JP6829558B2 - 圧電素子利用装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、圧電素子利用装置およびその製造方法に関する。

特許文献１は、圧電素子を利用したインクジェットプリントヘッドを開示している。特許文献１のインクジェットプリントヘッドは、圧力室（キャビティ）と、圧力室を区画する可動膜を含む可動膜形成装置と、可動膜上に形成された金属バリア膜と、金属バリア膜上に形成された圧電素子と、圧電素子を覆う水素バリア膜とを含む。キャビティは複数形成されており、キャビティ毎に圧電素子が設けられている。圧電素子は、金属バリア膜上に形成された下部電極と、下部電極上に形成された圧電体膜と、圧電体膜上に形成された上部電極とを含む。下部電極は、平面視において、圧電体膜の下面に接した主電極部と、主電極部から引き出され、圧力室の周縁の外方に延びた延長部とを有している。金属バリア膜および水素バリア膜は、Ａｌ_２Ｏ_３からなる。

特開２０１６−５４２８６号公報

本発明者は、可動膜の変位を大きくするために、下部電極の延長部における圧力室の周縁よりも内側の領域に変位拡大用貫通孔が形成された構成を試作した。このような構成では、可動膜上に形成される下部電極の面積を低減させることができるので、可動膜の変位を大きくすることができる。
しかしながら、このような構成を得ようとした場合、次のような問題が生じる。すなわち、下部電極の延長部への変位拡大用貫通孔の形成はエッチングによって行われる。下部電極をエッチングする際、その下地膜である金属バリア膜（Ａｌ_２Ｏ_３膜）との選択比が十分でないため、金属バリア膜もエッチングされてしまう。このため、圧電素子毎に、変位拡大用貫通孔の下方にある金属バリア膜と可動膜との膜厚合計にばらつきが生じ、可動膜の変位がばらつくという問題がある。

この発明の目的は、圧電素子毎の可動膜の変位のばらつきを低減することができる圧電素子利用装置およびその製造方法を提供することである。

この発明による圧電素子利用装置は、キャビティと、前記キャビティ上に配置されかつ前記キャビティの天面部を区画する可動膜を含む可動膜形成層と、前記可動膜形成層上に形成されたエッチングストップ膜と、前記エッチングストップ膜上に形成された金属バリア膜と、前記金属バリア膜の前記キャビティとは反対側の表面に接して形成され、前記可動膜の主面に対して法線方向から見た平面視において前記可動膜よりも前記キャビティの内方に後退した周縁を有する圧電素子とを含む。前記圧電素子は、前記金属バリア膜の前記キャビティとは反対側の表面に形成された下部電極と、前記下部電極に対して前記金属バリア膜とは反対側に形成された上部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に設けられた圧電体膜とを含む。前記下部電極は、前記圧電素子を構成している主電極部と、前記主電極部から前記金属バリア膜の表面に沿う方向に引き出され、前記平面視において、前記キャビティの天面部周縁を跨いで前記キャビティの外方に延びた延長部とを含む。前記延長部には、前記平面視において、前記キャビティの天面部周縁よりも内側にある領域に、前記延長部を厚さ方向に貫通する変位拡大用貫通孔が形成されている。前記金属バリア膜は、前記変位拡大用貫通孔に臨む部分に前記金属バリア膜を貫通する除去部を有している。前記エッチングストップ膜は、前記金属バリア膜に比べてエッチングレートが小さい材料からなる。

この構成では、金属バリア膜は、変位拡大用貫通孔に臨む部分に金属バリア膜を貫通する除去部を有している。エッチングストップ膜は、金属バリア膜に比べてエッチングレートが小さい材料からなるので、金属バリア膜に除去部を形成する際に、エッチングストップ膜はほとんど除去されない。このため、変位拡大用貫通孔とキャビティとの間にあるエッチングストップ膜と可動膜との合計膜厚の大きさをほぼ一定に保つことができる。これにより、圧電素子毎の可動膜の変位のばらつきを低減することができる。

この発明の一実施形態では、前記金属バリア膜はＡｌ_２Ｏ_３からなり、前記エッチングストップ膜はポリシリコンからなる。
この発明の一実施形態では、前記上部電極および前記圧電体膜の少なくとも側面全域と、前記下部電極の上面とを覆うとともに、前記変位拡大用貫通孔および前記除去部からなる凹部の内面に形成された水素バリア膜をさらに含む。

この発明の一実施形態では、前記水素バリア膜はＡｌ_２Ｏ_３からなる。
この発明の一実施形態では、前記水素バリア膜上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され、前記上部電極に一端部が接続され、他端部が前記キャビティの天面部周縁の外側に引き出された上部配線とをさらに含む。そして、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、前記上部配線の一端部は、前記コンタクト孔を介して前記上部電極に接続されている。

この発明の一実施形態では、前記絶縁膜上に形成され、前記上部配線を被覆するパッシベーション膜をさらに含む。
この発明の一実施形態では、前記平面視において、前記キャビティの天面部が一方向に長い矩形状である。前記主電極部は、平面視において、前記キャビティの天面部の短手方向の幅より短い幅と、前記キャビティの天面部の長手方向の長さより短い長さとを有する前記一方向に長い矩形状であり、その両端縁および両側縁が前記キャビティの天面部の両端縁および両側縁よりも前記キャビティの内方にそれぞれ後退している。前記延長部は、前記主電極部の周縁から前記キャビティの天面部の周縁の外方に延びている。前記変位拡大用貫通孔は、前記延長部における前記キャビティの天面部の両側縁と前記主電極部の対応する側縁との間領域にそれぞれ形成され、前記主電極部の各側縁に沿って延びたスリット状貫通孔を含む。

