(57)【要約】【課題】簡易な構成で、圧電体膜の厚さ方向と直交する方向における伸縮によるクラックの発生を防止することができる圧電体膜、圧電素子、及び、それらの製造方法を提供する。【解決手段】圧電体が膜状に形成された圧電体膜１１０、２０２であって、圧電体膜１１０、２０２の一部分を変性させた変性部１１０ａ，２０２ａを有し、その変性部１１０ａ，２０２ａは圧電体膜の厚さ方向と直交する方向に位置し、圧電体膜は変性部１１０ａ，２０２ａを介して複数の圧電体膜部分からなる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体が膜状に形成された圧電体膜であって、
前記圧電体膜の一部分を変性させた変性部を有し、
前記変性部は前記圧電体膜の厚さ方向と直交する方向に位置し、前記圧電体膜は前記変性部を介して複数の圧電体膜部分からなることを特徴とする圧電体膜。
【請求項２】
請求項１の圧電体膜において、
前記圧電体膜の厚さ方向と直交する面の長手方向において前記圧電体膜は前記変性部を介して複数の圧電体膜部分からなることを特徴とする圧電体膜。
【請求項３】
請求項２の圧電体膜において、
前記変性部を介した前記複数の圧電体膜部分の長手方向における長さＬ１に対する短手方向における長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が、１／５０以上、１／２以下であることを特徴とする圧電体膜。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの圧電体膜において、
前記変性部を介した前記複数の圧電体膜部分の面積が、１［ｃｍ２］以上、１０［ｃｍ２］以下であることを特徴とする圧電体膜。
【請求項５】
圧電体素子であって、
請求項１乃至４のいずれかの圧電体膜と、前記圧電体膜の表面に形成された電極膜と、を備えることを特徴とする圧電体素子。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかの圧電体膜の製造方法であって、
前記圧電体膜を基板上に形成する工程と、
前記基板上の圧電体膜の厚さ方向と直交する方向における前記圧電体膜の一部分を変性させた変性部を形成する工程と、を含むことを特徴とする圧電体膜の製造方法。
【請求項７】
請求項６の圧電体膜の製造方法において、
前記変性部は、前記圧電体膜の一部に対してイオンを注入することにより形成することを特徴とする圧電体膜の製造方法。
【請求項８】
請求項６の圧電体膜の製造方法において、
前記変性部は、前記圧電体膜の一部に対してレーザーを照射することにより形成することを特徴とする圧電体膜の製造方法。
【請求項９】
請求項６の圧電体膜の製造方法において、
前記変性部は、前記圧電体膜に対して外部から力を加えて該圧電体膜の一部にクラックを発生させて形成することを特徴とする圧電体膜の製造方法。
【請求項１０】
請求項６の圧電体膜の製造方法において、
前記変性部は、前記圧電体膜の一部をエッチングし、そのエッチングした部分に、前記圧電体膜とは異なる材料に置き換えて形成することを特徴とする圧電体膜の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０の圧電体膜の製造方法において、
前記基板は、シリコン基板であり、
前記エッチングした部分は、シリコンの酸化膜又はシリコンの多結晶に置き換えることを特徴とする圧電体膜の製造方法。
【請求項１２】
圧電素子の製造方法であって、
基板上に第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極上に請求項１乃至４のいずれかの圧電体膜を形成する工程と、
前記圧電体膜上に第２の電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２の圧電素子の製造方法において、
前記第１の電極の前記変性部に対応する部分を、前記圧電体膜の結晶性を部分的に低下させるように形成することを特徴とする圧電体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド等に用いられる圧電素子、その圧電素子を構成する圧電体膜、及び、それらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アクチュエータもしくはＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory：強誘電体メモリ）用のキャパシタとして用いられる強誘電体セラミックスであるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛，（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、）などの圧電体からなる膜（以下、「圧電体膜」という。）が知られている。
