(57)【要約】【課題】新規な構造の圧電素子を提供する。【解決手段】圧電素子４は、第１電極１１と、第１電極の一方の表面に形成された第１圧電体膜１２と、第１圧電体膜１２における第１電極１１側とは反対側の表面上に配置された第２電極１４と、第２電極１４における第１圧電体膜１２側とは反対側の表面に形成され、第１圧電体膜１２とは異なる材料からなる第２圧電体膜１５と、第２圧電体膜１５上に形成された第３電極１６とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極の一方の表面に形成された第１圧電体膜と、
前記第１圧電体膜における前記第１電極側とは反対側の表面上に配置された第２電極と、
前記第２電極における前記第１圧電体膜側とは反対側の表面に形成され、前記第１圧電体膜とは異なる材料からなる第２圧電体膜と、
前記第２圧電体膜上に形成された第３電極とを含む、圧電素子。
【請求項２】
前記第１圧電体膜および前記第２圧電体膜のうちのいずれか一方の圧電体膜の圧電歪定数は、他方の圧電体膜よりも小さく、前記一方の圧電体膜の圧電電圧定数は、前記他方の圧電体膜よりも大きい、請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】
前記第１圧電体膜は、ＡｌＮまたはＡｌＮを含む材料からなる、請求項１または２のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項４】
前記第１圧電体膜は、Ｓｃ、ＮｂおよびＭｇのうちの少なくとも１つの金属が添加されたＡｌＮからなる、請求項１または２のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項５】
前記第１圧電体膜と前記第２電極との間に、前記第１圧電体膜と前記第２電極との間の密着性を高めるための密着層が形成されている、請求項３または４に記載の圧電素子。
【請求項６】
前記密着層は、導電性の金属酸化膜を含む、請求項５に記載の圧電素子。
【請求項７】
前記導電性の金属酸化膜は、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＳｒＲｕＯ３、ＬａＮｉＯｘおよびＺｎＯのうちのいずれかを含む、請求項６に記載の圧電素子。
【請求項８】
前記密着層は、絶縁性の金属酸化膜を含む、請求項５に記載の圧電素子。
【請求項９】
前記絶縁性の金属酸化膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２およびＴｉＯ２のいずれかを含む、請求項８に記載の圧電素子。
【請求項１０】
前記密着層は、前記第１圧電体膜上に形成されたＩｒ０２膜と、前記Ｉｒ０２膜上に形成されたＩｒ膜との積層膜からなる、請求項５に記載の圧電素子。
【請求項１１】
前記第２圧電体膜は、ＰｂおよびＴｉを含む強誘電性酸化物からなる、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項１２】
前記第２圧電体膜は、Ｂｉを含む強誘電性酸化物からなる、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項１３】
前記第２圧電体膜は、ＬｉおよびＮｂを含む強誘電性酸化物からなる、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項１４】
前記第２圧電体膜は、Ｋ、ＮａおよびＮｂを含む強誘電性酸化物からなる、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項１５】
前記第２圧電体膜は、ＢａおよびＴｉを含む強誘電性酸化物からなる、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項１６】
前記第２電極は、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｉｒ、Ｒｕ、ＮｉおよびＡｕのうちから任意に選択された１つの単膜または任意の組み合わせの積層膜からなる、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項１７】
前記第２電極は、前記密着層上に形成された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１０に記載の圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波センサ、圧電トランス等に利用される圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、圧電素子モジュールを開示している。特許文献１の圧電素子モジュールは、基板と、基板上に配置された振動板と、振動板上において同一平面上に横方向に並んで配置された第１および第２トランスデューサとを備えている。第１トランスデューサは、発信用超音波トランスデューサであり、振動板上に形成された第１電極と、振動板上に前記第１電極を覆うように形成された第１圧電体層と、第１圧電体層を覆うように形成された第２電極とからなる。第２トランスデューサは、受信用超音波トランスデューサであり、振動板上に形成された第３電極と、振動板上に前記第３電極を覆うように形成された第２圧電体層と、第２圧電体層を覆うように形成された第４電極とからなる。第２電極と第４電極とは一体的に形成されている。第２圧電体層は、圧電歪定数ｄ３３（ｄ定数）が第１圧電体層よりも小さいが、圧電電圧定数ｇ３３（ｇ定数）が第１圧電体層よりも大きい圧電材料からなる。