この発明の一実施形態では、前記可動膜形成層は、ＳｉＯ_２単膜からなる。
この発明の一実施形態では、前記可動膜形成層は、前記キャビティ上に配置された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。
この発明の一実施形態では、前記圧電体膜は、ＰＺＴ膜からなる。

この発明の一実施形態では、前記上部電極は、Ｐｔ単膜からなる。
この発明の一実施形態では、前記上部電極は、前記圧電体膜上に形成されたＩｒＯ _２膜と、前記ＩｒＯ _２膜上に形成されたＩｒ膜との積層膜からなる。
この発明の一実施形態では、前記下部電極は、前記可動膜側に形成されたＴｉ膜と、前記Ｔｉ膜上に形成されたＰｔ膜との積層膜からなる。

この発明による圧電素子利用装置の製造方法は、キャビティが形成されるべき基板上に前記キャビティの天面部を区画するための可動膜領域を含む可動膜形成層を形成する第１工程と、前記可動膜形成層上に、エッチングストップ膜、金属バリア膜、下部電極膜、圧電体材料膜および上部電極膜を順次形成する第２工程と、前記上部電極膜および圧電体材料膜を順次パターニングすることにより、前記可動膜形成層の主面に対して法線方向から見た平面視において、前記可動膜領域の周縁よりも前記可動膜領域の内方に後退した周縁を有する上部電極および圧電体膜とを形成する第３工程と、前記下部電極膜をパターニングすることにより、前記圧電体膜と接する主電極部と、前記主電極部から前記金属バリア膜の表面に沿う方向に引き出され、前記平面視において、前記可動膜領域の周縁を跨いで前記可動膜領域の外方に延びた延長部とを含む下部電極を形成すると同時に、前記延長部における前記可動膜領域の周縁よりも内側にある領域に、前記延長部を厚さ方向に貫通する変位拡大用貫通孔を形成する第４工程と、前記金属バリア膜における前記変位拡大用貫通孔に臨む部分を除去する第５工程とを含み、前記エッチングストップ膜は、前記金属バリア膜に比べてエッチングレートが小さい材料からなり、前記第４工程では、ドライエッチングにより、前記下部電極膜の前記変位拡大用貫通孔の形成予定領域の上面から前記金属バリア膜の厚さ中間部までがエッチングされることにより、前記下部電極膜に前記変位拡大用貫通孔が形成され、前記第５工程では、ウェットエッチングにより、前記金属バリア膜における前記変位拡大用貫通孔に臨む部分が、前記エッチングストップ膜が露出するまでエッチングされる。

この圧電素子利用装置の製造方法では、ドライエッチングにより、下部電極膜の変位拡大用貫通孔の形成予定領域の上面から金属バリア膜の厚さ中間部までがエッチングされることにより、下部電極膜に変位拡大用貫通孔が形成される。これにより、下部電極膜に、下部電極膜を完全に貫通した変位拡大用貫通孔を形成することができる。
また、その後に、ウェットエッチングにより、金属バリア膜における変位拡大用貫通孔に臨む部分が、エッチングストップ膜が露出するまでエッチングされる。これにより、金属バリア膜における変位拡大用貫通孔に臨む部分をほぼ完全に除去できる。また、エッチングストップ膜は、金属バリア膜に比べてエッチングレートが小さい材料からなるので、この際、エッチングストップ膜はほとんどエッチングされない。このため、変位拡大用貫通孔とキャビティとの間に配置されるエッチングストップ膜と可動膜との合計膜厚の大きさをほぼ一定に保つことができる。これにより、圧電素子毎の可動膜の変位のばらつきを低減することができる。

この発明の一実施形態では、前記金属バリア膜はＡｌ_２Ｏ_３からなり、前記エッチングストップ膜はポリシリコンからなる。

図１は、この発明の一実施形態に係るインクジェットプリントヘッドの主要部の構成を説明するための図解的な平面図である。 図２は、前記インクジェットプリントヘッドの主要部の図解的な平面図であって、保護基板が省略された平面図である。 図３、図１のIII-III線に沿う図解的な断面図である。 図４は、図１のIV-IV線に沿った切断面のうちの一部を図解的に示す拡大断面図である。 図５は、前記インクジェットプリントヘッドの下部電極のパターン例を示す図解的な平面図である。 図６は、前記インクジェットプリントヘッドの絶縁膜のパターン例を示す図解的な平面図である。 図７は、前記インクジェットプリントヘッドの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。 図８は、前記インクジェットプリントヘッドのアクチュエータ基板側から見た保護基板の主要部の底面図である。 図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り、図３の切断面に対応する断面図である。 図９Ｂは、図９Ａの次の工程を示す断面図である。 図９Ｃは、図９Ｂの次の工程を示す断面図である。 図９Ｄは、図９Ｃの次の工程を示す断面図である。 図９Ｅは、図９Ｄの次の工程を示す断面図である。 図９Ｆは、図９Ｅの次の工程を示す断面図である。 図９Ｇは、図９Ｆの次の工程を示す断面図である。 図９Ｈは、図９Ｇの次の工程を示す断面図である。 図９Ｉは、図９Ｈの次の工程を示す断面図である。 図９Ｊは、図９Ｉの次の工程を示す断面図である。 図９Ｋは、図９Ｊの次の工程を示す断面図である。 図９Ｌは、図９Ｋの次の工程を示す断面図である。 図９Ｍは、図９Ｌの次の工程を示す断面図である。 図９Ｎは、図９Ｍの次の工程を示す断面図である。 図９Ｏは、図９Ｎの次の工程を示す断面図である。 図１０Ａ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り、図４の切断面に対応する断面図である。 図１０Ｂは、図１０Ａの次の工程を示す断面図である。 図１０Ｃは、図１０Ｂの次の工程を示す断面図である。 図１０Ｄは、図１０Ｃの次の工程を示す断面図である。 図１０Ｅは、図１０Ｄの次の工程を示す断面図である。 図１０Ｆは、図１０Ｅの次の工程を示す断面図である。 図１０Ｇは、図１０Ｆの次の工程を示す断面図である。 図１０Ｈは、図１０Ｇの次の工程を示す断面図である。 図１０Ｉは、図１０Ｈの次の工程を示す断面図である。 図１０Ｊは、図１０Ｉの次の工程を示す断面図である。 図１０Ｋは、図１０Ｊの次の工程を示す断面図である。 図１０Ｌは、図１０Ｋの次の工程を示す断面図である。 図１０Ｍは、図１０Ｌの次の工程を示す断面図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るインクジェットプリントヘッドの主要部の構成を説明するための図解的な平面図である。図２は、インクジェットプリントヘッドの主要部の図解的な平面図であって、保護基板が省略された平面図である。図３は、図１のIII-III線に沿う図解的な断面図である。図４は、図１のIV-IV線に沿った切断面のうちの一部を図解的に示す拡大断面図である。図５は、前記インクジェットプリントヘッドの下部電極のパターン例を示す図解的な平面図である。

