as shown in FIG. 9M, the adhesive 50 is applied to the facing surface 51 of the protective substrate 4, and the protective substrate 4 is fixed to the actuator substrate 2 so that the ink supply path 55 and the ink supply path 22 coincide with each other. Is done.

次に、図９Ｎに示すように、アクチュエータ基板２を薄くするための裏面研削が行われる。アクチュエータ基板２が裏面２ｂから研磨されることにより、アクチュエータ基板２が薄膜化される。たとえば、初期状態で６７０μｍ厚程度のアクチュエータ基板２が、３００μｍ厚程度に薄型化されてもよい。次に、アクチュエータ基板２に対して、アクチュエータ基板２の裏面からエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）を行うことによって、圧力室５、制限流路６およびインク流入部７が形成される。   Next, as shown in FIG. 9N, back surface grinding for thinning the actuator substrate 2 is performed. The actuator substrate 2 is polished from the back surface 2b, whereby the actuator substrate 2 is thinned. For example, the actuator substrate 2 having a thickness of about 670 μm in the initial state may be thinned to a thickness of about 300 μm. Next, etching (dry etching or wet etching) is performed on the actuator substrate 2 from the back surface of the actuator substrate 2, thereby forming the pressure chamber 5, the restriction channel 6, and the ink inflow portion 7.

このエッチングの際、可動膜形成層１０の表面に形成される下地酸化膜は、圧電体膜１２から金属元素（ＰＺＴの場合は、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）が抜け出すことを防止し、圧電体膜１２の圧電特性を良好に保つ。また、前述のとおり、可動膜形成層１０の表面に形成される下地酸化膜は、可動膜１０Ａを形成するシリコン層の耐久性の維持に寄与する。
この後、図９Ｏに示すように、ノズル基板３がアクチュエータ基板２の裏面に張り合わされることにより、インジェットプリントヘッド１が得られる。 During this etching, the base oxide film formed on the surface of the movable film forming layer 10 prevents the metal element (Pb, Zr, Ti in the case of PZT) from escaping from the piezoelectric film 12, and the piezoelectric film 12 piezoelectric characteristics are kept good. Further, as described above, the base oxide film formed on the surface of the movable film forming layer 10 contributes to maintaining the durability of the silicon layer forming the movable film 10A.
Thereafter, as shown in FIG. 9O, the nozzle substrate 3 is bonded to the back surface of the actuator substrate 2, whereby the ink jet print head 1 is obtained.

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の実施形態で実施することもできる。前述の実施形態では、制限流路６は、図４に示されるような形態であるが、図１０に示すような形態であってもよい。この制限流路６は、平面視で蛇行状に形成された蛇行状流路６２を含んでいる。蛇行状流路６２は、平面視において、インク流通方向４１と直交する方向に間隔をおいて互いに平行に配された複数の直線状部分６２ａと、それらの直線状部分６２ａを繋いで１本の流路が形成されるように、隣接する直線状部分６２ａの端部を連結する連結部分６２ｂとを含む。蛇行状流路６２の一端は圧力室５に接続され、蛇行状流路６２の他端はインク流入部７に接続されている。制限流路６の深さは圧力室５の深さと同じであってもよく、圧力室５よりも浅くてもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented in another embodiment. In the above-described embodiment, the restriction channel 6 has a form as shown in FIG. 4, but may have a form as shown in FIG. The restriction channel 6 includes a meandering channel 62 formed in a meandering shape in plan view. The serpentine flow path 62 is connected to the plurality of linear portions 62a arranged in parallel with each other in a direction orthogonal to the ink flow direction 41 in a plan view, and connects the linear portions 62a to each other. It includes a connecting portion 62b that connects the ends of the adjacent linear portions 62a so that a flow path is formed. One end of the serpentine channel 62 is connected to the pressure chamber 5, and the other end of the serpentine channel 62 is connected to the ink inflow portion 7. The depth of the restriction channel 6 may be the same as the depth of the pressure chamber 5 or may be shallower than the pressure chamber 5.