【０００３】
特許文献１には、シート状の圧電体からなる圧電シートの表面に内部電極を形成してなる圧電素子板を複数枚積層して圧電素子を形成し、この圧電素子を、弾性接着剤を用いてその厚さ方向へ複数個接続した圧電アクチュエータが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記圧電体膜は、外部からの電圧の印加や自発分極で発生する電界によって伸縮する。圧電体膜が伸縮すると、その圧電体膜自身に応力が発生する。この圧電体膜の伸縮及びそれに伴う応力の大きさは、その圧電体膜の形状や寸法によって異なる。例えば、圧電体膜の厚さ方向と直交する方向における形状が長方形の場合、その圧電体膜の伸縮及びそれに伴う応力は、短手方向よりも長手方向で大きくなる。その応力がある大きさを超えると、圧電体膜自身にクラックが発生するおそれがある。
【０００５】
また、上記圧電体膜を基板上に作成する際に、圧電体膜の焼成及び結晶化の工程や圧電体膜の表面への電極形成の工程において、圧電体膜が加熱されたり冷却されたりすることにより圧電体膜が面に沿った方向で伸縮し、圧電体膜及び基板に応力が発生する。この伸縮及びそれに伴う応力は、作製する圧電体膜の面積が広くなるほど大きくなり、圧電体膜にクラックが発生しやすくなる。
【０００６】
上記特許文献１の圧電アクチュエータでは、複数枚の圧電素子を弾性接着剤を用いて接続するという複雑な積層構造にする必要がある。また、この複層構造の圧電アクチュエータでは、厚さ方向における圧電素子間の変位量（変形量）の差を弾性接着剤の層で吸収することにより各圧電素子での内部応力の増加は防止できるが、上記伸縮による応力に起因したクラックを防止することはできない。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、簡易な構成で、圧電体膜の厚さ方向と直交する方向における伸縮によるクラックの発生を防止することができる圧電体膜、圧電素子、及び、それらの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、圧電体が膜状に形成された圧電体膜であって、前記圧電体膜の一部分を変性させた変性部を有し、前記変性部は前記圧電体膜の厚さ方向と直交する方向に位置し、前記圧電体膜は前記変性部を介して複数の圧電体膜部分からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な構成で、圧電体膜の厚さ方向と直交する方向における伸縮によるクラックの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＰＺＴ膜に作用する応力について説明する平面図。
【図２】ＰＺＴ膜を用いたＰＺＴアクチュエータの短手方向の断面図。
【図３】同ＰＺＴアクチュエータの長手方向の断面図。
【図４】クラックの発生を説明するためのＰＺＴアクチュエータの長手方向の断面図。
【図５】（ａ）は本発明の実施形態に係るＰＺＴ膜に形成した変性部を説明するための平面図。（ｂ）は同ＰＺＴ膜を有するＰＺＴアクチュエータの長手方向の断面図。
【図６】（ａ）はＰＺＴ膜をウエハ基板上に焼成して作成するときの結晶化面積が小さい場合のＰＺＴ膜が収縮するときの応力の説明図。（ｂ）は結晶化面積が大きい場合のＰＺＴ膜が収縮するときの応力の説明図。
【図７】本発明の実施形態に係るウェハ基板上のＰＺＴ膜に変性部を形成した状態を示す平面図。
【図８】同ウェハ基板上のＰＺＴ膜の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を強誘電体セラミックである圧電体としてのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）からなる圧電体膜及びその圧電体膜を有する圧電素子に適用した実施形態について説明する。このＰＺＴからなる圧電体膜は、特にインクジェットヘッドなどのアクチュエータやＦｅＲＡＭとして用いられるのに好適なものである。なお、本発明は、ＰＺＴ以外の圧電体からなる圧電体膜及びその圧電体膜を有する圧電素子に適用できる。
