JP6870925B2 - 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、圧電素子を利用した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）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。

特開２０１３−１１９１８２号公報

特許文献１のインクジェットプリントヘッドでは、可動膜形成層上に、下部電極膜、圧電体材料膜および上部電極膜が形成された後、上部電極膜および圧電体材料膜がエッチングによってパターニングされることにより、上部電極および圧電体膜が形成される。圧電体材料膜は金属を含んでいるので、圧電体材料膜をエッチングする際に、圧電体材料膜内の金属とエッチングガスとが反応して、圧電体膜の側部に金属薄膜が形成されるおそれがある。圧電体膜の側部に金属薄膜が形成されると、上部電極と下部電極との間にリークパスが形成されるので、リーク電流が増加する。

この発明の目的は、リーク電流の増加を抑制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。

この発明の一実施形態は、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を含む可動膜形成層と、前記可動膜上に形成された圧電素子とを含み、前記圧電素子は、前記可動膜上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成された圧電体膜と、前記圧電体膜上に形成された上部電極とを含み、前記圧電体膜は、上面が前記上部電極の下面に接した能動部と、前記能動部の側部の全周囲から、前記可動膜形成層の表面に沿う方向に引き出され、前記能動部よりも厚さが薄い非能動部とを含む、圧電素子利用装置を提供する。

この構成では、圧電体膜は、能動部の側部の全周囲から、可動膜形成層の表面に沿う方向に引き出され、能動部よりも厚さが薄い非能動部を含んでいる。このため、圧電体膜の外表面に沿って上部電極と下部電極とを連絡する経路の長さは、圧電体膜が非能動部を含んでいない場合に比べて、長くなる。このため、圧電体膜の外表面に金属薄膜が形成されたとしても、リークパスが長くなるため、リーク電流の増加を抑制できる。また、圧電体膜をエッチングによってパターニングする際に、能動部の側面および非能動部の側面に比べて、非能動部の上面には金属薄膜が形成されにくいので、リーク電流の増加を抑制できる。

この発明の一実施形態では、前記非能動部の厚さは、前記能動部の厚さの１／２０以上１／１０以下である。この構成では、非能動部の厚さが能動部の厚さの１／１０よりも厚い場合に比べて、非能動部による可動膜の変位量の低下を抑制することができる。
この発明の一実施形態では、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、前記上部電極は、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。

この発明の一実施形態では、前記非能動部は、前記平面視において、前記能動部の側部の全周囲から前記キャビティの周縁を超えて外側に延びている。この構成では、可動膜の周縁部にクラックが生じるのを抑制できる。
この発明の一実施形態では、前記平面視において、一端部が前記上部電極の上面に接続され、他端部が前記キャビティの周縁の外側に引き出された配線をさらに含む。

この発明の一実施形態では、前記上部電極および前記能動部の少なくとも側面全域と、前記非能動部の上面とを覆う水素バリア膜と、前記水素バリア膜上に形成され、前記水素バリア膜と前記配線との間に配置された絶縁膜とをさらに含む。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いる。前記配線の一端部は、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。この構成では、圧電体膜の水素還元による特性劣化を防止することができる。

この発明の一実施形態では、前記絶縁膜上に形成され、前記配線を被覆するパッシベーション膜をさらに含む。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。
この発明の一実施形態では、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いる。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いる。前記上部電極および前記能動部は、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。前記非能動部は、前記平面視において、前記能動部の側部の全周囲から前記キャビティの周縁を超えて外側に延びている。この構成では、可動膜の周縁部にクラックが生じるのを抑制できる。

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。
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。
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。

この発明の一実施形態は、キャビティが形成されるべき基板上に可動膜形成領域を含む可動膜形成層を形成する工程と、前記可動膜形成層上に、下部電極膜、圧電体材料膜および上部電極膜を順に形成する工程と、前記上部電極膜を、エッチングにより、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、前記可動膜形成領域の周縁よりも内方に後退した周縁を有する上部電極パターンにパターニングして、上部電極を形成する工程と、前記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、前記圧電体材料膜のうち前記上部電極から露出している部分を薄膜化する工程と、前記圧電体材料膜を、圧電体膜パターンにパターニングして、上面が前記上部電極の下面に接する能動部と、前記能動部の側部の全周囲から前記可動膜形成領域の外側に延びかつ前記能動部よりも薄肉の非能動部とからなる圧電体膜を形成する工程と、前記下部電極膜を、下部電極パターンにパターニングして、下部電極を形成することにより、前記下部電極と前記上部電極とそれらに挟まれた前記前記能動部とを含む圧電素子を形成する工程とを含む、圧電素子利用装置の製造方法を提供する。

この圧電素子利用装置の製造方法では、リーク電流の増加を抑制できる圧電素子利用装置が得られる。
前記圧電素子利用装置の製造方法は、前記圧電素子を形成する工程の後に、前記可動膜形成層上に、前記圧電素子および前記非能動部を覆う水素バリア膜および絶縁膜を順に形成する工程と、前記上部電極上において、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、前記基板を下方からエッチングすることにより、前記可動膜形成領域に対向するキャビティを形成する工程とをさらに含んでいてもよい。

図１Ａは、第１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１Ｂは、図１Ａの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２は、図１のII-II線に沿う図解的な断面図である。 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１Ａのインクジェットプリントヘッドの下部電極および圧電体膜のパターン例を示す図解的な平面図である。 図５は、図１Ａの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６は、図１Ａの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７は、図１Ａの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８Ａは、図１Ａの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。 図８Ｂは、図８Ａの次の工程を示す断面図である。 図８Ｃは、図８Ｂの次の工程を示す断面図である。 図８Ｄは、図８Ｃの次の工程を示す断面図である。 図８Ｅは、図８Ｄの次の工程を示す断面図である。 図８Ｆは、図８Ｅの次の工程を示す断面図である。 図８Ｇは、図８Ｆの次の工程を示す断面図である。 図８Ｈは、図８Ｇの次の工程を示す断面図である。 図８Ｉは、図８Ｈの次の工程を示す断面図である。 図８Ｊは、図８Ｉの次の工程を示す断面図である。 図８Ｋは、図８Ｊの次の工程を示す断面図である。 図８Ｌは、図８Ｋの次の工程を示す断面図である。 図８Ｍは、図１１Ｌの次の工程を示す断面図である。 図８Ｎは、図１１Ｍの次の工程を示す断面図である。 図９Ａは、第２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９Ｂは、図９Ａの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１０は、図９ＡのX-X線に沿う図解的な断面図である。 図１１は、図９ＡのXI-XI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１２は、図９Ａの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１３は、図９Ａのインクジェットプリントヘッドの下部電極の厚部（第１下部電極）のパターン例を示す図解的な平面図である。 図１４は、図９Ａの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１５は、図９Ａの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１６は、図９Ａの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１７Ａは、図９Ａの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。 図１７Ｂは、図１７Ａの次の工程を示す断面図である。 図１７Ｃは、図１７Ｂの次の工程を示す断面図である。 図１７Ｄは、図１７Ｃの次の工程を示す断面図である。 図１７Ｅは、図１７Ｄの次の工程を示す断面図である。 図１７Ｆは、図１７Ｅの次の工程を示す断面図である。 図１７Ｇは、図１７Ｆの次の工程を示す断面図である。 図１７Ｈは、図１７Ｇの次の工程を示す断面図である。 図１７Ｉは、図１７Ｈの次の工程を示す断面図である。 図１７Ｊは、図１７Ｉの次の工程を示す断面図である。 図１７Ｋは、図１７Ｊの次の工程を示す断面図である。 図１７Ｌは、図１７Ｋの次の工程を示す断面図である。 図１７Ｍは、図１７Ｌの次の工程を示す断面図である。 図１７Ｎは、図１７Ｍの次の工程を示す断面図である。 図１７Ｏは、図１７Ｎの次の工程を示す断面図である。 図１８Ａは、第３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１８Ｂは、図１８Ａの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１９は、図１８ＡのXIX-XIX線に沿う図解的な断面図である。 図２０は、図１８ＡのXX-XX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２１は、図１８Ａの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２２は、図１８Ａの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２３は、図１８Ａの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２４は、図１８Ａの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２５Ａは、図１８Ａの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。 図２５Ｂは、図２５Ａの次の工程を示す断面図である。 図２５Ｃは、図２５Ｂの次の工程を示す断面図である。 図２５Ｄは、図２５Ｃの次の工程を示す断面図である。 図２５Ｅは、図２５Ｄの次の工程を示す断面図である。 図２５Ｆは、図２５Ｅの次の工程を示す断面図である。 図２５Ｇは、図２５Ｆの次の工程を示す断面図である。 図２５Ｈは、図２５Ｇの次の工程を示す断面図である。 図２５Ｉは、図２５Ｈの次の工程を示す断面図である。 図２５Ｊは、図２５Ｉの次の工程を示す断面図である。 図２５Ｋは、図２５Ｊの次の工程を示す断面図である。 図２５Ｌは、図２５Ｋの次の工程を示す断面図である。 図２５Ｍは、図２５Ｌの次の工程を示す断面図である。 図２６Ａは、台座の第１変形例を示す部分断面図である。 図２６Ｂは、台座の第１変形例を示す部分平面図である。 図２７は、台座の第２変形例を示す部分平面図である。 図２８は、台座の第３変形例を示す部分平面図である。 図２９Ａは、台座の第４変形例を示す部分断面図である。 図２９Ｂは、台座の第４変形例を示す部分平面図である。 図３０Ａは、台座の第５変形例を示す部分断面図である。 図３０Ｂは、台座の第５変形例を示す部分平面図である。 図３１Ａは、第４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３１Ｂは、図３１Ａの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３２は、図３１ＡのXXXII-XXXII線に沿う図解的な断面図である。 図３３は、図３１ＡのXXXIII-XXXIII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３４は、図３１Ａのインクジェットプリントヘッドの下部電極および第１上部配線のパターン例を示す図解的な平面図である。 図３５は、図３１Ａのインクジェットプリントヘッドの圧電体膜のパターン例を示す図解的な平面図である。 図３６は、図３１Ａのインクジェットプリントヘッドの上部電極のパターン例を示す図解的な平面図である。 図３７は、図３１Ａのインクジェットプリントヘッドの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。 図３８は、図３１Ａの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３９Ａは、図３１Ａの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。 図３９Ｂは、図３９Ａの次の工程を示す断面図である。 図３９Ｃは、図３９Ｂの次の工程を示す断面図である。 図３９Ｄは、図３９Ｃの次の工程を示す断面図である。 図３９Ｅは、図３９Ｄの次の工程を示す断面図である。 図３９Ｆは、図３９Ｅの次の工程を示す断面図である。 図３９Ｇは、図３９Ｆの次の工程を示す断面図である。 図３９Ｈは、図３９Ｇの次の工程を示す断面図である。 図３９Ｉは、図３９Ｈの次の工程を示す断面図である。 図３９Ｊは、図３９Ｉの次の工程を示す断面図である。 図３９Ｋは、図３９Ｊの次の工程を示す断面図である。 図４０Ａは、図３１Ａの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平面図である。 図４０Ｂは、図４０Ａの次の工程を示す平面図である。 図４０Ｃは、図４０Ｂの次の工程を示す平面図である。 図４０Ｄは、図４０Ｃの次の工程を示す平面図である。 図４０Ｅは、図４０Ｄの次の工程を示す平面図である。 図４０Ｆは、図４０Ｅの次の工程を示す平面図である。 図４０Ｇは、図４０Ｆの次の工程を示す平面図である。 図４０Ｈは、図４０Ｇの次の工程を示す平面図である。