図３を参照して、インクジェットプリントヘッド１の構成を概略的に説明する。
インクジェットプリントヘッド１は、アクチュエータ基板２と、ノズル基板３と、保護基板４とを備えている。アクチュエータ基板２の表面には、可動膜形成層１０が積層されている。アクチュエータ基板２には、インク流路（インク溜まり）５が形成されている。インク流路５は、この実施形態では、アクチュエータ基板２を貫通して形成されている。インク流路５は、図３に矢印で示すインク流通方向４１に沿って延びて形成されている。インク流路５は、インク流通方向４１の上流側端部（図３では左端部）のインク流入部６と、インク流入部６に連通し、インク流入部６よりも幅広の圧力室７とから構成されている。

ノズル基板３は、たとえばシリコン基板からなる。ノズル基板３は、アクチュエータ基板２の裏面２ｂに張り合わされている。ノズル基板３は、アクチュエータ基板２および可動膜形成層１０とともにインク流路５を区画している。より具体的には、ノズル基板３は、インク流路５の底面部を区画している。ノズル基板３は、圧力室７に臨む凹部３ａを有し、凹部３ａの底面にインク吐出通路３ｂが形成されている。インク吐出通路３ｂは、ノズル基板３を貫通しており、圧力室７とは反対側に吐出口３ｃを有している。したがって、圧力室７の容積変化が生じると、圧力室７に溜められたインクは、インク吐出通路３ｂを通り、吐出口３ｃから吐出される。

可動膜形成層１０における圧力室７の天壁部分は、可動膜１０Ａを構成している。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、アクチュエータ基板２上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ_２）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（ＳｉＯ_２）膜と、酸化シリコン膜上に形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜との積層膜から構成されていてもよい。この明細書において、可動膜１０Ａとは、可動膜形成層１０のうち圧力室７の天面部を区画している天壁部を意味している。したがって、可動膜形成層１０のうち、圧力室７の天壁部以外の部分は、可動膜１０Ａを構成していない。

可動膜１０Ａの厚さは、たとえば、０．４μｍ〜２μｍである。可動膜１０Ａが酸化シリコン膜から構成される場合は、酸化シリコン膜の厚さは１．２μｍ程度であってもよい。可動膜１０Ａが、シリコン膜と酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜から構成される場合には、シリコン膜、酸化シリコン膜および窒化シリコン膜の厚さは、それぞれ０．４μｍ程度であってもよい。

圧力室７は、可動膜１０Ａと、アクチュエータ基板２と、ノズル基板３とによって区画されており、この実施形態では、略直方体状に形成されている。圧力室７の長さはたとえば８００μｍ程度、その幅は５５μｍ程度であってもよい。インク流入部６は、圧力室７の長手方向一端部に連通している。
可動膜形成層１０の表面には、エッチングストップ膜８１が形成されている。エッチングストップ膜８１上には、金属バリア膜８２が形成されている。エッチングストップ膜８１は、金属バリア膜８２に対してエッチングレートが小さい材料からなる。言い換えれば、エッチングストップ膜８１は、金属バリア膜８２に対してエッチング選択比を有する材料からなる。この実施形態では、エッチングストップ膜８１は、ポリシリコン（poly silicon）からなり、金属バリア膜８２は、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）からなる。エッチングストップ膜８１の厚さは、５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。金属バリア膜８２の厚さは、５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。

金属バリア膜８２の表面には、可動膜１０Ａの上方位置に、圧電素子が配置されている。圧電素子９は、金属バリア膜８２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。

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、ＩｒＯ_２（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（ＰｂＺｒ_ｘＴｉ_１−ｘＯ_３：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と平面視で同形状に形成されている。圧電体膜１２の厚さは、１μｍ程度である。可動膜１０Ａの全体の厚さは、圧電体膜１２の厚さと同程度か、圧電体膜１２の厚さの２／３程度とすることが好ましい。前述の金属バリア膜８２は、主として圧電体膜１２から金属元素（圧電体膜１２がＰＺＴの場合には、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）が抜け出すことを防止し、圧電体膜１２の圧電特性を良好に保つとともに、圧電体膜１２の成膜時に、可動膜１０Ａに金属が拡散するのを防止する。金属バリア膜８２は、圧電体膜１２の水素還元による特性劣化を防止する機能も有している。