【００１２】
図１は、圧電体膜としてのＰＺＴ膜に作用する応力について説明する平面図である。また、図２は、ＰＺＴ膜を用いた圧電素子としてのＰＺＴアクチュエータの短手方向に沿った切断面における断面図である。また、図３は、ＰＺＴアクチュエータの長手方向に沿った切断面における断面図である。
【００１３】
図１の例に示すように、ＰＺＴ膜１１０は、例えば、厚さ方向と直交する面方向における形状が長方形（短冊形）になるように形成される。また、ＰＺＴアクチュエータ１００は、例えば図２に示すように、基板１２０の図示しない熱酸化膜上に形成された下部電極１３０上にＰＺＴ膜１１０を形成し、そのＰＺＴ膜１１０の上に上部電極１４０を形成して構成されている。ＰＺＴアクチュエータ１００を構成するＰＺＴ膜１１０は、上部電極１４０及び下部電極１３０とともにエッチングなどの方法により図１の長方形（短冊形）になるように形成される。
【００１４】
図１において、ＰＺＴ膜１１０及びそれを含むＰＺＴアクチュエータ１００は長手方向Ｌと短手方向Ｓとにレイアウトの差がある。ＰＺＴアクチュエータ１００は、分極処理および実使用において、上部電極１４０と下部電極１３０との間に電圧が印加され、ＰＺＴ膜１１０の圧電性により変形が発生する。このＰＺＴ膜１１０の圧電性による変形は、ＰＺＴ膜１１０の図中上下方向に電界が印加された場合、図３中の矢印Ａで示すように、電界Ｅに垂直な方向に、圧電定数ｄ３１の成分として観測される。ＰＺＴ膜１１０の圧電性による単位長当たりの変形量は、ＰＺＴ膜１１０内に均一に発生する。そのため、ＰＺＴ膜１１０の長手方向については、その長さ分だけ変形量が積分されて大きな変形になり、その方向の応力も積分されてより大きくなる。このため、図１に示すように面方向の形状が長方形であるＰＺＴアクチュエータ１００では、短手方向Ｓの応力ＳＳに比べ、長手方向Ｌの応力ＬＳの方が大きくなる。
【００１５】
ＰＺＴアクチュエータ１００は、分極処理および電圧印加により変形するが、基板１２０上に形成されて拘束されているため、ＰＺＴ膜１１０の内部に応力が発生する。例えば、図３に示すように、上部電極１４０と下部電極１３０との間に電圧が印加され矢印方向Ｅの電界が形成され、ＰＺＴ膜１１０がＡ方向に変形したとする。すると、ＰＺＴ膜１１０は、基板１２０により矢印方向Ｋ１，Ｋ２に拘束されるため、矢印方向Ｆ１，Ｆ２の応力が発生する。このＰＺＴ膜１１０内部の応力が、ＰＺＴ膜１１０の破壊降伏応力より大きくなると、図４に示すように、クラック１１０ｃが発生する。このクラック１１０ｃは上部電極１４０及び下部電極１３０まで達する場合がある。特に、ＰＺＴアクチュエータ１００の寸法のレイアウト上、長手方向Ｌに応力が大きくなり、クラック１１０ｃが発生しやすい。
【００１６】
そこで、本実施形態に係るＰＺＴアクチュエータ１００では、ＰＺＴ膜１１０の長手方向Ｌの応力が積分される長さを小さくして、クラック１１０ｃの発生を防いでいる。具体的には、ＰＺＴアクチュエータ１００の長手方向Ｌの中間部分において、長手方向Ｌと直交する短手方向Ｓと平行に、ＰＺＴ膜１１０の一部分を変性させた変性部を形成し、この変性部を、応力を低減させるための緩衝部分（バッファ部分）として用いている。ここで、本明細書における「変性」とは、ＰＺＴ膜１１０等の圧電膜内の応力を低減させる程度まで圧電膜の一部分における組成、結晶、弾性的な性質などを変化させることである。
【００１７】
図５は、本発明の実施形態に係るＰＺＴ膜１１０の長手方向Ｌにおける中間部分を変性させた状態を示す説明図である。図５（ａ）はＰＺＴ膜１１０の平面図であり、図５（ｂ）はそのＰＺＴ膜を有するＰＺＴアクチュエータ１００の長手方向Ｌの断面図である。
図５（ａ），（ｂ）に示すように、ＰＺＴ膜１１０の長手方向Ｌの中間部分において、長手方向Ｌと直交する短手方向Ｓと平行に、ＰＺＴ膜１１０の一部を変性させた変性部１１０ａを形成している。これにより、ＰＺＴ膜１１０が長手方向Ｌの略中間の変性部１１０ａで２つのＰＺＴ膜部分に分割され、その分割されたＰＺＴ膜部分それぞれの長さが元のＰＺＴ膜１１０よりも短縮される。変性部１１０ａで分割されたそれぞれのＰＺＴ膜部分は長さが短くなるため、長手方向Ｌで積分された応力ＬＳの値（応力積分値）が小さくなる。これにより、ＰＺＴ膜１１０のクラック１１０ｃの発生を防止することができる。