以下では、第１発明〜第４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。
［１］第１発明について
第１発明の実施の形態を、図１Ａ〜図８Ｎを参照して詳細に説明する。
図１Ａは、第１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１Ｂは、図１Ａの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２は、図１ＡのII-II線に沿う図解的な断面図である。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１Ａのインクジェットプリントヘッドの下部電極および圧電体膜のパターン例を示す図解的な平面図である。

図２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２に矢印で示すインク流通方向４１に沿って細長く延びて形成されている。インク流路５は、インク流通方向４１の上流側端部（図２では左端部）のインク流入部６と、インク流入部６に連通する圧力室７（キャビティ）とから構成されている。図２において、インク流入部６と圧力室７との境界を二点鎖線で示すことにする。

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。

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の下面に接した能動部１２Ａと、能動部１２Ａの側部の全周囲から可動膜形成層１０の表面に沿って延びた非能動部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。

能動部１２Ａの厚さは、１μｍ程度である。非能動部１２Ｂの厚さは、能動部１２Ａの厚さよりも薄い。非能動部１２Ｂの厚さは、能動部１２Ａの厚さの１／２０以上１／１０以下であることが好ましい。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、主電極部１１Ａの全周囲から可動膜形成層１０の表面に沿って延びた延長部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。

圧電体膜１２の非能動部１２Ｂ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、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、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（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。

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。ダミー配線１９は、上部配線１７および下部配線１８を形成する工程と同じ工程で形成される。
絶縁膜１５上には、配線１７，１８，１９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、非能動部１２Ｂ、下部電極１１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。非能動部１２Ｂおよび下部電極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。非能動部１２Ｂおよび下部電極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、可動膜１０Ａ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１Ａ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の能動部１２Ａ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１Ａ〜図４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に沿って細長く延びている。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に連通する圧力室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に沿って細長く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とほぼ同じ幅を有している。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１Ｂ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１Ｂ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４参照）。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。

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、下部電極１１と同じパターンに形成されている（図５参照）。つまり、圧電体膜１２は、可動膜形成層１０の表面のほぼ全域に形成されている。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。能動部１２Ａ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、能動部１２Ａの短手方向の幅は、可動膜１０Ａの短手方向の幅よりも狭い。能動部１２Ａ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。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１３の下面に接している。

非能動部１２Ｂは、平面視において、下部電極１１の延長部１１Ｂと同じパターンに形成されている。非能動部１２Ｂは、能動部１２Ａの側壁の全周囲から圧力室７の周縁を超えて外側に延びている。非能動部１２Ｂの上面は、水素バリア膜１４によって覆われている。
この実施形態では、圧電体膜１２は、能動部１２Ａの側部の全周囲から、可動膜形成層１０の表面に沿う方向に引き出され、能動部１２Ａよりも厚さが薄い非能動部１２Ｂを含んでいる。このため、圧電体膜１２の外表面に沿って上部電極１３と下部電極１１とを連絡する経路の長さは、圧電体膜１２が非能動部１２Ｂを含んでいない場合に比べて、長くなる。このため、圧電体膜１２をエッチングによってパターニングする際に、圧電体膜１２の外表面に金属薄膜が形成されたとしても、リークパスが長くなるため、リーク電流の増加を抑制できる。また、圧電体膜１２をエッチングによってパターニングする際に、能動部１２Ａの側面および非能動部１２Ｂの側面に比べて、非能動部１２Ｂの上面には金属薄膜が形成されにくいので、リーク電流の増加を抑制できる。

可動膜１０Ａにおける可動膜１０Ａの周縁と圧電素子９の周縁との間の環状領域は、圧電素子９または圧力室７の周囲壁によって拘束されていない領域であり、大きな変形が生じる領域である。つまり、可動膜１０Ａの周縁部は、大きな変形が生じる領域である。このため、圧電素子９が駆動されると、可動膜１０Ａの周縁部の内周縁側が圧力室７の厚さ方向（この実施形態では下方）に変位するように可動膜１０Ａの周縁部が屈曲し、これにより可動膜１０Ａの周縁部に囲まれた中央部全体が圧力室７の厚さ方向（この実施形態では下方）に変位する。このように、可動膜１０Ａの周縁部は、大きな変形が生じる領域であるため、クラックが生じやすい。この実施形態では、平面視において、非能動部１２Ｂは、能動部１２Ａの側面の全周囲から可動膜１０Ａの周縁を跨いで外方に延びている。つまり、可動膜１０Ａの周縁部上には、圧電体膜１２の非能動部１２Ｂが介在している。このため、可動膜１０Ａの周縁部にクラックが生じるのを抑制できる。

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、さらに圧電体膜１２の非能動部１２Ｂ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。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。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７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１Ａ、図３および図７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のパターンよりも少し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。
ダミー配線１９は、平面視において、インク供給路５３（インク供給用貫通孔２２）を取り囲む円形環状の第１ダミー配線１９Ａを含んでいる。第１ダミー配線１９Ａは、アクチュエータ基板２上において、保護基板４の対向面５１のインク供給路５３の周囲領域に対向する領域に配置されている。第１ダミー配線１９Ａの幅（第１ダミー配線１９Ａの内径と外径との差）は、インク供給路５３の直径の１／３以上であることが好ましい。第１ダミー配線１９Ａの上面は平坦である。第１ダミー配線１９Ａは、保護基板４を支持するとともに保護基板４の対向面との接着性を高める台座２０を構成している。

ダミー配線１９は、さらに、隣接する圧力室７の間領域の幅中央部と、複数の圧力室群の両外側の圧力室７の外側方とに形成され、インク流通方向４１に沿う方向に延びた細長矩形の第２ダミー配線１９Ｂを含む。第２ダミー配線１９Ｂの上面は平坦である。第２ダミー配線１９Ｂは、保護基板４を支持するとともに保護基板４の対向面との接着性を高める台座を構成している。

アクチュエータ基板２に保護基板４を接合する際には、アクチュエータ基板２と保護基板４との接合部に接着剤５０が塗布された状態で、保護基板４がアクチュエータ基板２に押圧される。この際、保護基板４の対向面５１は、上面が平坦な台座である第１ダミー配線１９Ａおよび第２ダミー配線１９Ｂに、パッシベーション膜２１を介して押し付けられる。このため、保護基板４の対向面５１は、第１ダミー配線１９Ａおよび第２ダミー配線１９Ｂの上面に、パッシベーション膜２１および接着剤５０を介して、強固に接合される。つまり、保護基板４の対向面５１とアクチュエータ基板２との接合部に接着不良が生じにくくなる。

この実施形態では、アクチュエータ基板２側にインク供給路５３（インク供給用貫通孔２２）を取り囲む円形環状の第１ダミー配線１９Ａ（台座２０）が設けられているので、保護基板４における収容凹所５２とインク供給路５３との間の壁部下面とアクチュエータ基板２との間に接合不良が生じるのを抑制できる。これにより、インク供給路５３から収容凹所５２内へのインク漏れを抑制できる。

図５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６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８Ａ〜図８Ｎ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２Ａに対応する切断面を示す。
まず、図８Ａ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。

可動膜形成層１０の表面には、たとえば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｒＯ_２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。

次に、図８Ｂ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。

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８Ｃ〜図８Ｅ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７１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８Ｃ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１／１０程度にされる。

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８Ｄ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、貫通孔２３を有しかつ能動部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。

この後、同じマスクを用いて、下部電極膜７１がエッチングされることにより、図８Ｅに示すように、圧電体膜１２と同じ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。

次に、図８Ｆ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８Ｇ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（１９Ａ，１９Ｂ）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（１９Ａ，１９Ｂ）が同時に形成される。

次に、図８Ｈに示すように、絶縁膜１５の表面に配線１７，１８，１９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８Ｉ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８Ｊ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８Ｋに示すように、水素バリア膜１４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８Ｌ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。この際、保護基板４の対向面５１は、上面が平坦な台座である第１ダミー配線１９Ａおよび第２ダミー配線１９Ｂに、パッシベーション膜２１を介して押し付けられる。このため、保護基板４の対向面５１は、第１ダミー配線１９Ａおよび第２ダミー配線１９Ｂの上面に、パッシベーション膜２１および接着剤５０を介して、強固に接合される。

次に、図８Ｍ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、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８Ｎ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。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。
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。
［２］第２発明について
特開２０１３−１１９１８２号公報は、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。特開２０１３−１１９１８２号公報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。