また、前述の実施形態では、圧電体膜１２は、能動部１２Ａと非能動部１２Ｂとから構成されているが、非能動部１２Ｂを有してなくてもよい。つまり、図１１に示すように、圧電体膜１２は、平面視において、上部電極１３と同じパターンの矩形状に形成されていてもよい。この場合、上部電極１３および圧電体膜１２は、それぞれ、平面視において、可動膜１０Ａよりも圧力室５の内方に後退した周縁を有する。   In the above-described embodiment, the piezoelectric film 12 includes the active portion 12A and the inactive portion 12B. However, the piezoelectric film 12 may not include the inactive portion 12B. That is, as shown in FIG. 11, the piezoelectric film 12 may be formed in a rectangular shape having the same pattern as the upper electrode 13 in plan view. In this case, each of the upper electrode 13 and the piezoelectric film 12 has a peripheral edge that recedes inward of the pressure chamber 5 with respect to the movable film 10A in plan view.

また、図１２に示すように、圧電体膜１２は、平面視において、上部電極の周縁よりも外方に位置しかつ可動膜１０Ａよりも圧力室５の内方に後退した周縁を有するパターンの矩形状に形成されていてもよい。
また、前述の実施形態では、第１水素バリア膜１４の表面の一部に絶縁膜１５が形成されているが、第１水素バリア膜１４の表面の全域に絶縁膜１５が形成されていてもよい。 Further, as shown in FIG. 12, the piezoelectric film 12 has a pattern having a peripheral edge that is located outward from the peripheral edge of the upper electrode and recedes inward of the pressure chamber 5 from the movable film 10A in plan view. It may be formed in a rectangular shape.
In the above-described embodiment, the insulating film 15 is formed on a part of the surface of the first hydrogen barrier film 14, but the insulating film 15 may be formed on the entire surface of the first hydrogen barrier film 14. Good.

また、前述の実施形態では、第１水素バリア膜１４表面の一部に絶縁膜１５が形成されているが、絶縁膜１５はなくてもよい。
また、前述の実施形態では、絶縁膜１５上に配線１７，１８，１９を覆う第２水素バリア膜２０が形成されているが第２水素バリア膜２０はなくてもよい。
また、前述の実施形態では、制限流路６は蛇行状流路６１，６２を有しているが、制限流路６は蛇行状流路６１，６２を有していなくてもよい。 In the above-described embodiment, the insulating film 15 is formed on a part of the surface of the first hydrogen barrier film 14, but the insulating film 15 may not be provided.
In the above-described embodiment, the second hydrogen barrier film 20 that covers the wirings 17, 18, and 19 is formed on the insulating film 15, but the second hydrogen barrier film 20 may be omitted.
In the above-described embodiment, the restriction channel 6 includes the meandering channels 61 and 62, but the restriction channel 6 may not include the meandering channels 61 and 62.

また、前述の実施形態では、圧電体膜の材料としてＰＺＴを例示したが、そのほかにも、チタン酸鉛（ＰｂＰＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸ノチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）などに代表される金属酸化物からなる圧電材料が適用されてもよい。
前述の実施形態では、この発明をインクジェットプリントヘッドに適用した場合について説明したが、この発明は、圧電素子を利用した圧電マイクロホン、圧力センサ等にも適用することができる。 In the above-described embodiment, PZT is exemplified as the material for the piezoelectric film. In addition, lead titanate (PbPO 3 ), potassium niobate (KNbO 3 ), notium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate A piezoelectric material made of a metal oxide typified by (LiTaO 3 ) or the like may be applied.
Although the case where the present invention is applied to an ink jet print head has been described in the above-described embodiment, the present invention can also be applied to a piezoelectric microphone, a pressure sensor, and the like using a piezoelectric element.