【００１８】
ＰＺＴ膜１１０の一部を変性させた変性部１１０ａを形成する方法としては、次の（１）〜（４）の方法がある。
（１）ＰＺＴ膜上にレジストコートによりマスクを形成し、そのマスクの開口された部分にイオン注入し、ＰＺＴ膜の一部分の結晶を破壊する方法。
（２）レーザー照射により、ＰＺＴ膜の一部分の結晶を熱的に破壊する方法。
（３）外部から物理的に応力を与え、ＰＺＴ膜の一部分に予めクラックを生じさせる方法。
（４）ＰＺＴ膜の一部分をエッチングして除去し、各種成膜法によりシリコンの酸化膜やシリコンの多結晶（ポリシリコン）膜など他の物質で埋め直す方法。
【００１９】
上記（１）のイオン注入による方法では、イオンについては、Ｓｉ、Ａｓ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｏ、Ｐ、Ｆｅ、Ｔｉなどのイオンが用いられ、加速電圧としては、１０［ＫＶ］〜３［ＭＶ］の範囲、注入量としては、１×１０１４［ａｔｏｍ／ｃｍ２］が望ましい。
【００２０】
ＰＺＴ膜１１０に変性部１１０ａを形成するタイミングは、例えば次のようなタイミングである。
例えば、ゾルゲル法でＰＺＴ膜１１０を形成する場合、上記（１）〜（３）の方法では１層づつ積層していく過程で、前駆体ゾルゲル液が結晶化する毎に変性部１１０ａを順次形成する。また、上記（４）の方法ではＰＺＴ膜１１０の積層が終わった後に変性部１１０ａを形成する。なお、上記（１）〜（３）の方法を用いる場合でも、ＰＺＴ膜１１０の積層が終わった後に変性部１１０を形成することが可能である。
また、スパッタ法で結晶化したＰＺＴ膜１１０を成膜して形成する場合、上記（１）〜（３）の方法では、スパッタ法による成膜中に変性部１１０ａを形成することができる。また、ＰＺＴ膜１１０の成膜が終わった後に変性部１１０ａを形成してもよい。なお、上記（４）の方法は、スパッタ法よりもゾルゲル法の場合に好ましく用いられる方法である。
【００２１】
以上の方法により作製したＰＺＴ膜１１０を有するＰＺＴアクチュエータ１００に発生した応力は、ＰＺＴ膜１１０の変性部１１０ａにより緩和され、クラック１１０ｃの発生を抑制することが可能となる。
【００２２】
なお、変性部１１０ａで分割された後のＰＺＴ膜部分それぞれの長手方向Ｌと短手方向Ｓとのレイアウト比、すなわち長手方向Ｌの長さＬ１に対する短手方向Ｓの長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）に関しては、１／５０以上、１／２以下であることが望ましい。
【００２３】
次に、ＰＺＴ膜及びそのＰＺＴ膜を備えたアクチュエータ素子のより具体的な製造方法の例について説明する。
【００２４】
ゾルゲル液を用いた方法でＰＺＴ膜を形成する場合、例えば酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料とし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ均一溶液を得る。この均一溶媒をＰＺＴ前駆体溶液と呼ぶ。ＰＺＴとはジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）との固溶体で、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成はＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３との比率が５３：４７の割合であり、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３，Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般にＰＺＴ（５３／４７）と示される。酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物の出発材料は、この化学式に従って秤量される。
【００２５】
金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解してしまうので、ＰＺＴ前駆体溶液に安定剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミンなどの安定化剤を適量、添加してもよい。