特開２０１３−１１９１８２号公報に記載された構成では、下部電極は一様な厚さで形成されている。可動膜の変位を大きくするためには、下部電極の厚さは薄いほうが好ましいが、下部電極の厚さを薄くすると、下部電極の抵抗値が高くなる。
第２発明の目的は、下部電極の抵抗値を小さくできるとともに、可動膜の変位を大きくすることができる、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。

第２発明は、次のような特徴を有している。
Ａ１．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、前記可動膜の前記キャビティとは反対側の表面に接して形成され、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、前記可動膜形成層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可動膜形成層とは反対側に配置された上部電極と、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可動膜形成層の表面に沿う方向に引き出され、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、前記平面視において、前記主電極部は、前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも内側にある内側電極領域に含まれており、前記延長部は、前記内側電極領域に繋がりかつ前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも外側にある外側電極領域を含んでおり、前記下部電極は、前記外側電極領域に、前記内側電極領域よりも厚く形成された厚部を有している、圧電体素子利用装置。

下部電極におけるキャビティの天面部周縁よりも内側にある部分（内側電極領域）は、可動膜上に形成されている。このため、下部電極の内側電極領域は、可動膜の変形を妨げるおそれがある。これに対して、下部電極におけるキャビティの天面部周縁よりも外側にある部分（外側電極領域）は、可動膜の変形にほとんど影響を与えない。
この構成では、下部電極は、外側電極領域に厚部を有している。このため、下部電極の全体の厚さが内側電極領域の厚さと同じ厚さである場合に比べて、下部電極全体の電気抵抗を小さくすることができる。このように、下部電極に厚部を設けても、厚部は外側電極領域に形成されているため、可動膜の変形に悪影響を及ぼさない。つまり、この構成によれば、下部電極の抵抗値を小さくできるとともに、可動膜の変位を大きくすることができる。

Ａ２．前記厚部は、前記厚部のみに形成された第１層部と、前記下部電極における前記厚部以外の部分と一体的に形成された第２層部とが積層された２層構造を有しており、前記第１層部の比電気抵抗が前記第２層部に比べて小さい、「Ａ１．」に記載の圧電体素子利用装置。
この構成では、第１層部の比電気抵抗は第２層部の比電気抵抗よりも小さいので、下部電極全体の電気抵抗をより小さくすることができる。

Ａ３．前記下部電極における前記厚部以外の部分の厚さは、前記第２層部の厚さと等しい、「Ａ２．」に記載の圧電体素子利用装置。
Ａ４．前記第１層部の厚さは、前記第２層部の厚さよりも厚い、「Ａ３．」に記載の圧電体素子利用装置。
Ａ５．前記第１層部の厚さは、前記第２層部の厚さの２倍以上５倍以下である、「Ａ４．」に記載の圧電体素子利用装置。

Ａ６．前記第１層部は、Ａｌ膜、Ｗ膜、Ａｕ膜のうちから任意に選択された１つの膜からなり、前記第２層部は、Ｐｔ膜、Ｔｉ／ＴｉＯ_２膜およびＩｒ膜のうちから任意に選択された１または複数の膜からなる、「Ａ５．」に記載の圧電体素子利用装置。
Ａ７．前記平面視において、一端部が前記上部電極の上面に接続され、他端部が前記圧力室の周縁の外側に引き出された上部配線をさらに含む、「Ａ１．」〜「Ａ６．」のいずれかに記載の圧電体素子利用装置。

Ａ８．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水素バリア膜と、前記水素バリア膜上に形成され、前記水素バリア膜と前記上部配線との間に配置された絶縁膜とをさらに含み、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、「Ａ７．」に記載の圧電素子利用装置。この構成では、圧電体膜の水素還元による特性劣化を防止することができる。

Ａ９．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、「Ａ８．」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。
Ａ１０．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を跨いで、当該天面部周縁の外方に延びている、「Ａ１．」〜「Ａ９．」のいずれかに記載の圧電体膜利用装置。

Ａ１１．前記キャビティが複数設けられており、これらの複数のキャビティが前記キャビティの短手方向に並んで配置されている、「Ａ１０．」に記載の圧電体素子利用装置。
Ａ１２．前記厚部は、前記平面視において、隣り合う２つの前記キャビティの間に配置され、前記キャビティの長さ方向に延びた第１厚部を含む、「Ａ１１．」に記載の圧電体素子利用装置。

Ａ１３．前記厚部は、前記平面視において、複数の前記キャビティの長手方向の一端の外方において、複数の前記キャビティの並び方向に沿う方向に延びた第２厚部を含む、「Ａ１１．」に記載の圧電体素子利用装置。
Ａ１４．前記厚部は、前記平面視において、隣り合う２つの前記キャビティの間に配置され、前記キャビティの長さ方向に延びた第１厚部と、前記平面視において、複数の前記キャビティの長手方向の一端の外方において、複数の前記キャビティの並び方向に沿う方向に延びた第２厚部とを含む、「Ａ１１．」に記載の圧電体素子利用装置。

Ａ１５．キャビティが形成されるべき基板上に可動膜形成領域を含む可動膜形成層を形成する工程と、前記可動膜形成層上に、第１下部電極膜を形成する工程と、前記第１下部電極膜をパターニングして、前記可動膜形成層における前記可動膜形成領域以外の領域内に、第１下部電極を形成する工程と、前記可動膜形成層上に、前記第１下部電極を覆う第２下部電極膜を形成する工程と、前記第２下部電極膜上に、圧電体材料膜および上部電極膜を順に形成する工程と、前記上部電極膜、圧電体材料膜および第２下部電極膜を順にパターニングして、上部電極、圧電体膜および第２下部電極を形成することにより、前記第１下部電極と前記第２下部電極とからなる下部電極を形成するとともに、前記第２下部電極と前記上部電極とそれらに挟まれた前記圧電体膜とを含む圧電素子を形成する工程とを含む、圧電素子利用装置の製造方法。

この圧電素子利用装置の製造方法では、下部電極の抵抗値を小さくできるとともに、可動膜の変位を大きくすることができる圧電素子利用装置が得られる。
Ａ１６．前記圧電素子を形成する工程の後に、前記可動膜形成層上に、前記圧電素子および前記下部電極を覆う水素バリア膜および絶縁膜を順に形成する工程と、前記上部電極上において、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、前記基板を下方からエッチングすることにより、前記可動膜形成領域に対向するキャビティを形成する工程とをさらに含む、「Ａ１５．」に記載の圧電素子利用装置の製造方法。

第２発明の実施の形態を、図９Ａ〜図１７Ｏを参照して詳細に説明する。図９Ａ〜図１７Ｏ中の符号は、前述の第１発明の説明に使用した図１Ａ〜図８Ｎ中の符号とは無関係である。
図９Ａは、第２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９Ｂは、図９Ａの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１０は、図９ＡのX-X線に沿う図解的な断面図である。図１１は、図９ＡのXI-XI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１２は、図９Ａの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１３は、図９Ａのインクジェットプリントヘッドの下部電極の厚部（第１下部電極）のパターン例を示す図解的な平面図である。

図１０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１０に矢印で示すインク流通方向４１に沿って細長く延びて形成されている。インク流路５は、インク流通方向４１の上流側端部（図１０では左端部）のインク流入部６と、インク流入部６に連通する圧力室７（キャビティ）とから構成されている。図１０において、インク流入部６と圧力室７との境界を二点鎖線で示すことにする。

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。

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。

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の主要部の厚さは、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、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、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（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。

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。ダミー配線１９は、上部配線１７および下部配線１８を形成する工程と同じ工程で形成される。
絶縁膜１５上には、配線１７，１８，１９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、可動膜１０Ａ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９Ａ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９Ａ〜図１３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に沿って細長く延びている。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に連通する圧力室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に沿って細長く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とほぼ同じ幅を有している。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９Ｂ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９Ｂ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１２参照）。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。下部電極１１において、平面視で、圧力室７の天面部の周縁の内側にある領域を「内側電極領域」といい、圧力室７の天面部の周縁の外側にある領域を「外側電極領域」という場合がある。
主電極部１１Ａは、内側電極領域に含まれている。延長部１１Ｂは、内側電極領域のうちの主電極部１１Ａ以外の部分と外側電極領域とから構成される。下部電極１１の外側電極領域は、内側電極領域の厚さよりも厚い厚部１００を有している。図１３は、厚部１００のパターン例を示している。

図１０および図１３に示すように、厚部１００は、平面視において、複数のインク流路５（圧力室７）のインク流通方向４１の上流側端の外方に配置され、複数のインク流路５の並び方向に延びた平面視矩形状の第１厚部１００Ａを含む。図１１および図１３に示すように、厚部１００は、さらに、平面視において、隣接する圧力室７の間領域の幅中央部と、複数の圧力室群の両外側の圧力室７の外側方とに配置され、圧力室７の長さ方向に延びた平面視矩形状の第２厚部１００Ｂを含む。

この実施形態では、下部電極１１は、可動膜形成層１０上に形成された厚部形成用の第１下部電極１０１と、可動膜形成層１０上に第１下部電極１０１を覆うように形成された第２下部電極１０２とを有している。第１下部電極１０１は、厚部１００のみに形成されている。第２下部電極１０２は、平面視において、下部電極１１の全体的な平面パターンと同じパターンを有している。この実施形態では、各厚部１００（１００Ａ，１００Ｂ）は、第１下部電極１０１からなる第１層部と、第１層部上に積層され、第２下部電極１０２からなる第２層部とからなる。つまり、第１層部上に積層された第２層部は、下部電極１１における厚部１００以外の部分（薄部）と一体的に形成されている。

第１下部電極１０１の厚さ（第１層部の厚さ）は、第２下部電極１０２の厚さ（第２層部の厚さ）よりも厚い。第１下部電極１０１の厚さは、第２下部電極１０２の厚さの２倍以上５倍以下であることが好ましい。第２下部電極１０２の厚さは、たとえば、０．２μｍ程度であってもよい。また、第１下部電極１０１の比電気抵抗（第１層部の比電気抵抗）は、第２下部電極１０２の比電気抵抗（第２層部の比電気抵抗）よりも小さいことが好ましい。