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
この明細書からはさらに以下のような特徴が抽出され得る。
１．下部電極、前記下部電極上に形成された圧電体膜および前記圧電体膜上に形成された上部電極を有する圧電素子と、前記上部電極の上面中央に開口を有し、前記上部電極の上面周縁部と、前記上部電極および前記圧電体膜の側面全域を覆う水素バリア膜とを含む、圧電素子利用装置。
この構成では、水素バリア膜は上部電極の上面中央に開口を有しているので、圧電体膜が変形しやすくなる。
２．キャビティを有する基板と、前記キャビティ上に配置されかつ前記キャビティの天面部を区画する可動膜とをさらに含み、前記圧電素子が前記可動膜上に設けられている、「１．」に記載の圧電素子利用装置。この構成では、可動膜の変位量を大きくすることができる。
３．前記可動膜の主面に対して法線方向から見た平面視において、前記上部電極および前記圧電体膜は、それぞれ、前記可動膜よりも前記キャビティの内方に後退した周縁を有し、前記圧電体膜の側面を覆う水素バリア膜と前記可動膜の周縁との間領域に、前記水素バリア膜が形成されていない領域が存在する、「２．」に記載の圧電素子利用装置。
この構成では、上部電極および圧電体膜は、可動膜の周縁部上には配置されていないので、可動膜の変位をより大きくすることができる。さらに、この構成では、圧電体膜の側面を覆う水素バリア膜と可動膜の周縁との間領域に、水素バリア膜が形成されていない領域が存在するので、可動膜の変位量をさらに大きくすることができる。
４．前記キャビティは、前記平面視において矩形状に形成されており、前記可動膜は、前記平面視において前記キャビティの周縁と整合する矩形状に形成されており、前記圧電体膜は、前記平面視において、前記可動膜の短手方向の幅より短い幅と、前記可動膜の長手方向の長さより短い長さとを有する矩形であり、その両端縁および両側縁が前記可動膜の両端縁および両側縁よりも前記可動膜の内方にそれぞれ後退しており、前記上部電極は、前記平面視において、前記可動膜の短手方向の幅より短い幅と、前記可動膜の長手方向の長さより短い長さとを有する矩形であり、その両端縁および両側縁が前記可動膜の両端縁および両側縁よりも前記可動膜の内方にそれぞれ後退している、「３．」に記載の圧電素子利用装置。
この構成では、上部電極および圧電体膜は、可動膜の周縁部上には配置されていないので、可動膜の変位を大きくすることができる。
５．前記水素バリア膜上に形成され、前記圧電素子上の前記水素バリア膜の少なくとも一部を覆う絶縁膜をさらに含み、前記圧電素子上において、前記水素バリア膜および前記絶縁膜に、前記上部電極の一部を露出させるコンタクト孔が形成されており、前記絶縁膜上に、一端部が前記コンタクト孔を介して前記上部電極に接続され、他端部が前記圧電素子の外側に引き出された配線が形成されている、「２．」〜「４．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。この構成では、上部電極を、配線を介して、圧電素子の駆動回路に接続できる。
６．前記絶縁膜上に形成され、前記配線を被覆するパッシベーション膜をさらに含む、「５．」に記載の圧電素子利用装置。この構成では、パッシベーション膜によって配線を保護することができる。
７．前記パッシベーション膜はＳｉＮ膜からなる、「６．」に記載の圧電素子利用装置。
８．前記絶縁膜はＳｉＯ ２ 膜からなる、「５．」または「６．」に記載の圧電素子利用装置。
９．前記可動膜はＳｉＯ ２ 単膜からなる、「２．」〜「８．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
１０．前記可動膜は、前記基板上に形成されたＳｉ膜と、前記Ｓｉ膜上に形成されＳｉＯ ２ 膜と、前記ＳｉＯ ２ 膜上に形成されたＳｉＮ膜との積層膜からなる、「２．」〜「８」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
１１．前記水素バリア膜はＡｌ ２ Ｏ ３ からなる、「１．」〜「１０．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
１２．前記圧電体膜はＰＺＴ膜からなる、「１．」〜「１１．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
１３．前記上部電極はＰｔ単膜からなる、「１．」〜「１２．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
１４．前記上部電極は、前記圧電体膜上に形成されたＩｒ０ ２ 膜と、前記Ｉｒ０ ２ 膜上に形成されたＩｒ膜との積層膜からなる、「１．」〜「１２．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
１５．前記下部電極は、前記可動膜側に形成されたＴｉ膜と、前記Ｔｉ膜上に形成されたＰｔ膜との積層膜からなる、「１．」〜「１４．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
The following features can be further extracted from this specification.
1. A piezoelectric element having a lower electrode, a piezoelectric film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the piezoelectric film, and an opening at the center of the upper surface of the upper electrode, and a peripheral edge of the upper electrode And a hydrogen barrier film that covers the entire side surface of the upper electrode and the piezoelectric film.
In this configuration, since the hydrogen barrier film has an opening at the center of the upper surface of the upper electrode, the piezoelectric film is easily deformed.
2. The piezoelectric device according to "1.", further including a substrate having a cavity, and a movable film disposed on the cavity and defining a top surface portion of the cavity, wherein the piezoelectric element is provided on the movable film. Device utilization device. In this configuration, the displacement amount of the movable film can be increased.
3. In a plan view seen from the normal direction to the main surface of the movable film, each of the upper electrode and the piezoelectric film has a peripheral edge that recedes inward of the cavity from the movable film, and The piezoelectric element utilization apparatus according to “2.”, wherein a region where the hydrogen barrier film is not formed exists in a region between a hydrogen barrier film covering a side surface of the piezoelectric film and a peripheral edge of the movable film.