【００２６】
なお、ＰＺＴ以外の圧電体（複合酸化物）としてのチタン酸バリウムの膜を作製する場合は、例えば、バリウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料とし、共通溶媒に溶解させたチタン酸バリウム前駆体溶液を用いることができる。
【００２７】
下地基板の全面にＰＺＴ膜を得る場合、スピンコートなどの溶液塗布法により塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことで得られる。溶媒乾燥は、例えば１５０［℃］〜１８０［℃］の温度範囲で、熱分解は、例えば４００［℃］〜５００［℃］の温度範囲で、ホットプレートで行われる。結晶化については、鉛の揮発性を鑑みて、急速に昇温加熱が可能なランプアニール装置が用いられる。
【００２８】
熱分解後の膜からＰＺＴの結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックフリーなＰＺＴ膜を得るには、一度の工程で１００［ｎｍ］以下の膜厚が得られるようにＰＺＴ前駆体溶液の濃度を調整する。
【００２９】
ＰＺＴアクチュエータにおいてＰＺＴ膜の下部に位置する下部電極については、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、の単金属や白金-ロジウムなどの白金を主成分とした他の白金族元素との合金材料が有効である。また、ＰＺＴ膜の上部に位置する上部電極については、一般的には、下部電極と同じ材料を用いる。
【００３０】
なお、スパッタ法でＰＺＴ膜を形成する場合は、ＰｂＯ、Ｚｒ、Ｔｉなどの金属ターゲットを用いる。これらの金属ターゲットの材料を連続的に基板上に蒸着させ、その後、ゾルゲル法と同様にランプアニールを用いてＰＺＴの結晶化を完了させる。
【００３１】
以上のようにして作製されたＰＺＴアクチュエータを短冊状にならべることでインクジェットヘッドなどの液滴吐出ヘッドへの応用が可能となる。
【００３２】
次に、本発明に係るＰＺＴ膜の作製中におけるクラックの発生を防止する製造方法の一例について説明する。
図６は、ＰＺＴ膜をウエハ基板上に焼成して作成するときの結晶化により、ＰＺＴが収縮するときの応力について説明する図であり、（ａ）は結晶化面積が小さい場合、（ｂ）は結晶化面積が大きい場合を示している。また、図７は、本発明の実施形態に係るＰＺＴ膜に変性部を形成した状態を示す平面図である。また、図８は、同ＰＺＴ膜を有するＰＺＴアクチュエータの断面図である。
【００３３】
図６に示すように、ウエハ基板上にＰＺＴ膜を形成する時の熱処理により、ＰＺＴ前駆体から結晶化されるが、このときに体積収縮が発生するため、ＰＺＴ前駆体の膜の厚さが厚いときや、結晶化する膜の面積が大きい部分では、体積収縮の応力が積分されてより大きくなる。特に、ウエハ基板上に形成される場合、ウエハ基板の面積の大きさにより、積分された応力（以下、「積分応力」という。）も大きくなる。例えば、図６（ｂ）に示す結晶化面積が大きい場合には、図６（ａ）に示す結晶化面積が小さい場合に比べて、積分応力Ｓが大きくなる。このＰＺＴ膜２０２の積分応力Ｓが、ＰＺＴ膜の破壊降伏応力より大きくなると、クラックが発生する。特に、４インチよりも６インチ、さらに８インチと、ウエハ基板の口径が大きくなるほどクラックは発生しやすい。
【００３４】
そこで、本実施形態では、上記ＰＺＴ膜２０２のクラックの発生を抑えるため、結晶化されるＰＺＴ膜２０２の面に沿った横方向の連続性を分離する。このＰＺＴ膜２０２の連続性の分離は、例えば図７及び図８に示すように、ウエハ基板２００上においてＰＺＴ膜２０２の結晶化部分の連続性を分離する変性部（ダメージ層、変質層）２０２ａを形成することで行う。
【００３５】
図８において、シリコン基板２００上に形成された下部電極２０１上にＰＺＴ膜２０２を形成し、その上に上部電極（不図示）を形成する。ＰＺＴ膜２０２は、ウエハ基板２００上にゾルゲル法およびスパッタ法によりベタ膜として形成される。このとき、一度に形成されるＰＺＴ膜２０２の厚さは薄く、数１０［ｎｍ］〜１００［ｎｍ］程度であり、ある程度の厚さが必要な場合は、重ねて形成される。
【００３６】
上記変性部（ダメージ層、変質層）２０２ａは、具体的には、ＰＺＴ膜２０２が形成される時、そのＰＺＴ膜の一部分に熱的又は物理的にダメージを与え、ＰＺＴ膜の一部分の結晶構造を破壊する。このようにＰＺＴの結晶構造を破壊する方法としては、前述と同様に、次の（１）〜（４）の方法がある。