第１下部電極１０１は、たとえば、Ａｌ膜、Ｗ膜、Ａｕ膜等の単膜から構成されている。第２下部電極１０２は、たとえば、Ｐｔの単膜であってもよい。第２下部電極１０２は、Ｔｉ／ＴｉＯ_２膜、Ｉｒ膜等から構成されていてもよい。また、第２下部電極１０２は、たとえば、Ｐｔ膜およびＴｉ／ＴｉＯ_２膜の積層膜、Ｔｉ／ＴｉＯ_２膜およびＩｒ膜の積層膜から構成されていてもよい。

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。主配線部１８Ａは、下部電極１１の第１厚部１００Ａの上方に配置されている。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。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。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１６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、図１１および図１６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のパターンよりも少し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。
ダミー配線１９は、平面視において、インク供給路５３（インク供給用貫通孔２２）を取り囲む円形環状の第１ダミー配線１９Ａを含んでいる。第１ダミー配線１９Ａは、アクチュエータ基板２上において、保護基板４の対向面５１のインク供給路５３の周囲領域に対向する領域に配置されている。第１ダミー配線１９Ａの幅（第１ダミー配線１９Ａの内径と外径との差）は、インク供給路５３の直径の１／３以上であることが好ましい。第１ダミー配線１９Ａの上面は平坦である。第１ダミー配線１９Ａは、保護基板４を支持するとともに保護基板４の対向面との接着性を高める台座２０を構成している。

ダミー配線１９は、さらに、隣接する圧力室７の間領域の幅中央部と、複数の圧力室群の両外側の圧力室７の外側方とに形成され、インク流通方向４１に沿う方向に延びた細長矩形の第２ダミー配線１９Ｂを含む。各第２ダミー配線１９Ｂは、下部電極１１の各第２厚部１００Ｂの上方に配置されている。第２ダミー配線１９Ｂの上面は平坦である。第２ダミー配線１９Ｂは、保護基板４を支持するとともに保護基板４の対向面との接着性を高める台座を構成している。

アクチュエータ基板２に保護基板４を接合する際には、アクチュエータ基板２と保護基板４との接合部に接着剤５０が塗布された状態で、保護基板４がアクチュエータ基板２に押圧される。この際、保護基板４の対向面５１は、上面が平坦な台座である第１ダミー配線１９Ａおよび第２ダミー配線１９Ｂに、パッシベーション膜２１を介して押し付けられる。このため、保護基板４の対向面５１は、第１ダミー配線１９Ａおよび第２ダミー配線１９Ｂの上面に、パッシベーション膜２１および接着剤５０を介して、強固に接合される。つまり、保護基板４の対向面５１とアクチュエータ基板２との接合部に接着不良が生じにくくなる。

この実施形態では、アクチュエータ基板２側にインク供給路５３（インク供給用貫通孔２２）を取り囲む円形環状の第１ダミー配線１９Ａ（台座２０）が設けられているので、保護基板４における収容凹所５２とインク供給路５３との間の壁部下面とアクチュエータ基板２との間に接合不良が生じるのを抑制できる。これにより、インク供給路５３から収容凹所５２内へのインク漏れを抑制できる。

図１４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１５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。
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。

下部電極１１における圧力室７の天面部周縁よりも内側にある部分（内側電極領域）は、可動膜１０Ａ上に形成されている。このため、下部電極１１の内側電極領域は、可動膜１０Ａの変形を妨げるおそれがある。これに対して、下部電極１１における圧力室７の天面部周縁よりも外側にある部分（外側電極領域）は、可動膜１０Ａの変形にほとんど影響を与えない。

この実施形態では、下部電極１１は、外側電極領域に厚部１００（１００Ａ，１００Ｂ）を有している。このため、下部電極１１の全体の厚さが内側電極領域の厚さと同じ厚さである場合に比べて、下部電極１１全体の電気抵抗を小さくすることができる。この実施形態では、厚部１００（１００Ａ，１００Ｂ）のみに存在する第１下部電極１０１（第１層部）の比電気抵抗は、第２下部電極１０２（第２層部）の比電気抵抗よりも小さいので、下部電極１１全体の電気抵抗をより小さくすることができる。このように、下部電極１１に厚部１００を設けても、厚部１００は外側電極領域に形成されているため、可動膜１０Ａの変形に悪影響を及ぼさない。つまり、この実施形態によれば、下部電極１１の抵抗値を小さくできるとともに、可動膜１０Ａの変位を大きくすることができる。

図１７Ａ〜図１７Ｏ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１０に対応する切断面を示す。
まず、図１７Ａ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。

可動膜形成層１０の表面には、たとえば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｒＯ_２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。

次に、図１７Ｂ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、第１下部電極１０１の材料層である第１下部電極膜７１が形成される。第１下部電極膜７１は、たとえば、Ａｌ膜（たとえば０．４μｍ〜１．０μｍ厚）からなる。このような第１下部電極膜７１は、スパッタ法で形成されてもよい。

次に、フォトグラフィによって、第１下部電極１０１のパターンのレジストマスクが形成される。そして、図１７Ｃに示すように、このレジストマスクをマスクとして、第１下部電極膜７１がエッチングされることにより、所定パターンの第１下部電極１０１が形成される。
次に、図１７Ｄに示すように、可動膜形成層１０の上に、第２下部電極１０２の材料層である第２下部電極膜７２が、第１下部電極１０１を覆うように形成される。第２下部電極膜７２は、たとえば、Ｐｔ膜（たとえば０．２μｍ厚）からなる。このような第２下部電極膜７２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）７３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７３が形成される。このような圧電体材料膜７３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７３の全面に上部電極１３の材料である上部電極膜７４が形成される。上部電極膜７４は、たとえば、白金（Ｐｔ）の単膜であってもよい。上部電極膜７４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７４は、スパッタ法で形成されてもよい。

次に、図１７Ｅおよび図１７Ｆに示すように、上部電極膜７４、圧電体材料膜７３および第２下部電極膜７２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１７Ｅ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７４および圧電体材料膜７３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、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、第２下部電極１０２のパターンのレジストマスクが形成される。そして、図１７Ｆに示すように、このレジストマスクをマスクとして、第２下部電極膜７２がエッチングされることにより、所定パターンの第２下部電極１０２が形成される。これにより、第１下部電極１０１と第２下部電極１０２とからなり、厚部１００を有する下部電極１１が形成される。下部電極１１は、主電極部１１Ａと、貫通孔２３を有する延長部１１Ｂとを含む。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、図１７Ｇ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１７Ｈ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（１９Ａ，１９Ｂ）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（１９Ａ，１９Ｂ）が同時に形成される。

次に、図１７Ｉに示すように、絶縁膜１５の表面に配線１７，１８，１９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１７Ｊ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１７Ｋ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１７Ｌに示すように、水素バリア膜１４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１７Ｍ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。この際、保護基板４の対向面５１は、上面が平坦な台座である第１ダミー配線１９Ａおよび第２ダミー配線１９Ｂに、パッシベーション膜２１を介して押し付けられる。このため、保護基板４の対向面５１は、第１ダミー配線１９Ａおよび第２ダミー配線１９Ｂの上面に、パッシベーション膜２１および接着剤５０を介して、強固に接合される。

次に、図１７Ｎ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、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１７Ｏ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。前述の実施形態では、第１下部電極１０１は第２下部電極１０２の下面側に設けられているが、第１下部電極１０１は第２下部電極１０２の上面側に設けられていてもよい。
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。

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。
［３］第３発明について
特開２０１５−９１６６８号公報は、インクジェットプリントヘッドを開示している。特開２０１５−９１６６８号公報のインクジェットプリントヘッドは、インク流路としての圧力室（圧力発生室）を有するアクチュエータ基板（基板）と、アクチュエータ基板上に形成された可動膜（弾性膜）と、可動膜上に設けられた圧電素子とを含んでいる。特開２０１５−９１６６８号公報のインクジェットプリントヘッドは、さらに、基板の下面に接合されかつ圧力室に連通するノズル開口を有するノズル基板（ノズルプレート）と、アクチュエータ基板の上面に接合されかつ圧電素子を覆う保護基板とを備えている。

アクチュエータ基板には、圧力室と連通する個別インク供給路と、個別インク供給路と連通する共通インク供給路（連通部）とが形成されている。つまり、アクチュエータ基板には、共通インク供給路、個別インク供給路および圧力室を含むインク流路が形成されている。保護基板の下面には、圧電素子を収容する収容凹所（圧電素子保持部）が形成されている。また、保護基板には、平面視で収容凹所と間隔をおいて、アクチュエータ基板の共通インク供給路と連通するインク供給路（リザーバ―部）が形成されている。インクタンクから、保護基板のインク供給路、アクチュエータ基板の共通インク供給路および個別インク供給路を通って、加圧室にインクが供給される。

特開２０１５−９１６６８号公報に記載されているようなインクジェットプリントヘッドでは、一般的に、保護基板はアクチュエータ基板に接着剤によって接合される。この際、保護基板における収容凹所とインク供給路との間の壁部下面も、アクチュエータ基板に接着剤によって接合される。接着剤に気泡が混入する等の原因によって、保護基板における前記壁部下面とアクチュエータ基板との間に接合不良が生じると、インク供給路から収容凹所内にインクが漏れ出して、圧電素子が破壊されるおそれがある。

第３発明の目的は、保護基板におけるインク供給路と収容凹所との間の壁部下面と、アクチュエータ基板との間に接合不良が生じるのを抑制でき、インク供給路から収容凹所内へのインク漏れを抑制できる、インクジェットプリントヘッドおよびその製造方法を提供することである。
第３発明は、次のような特徴を有している。

Ｂ１．圧力室を含むインク流路を有するアクチュエータ基板と、前記圧力室上に配置されかつ前記圧力室の天面部を区画する可動膜を含む可動膜形成層と、前記可動膜上に形成された圧電素子と、前記圧電素子を覆うように前記アクチュエータ基板に接着剤によって接合される保護基板とを含み、前記保護基板は、前記圧電素子を収容する下方開口の収容凹所と、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収容凹所の一端の外方に形成され、前記インク流路の一端部に連通するインク供給路とを有しており、前記アクチュエータ基板には、前記保護基板の下面における前記インク供給路の周囲領域に対向する領域に、前記平面視において、前記インク供給路を取り囲むように配置されかつ上面が平坦な台座が形成されている、インクジェットプリントヘッド。