In this configuration, since the upper electrode and the piezoelectric film are not disposed on the peripheral edge of the movable film, the displacement of the movable film can be further increased. Further, in this configuration, since there is a region where the hydrogen barrier film is not formed in a region between the hydrogen barrier film covering the side surface of the piezoelectric film and the periphery of the movable film, the displacement amount of the movable film is further increased. be able to.
4). The cavity is formed in a rectangular shape in the plan view, the movable film is formed in a rectangular shape aligned with the periphery of the cavity in the plan view, and the piezoelectric film is formed in the plan view. A rectangular shape having a width shorter than a width of the movable film in a short direction and a length shorter than a length of the movable film in a longitudinal direction, and both end edges and both side edges of the movable film are longer than both end edges and both side edges of the movable film. And the upper electrode has a width shorter than the width of the movable film in the short direction and a length shorter than the length of the movable film in the longitudinal direction in the plan view. The piezoelectric element utilization apparatus according to “3.”, wherein both end edges and both side edges of the movable film recede inwardly from the both end edges and both side edges of the movable film.
In this configuration, the upper electrode and the piezoelectric film are not arranged on the peripheral edge of the movable film, so that the displacement of the movable film can be increased.
5). An insulating film formed on the hydrogen barrier film and covering at least a part of the hydrogen barrier film on the piezoelectric element; and on the piezoelectric element, on the hydrogen barrier film and the insulating film, A contact hole that exposes a part is formed, and a wiring having one end connected to the upper electrode through the contact hole and the other end led to the outside of the piezoelectric element is formed on the insulating film. The piezoelectric element utilization apparatus according to any one of “2.” to “4.”. In this configuration, the upper electrode can be connected to the drive circuit of the piezoelectric element via the wiring.
6). The piezoelectric element utilization apparatus according to “5.”, further including a passivation film formed on the insulating film and covering the wiring. In this configuration, the wiring can be protected by the passivation film.
7). The piezoelectric element utilization apparatus according to “6.”, wherein the passivation film is made of a SiN film.
8). The device using a piezoelectric element according to “5.” or “6.”, wherein the insulating film is made of a SiO 2 film.
9. The piezoelectric element utilizing apparatus according to any one of “2.” to “8.”, wherein the movable film is made of a single SiO 2 film.
10. The movable film is composed of a stacked film of a Si film formed on the substrate, a SiO 2 film formed on the Si film, and a SiN film formed on the SiO 2 film. -The piezoelectric element utilization apparatus in any one of "8".
11. The device for using a piezoelectric element according to any one of “1.” to “10.”, wherein the hydrogen barrier film is made of Al 2 O 3 .
12 The piezoelectric element utilization apparatus according to any one of “1.” to “11.”, wherein the piezoelectric film is made of a PZT film.
13. The piezoelectric element utilization apparatus according to any one of “1.” to “12.”, wherein the upper electrode is made of a single Pt film.
14 The upper electrode, and Ir0 2 film formed on the piezoelectric film, a laminated film of Ir film formed on the Ir0 2 film, either "1" to "12." The piezoelectric element utilization apparatus of description.
15. The lower electrode is a piezoelectric film according to any one of “1.” to “14.”, which includes a laminated film of a Ti film formed on the movable film side and a Pt film formed on the Ti film. Device utilization device.