下部電極１１は、たとえば、Ｔｉ（チタン）膜およびＰｔ（プラチナ）膜を金属バリア膜８２側から順に積層した２層構造を有している。この他にも、Ａｕ（金）膜、Ｃｒ（クロム）膜、Ｎｉ（ニッケル）膜などの単膜で下部電極１１を形成することもできる。下部電極１１は、圧電体膜１２の下面に接した主電極部１１Ａと、圧電体膜１２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。

下部電極１１の延長部１１Ｂには、平面視で圧力室７の周縁よりも内側の領域に、延長部１１Ｂを貫通する複数の変位拡大用貫通孔２４(図４参照)が形成されている。変位拡大用貫通孔８３は、可動膜１０Ａ上の下部電極１１の面積を低減させることにより、可動膜１０Ａの変位を大きくするために形成されている。金属バリア膜８２には、貫通孔２４が臨む部分に、金属バリア膜８２を貫通する除去部（貫通孔）８３(図４参照)が形成されている。除去部８３は、金属バリア膜８２の一部が、エッチングストップ膜８１が露出するまで除去されている領域である。

下部電極１１の延長部１１Ｂ上および圧電素子９上には、水素バリア膜１４が形成されている。水素バリア膜１４は、下部電極１１の延長部１１Ｂの上面のみならず、変位拡大用貫通孔２４およびそれに臨む除去部８４からなる凹部の内面（側面および底面）にも形成されている。水素バリア膜１４は、たとえば、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）からなる。水素バリア膜１４の厚さは、５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。水素バリア膜１４は、圧電体膜１２の水素還元による特性劣化を防止するために設けられている。

水素バリア膜１４上に、絶縁膜１５が積層されている。絶縁膜１５は、たとえば、ＳｉＯ_２、低水素のＳｉＮ等からなる。絶縁膜１５の厚さは、５００ｎｍ程度である。絶縁膜１５上には、上部配線１７および下部配線１８が形成されている。これらの配線１７，１８は、Ａｌ（アルミニウム）を含む金属材料からなっていてもよい。これらの配線１７，１８の厚さは、たとえば、１０００ｎｍ（１μｍ）程度である。

上部配線１７の一端部は、上部電極１３の一端部（インク流通方向４１の下流側端部）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、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７の外縁を横切って圧力室７の外方に延びている。

下部配線１８は、インク流路５のインク流入部６に対して圧力室７とは反対側において、下部電極１１の延長部１１Ｂの上方に配置されている。下部配線１８と下部電極１１の延長部１１Ｂとの間において、水素バリア膜１４および絶縁膜１５を連続して貫通する複数のコンタクト孔３４が形成されている。下部配線１８の一部は、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。

絶縁膜１５上には、配線１７，１８および絶縁膜１５を覆うパッシベーション膜２１が形成されている。パッシベーション膜２１は、たとえば、ＳｉＮ（窒化シリコン）からなる。パッシベーション膜２１の厚さは、たとえば、８００ｎｍ程度であってもよい。
パッシベーション膜２１には、上部配線１７の一部を露出させるパッド開口３５が形成されている。パッド開口３５は、圧力室７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。パッシベーション膜２１上には、パッド開口３５を覆うパッド４２が形成されている。パッド４２は、パッド開口３５に入り込み、パッド開口３５内で上部配線１７に接続されている。

インク流路５におけるインク流入部６側の端部に対応する位置に、パッシベーション膜２１、絶縁膜１５、水素バリア膜１４、下部電極１１、金属バリア膜８２、エッチングストップ膜８１および可動膜形成層１０を貫通するインク供給用貫通孔２２が形成されている。下部電極１１には、インク供給用貫通孔２２を含み、インク供給用貫通孔２２よりも大きな貫通孔２３が形成されている。下部電極１１の貫通孔２３とインク供給用貫通孔２２との隙間には、水素バリア膜１４が入り込んでいる。インク供給用貫通孔２２は、インク流入部６に連通している。

保護基板４は、たとえば、シリコン基板からなる。保護基板４は、圧電素子９を覆うようにアクチュエータ基板２上に配置されている。保護基板４は、パッシベーション膜２１に、接着剤５０を介して接合されている。保護基板４は、アクチュエータ基板２の表面２ａに対向する対向面５１に収容凹所５２を有している。収容凹所５２内に圧電素子９が収容されている。さらに、保護基板４には、インク供給用貫通孔２２に連通するインク供給路５３が形成されている。インク供給路５３は、保護基板４を貫通している。保護基板４上には、インクを貯留したインクタンク（図示せず）が配置されている。

圧電素子９は、可動膜１０Ａ、エッチングストップ膜８１および金属バリア膜８２を挟んで圧力室７に対向する位置に形成されている。すなわち、圧電素子９は、金属バリア膜８２の圧力室７とは反対側の表面に接するように形成されている。インクタンクからインク供給路５３、インク供給用貫通孔２２、インク流入部６を通って圧力室７にインクが供給されることによって、圧力室７にインクが充填される。可動膜１０Ａは、圧力室７の天面部を区画していて、圧力室７に臨んでいる。可動膜１０Ａは、アクチュエータ基板２における圧力室７の周囲の部分によって支持されており、圧力室７に対向する方向（換言すれば可動膜１０Ａの厚さ方向）に変形可能な可撓性を有している。