アクチュエータ基板に保護基板を接合する際には、アクチュエータ基板と保護基板との接合部に接着剤が塗布された状態で、保護基板がアクチュエータ基板に押圧される。この際、保護基板の下面におけるインク供給路の周囲領域に対向する領域は、上面が平坦な台座に押し付けられる。このため、保護基板の下面におけるインク供給路の周囲領域に対向する領域は、台座の上面に接着剤を介して強固に接合される。これにより、保護基板における収容凹所とインク供給路との間の壁部下面とアクチュエータ基板との間に接合不良が生じるのを抑制できる。これにより、インク供給路から収容凹所内へのインク漏れを抑制できる。

Ｂ２．前記台座は、前記平面視において前記インク供給路を取り囲む環状の台座を含む、「Ｂ１．」に記載のインクジェットプリントヘッド。
この構成では、インク供給路から収容凹所内へのインク漏れをより効果的に抑制できる。
Ｂ３．前記台座は、前記平面視において前記インク供給路を取り囲む環状の第１台座と、前記第１台座の周囲に配置された１または複数の第２台座とを含む、「Ｂ１．」に記載のインクジェットプリントヘッド。

この構成では、インク供給路から収容凹所内へのインク漏れをより効果的に抑制できる。
Ｂ４．前記圧電素子は、前記可動膜上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成された圧電体膜と、前記圧電体膜上に形成された上部電極とを含み、前記平面視において、前記上部電極は、前記可動膜よりも前記圧力室の内方に後退した周縁を有しており、前記平面視において、一端部が前記上部電極の上面に接続され、他端部が前記圧力室の周縁の外側に引き出された上部配線をさらに含み、前記台座は、前記上部配線を形成する工程と同じ工程で作成されるダミー配線から構成されている、「Ｂ１．」〜「Ｂ３．」のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。

この構成では、上部電極を形成する工程と同一工程において台座を形成することができるので、製造工程が簡単である。
Ｂ５．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水素バリア膜と、前記水素バリア膜上に形成され、前記水素バリア膜と前記上部配線および前記ダミー配線との間に配置された絶縁膜とをさらに含み、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、「Ｂ４．」に記載のインクジェットプリントヘッド。

この構成では、圧電体膜の水素還元による特性劣化を防止することができる。
Ｂ６．前記圧電素子は、前記可動膜上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成された圧電体膜と、前記圧電体膜上に形成された上部電極とを含み、前記台座は、前記圧電体膜を形成する工程と同じ工程で作成されるダミー圧電体膜から構成されている、「Ｂ１．」〜「Ｂ３．」のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。

この構成では、圧電体膜を形成する工程と同一工程において台座を形成することができるので、製造工程が簡単である。
Ｂ７．前記平面視において、前記上部電極は、前記可動膜よりも前記圧力室の内方に後退した周縁を有しており、前記平面視において、一端部が前記上部電極の上面に接続され、他端部が前記圧力室の周縁の外側に引き出された上部配線をさらに含む、「Ｂ６．」に記載のインクジェットプリントヘッド。

Ｂ８．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、前記下部電極および前記ダミー圧電体膜の表面とを覆う水素バリア膜と、前記水素バリア膜上に形成され、前記水素バリア膜と前記上部配線との間に配置された絶縁膜とをさらに含み、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、「Ｂ７．」に記載のインクジェットプリントヘッド。

この構成では、圧電体膜の水素還元による特性劣化を防止することができる。
Ｂ９．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、「Ｂ５．」または「Ｂ８．」に記載のインクジェットプリントヘッド。
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。
Ｂ１０．前記可動膜形成層は、ＳｉＯ_２単膜からなる、「Ｂ１．」〜「Ｂ９．」のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。

Ｂ１１．前記可動膜形成層は、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、「Ｂ１．」〜「Ｂ９．」のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。
Ｂ１２．前記圧電体膜は、ＰＺＴ膜からなる、「Ｂ４．」または「Ｂ６．」に記載のインクジェットプリントヘッド。

Ｂ１３．前記上部電極は、Ｐｔ単膜からなる、「Ｂ４．」または「Ｂ６．」に記載のインクジェットプリントヘッド。
Ｂ１４．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、「Ｂ４．」または「Ｂ６．」に記載のインクジェットプリントヘッド。

Ｂ１５．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、「Ｂ４．」または「Ｂ６．」に記載のインクジェットプリントヘッド。
Ｂ１６．アクチュエータ基板上に可動膜形成領域を含む可動膜形成層を形成する工程と、前記可動膜形成層上に、下部電極膜、圧電体材料膜および上部電極膜を形成する工程と、前記上部電極膜、圧電体材料膜および下部電極膜をパターニングして、上部電極、圧電体膜および下部電極を形成することにより、前記下部電極と前記上部電極とそれらに挟まれた前記圧電体膜とを含む圧電素子を形成する工程と、前記可動膜形成層上に、前記圧電素子および前記下部電極を覆う水素バリア膜および絶縁膜を順に形成する工程と、前記上部電極上において、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を形成する工程と、前記絶縁膜上に配線膜を形成した後、前記配線膜をパターニングすることにより、前記コンタクト孔を介して前記上部電極に接続された上部配線と、ダミー配線からなる台座とを形成する工程と、前記圧電素子を覆うように前記アクチュエータ基板に保護基板を接合する工程と、前記アクチュエータ基板を下方からエッチングすることにより、前記可動膜形成領域に対向する圧力室を含むインク流路を形成する工程を含み、前記保護基板は、前記圧電素子を収容する下方開口の収容凹所と、前記平面視において前記収容凹所の一端の外方に形成され、前記インク流路の一端部に連通するインク供給路とを有しており、前記台座は、前記保護基板の下面における前記インク供給路の周囲領域に対向する領域に、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、前記インク供給路を取り囲むように配置されている、インクジェットプリントヘッドの製造方法。

このインクジェットプリントヘッドの製造方法では、インク供給路から収容凹所内へのインク漏れを抑制できるインクジェットプリントヘッドが得られる。
Ｂ１７．アクチュエータ基板上に可動膜形成領域を含む可動膜形成層を形成する工程と、前記可動膜形成層上に、下部電極膜、圧電体材料膜および上部電極膜を形成する工程と、前記上部電極膜、圧電体材料膜および下部電極膜をパターニングして、上部電極、圧電体膜、下部電極および台座形成用ダミー圧電体膜を形成することにより、前記下部電極と前記上部電極とそれらに挟まれた前記主圧電体部とを含む圧電素子とダミー圧電体膜からなる台座とを形成する工程と、前記可動膜形成層上に、前記圧電素子および前記下部電極を覆う水素バリア膜および絶縁膜を順に形成する工程と、前記上部電極上において、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を形成する工程と、前記絶縁膜上に配線膜を形成した後、配線膜をパターニングすることにより、前記コンタクト孔を介して前記上部電極に接続された上部配線を形成する工程と、前記圧電素子を覆うように前記アクチュエータ基板に保護基板を接合する工程と、前記アクチュエータ基板を下方からエッチングすることにより、前記可動膜形成領域に対向する加圧室を含むインク流路を形成する工程を含み、前記保護基板は、前記圧電素子を収容する下方開口の収容凹所と、前記平面視において前記収容凹所の一端の外方に形成され、前記インク流路の一端部に連通する前記インク供給路とを有しており、前記台座は、前記保護基板の下面における前記インク供給路の周囲領域に対向する領域に、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、前記インク供給路を取り囲むように配置されている、インクジェットプリントヘッドの製造方法。

このインクジェットプリントヘッドの製造方法では、インク供給路から収容凹所内へのインク漏れを抑制できるインクジェットプリントヘッドが得られる。
第３発明の実施の形態を、図１８Ａ〜図３０Ｂを参照して詳細に説明する。図１８Ａ〜図３０Ｂ中の符号は、前述の第１発明の説明に使用した図１Ａ〜図８Ｎ中の符号および前述の第２発明の説明に使用した図９Ａ〜図１７Ｏ中の符号とは無関係である。

図１８Ａは、第３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１８Ｂ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１９は、図１８ＡのXIX-XIX線に沿う図解的な断面図である。図２０は、図１８ＡのXX-XX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２１は、図１８Ａの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１９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１９に矢印で示すインク流通方向４１に沿って細長く延びて形成されている。インク流路５は、インク流通方向４１の上流側端部（図１９では左端部）のインク流入部６と、インク流入部６に連通する圧力室７とから構成されている。図１９において、インク流入部６と圧力室７との境界を二点鎖線で示すことにする。

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。

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。

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、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、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（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。

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。ダミー配線１９は、上部配線１７および下部配線１８を形成する工程と同じ工程で形成される。
絶縁膜１５上には、配線１７，１８，１９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、可動膜１０Ａ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１８Ａ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１８Ａ〜図２１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に沿って細長く延びている。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に連通する圧力室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に沿って細長く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とほぼ同じ幅を有している。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１８Ｂ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１８Ｂ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２１参照）。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。

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。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。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２４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１８Ａ、図２０および図２４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のパターンよりも少し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。
ダミー配線１９は、平面視において、インク供給路５３（インク供給用貫通孔２２）を取り囲む円形環状の第１ダミー配線１９Ａを含んでいる。第１ダミー配線１９Ａは、アクチュエータ基板２上において、保護基板４の対向面５１のインク供給路５３の周囲領域に対向する領域に配置されている。第１ダミー配線１９Ａの幅（第１ダミー配線１９Ａの内径と外径との差）は、インク供給路５３の直径の１／３以上であることが好ましい。第１ダミー配線１９Ａの上面は平坦である。第１ダミー配線１９Ａは、保護基板４を支持するとともに保護基板４の対向面との接着性を高める台座２０を構成している。