【０００３】
発信用超音波トランスデューサにより超音波を対象物に向けて発射し、その反射波を受信用超音波トランスデューサで受信することにより、対象物の有無や対象物までの距離を測定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１９４９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、新規な構造の圧電素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による圧電素子は、第１電極と、前記第１電極の一方の表面に形成された第１圧電体膜と、前記第１圧電体膜における前記第１電極側とは反対側の表面上に配置された第２電極と、前記第２電極における前記第１圧電体膜側とは反対側の表面に形成され、前記第１圧電体膜とは異なる材料からなる第２圧電体膜と、前記第２圧電体膜上に形成された第３電極とを含む。
【０００７】
この構成では、第１電極と第１圧電体膜と第２電極とによって第１圧電素子が構成され、第２電極と第２圧電体膜と第３電極とによって第２圧電素子が構成されている。したがって、この構成では、第１圧電体膜を含む第１圧電素子と、第１圧電体膜とは異なる材料から構成された第２圧電体膜を含む第２圧電素子とが積層配置された新たな構造の圧電素子が得られる。
【０００８】
この発明の一実施形態では、前記第１圧電体膜および前記第２圧電体膜のうちのいずれか一方の圧電体膜の圧電歪定数ｄ３３（ｄ定数）は、他方の圧電体膜よりも小さく、前記一方の圧電体膜の圧電電圧定数ｇ３３（ｇ定数）は、前記他方の圧電体膜よりも大きい。
この発明の一実施形態では、前記第１圧電体膜は、ＡｌＮまたはＡｌＮを含む材料からなる。
【０００９】
この発明の一実施形態では、前記第１圧電体膜は、Ｓｃ、ＮｂおよびＭｇのうちの少なくとも１つの金属が添加されたＡｌＮからなる。
この発明の一実施形態では、前記第１圧電体膜と前記第２電極との間に、前記第１圧電体膜と前記第２電極との間の密着性を高めるための密着層が形成されている。
この発明の一実施形態では、前記密着層は、導電性の金属酸化膜を含む。
【００１０】
この発明の一実施形態では、前記導電性の金属酸化膜は、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＳｒＲｕＯ３、ＬａＮｉＯｘおよびＺｎＯのうちのいずれかを含む。
この発明の一実施形態では、前記密着層は、絶縁性の金属酸化膜を含む。
この発明の一実施形態では、前記絶縁性の金属酸化膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２およびＴｉＯ２のいずれかを含む。
【００１１】
この発明の一実施形態では、前記密着層は、前記第１圧電体膜上に形成されたＩｒ０２膜と、前記Ｉｒ０２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、前記第２圧電体膜は、ＰｂおよびＴｉを含む強誘電性酸化物からなる。
この発明の一実施形態では、前記第２圧電体膜は、Ｂｉを含む強誘電性酸化物からなる。
【００１２】
この発明の一実施形態では、前記第２圧電体膜は、ＬｉおよびＮｂを含む強誘電性酸化物からなる。
この発明の一実施形態では、前記第２圧電体膜は、Ｋ、ＮａおよびＮｂを含む強誘電性酸化物からなる。
この発明の一実施形態では、前記第２圧電体膜は、ＢａおよびＴｉを含む強誘電性酸化物からなる。
【００１３】
この発明の一実施形態では、前記第２電極は、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｉｒ、Ｒｕ、ＮｉおよびＡｕのうちから任意に選択された１つの単膜または任意の組み合わせの積層膜からなる。
この発明の一実施形態では、前記第２電極は、前記密着層上に形成された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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、この発明の一実施形態に係る圧電素子が適用された圧電素子モジュールの図解的な平面図である。
【図２】図２は、図１のII-II線に沿う図解的な断面図である。
【図３】図３は、図１のＡ部を拡大して示す図解的な部分拡大断面図である。
【図４】図４は、圧電素子モジュールの製造工程の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、図４の次の工程を示す断面図である。
【図６】図６は、図５の次の工程を示す断面図である。
【図７】図７は、図６の次の工程を示す断面図である。
【図８】図８は、図７の次の工程を示す断面図である。
【図９】図９は、図８の次の工程を示す断面図である。
【図１０】図１０は、図９の次の工程を示す断面図である。
【図１１】図１１は、図１０の次の工程を示す断面図である。
【図１２】図１２は、図１１の次の工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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圧電素子が適用された圧電素子モジュールの図解的な平面図である。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１のＡ部を拡大して示す図解的な部分拡大断面図である。