１ インジットプリントヘッド
２ アクチュエータ基板
２ａ 表面
２ｂ 裏面
３ ノズル基板
３ａ 凹部
３ｂ インク吐出通路
３ｃ 吐出口
４ 保護基板
５ 圧力室（キャビティ）
６ 制限流路
７ インク流入部
９ 圧電素子
１０ 可動膜形成層
１０Ａ 可動膜
１１ 下部電極
１１Ａ 主電極部
１１Ｂ 延長部
１２ 圧電体膜
１２Ａ 能動部
１２Ｂ 非能動部
１３ 上部電極
１４ 第１水素バリア膜
１５ 絶縁膜
１７ 上部配線
１７Ａ 引き出し部
１７Ｂ パッド部
１８ 下部配線
１９ ダミー配線
２０ 第２水素バリア膜
２１ パッシベーション膜
２２ インク供給路
２３ 貫通孔（下部電極）
２４ インク流通孔（可動膜形成層）
３１ 開口
３２ 開口
３３ コンタクト孔
３４ コンタクト孔
３５ パッド開口
３６ パッド開口
３７ 開口（絶縁膜、第２水素バリア膜およびパッシベーション膜）
４１ インク流通方向
５０ 接着剤
５１ 対向面
５２ 収容凹所
５３ 配線用貫通孔
５４ 配線用貫通孔
５５ インク供給路
６１，６２ 蛇行状流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Init print head 2 Actuator board | substrate 2a Front surface 2b Back surface 3 Nozzle board 3a Recessed part 3b Ink discharge path 3c Ejection port 4 Protective board 5 Pressure chamber (cavity)
6 Restricted flow path 7 Ink inflow part 9 Piezoelectric element 10 Movable film forming layer 10A Movable film 11 Lower electrode 11A Main electrode part 11B Extension part 12 Piezoelectric film 12A Active part 12B Inactive part 13 Upper electrode 14 First hydrogen barrier film 15 Insulating film 17 Upper wiring 17A Lead part 17B Pad part 18 Lower wiring 19 Dummy wiring 20 Second hydrogen barrier film 21 Passivation film 22 Ink supply path 23 Through hole (lower electrode)
24 Ink flow hole (movable film forming layer)
31 opening 32 opening 33 contact hole 34 contact hole 35 pad opening 36 pad opening 37 opening (insulating film, second hydrogen barrier film and passivation film)
41 Ink flow direction 50 Adhesive 51 Opposing surface 52 Accommodating recess 53 Wiring through hole 54 Wiring through hole 55 Ink supply path 61, 62 Serpentine flow path