ダミー配線１９は、さらに、隣接する圧力室７の間領域の幅中央部と、複数の圧力室群の両外側の圧力室７の外側方とに形成され、インク流通方向４１に沿う方向に延びた細長矩形の第２ダミー配線１９Ｂを含む。第２ダミー配線１９Ｂの上面は平坦である。第２ダミー配線１９Ｂは、保護基板４を支持するとともに保護基板４の対向面との接着性を高める台座を構成している。

アクチュエータ基板２に保護基板４を接合する際には、アクチュエータ基板２と保護基板４との接合部に接着剤５０が塗布された状態で、保護基板４がアクチュエータ基板２に押圧される。この際、保護基板４の対向面５１は、上面が平坦な台座である第１ダミー配線１９Ａおよび第２ダミー配線１９Ｂに、パッシベーション膜２１を介して押し付けられる。このため、保護基板４の対向面５１は、第１ダミー配線１９Ａおよび第２ダミー配線１９Ｂの上面に、パッシベーション膜２１および接着剤５０を介して、強固に接合される。つまり、保護基板４の対向面５１とアクチュエータ基板２との接合部に接着不良が生じにくくなる。

この実施形態では、アクチュエータ基板２側にインク供給路５３（インク供給用貫通孔２２）を取り囲む円形環状の第１ダミー配線１９Ａ（台座２０）が設けられているので、保護基板４における収容凹所５２とインク供給路５３との間の壁部下面とアクチュエータ基板２との間に接合不良が生じるのを抑制できる。これにより、インク供給路５３から収容凹所５２内へのインク漏れを抑制できる。

図２２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２３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２５Ａ〜図２５Ｍ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１９に対応する切断面を示す。
まず、図２５Ａ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。

可動膜形成層１０の表面には、たとえば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｒＯ_２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。

次に、図２５Ｂ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。

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２５Ｃおよび図２５Ｄ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７１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２５Ｃ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、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２５Ｄ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７１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、図２５Ｅ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２５Ｆ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（１９Ａ，１９Ｂ）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（１９Ａ，１９Ｂ）が同時に形成される。

次に、図２５Ｇに示すように、絶縁膜１５の表面に配線１７，１８，１９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２５Ｈ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２５Ｉ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２５Ｊに示すように、水素バリア膜１４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２５Ｋ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。この際、保護基板４の対向面５１は、上面が平坦な台座である第１ダミー配線１９Ａおよび第２ダミー配線１９Ｂに、パッシベーション膜２１を介して押し付けられる。このため、保護基板４の対向面５１は、第１ダミー配線１９Ａおよび第２ダミー配線１９Ｂの上面に、パッシベーション膜２１および接着剤５０を介して、強固に接合される。

次に、図２５Ｌ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、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２５Ｍ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。

図２６Ａは、台座の第１変形例を示す部分断面図である。図２６Ｂは、台座の第１変形例を示す部分平面図である。
第１変形例に係る台座２０は、平面視において、インク供給路５３を取り囲む円形環状の第３ダミー配線部１９Ｃと、第３ダミー配線部１９Ｃを取り囲むように形成された円形環状の第４ダミー配線部１９Ｄとから構成されている。第４ダミー配線部１９Ｄは、第３ダミー配線部１９Ｃから間隔をおいて配置されている。

図２７は、台座の第２変形例を示す部分平面図である。
第２変形例に係る台座２０は、平面視において、インク供給路５３を取り囲む円形環状の第５ダミー配線部１９Ｅと、第５ダミー配線部１９Ｅを取り囲むように形成された４つの第６ダミー配線部１９Ｆとから構成されている。複数の第６ダミー配線部１９Ｆは、平面視で第５ダミー配線部１９Ｅを包含する大きさの正方形の各コーナ部に対応した略三角形状である。各第６ダミー配線部１９Ｆは、第５ダミー配線部１９Ｅから間隔をおいて配置されている。

図２８は、台座の第３変形例を示す部分平面図である。
第３変形例に係る台座２０は、平面視において、インク供給路５３を取り囲む円形環状の第７ダミー配線部１９Ｇと、第７ダミー配線部１９Ｇを取り囲むように形成された４つの第８ダミー配線部１９Ｈとから構成されている。複数の第８ダミー配線部１９Ｈは、平面視で第７ダミー配線部１９Ｇを包含する大きさの正方形の各辺に対応した細長矩形状である。各第８ダミー配線部１９Ｈは、第７ダミー配線部１９Ｇから間隔をおいて配置されている。

図２９Ａは、台座の第４変形例を示す部分断面図である。図２９Ｂは、台座の第４変形例を示す部分平面図である。
第４変形例に係る台座２０は、平面視において、インク供給路５３を取り囲む円形環状の第９ダミー配線部１９Ｉと、第９ダミー配線部１９Ｉを取り囲むように形成された円形環状のダミー圧電体膜８１とから構成されている。ダミー圧電体膜８１は、第９ダミー配線部１９Ｉから間隔をおいて配置されている。ダミー圧電体膜８１は、圧電体膜１２と同じ材料によって形成されている。ダミー圧電体膜８１は、圧電体膜１２を形成する工程と同じ工程で形成される。つまり、ダミー圧電体膜８１は、圧電体材料膜をパターニングすることによって形成される。台座２０は、インク供給路５３を取り囲む円形環状のダミー圧電体膜８１のみから構成されてもよい。

図３０Ａは、台座の第５変形例を示す部分断面図である。図３０Ｂは、台座の第５変形例を示す部分平面図である。
第５変形例に係る台座２０は、平面視において、インク供給路５３を取り囲む円形環状の第１ダミー圧電体膜８２と、第１ダミー圧電体膜８２を取り囲むように形成された円形環状の第２ダミー圧電体膜８３とから構成されている。第２ダミー圧電体膜８３は、第１ダミー圧電体膜８２から間隔をおいて配置されている。第１ダミー圧電体膜８２および第２ダミー圧電体膜８３は、圧電体膜１２と同じ材料によって形成されている。第１ダミー圧電体膜８２および第２ダミー圧電体膜８３は、圧電体膜１２を形成する工程と同じ工程で形成される。

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、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。
［４］第４発明について
特開２０１３−１１９１８２号公報は、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。特開２０１３−１１９１８２号公報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、Ａｌ_２Ｏ_３（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Ｓｉ０_２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。

また、圧電素子上において、水素バリア膜および絶縁膜に、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いる。そして、絶縁膜上に、一端部がコンタクト孔を介して上部電極に接続され、他端部が圧電素子の外側に引き出された上部配線が形成されている。
特開２０１３−１１９１８２号公報に記載の構成では、上部電極に接続される上部配線は、次のようにして形成される。つまり、可動膜上に圧電素子を形成した後に、水素バリア膜および絶縁膜を形成し、水素バリア膜および絶縁膜に上部電極の一部を露出させるコンタクト孔を形成する。次に、一端部がコンタクト孔を介して上部電極に接続され、他端部が圧電素子の外側に引き出された上部配線を形成する。

第４発明の目的は、上部配線の形成が容易とな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。
第４発明は、次のような特徴を有している。
Ｃ１．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、前記可動膜上に形成され、下部電極と前記下部電極上に形成された圧電体膜と前記圧電体膜上に形成された上部電極とを含む圧電素子と、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、前記可動膜形成層上における前記キャビティの天面部の周縁の外側領域に形成された第１上部配線とを含み、前記上部電極は、前記圧電素子を構成する主電極部と、前記主電極部から引き出され、前記第１上部配線に接続された第２上部配線としての延長部とを含む、圧電体膜利用装置。

この構成では、可動膜形成層上に下部電極と第１上部配線とを形成した後、可動膜形成層上に圧電素子を形成することによって、第１上部配線と上部電極の延長部（第２部配線）とからなる上部配線を形成することができる。したがって、上部配線の形成が容易となる。
Ｃ２．前記平面視において、前記圧電素子は、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、前記圧電体膜は、前記圧電素子を構成している能動部と、前記能動部から引き出され、前記第１上部配線上まで延びた非能動部とを含み、前記上部電極の主電極部は前記能動部上に形成されており、前記上部電極の延長部は、前記非能動部の表面に沿って、前記第１上部配線上まで延びている、「Ｃ１．」に記載の圧電体膜利用装置。

この構成では、下部電極と上部電極の延長部（第２上部配線）との間に非能動部が介在しているので、下部電極と上部電極の延長部（第２上部配線）との間の絶縁性が保たれる。
Ｃ３．前記平面視において、前記キャビティの天面部が所定の一方向に長い矩形状であり、前記第１上部配線は、前記平面視で、前記キャビティの天面部の一端よりも外方に配置されており、前記圧電素子は、前記平面視において、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、前記圧電体膜は、前記圧電素子を構成している能動部と、前記平面視において、前記能動部の前記第１上部配線側の一端から前記キャビティの天面部の対応する一端を跨いで、前記第１上部配線上まで延びた非能動部とを含み、前記上部電極の主電極部は前記能動部上に形成されており、前記上部電極の延長部は前記非能動部の表面に沿って、前記第１上部配線上まで延びており、前記下部電極は、前記平面視において、前記キャビティの天面部の前記一端の外方において、前記上部電極の延長部の下方に存在しない、「Ｃ１．」に記載の圧電素子利用装置。

この構成では、下部電極と上部電極の延長部（第２上部配線）との間の絶縁性がより良好に保たれる。
Ｃ４．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振動膜形成層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、前記平面視において、前記主電極部は、前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも内側にある内側電極領域に含まれており、前記延長部は、前記内側電極領域に繋がりかつ前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも外側にある外側電極領域を含んでいる、「Ｃ１．」〜「Ｃ３．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。

Ｃ５．前記上部電極および上記圧電体膜の少なくとも側面全域と、前記第１上部配線の上面と、前記下部電極の上面とを覆う水素バリア膜をさらに含み、前記水素バリア膜には、前記第１上部配線の一部を露出させる第１パッド開口と前記下部電極の外側電極領域の一部を露出させる第２パッド開口が形成されており、前記水素バリア膜上に、前記第１パッド開口を介して前記第１上部配線に接続された上部パッドと前記第２パッド開口を介して前記下部電極の外側電極領域に接続された下部パッドとが形成されている、「Ｃ４．」に記載の圧電素子利用装置。