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４２と駆動回路とは、接続金属部材（図示せず）を介して接続されている。後述するように下部配線１８にはパッド４３（図１参照）が接続されている。下部配線１８のパッド４３と駆動回路とは、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７の容積変化がもたらされ、圧力室７内のインクが加圧される。加圧されたインクは、インク吐出通路３ｂを通って、吐出口３ｃから微小液滴となって吐出される。

図１〜図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、複数のインク流路５（圧力室７）が互いに平行に延びてストライプ状に形成されている。複数のインク流路５毎に、圧電素子９が配置されている。インク供給用貫通孔２２は、複数のインク流路５毎に設けられている。保護基板４の収容凹所５２およびインク供給路５３は、複数のインク流路５毎に設けられている。

複数の圧力室７（インク流路５）は、それらの幅方向に微小な間隔（たとえば３０μｍ〜３５０μｍ程度）を開けて等間隔で形成されている。各インク流路５は、インク流通方向４１に沿って延びている。インク流路５は、インク供給用貫通孔２２に連通するインク流入部６と、インク流入部６に連通し、インク流入部６よりも幅広の圧力室７とからなる。圧力室７は、平面視において、インク流通方向４１に沿って延びた長方形形状を有している。つまり、圧力室７の天面部は、インク流通方向４１に沿う２つの側縁と、インク流通方向４１に直交する方向に沿う２つの端縁とを有している。インク流入部６は、平面視で圧力室７よりも小さな幅を有している。インク流入部６における圧力室７とは反対側の端部の内面は、平面視で半円形に形成されている。インク供給用貫通孔２２は、平面視において、円形状である（特に図２参照）。

圧電素子９は、平面視において、圧力室７（可動膜１０Ａ）の長手方向に長い矩形形状を有している。圧電素子９の長手方向の長さは、圧力室７（可動膜１０Ａ）の長手方向の長さよりも短い。図２に示すように、圧電素子９の短手方向に沿う両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁（圧力室７の両端縁）に対して、それぞれ所定間隔を開けて内側に配置されている。また、圧電素子９の短手方向の幅は、可動膜１０Ａの短手方向の幅よりも狭い。圧電素子９の長手方向に沿う両側縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁（圧力室７の両側縁）に対して、所定間隔を開けて内側に配置されている。

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７の天面部の周縁の外方に延びた延長部１１Ｂとを含んでいる。

主電極部１１Ａの長手方向の長さは、可動膜１０Ａの長手方向の長さよりも短い。主電極部１１Ａの両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁に対して、それぞれ、所定間隔を開けて内側に配置されている。また、主電極部１１Ａの短手方向の幅は、可動膜１０Ａの短手方向の幅よりも狭い。主電極部１１Ａの両側縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁に対して、所定間隔を開けて内側に配置されている。延長部１１Ｂは、下部電極１１の全領域のうち主電極部１１Ａを除いた領域である。

延長部１１Ｂには、平面視で各可動膜１０Ａの周縁内の領域において、可動膜１０Ａの両側縁と主電極部１１Ａの対応する側縁との間領域それぞれに、主電極部１１Ａの各側縁に沿って延びたスリット状の変位拡大用貫通孔２４が形成されている。これにより、可動膜１０Ａ上に配置される下部電極１１の面積を低減させることができるので、可動膜１０Ａの変位を大きくさせることができる。金属バリア膜８２には、変位拡大用貫通孔２４が臨む部分に、金属バリア膜８２を貫通する除去部８３が形成されている。

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の長手方向の長さは、可動膜１０Ａの長手方向の長さよりも短い。上部電極１３の両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁に対して、それぞれ、所定間隔を開けて内側に配置されている。また、上部電極１３の短手方向の幅は、可動膜１０Ａの短手方向の幅よりも狭い。上部電極１３の両側縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁に対して、所定間隔を開けて内側に配置されている。

圧電体膜１２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、圧電体膜１２の長手方向の長さは、可動膜１０Ａの長手方向の長さよりも短い。圧電体膜１２の両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁に対して、それぞれ、所定間隔を開けて内側に配置されている。また、圧電体膜１２の短手方向の幅は、可動膜１０Ａの短手方向の幅よりも狭い。圧電体膜１２の両側縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁に対して、所定間隔を開けて内側に配置されている。圧電体膜１２の下面は下部電極１１の主電極部１１Ａの上面に接しており、圧電体膜１２の上面は上部電極１３の下面に接している。

上部配線１７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、さらに下部電極１１の延長部１１Ｂの表面に沿って、インク流通方向４１に沿う方向に延びている。上部配線１７の先端部は、保護基板４のインク流通方向４１の下流側端よりも下流側に配置されている。パッシベーション膜２１には、上部配線１７の先端部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。パッシベーション膜２１上に、パッド開口３５を覆うようにパッド４２が設けられている。パッド４２は、パッド開口３５内で上部配線１７に接続されている。

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の主配線部１８Ａと、主配線部１８Ａの一端部からインク流通方向４１に沿って延びたリード部１８Ｂとを有している。リード部１８Ｂの先端部は、保護基板４のインク流通方向４１の下流側端よりも下流側に配置されている。主配線部１８Ａの一部は、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。パッシベーション膜２１には、リード部１８Ｂの先端部表面の中央部を露出させるパッド開口３６が形成されている。パッシベーション膜２１上に、パッド開口３６を覆うようにパッド４３が設けられている。パッド４３は、パッド開口３６内でリード部１８Ｂに接続されている。