【００３７】
（１）ＰＺＴ膜上にレジストコートによりマスクを形成し、そのマスクの開口された部分にイオン注入し、ＰＺＴ膜の一部分の結晶を破壊する方法。
（２）レーザー照射により、ＰＺＴ膜の一部分の結晶を熱的に破壊する方法。
（３）外部から物理的に応力を与え、ＰＺＴ膜の一部分に予めクラックを生じさせる方法。
（４）ＰＺＴ膜の一部分をエッチングして除去し、各種成膜法によりシリコンの酸化膜やシリコンの多結晶（ポリシリコン）膜など他の物質で埋め直す方法。
【００３８】
上記（１）の方法におけるイオンについては、Ｓｉ、Ａｓ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｏ、Ｐ、Ｆｅ、Ｔｉなどのイオンが用いられ、加速電圧としては、１０［ＫＶ］〜３［ＭＶ］の範囲、注入量としては、１×１０１４［ａｔｏｍ／ｃｍ２］が望ましい。
【００３９】
また、ＰＺＴ膜２０２は下部電極２０１をシード層として成長する。そのため、下部電極２０１のシード層としての機能を部分的にキャンセルするようにすることで、上記上記変性部（ダメージ層、変質層）２０２ａを形成することもできる。
【００４０】
以上の方法により、ＰＺＴ膜２０２の作製時において、ＰＺＴ膜２０２の結晶化時に発生する積分応力Ｓが、図７及び図８に示すように、上記変性部２０２ａにより緩和され、クラックが発生することを抑制することが可能となる。
なお、図７及び図８の製造方法において、ＰＺＴ膜２０２が一度に連続的に結晶化する部分（上記変性部２０２ａで分断されたＰＺＴ膜部分）の面積としては、１［ｃｍ２］以上、１０［ｃｍ２］以下であることが望ましい。
【００４１】
なお、上記ウェハ基板２００上のＰＺＴ膜についても、前述のゾルゲル法やスパッタ法を用いて形成することができる。
【００４２】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
ＰＺＴなどの圧電体が膜状に形成されたＰＺＴ膜１１０，２０２などの圧電体膜であって、圧電体膜の一部分を変性させた変性部１１０ａ，２０２ａを有し、その変性部は圧電体膜の厚さ方向と直交する方向に位置し、圧電体膜は前記変性部を介して複数の圧電体膜部分からなる。
これよれば、上記実施形態１，２について説明したように、変性部を介して複数の圧電体膜部分からなるという簡易な構成で、圧電体膜の伸縮による応力を緩和することにより、圧電体膜の厚さ方向と直交する方向における伸縮によるクラックの発生を防止することができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、前記圧電体膜の厚さ方向と直交する面の長手方向において前記圧電体膜は前記変性部を介して複数の圧電体膜部分からなる。
これよれば、上記実施形態１について説明したように、圧電体膜の長手方向Ｌで積分されて大きくなりやすい応力を緩和させ、圧電体膜の破壊降伏応力より小さくできるので、圧電体膜の長手方向Ｌの伸縮によるクラックの発生を防止することができる。
（態様Ｃ）
上記態様Ｂにおいて、前記変性部を介した前記複数の圧電体膜部分の長手方向における長さＬ１に対する短手方向における長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が、１／５０以上、１／２以下であるこれによれば、上記実施形態１で説明したように、上記比（Ｌ２／Ｌ１）を上記所定の範囲にすることにより、より確実に、上記圧電体膜の長手方向Ｌにおける応力を圧電体膜の破壊降伏応力より小さくできる。
（態様Ｄ）
上記態様Ａ乃至Ｃのいずれかにおいて、前記変性部を介した前記複数の圧電体膜部分の面積が、１［ｃｍ２］以上、１０［ｃｍ２］以下である。
これによれば、上記実施形態２について説明したように、分断される面積が１［ｃｍ２］より小さいと、生産性が低下する。また、分断される面積が１０［ｃｍ２］を超えると、変性部２０２ａを形成しても面積が大きいためクラックが発生する場合がある。本態様Ｄでは、変性部２０２ａにより分離される面積が、１［ｃｍ２］以上、１０［ｃｍ２］以下であるので、生産性の低下を招くことなく、上記圧電体膜のクラックの発生を有効に防止することができる。
（態様Ｅ）
ＰＺＴアクチュエータ１００などの圧電体素子であって、上記態様Ａ乃至Ｄのいずれかの圧電体膜と、圧電体膜の表面に形成された下部電極１３０，上部電極１４０などの電極膜と、を備える。