Ｃ６．前記上部パッドおよび前記下部パッドは、共にＡｕからなる、「Ｃ５．」に記載の圧電素子利用装置。
Ｃ７．前記水素バリア膜には、前記下部電極の外側電極領域の一部を露出させる複数のコンタクト孔が形成されており、前記水素バリア膜上に、前記複数のコンタクト孔を介して前記下部電極の外側電極領域に接続された金属膜が形成されている、「Ｃ５．」または「Ｃ６．」に記載の圧電素子利用装置。

Ｃ８．前記金属膜は、Ａｕからなる、「Ｃ７．」に記載の圧電素子利用装置。
Ｃ９．前記第１上部配線は、前記下部電極を形成する工程と同一工程で形成される、「Ｃ１．」〜「Ｃ８．」のいずれかに記載の圧電体膜利用装置。
Ｃ１０．前記可動膜形成層は、ＳｉＯ_２単膜からなる、「Ｃ１．」〜「Ｃ９．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。

Ｃ１１．前記可動膜形成層は、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、「Ｃ１．」〜「Ｃ９．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
Ｃ１２．前記圧電体膜は、ＰＺＴ膜からなる、「Ｃ１．」〜「Ｃ１１．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。

Ｃ１３．前記上部電極は、Ｐｔ単膜からなる、「Ｃ１．」〜「Ｃ１２．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
Ｃ１４．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、「Ｃ１．」〜「Ｃ１２．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。

Ｃ１５．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、「Ｃ１．」〜「Ｃ１４．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
Ｃ１６．キャビティが形成されるべき基板上に可動膜形成領域を含む可動膜形成層を形成する工程と、前記可動膜形成層上に電極・配線膜を形成した後、前記電極・配線膜をパターニングして、下部電極を形成すると同時に前記可動膜形成領域の外側領域に第１上部配線を形成する工程と、前記可動膜形成層上に圧電体材料膜を形成した後、前記圧電体材料膜をパターニングすることにより、所定の中間パターンの圧電体材料膜を形成する工程と、前記可動膜形成層上に上部電極膜を形成した後、前記上部電極膜をパターニングすることにより、主電極部と、前記主電極部から引き出され、前記第１上部配線に接続された第２上部配線としての延長部とを含む上部電極を形成する工程と、前記中間パターンの圧電体材料膜をパターニングして、前記上部電極の主電極部の下面に接する能動部と、前記上部電極の延長部の下面に沿って、前記能動部から前記第１上部配線上まで延びた非能動部とを含む圧電体膜を形成する工程とを含み、前記圧電体膜を形成する工程によって、前記下部電極と前記上部電極の主電極部とそれらに挟まれた前記能動部とを含む圧電素子が形成される、圧電素子利用装置の製造方法。

この圧電素子利用装置の製造方法によれば、上部配線の形成が簡単となる。
Ｃ１７．前記下部電極は、前記能動部の下面に接した主部電極部と、前記下部電極の主電極部から前記振動膜形成層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、前記平面視において、前記主電極部は、前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも内側にある内側電極領域に含まれており、前記延長部は、前記内側電極領域に繋がりかつ前記下部電極における前記キャビティの天面部周縁よりも外側にある外側電極領域を含んでいる、「Ｃ１６．」に記載の圧電素子利用装置の製造方法。

Ｃ１８．前記圧電体膜を形成する工程の後に、前記可動膜形成層上に、前記圧電素子、前記下部電極および前記第１上部配線を覆う水素バリア膜を形成する工程と、前記水素バリア膜に、前記第１上部配線の一部を露出させる第１パッド開口と前記下部電極の外側電極領域の一部を露出させる第２パッド開口とを形成する工程と、前記水素バリア膜上に、前記第１パッド開口を介して前記第１上部配線に接続された上部パッドと前記第２パッド開口を介して前記下部電極の外側電極領域に接続された下部パッドとを形成する工程とをさらに含む、「Ｃ１７．」に記載の圧電素子利用装置の製造方法。

第４発明の実施の形態を、図３１Ａ〜図４０Ｈを参照して詳細に説明する。図１８Ａ〜図３０Ｂ中の符号は、前述の第１発明の説明に使用した図１Ａ〜図８Ｎ中の符号、前述の第２発明の説明に使用した図９Ａ〜図１７Ｏ中の符号および前述の第３発明の説明に使用したと図１８Ａ〜図３０Ｂは無関係である。
図３１Ａは、第４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３１Ｂは、図３１Ａのインクジェットプリントヘッド１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３２は、図３１ＡのXXXII-XXXII線に沿う図解的な断面図である。図３３は、図３１ＡのXXXIII-XXXIII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３４は、図３１Ａのインクジェットプリントヘッドの下部電極および第１上部配線のパターン例を示す図解的な平面図である。図３５は、図３１Ａのインクジェットプリントヘッドの圧電体膜のパターン例を示す図解的な平面図である。図３６は、図３１Ａのインクジェットプリントヘッドの上部電極のパターン例を示す図解的な平面図である。

図３２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３２に矢印で示すインク流通方向４１に沿って細長く延びて形成されている。インク流路５は、インク流通方向４１の上流側端部（図３２では左端部）のインク流入部６と、インク流入部６に連通する圧力室７（キャビティ）とから構成されている。図３２において、インク流入部６と圧力室７との境界を二点鎖線で示すことにする。

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、圧電素子９と第１上部配線１７とが配置されている。圧電素子９は、圧力室７の天壁である可動膜１０Ａ上に配置されている。第１上部配線１７は、圧力室７に対して、インク流通方向４１の下流側に配置されている。

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。圧電素子９は、平面視において、下部電極１１と圧電体膜１２と上部電極１３とが重なり合っている部分から構成されている。

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、圧電素子９を構成する主電極部１１Ａと、主電極部１１Ａから可動膜形成層１０の表面に沿って延びた延長部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。

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、下部電極１１の主電極部１１Ａの上面に接した能動部１２Ａと、能動部１２Ａの周壁の一部から可動膜形成層１０の表面に沿って延びた非能動部１２Ｂとを含む。非能動部１２Ｂは、能動部１２Ａの周壁の一部から圧力室７の周縁の外側まで延びた第１非能動部１２Ｂａを含む。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。

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。上部電極１３は、能動部１２Ａの上面に接した主電極部１３Ａと、主電極部１３Ａから第１非能動部１２Ｂａ上を通って圧力室７の周縁の外側まで延びた延長部１３Ｂとを含む。延長部１３Ｂの先端部は、第１上部配線１７上に延び、第１上部配線１７に接続されている。つまり、上部電極１３の延長部１３Ｂは、上部電極１３の主電極部１３Ａを第１上部配線１７に接続するための第２上部配線を構成している。

可動膜形成層１０上には、第１上部配線１７、下部電極１１、圧電体膜１２および上部電極１３を覆う水素バリア膜１４が形成されている。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上には、金属膜１８、上部パッド４２および下部パッド４３（図３１Ａ参照）が形成されている。金属膜１８および下部パッド４３は、下部電極１１に接続されている。上部パッド４２は、第１上部配線１７に接続されている。金属膜１８、上部パッド４２および下部パッド４３は、たとえば、金（Ａｕ）からなる。金属膜１８、上部パッド４２および下部パッド４３の厚さは、たとえば、１０００ｎｍ（１μｍ）程度である。金属膜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の上方に配置された平面視矩形状の第１矩形部１８Ａを含んでいる。第１矩形部１８Ａ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を貫通する複数のコンタクト孔３４が形成されている。第１矩形部１８Ａ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。

水素バリア膜１４には、第１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。水素バリア膜１４上には、パッド開口３５を覆う金（Ａｕ）製のパッド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内で第１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、水素バリア膜１４、圧電体膜１２、下部電極１１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および圧電体膜１２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および圧電体膜１２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、アクチュエータ基板２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、可動膜１０Ａ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。

第１上部配線１７および下部電極１１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。下部電極１１のパッド４３（図３１Ａ参照）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３１Ａ〜図３６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に沿って細長く延びている。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に連通する圧力室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に沿って細長く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とほぼ同じ幅を有している。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３１Ｂ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３１Ｂ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、図３４を参照して、可動膜形成層１０の表面の主要部のうちのインク流通方向４１の下流側の一部分を除いて形成された平面視矩形の本体領域Ｓ１と、本体領域Ｓ１のインク流通方向４１の下流側端の一側部から下流に延びたパッド形成用領域Ｓ２とからなる。本体領域Ｓ１のインク流通方向４１の上流側端はインク流入部６に対して圧力室７と反対側にある。本体領域Ｓ１のインク流通方向４１の下流側端は、圧力室７のインク流通方向４１の下流側端よりも所定間隔ｄだけ上流側に位置している。

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。下部電極１１において、平面視で、圧力室７の天面部の周縁の内側にある領域を「内側電極領域」といい、圧力室７の天面部の周縁の外側にある領域を「外側電極領域」という場合がある。主電極部１１Ａは、内側電極領域に含まれている。延長部１１Ｂは、内側電極領域のうちの主電極部１１Ａ以外の部分と外側電極領域とから構成される。

図３５を参照して、圧電体膜１２の能動部１２Ａ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。圧電体膜１２の非能動部１２Ｂは、図３５に示すように、平面視において、能動部１２Ａのインク流通方向４１の下流側端から圧力室７の対応する一端を跨いで外側に延びた第１非能動部１２Ｂａを含んでいる。圧電体膜１２の非能動部１２Ｂは、平面視において、第１非能動部１２Ｂａから延び、保護基板４の対向面５１の各収容凹所５２を取り囲む領域に形成された第２非能動部１２Ｂｂを含む。第２非能動部１２Ｂｂには、保護基板４のインク供給路５３に対向する位置に、インク供給用貫通孔２２が形成されている。さらに、圧電体膜１２の非能動部１２Ｂは、平面視において、第２非能動部１２Ｂｂのインク流通方向４１の下流側端における下部電極１１のパッド形成用領域Ｓ２側から、保護基板４の対向面５１の周縁部を巡るように形成された第３非能動部１２Ｂｃを含む。