図８は、前記インクジェットプリントヘッドのアクチュエータ基板側から見た保護基板の主要部の底面図である。
図１、図３、図４および図８に示すように、保護基板４の対向面５１には、複数の収容凹所５２が、インク流通方向４１と直交する方向に間隔をおいて平行に形成されている。複数の収容凹所５２は、平面視において、複数の圧力室７に対向する位置に配置されている。各収容凹所５２に対してインク流通方向４１の上流側にインク供給路５３が配置されている。各収容凹所５２は、平面視において、対応する圧電素子９の上部電極１３のパターンよりも大きな矩形状に形成されている。そして、各収容凹所５２に、対応する圧電素子９が収容されている。

保護基板４のインク供給路５３は、平面視において、アクチュエータ基板２側のインク供給用貫通孔２２と同じパターンの円形状である。インク供給路５３は、平面視でインク供給用貫通孔２２に整合している。
図６は、前記インクジェットプリントヘッドの絶縁膜のパターン例を示す図解的な平面図である。図７は、前記インクジェットプリントヘッドの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。

この実施形態では、絶縁膜１５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、インク供給用貫通孔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、パッシベーション膜２１には、インク供給用貫通孔２２およびパッド開口３５，３６が形成されている。

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およびパッシベーション膜２１は、上部配線１７が存在する一端部（上部配線領域）にのみ形成されている。この領域において、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。

この実施形態では、平面視で圧力室７の周縁の内側領域において、絶縁膜１５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場合に比べて、可動膜１０Ａの変位を大きくすることができる。

図９Ａ〜図９Ｏは、前記インクジェットプリントヘッド１の製造工程の一例を示す断面図であり、図３に対応する切断面を示す。図１０Ａ〜図１０Ｍは、前記インクジェットプリントヘッド１の製造工程の一例を示す断面図であり、図４に対応する切断面の一部を拡大して示す。
まず、図９Ａおよび図１０Ａに示すように、アクチュエータ基板２の表面２ａに可動膜形成層１０が形成される。ただし、アクチュエータ基板２としては、最終的なアクチュエータ基板２の厚さより厚いものが用いられる。具体的には、アクチュエータ基板２の表面に酸化シリコン膜（たとえば、１．２μｍ厚）が形成される。可動膜形成層１０が、シリコン膜と酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜で構成される場合には、アクチュエータ基板２の表面にシリコン膜（たとえば０．４μｍ厚）が形成され、シリコン膜上に酸化シリコン膜（たとえば０．４μｍ厚）が形成され、酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜（たとえば０．４μｍ厚）が形成される。

次に、図９Ｂおよび図１０Ｂに示すように、可動膜形成層１０の表面に、エッチングストップ膜８１が形成される。エッチングストップ膜８１は、たとえば、ポリシリコン膜（たとえば５０ｎｍ〜１００ｎｍ厚）からなる。次に、エッチングストップ膜８１上に、金属バリア膜８２が形成される。金属バリア膜８２は、たとえば、Ａｌ_２Ｏ_３膜（たとえば５０ｎｍ〜１００ｎｍ厚）からなる。金属バリア膜８２は、後に形成される圧電体膜１２からの金属原子の抜け出しを防ぐ。金属電子が抜け出すと、圧電体膜１２の圧電特性が悪くなるおそれがある。また、抜け出した金属原子が可動膜１０Ａを構成するシリコン層に混入すると可動膜１０Ａの耐久性が悪化するおそれがある。

次に、図９Ｃおよび図１０Ｃに示すように、金属バリア膜８２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。

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〜３μｍ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、ＩｒＯ_２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Ｉｒ０_２／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。

次に、図９Ｄおよび図１０Ｄに示すように、上部電極膜７３および圧電体材料膜７２のパターニングが行われる。つまり、フォトリソグラフィによって、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、このレジストマスクをマスクとして、上部電極膜７３および圧電体材料膜７２が連続して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および圧電体膜１２が形成される。

次に、図９Ｅおよび図１０Ｅに示すように、下部電極膜７１のパターニングが行われる。つまり、レジストマスクが剥離された後、フォトリソグラフィによって、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、このレジストマスクをマスクとして、下部電極膜７１がドライ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。この際、下部電極膜７１の表面から金属バリア膜８２の厚さ中間部までエッチングされる。これにより、下部電極膜７１に変位拡大用貫通孔２４および貫通孔２３が形成される。これにより、主電極部１１Ａと、貫通孔２４，２３を有する延長部１１Ｂとからなる下部電極１１が、金属バリア膜８２上に形成される。このようにして、下部電極１１の主電極部１１Ａ、圧電体膜１２および上部電極１３からなる圧電素子９が形成される。

次に、レジストマスクを剥離することなく、図９Ｆおよび図１０Ｆに示すように、フッ酸系のエッチング液を用いて、金属バリア膜８２がウェットエッチングされることにより、金属バリア膜８２における変位拡大用貫通孔２４および貫通孔２３に臨む領域が完全に除去される。つまり、金属バリア膜８２における変位拡大用貫通孔２４に臨む領域に除去部８３が形成される。また、金属バリア膜８２における貫通孔２３に臨む領域にも除去部が形成される。この際、金属バリア膜８２とエッチングストップ膜８１の選択比が大きい（金属バリア膜８２に対するエッチングストップ膜８１のエッチングレートが小さい）ため、エッチングストップ膜８１はほとんどエッチングされない。これにより、変位拡大用貫通孔２４の下方に存在するエッチングストップ膜８１および可動膜１０Ａの合計膜厚をほぼ一定に保つことができる。このため、圧電素子９毎の可動膜１０Ａの変位のばらつきを低減することができる。