Claims (4)

下部電極、前記下部電極上に形成された圧電体膜および前記圧電体膜上に形成された上部電極からなる圧電素子を、可動膜上に形成する工程と、
前記可動膜上に、前記圧電素子を覆う水素バリア膜を形成する工程と、
前記圧電素子上において、前記水素バリア膜に、前記上部電極の一部を露出させるコンタクト孔を形成する工程と、
前記水素バリア膜上に、一端部が前記コンタクト孔を介して前記上部電極に接触し、他端部が前記圧電素子の外側に引き出された配線を形成する工程と、
前記水素バリア膜上に、前記配線を被覆するパッシベーション膜を形成する工程と、
前記可動膜の主面に対して法線方向から見た平面視で、前記可動膜を含む所定領域内においては、前記配線が存在する配線領域のみに、前記パッシベーション膜が形成されるように、前記パッシベーション膜に第１開口を形成する工程と、
前記水素バリア膜における前記圧電素子の上面中央部に、第２開口を形成する工程とを含む、圧電素子利用装置の製造方法。 Forming a piezoelectric element comprising a lower electrode, a piezoelectric film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the piezoelectric film on the movable film;
Forming a hydrogen barrier film covering the piezoelectric element on the movable film;
Forming a contact hole on the piezoelectric element to expose a part of the upper electrode in the hydrogen barrier film;
On the hydrogen barrier film, forming a wiring having one end in contact with the upper electrode through the contact hole and the other end led out to the outside of the piezoelectric element;
Forming a passivation film covering the wiring on the hydrogen barrier film;
In a predetermined region including the movable film in a plan view as viewed from the normal direction with respect to the main surface of the movable film, the passivation film is formed only in a wiring region where the wiring exists. Forming a first opening in the passivation film;
Forming a second opening in a central portion of the upper surface of the piezoelectric element in the hydrogen barrier film. 前記第２開口を形成する工程では、前記平面視で前記可動膜の周縁と前記圧電素子の側面上の前記水素バリア膜との間領域においては、前記水素バリア膜における前記配線の直下部分のみが残るように、前記水素バリア膜に第３開口が同時に形成される、請求項１に記載の圧電素子利用装置の製造方法。   In the step of forming the second opening, in a region between the peripheral edge of the movable film and the hydrogen barrier film on the side surface of the piezoelectric element in the plan view, only a portion immediately below the wiring in the hydrogen barrier film is formed. The method for manufacturing a piezoelectric element utilizing apparatus according to claim 1, wherein a third opening is formed simultaneously in the hydrogen barrier film so as to remain. 下部電極、前記下部電極上に形成された圧電体膜および前記圧電体膜上に形成された上部電極からなる圧電素子を、可動膜上に形成する工程と、
前記可動膜上に、前記圧電素子を覆う水素バリア膜を形成する工程と、
前記水素バリア膜上に絶縁膜を形成する工程と、
前記圧電素子上において、前記絶縁膜および前記水素バリア膜に、前記上部電極の一部を露出させるコンタクト孔を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、一端部が前記コンタクト孔を介して前記上部電極に接触し、他端部が前記圧電素子の外側に引き出された配線を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、前記配線を被覆するパッシベーション膜を形成する工程と、
前記可動膜の主面に対して法線方向から見た平面視で、前記可動膜を含む所定領域内においては、前記配線が存在する配線領域のみに、前記パッシベーション膜および前記絶縁膜が形成されるように、それら両膜に第１開口を形成する工程と、
前記水素バリア膜における前記圧電素子の上面中央部に、第２開口を形成する工程とを含む、圧電素子利用装置の製造方法。 Forming a piezoelectric element comprising a lower electrode, a piezoelectric film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the piezoelectric film on the movable film;
Forming a hydrogen barrier film covering the piezoelectric element on the movable film;
Forming an insulating film on the hydrogen barrier film;
Forming a contact hole exposing a part of the upper electrode in the insulating film and the hydrogen barrier film on the piezoelectric element;
On the insulating film, forming a wiring having one end in contact with the upper electrode through the contact hole and the other end extending to the outside of the piezoelectric element;
Forming a passivation film covering the wiring on the insulating film;
The passivation film and the insulating film are formed only in a wiring region where the wiring exists in a predetermined region including the movable film in a plan view viewed from the normal direction with respect to the main surface of the movable film. Forming a first opening in both the films,
Forming a second opening in a central portion of the upper surface of the piezoelectric element in the hydrogen barrier film. 前記第２開口を形成する工程では、前記平面視で前記可動膜の周縁と前記圧電素子の側面上の前記水素バリア膜との間領域においては、前記水素バリア膜における前記絶縁膜の直下部分のみが残るように、前記水素バリア膜に第３開口が同時に形成される、請求項３に記載の圧電素子利用装置の製造方法。 In the step of forming the second opening, in a region between the peripheral edge of the movable film and the hydrogen barrier film on the side surface of the piezoelectric element in the plan view, only a portion immediately below the insulating film in the hydrogen barrier film is formed. The method for manufacturing a piezoelectric element utilizing apparatus according to claim 3 , wherein a third opening is simultaneously formed in the hydrogen barrier film so as to remain.
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