図３２および図３６を参照して、上部電極１３の主電極部１３Ａ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。上部電極１３の主電極部１３Ａは、能動部１２Ａの上面に形成されている。上部電極１３の延長部１３Ｂは、主電極部１３Ａのインク流通方向４１の下流側端から、第１非能動部１２Ｂａの上面および端面の表面上を通って、第１上部配線１７上まで延びている。上部電極１３の延長部１３Ｂと下部電極１１との間に第１非能動部１２Ｂａが介在しているので、上部電極１３の延長部１３Ｂと下部電極１１との間の絶縁性が保たれる。

第１上部配線１７は、図３１Ｂおよび図３４を参照して、圧電素子９毎に、圧電素子９のインク流通方向４１の下流側に配置されている。水素バリア膜１４には、各第１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。水素バリア膜１４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内で第１上部配線１７に接続されている。

前述したように、下部電極１１の本体領域Ｓ１におけるインク流通方向４１の下流側端は、圧力室７のインク流通方向４１の下流側端から所定間隔ｄだけ上流側に位置している。したがって、下部電極１１は、平面視において、圧力室７の天面部のインク流通方向４１の下流側端の外方において、上部電極１３の延長部１３Ｂ（第２上部配線）の下方には存在しない。これにより、上部電極１３の延長部１３Ｂ（第２上部配線）と下部電極１１との間の絶縁性がより良好に保たれる。

金属膜１８は、平面視において、下部電極１１の延長部１１Ｂの外側電極領域上に配置されている。図３１Ｂおよび図３２を参照して、具体的には、金属膜１８は、インク流路５のインク流入部６に対して圧力室７とは反対側に配置され、インク流通方向４１と直交する方向に延びた平面視矩形状の第１矩形部１８Ａを含む。金属膜１８は、さらに、第１矩形部１８Ａの一端部に接続され、インク流通方向４１に沿って延びた平面視矩形状の第２矩形部１８Ｂを含む。第２矩形部１８Ｂと下部電極１１の延長部１１Ｂ（外側電極領域）との間においても、水素バリア膜１４を貫通する複数のコンタクト孔３４が形成されている。第２矩形部１８Ｂは、これらの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（外側電極領域）に接続されている。金属膜１８は、下部電極１１の電気抵抗を低減させるために形成されている。

水素バリア膜１４には、下部電極１１のパッド形成用領域Ｓ２の先端部表面の一部を露出させるパッド開口３６（図３１Ｂ参照）が形成されている。水素バリア膜１４上には、パッド開口３６を覆うパッド４３が形成されている。パッド４３は、パッド開口３６に入り込み、パッド開口３６内で下部電極１１のパッド形成用領域Ｓ２に接続されている。
図３８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３３および図３８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のパターンよりも少し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３７は、前記インクジェットプリントヘッドの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。

この実施形態では、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、水素バリア膜１４には、インク供給用貫通孔２２、コンタクト孔３４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、上部電極１３の主電極部１３Ａの上面の中央部を除いた露出面全域に第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の主電極部１３Ａ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の主電極部１３Ａ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。

図３９Ａ〜図３９Ｋ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３２に対応する切断面を示す。図４０Ａ〜図４０Ｈ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平面図であり、図３１Ａに対応する平面面を示す。
まず、図３９Ａ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。

可動膜形成層１０の表面には、たとえば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｒＯ_２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。

次に、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および上部配線１７の材料層である電極・配線膜が形成される。電極・配線膜は、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。このような電極・配線膜は、スパッタ法で形成されてもよい。この後、フォトグラフィによって、下部電極１１および上部配線１７のパターンのレジストマスクが形成される。そして、図３９Ｂおよび図４０Ａに示すように、このレジストマスクをマスクとして、電極・配線膜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および所定パターンの上部配線１７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。また、複数の上部配線１７が形成される。

次に、レジストマスクが剥離された後、全面に圧電体膜１２の材料膜（圧電体材料膜）８１が形成される。具体的には、たとえば、ゾルゲル法によって１μｍ〜３μｍ厚の圧電体材料膜が形成される。このような圧電体材料膜８１は、金属酸化物結晶粒の焼結体からなる。この後、フォトグラフィによって、圧電体材料膜８１の中間パターンのレジストマスクが形成される。そして、図３９Ｃおよび図４０Ｂ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８１がエッチングされることにより、中間パターンの圧電体材料膜８１が形成される。これにより、下部電極１１の本体領域Ｓ１の全体、下部電極１１のパッド形成用領域Ｓ２のインク流通方向の上流側端部および上部配線１７のインク流通方向の上流側端部を覆う平面視矩形状の圧電体材料膜８１が形成される。

次に、レジストマスクが剥離された後、全面に上部電極１３の材料である上部電極膜が形成される。上部電極膜は、たとえば、白金（Ｐｔ）の単膜であってもよい。上部電極膜は、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は、スパッタ法で形成されてもよい。

次に、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３９Ｄおよび図４０Ｃ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。これにより、主電極部１３Ａと延長部１３Ｂとからなる上部電極１３が形成される。
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３９Ｅおよび図４０Ｄ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８１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、能動部１２Ａと、貫通孔２３を有する非能動部１２Ｂ（１２Ｂａ，１２Ｂｂ，１２Ｂｃ）とからなる圧電体膜１２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の主電極部１３Ａとからなる圧電素子９が形成される。

次に、図３９Ｆおよび図４０Ｆ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、フォトグラフィによってコンタクト孔３４およびパッド開口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、水素バリア膜１４がエッチングされる。これにより、水素バリア膜１４に、コンタクト孔３４およびパッド開口３５，３６が形成される。

次に、図３９Ｇおよび図４０Ｆに示すように、コンタクト孔３４内およびパッド開口３５，３６内を含む水素バリア膜１４上に、スパッタ法によって、金属膜１８、上部パッド４２および下部パッド４３を構成するＡｕ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、Ａｕ膜がパターニングされることにより、金属膜１８、上部パッド４２および下部パッド４３が同時に形成される。

次に、図３９Ｈおよび図４０Ｇに示すように、フォトグラフィによって開口３１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、水素バリア膜１４がエッチングされる。これにより水素バリア膜１４に、開口３１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、可動膜形成層１０がエッチングされる。これにより、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３９Ｉおよび図４０Ｈ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３９Ｊ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、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３９Ｋ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。

この発明の実施形態では、上部電極１３は、圧電素子９を構成する主電極部１３Ａと、主電極部１３Ａから引き出され、第１上部配線１７に接続された第２上部配線としての延長部１３Ｂとを含んでいる。このため、可動膜形成層１０上に下部電極１１と第１上部配線１７とを形成した後、可動膜形成層１０上に圧電素子９を形成することによって、第１上部配線１７と上部電極１３の延長部（第２部配線）１３Ｂとからなる上部配線を形成することができる。したがって、上部配線の形成が容易となる。

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。前述の実施形態では、下部電極１１の電気抵抗を低減させるために金属膜１８が設けられているが、金属膜１８を設けなくてもよい。
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。

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。

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（キャビティ）
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 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
１９，１９Ａ，１９Ｂダミー配線
２０ 台座
２１ パッシベーション膜
２２ インク供給路
２３ 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

Claims (15)

1. 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を含む可動膜形成層と、
   前記可動膜上に形成された圧電素子とを含み、
   前記圧電素子は、前記可動膜上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成された圧電体膜と、前記圧電体膜上に形成された上部電極とを含み、
   前記圧電体膜は、上面が前記上部電極の下面に接した能動部と、前記能動部の側部の全周囲から、前記可動膜形成層の表面に沿う方向に引き出され、前記能動部よりも厚さが薄い非能動部とを含み、
   前記非能動部の厚さが、前記能動部の厚さの１／２０以上１／１０以下である、圧電素子利用装置。
2. 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、前記上部電極は、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、請求項１に記載の圧電素子利用装置。
3. 前記非能動部は、前記平面視において、前記能動部の側部の全周囲から前記キャビティの周縁を超えて外側に延びている、請求項２に記載の圧電素子利用装置。
4. 前記平面視において、一端部が前記上部電極の上面に接続され、他端部が前記キャビティの周縁の外側に引き出された配線をさらに含む、請求項３に記載の圧電素子利用装置。
5. 前記上部電極および前記能動部の少なくとも側面全域と、前記非能動部の上面とを覆う水素バリア膜と、
   前記水素バリア膜上に形成され、前記水素バリア膜と前記配線との間に配置された絶縁膜とをさらに含み、
   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、
   前記上部電極および前記能動部は、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、
   前記非能動部は、前記平面視において、前記能動部の側部の全周囲から前記キャビティの周縁を超えて外側に延びている、請求項２〜６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、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、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可動膜形成領域を含む可動膜形成層を形成する工程と、
    前記可動膜形成層上に、下部電極膜、圧電体材料膜および上部電極膜を順に形成する工程と、
    前記上部電極膜を、エッチングにより、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、前記可動膜形成領域の周縁よりも内方に後退した周縁を有する上部電極パターンにパターニングして、上部電極を形成する工程と、
    前記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、前記圧電体材料膜のうち前記上部電極から露出している部分を薄膜化する工程と、
    前記圧電体材料膜を、圧電体膜パターンにパターニングして、上面が前記上部電極の下面に接する能動部と、前記能動部の側部の全周囲から前記可動膜形成領域の外側に延びかつ前記能動部よりも薄肉の非能動部とからなる圧電体膜を形成する工程と、
    前記下部電極膜を、下部電極パターンにパターニングして、下部電極を形成することにより、前記下部電極と前記上部電極とそれらに挟まれた前記能動部とを含む圧電素子を形成する工程とを含み、
    前記非能動部の厚さが、前記能動部の厚さの１／２０以上１／１０以下である、圧電素子利用装置の製造方法。
15. 前記圧電素子を形成する工程の後に、前記可動膜形成層上に、前記圧電素子および前記非能動部を覆う水素バリア膜および絶縁膜を順に形成する工程と、
    前記上部電極上において、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、
    前記基板を下方からエッチングすることにより、前記可動膜形成領域に対向するキャビティを形成する工程とをさらに含む、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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