この後、レジストマスクが剥離される。なお、下部電極１１のパターンのレジストマスクは、金属バリア膜８２をウェットエッチングする前に剥離されてもよい。この場合には、下部電極１１をハードマスクとして、金属バリア膜８２がウェットエッチングされることになる。
次に、図９Ｇおよび図１０Ｇに示すように、全面を覆う水素バリア膜１４が形成される。水素バリア膜１４は、スパッタ法で形成されたＡｌ_２Ｏ_３膜であってもよく、その膜厚は、５０ｎｍ〜１００ｎｍであってもよい。この後、水素バリア膜１４上の全面に絶縁膜１５が形成される。絶縁膜１５は、ＳｉＯ_２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。

次に、図９Ｈおよび図１０Ｈ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および下部配線１８を構成する配線膜が形成される。この後、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、配線膜がパターニングされることにより、上部配線１７および下部配線１８が同時に形成される。
次に、図９Ｉおよび図１０Ｉに示すように、絶縁膜１５の表面に配線１７，１８を覆うパッシベーション膜２１が形成される。パッシベーション膜２１は、例えば、ＳｉＮからなる。パッシベーション膜２１は、例えば、プラズマＣＶＤによって形成される。

次に、フォトリソ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、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９Ｊに示すように、パッシベーション膜２１にパッド開口３５，３６が形成される。レジストマスクが剥離された後に、パッシベーション膜２１上にパッド開口３５およびパッド開口３６を介して、それぞれ上部配線１７および下部配線１８に接続されるパッド４２，４３が形成される。

次に、フォトリソグラフィによって開口３７およびインク供給用貫通孔２２に対応した開口を有するレジストマスクが形成され、このレジストマスクをマスクとして、パッシベーション膜２１および絶縁膜１５が連続してエッチングされる。これにより、図９Ｋおよび図１０Ｊに示すように、パッシベーション膜２１および絶縁膜１５に、開口３７およびインク供給用貫通孔２２が形成される。

次に、レジストマスクが剥離される。そして、フォトリソグラフィによってインク供給用貫通孔２２に対応した開口を有するレジストマスクが形成され、このレジストマスクをマスクとして、水素バリア膜１４、エッチングストップ膜８１および可動膜形成層１０がエッチングされる。これにより、図９Ｌに示すように、水素バリア膜１４、金属バリア膜８２、エッチングストップ膜８１および可動膜形成層１０に、インク供給用貫通孔２２が形成される。

次に、図９Ｍおよび図１０Ｋに示すように、保護基板４の対向面５１に接着剤５０が塗布され、インク供給路５３とインク供給用貫通孔２２とが一致するように、アクチュエータ基板２に保護基板４が固定される。
次に、図９Ｎおよび図１０Ｌに示すように、アクチュエータ基板２を薄くするための裏面研削が行われる。アクチュエータ基板２が裏面２ｂから研磨されることにより、アクチュエータ基板２が薄膜化される。たとえば、初期状態で６７０μｍ厚程度のアクチュエータ基板２が、３００μｍ厚程度に薄型化されてもよい。次に、アクチュエータ基板２に対して、アクチュエータ基板２の裏面からエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）を行うことによって、インク流路５（インク流入部６および圧力室７）が形成される。

このエッチングの際、金属バリア膜８２は、圧電体膜１２から金属元素（ＰＺＴの場合は、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）が抜け出すことを防止し、圧電体膜１２の圧電特性を良好に保つ。また、前述のとおり、金属バリア膜８２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および図１０Ｍに示すように、ノズル基板３がアクチュエータ基板２の裏面に張り合わされることにより、インクジェットプリントヘッド１が得られる。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の実施形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、変位拡大用貫通孔２４の平面形状は、スリット状であるが、円形、多角形状等の任意形状であってもよい。また、変位拡大用貫通孔２４の大きさや数も任意に設定することができる。
また、前述の実施形態では、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、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。

また、前述の実施形態では、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、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（ＰｂＰＯ_３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）、ニオブ酸ノチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）などに代表される金属酸化物からなる圧電材料が適用されてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ インクジェットプリントヘッド
２ アクチュエータ基板
２ａ 表面
２ｂ 裏面
３ ノズル基板
３ａ 凹部
３ｂ インク吐出通路
３ｃ 吐出口
４ 保護基板
５ インク流路
６ インク流入部
７ 圧力室
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
１３ 上部電極
１４ 水素バリア膜
１５ 絶縁膜
１７ 上部配線
１８ 下部配線
１８Ａ 主配線部
１８Ｂ リード部
２１ パッシベーション膜
２２ インク供給路
２３ 貫通孔
２４ 変位拡大用貫通孔
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（絶縁膜およびパッシベーション膜）
４１ インク流通方向
４２ パッド
４３ パッド
５０ 接着剤
５１ 対向面
５２ 収容凹所
５３ インク供給路
７１ 下部電極膜
７２ 圧電体材料膜
７３ 上部電極膜
８１ エッチングストップ膜
８２ 金属バリア膜
８３ 除去部

Claims (15)