これによれば、上記実施形態１，２について説明したように、使用時における圧電体膜のクラックの発生がない信頼性の高い圧電素子を提供できるとともに、製造工程における圧電体膜のクラックの発生を防いで歩留まりの高い圧電素子を提供することができる。
（態様Ｆ）
上記態様Ａ乃至Ｄのいずれかの圧電体膜の製造方法であって、圧電体膜を基板１２０，２００上に形成する工程と、基板１２０，２００上の圧電体膜の厚さ方向と直交する方向における圧電体膜の一部分を変性させた変性部１１０ａ，２０２ａを形成する工程と、を含む。
これによれば、上記実施形態１，２について説明したように、複数の圧電体膜部分に分断する変性部を形成するという簡易な構成で、圧電体膜の伸縮による応力を緩和することにより、圧電体膜の厚さ方向と直交する方向における伸縮によるクラックの発生を防止することができる。
（態様Ｇ）
上記態様Ｆにおいて、前記変性部は、圧電体膜の一部に対してイオンを注入することにより形成する。
これによれば、上記実施形態１，２について説明したように、前記変性部を圧電体膜中の所定位置に精度よく且つ容易に形成することができる。
（態様Ｈ）
上記態様Ｆにおいて、前記変性部は、圧電体膜の一部に対してレーザーを照射することにより形成する。
これによれば、上記実施形態１，２について説明したように、前記変性部を圧電体膜中の所定位置に精度よく且つ容易に形成することができる。
（態様Ｉ）
上記態様Ｆにおいて、前記変性部は、圧電体膜に対して外部から力を加えて圧電体膜の一部にクラックを発生させて形成する。
これによれば、上記実施形態１，２について説明したように、前記変性部を容易に形成することができる。
（態様Ｊ）
上記態様Ｆにおいて、前記変性部は、圧電体膜の一部をエッチングし、そのエッチングした部分に、圧電体膜とは異なる材料に置き換えて形成する。
これによれば、上記実施形態１，２について説明したように、圧電体膜の伸縮による応力を緩和する機能が高い変性部を形成することができる。
（態様Ｋ）
上記態様Ｊにおいて、基板１２０，２００は、シリコン基板であり、前記エッチングした部分は、シリコンの酸化膜又はシリコンの多結晶に置き換える。
これによれば、上記実施形態１，２について説明したように、シリコン基板上に形成した圧電体膜に対して変性部を容易に形成することができる。
（態様Ｌ）
圧電素子の製造方法であって、基板上に第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極上に上記態様Ａ乃至Ｄのいずれかの圧電体膜を形成する工程と、前記圧電体膜上に第２の電極を形成する工程と、を含む。
これによれば、上記実施形態１，２について説明したように、使用時における圧電体膜のクラックの発生がない信頼性の高い圧電素子を提供できるとともに、製造工程における圧電体膜のクラックの発生を防いで歩留まりの高い圧電素子を提供することができる。
（態様Ｍ）
上記態様Ｌにおいて、前記第１の電極の前記変性部に対応する部分を、前記圧電体膜の結晶性を部分的に低下させるように形成する。
これによれば、上記実施形態１，２について説明したように、第１の電極上に圧電体膜を形成するとき、圧電体膜を形成する工程を変更することなく、前記変性部を形成することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１００    ＰＺＴアクチュエータ
１１０    ＰＺＴ膜
１１０ａ  変性部
１１０ｃ  クラック
１２０    基板
１３０    下部電極
１４０    上部電極
２００    シリコン基板
２０１    下部電極
２０２    ＰＺＴ膜
２０２ａ  変性部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４４】
【特許文献１】特開０８−２４２０２４号公報
【図１】
2014179572.tif 000003
【図２】
2014179572.tif 000004
【図３】
2014179572.tif 000005
【図４】
2014179572.tif 000006
【図５】
2014179572.tif 000007
【図６】
2014179572.tif 000008
【図７】
2014179572.tif 000009
【図８】
2014179572.tif 000010