1. キャビティと、
   前記キャビティ上に配置されかつ前記キャビティの天面部を区画する可動膜を含む可動膜形成層と、
   前記可動膜形成層上に形成されたエッチングストップ膜と、
   前記エッチングストップ膜上に形成された金属バリア膜と、
   前記金属バリア膜の前記キャビティとは反対側の表面に接して形成され、前記可動膜の主面に対して法線方向から見た平面視において前記可動膜よりも前記キャビティの内方に後退した周縁を有する圧電素子とを含み、
   前記圧電素子は、前記金属バリア膜の前記キャビティとは反対側の表面に形成された下部電極と、前記下部電極に対して前記金属バリア膜とは反対側に形成された上部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に設けられた圧電体膜とを含んでおり、
   前記下部電極は、前記圧電素子を構成している主電極部と、前記主電極部から前記金属バリア膜の表面に沿う方向に引き出され、前記平面視において、前記キャビティの天面部周縁を跨いで前記キャビティの外方に延びた延長部とを含み、
   前記延長部には、前記平面視において、前記キャビティの天面部周縁よりも内側にある領域に、前記延長部を厚さ方向に貫通する変位拡大用貫通孔が形成されており、
   前記金属バリア膜は、前記変位拡大用貫通孔に臨む部分に前記金属バリア膜を貫通する除去部を有しており、
   前記エッチングストップ膜は、前記金属バリア膜に比べてエッチングレートが小さい材料からなる、圧電素子利用装置。
2. 前記金属バリア膜はＡｌ_２Ｏ_３からなり、前記エッチングストップ膜はポリシリコンからなる、請求項１に記載の圧電素子利用装置。
3. 前記上部電極および前記圧電体膜の少なくとも側面全域と、前記下部電極の上面とを覆うとともに、前記変位拡大用貫通孔および前記除去部からなる凹部の内面に形成された水素バリア膜をさらに含む、請求項１または２に記載の圧電素子利用装置。
4. 前記水素バリア膜はＡｌ_２Ｏ_３からなる、請求項３に記載の圧電素子利用装置。
5. 前記水素バリア膜上に形成された絶縁膜と、
   前記絶縁膜上に形成され、前記上部電極に一端部が接続され、他端部が前記キャビティの天面部周縁の外側に引き出された上部配線とをさらに含み、
   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、前記上部配線の一端部は、前記コンタクト孔を介して前記上部電極に接続されている、請求項３または４に記載の圧電素子利用装置。
6. 前記絶縁膜上に形成され、前記上部配線を被覆するパッシベーション膜をさらに含む、請求項５に記載の圧電素子利用装置。
7. 前記平面視において、前記キャビティの天面部が一方向に長い矩形状であり、
   前記主電極部は、平面視において、前記キャビティの天面部の短手方向の幅より短い幅と、前記キャビティの天面部の長手方向の長さより短い長さとを有する前記一方向に長い矩形状であり、その両端縁および両側縁が前記キャビティの天面部の両端縁および両側縁よりも前記キャビティの内方にそれぞれ後退しており、
   前記延長部は、前記主電極部の周縁から前記キャビティの天面部の周縁の外方に延びており、
   前記変位拡大用貫通孔は、前記延長部における前記キャビティの天面部の両側縁と前記主電極部の対応する側縁との間領域にそれぞれ形成され、前記主電極部の各側縁に沿って延びたスリット状貫通孔を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
8. 前記可動膜形成層は、ＳｉＯ_２単膜からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
9. 前記可動膜形成層は、前記キャビティ上に配置された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、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
10. 前記圧電体膜は、ＰＺＴ膜からなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
11. 前記上部電極は、Ｐｔ単膜からなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
12. 前記上部電極は、前記圧電体膜上に形成されたＩｒＯ _２膜と、前記ＩｒＯ _２膜上に形成されたＩｒ膜との積層膜からなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
13. 前記下部電極は、前記可動膜側に形成されたＴｉ膜と、前記Ｔｉ膜上に形成されたＰｔ膜との積層膜からなる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
14. キャビティが形成されるべき基板上に前記キャビティの天面部を区画するための可動膜領域を含む可動膜形成層を形成する第１工程と、
    前記可動膜形成層上に、エッチングストップ膜、金属バリア膜、下部電極膜、圧電体材料膜および上部電極膜を順次形成する第２工程と、
    前記上部電極膜および圧電体材料膜を順次パターニングすることにより、前記可動膜形成層の主面に対して法線方向から見た平面視において、前記可動膜領域の周縁よりも前記可動膜領域の内方に後退した周縁を有する上部電極および圧電体膜とを形成する第３工程と、
    前記下部電極膜をパターニングすることにより、前記圧電体膜と接する主電極部と、前記主電極部から前記金属バリア膜の表面に沿う方向に引き出され、前記平面視において、前記可動膜領域の周縁を跨いで前記可動膜領域の外方に延びた延長部とを含む下部電極を形成すると同時に、前記延長部における前記可動膜領域の周縁よりも内側にある領域に、前記延長部を厚さ方向に貫通する変位拡大用貫通孔を形成する第４工程と、
    前記金属バリア膜における前記変位拡大用貫通孔に臨む部分を除去する第５工程とを含み、
    前記エッチングストップ膜は、前記金属バリア膜に比べてエッチングレートが小さい材料からなり、
    前記第４工程では、ドライエッチングにより、前記下部電極膜の前記変位拡大用貫通孔の形成予定領域の上面から前記金属バリア膜の厚さ中間部までがエッチングされることにより、前記下部電極膜に前記変位拡大用貫通孔が形成され、
    前記第５工程では、ウェットエッチングにより、前記金属バリア膜における前記変位拡大用貫通孔に臨む部分が、前記エッチングストップ膜が露出するまでエッチングされる、圧電素子利用装置の製造方法。
15. 前記金属バリア膜はＡｌ_２Ｏ_３からなり、前記エッチングストップ膜はポリシリコンからなる、請求項１４に記載の圧電素子利用装置の製造方法。

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