圧電素子モジュール１は、表面２ａおよび裏面２ｂを有する基板２と、基板２の表面２ａに形成された振動板３と、振動板３における基板２側とは反対側の表面に形成された圧電素子４とを含む。
【００１６】
基板２は、扁平な直方体である。基板２は、この実施形態では、シリコン（Ｓｉ）基板からなる。基板２の中央部には、基板２を厚さ方向に貫通する平面視で長方形状の開口部５が形成されている。この開口部５は、後述する第１圧電体膜１２および第２圧電体膜１５が振動しやすくなるように形成されている。平面視において、開口部の４辺は、それぞれ基板２の４辺に平行である。
【００１７】
振動板３は、基板２上に形成されている。振動板３は、基板２の開口部５の天面部を区画している。振動板３は、この実施形態では、ＡｌＮ（アルミナイトライド）膜からなる。振動板３は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）から構成されていてもよい。振動板３の厚さは、たとえば、４５ｎｍ程度である。
圧電素子４は、振動板３上に形成された第１電極１１と、第１電極１１上に形成された第１圧電体膜１２と、第１圧電体膜１２上に形成された密着層１３と、密着層１３上に形成された第２電極１４と、第２電極１４上に形成された第２圧電体膜１５と、第２圧電体膜１５上に形成された第３電極１６とを含む。
【００１８】
第１電極１１は、振動板３の表面の全域に形成されている。第１電極１１は、この実施形態では、Ｍｏ（モリブデン）からなる。第１電極１１の厚さは、たとえば、１００ｎｍ程度である。
第１圧電体膜１２は、第１電極１１の表面のほぼ全域に形成されている。第１圧電体膜１２には、平面視において、開口部５の１辺の中間部と、基板２の対応する１辺の中間部との間位置に長方形状の開口部１２ａが形成されており、第１電極１１の表面が開口部１２ａを介して露出している。この露出部分は、第１電極１１を外部に接続するためのパッド部１１ａを構成している。第１圧電体膜１２は、この実施形態では、ＡｌＮ（アルミナイトライド）膜からなる。第１圧電体膜１２の厚さは、たとえば１μｍ程度である。
【００１９】
密着層１３は、第１圧電体膜１２の表面のほぼ全域に形成されている。密着層１３には、第１圧電体膜１２の開口部１２ａを取り囲むように、平面視で長方形状の開口部１３ａが形成されている。密着層１３は、第１圧電体膜１２と第２電極１４との間の密着性を高めるために設けられている。密着層１３は、この実施形態では、第１圧電体膜１２上に形成されたＩｒＯｘ（酸化イリジウム）膜２１と、ＩｒＯｘ膜２１上に形成されたＩｒ（イリジウム）膜２２との積層膜（ＩｒＯｘ／Ｉｒ積層膜）からなる。ＩｒＯｘ膜２１の厚さは５０ｎｍ程度であり、Ｉｒ膜２２の厚さは５０ｎｍ程度である。主としてＩｒＯｘ膜２１が第１圧電体膜１２と第２電極１４との間の密着性を高めるための膜であり、Ｉｒ膜２２は、ＩｒＯｘ膜２１のＯｘによって第２電極１４が酸化するのを防止するための膜（酸化防止膜）である。
【００２０】
密着層１３は、ＩｒＯｘ層のような導電性の金属酸化膜の他、絶縁性の金属酸化膜を含んでいるものであってもよい。導電性の金属酸化膜としては、ＩｒＯｘ層の他、ＲｕＯｘ（酸化ルテニウム）膜、ＳｒＲｕＯ３（酸化ストロンチウム・ルテニウム）膜、ＬａＮｉＯｘ（酸化ランタン・ニッケル）膜、ＺｎＯ（酸化亜鉛）膜等が挙げられる。絶縁性の金属酸化膜としては、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）膜、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）膜およびＴｉＯ２（酸化チタン）膜等が挙げられる。
【００２１】
第２電極１４は、密着層１３の表面の全域に形成されている。第２電極１４には、密着層１３の開口部１３ａと整合する開口部１４ａが形成されている。第２電極１４は、この実施形態では、密着層１３上に形成されたＴｉ（チタン）膜２３と、Ｔｉ膜２３上に形成されたＰｔ（プラチナ）膜２４との積層膜（Ｔｉ／Ｐｔ）２２とからなる。Ｔｉ膜２３の厚さは２０ｎｍ程度であり、Ｐｔ膜２４の厚さは、２００ｎｍ程度である。第２電極１４は、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ａｕのうちから任意に選択された１つの単膜または任意の組み合わせの積層膜から構成されてもよい。
【００２２】
第２圧電体膜１５は、第２電極１４の表面のほぼ全域に形成されている。第２圧電体膜１５には、第２電極１４の開口部１４ａを取り囲むように、平面視で長方形状の開口部１５ａが形成されている。さらに、第２圧電体膜１５には、平面視において、基板２の開口部５に対して開口部１５ａと反対側に長方形状の開口部１５ｂが形成されており、第２電極１４の表面が開口部１５ｂを介して露出している。この露出部分は、第２電極１４を外部に接続するためのパッド部１４ｂを構成している。第２圧電体膜１５は、この実施形態では、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３：チタン酸ジルコン酸鉛）膜からなる。第２圧電体膜１５の厚さは、たとえば、１μｍ程度である。
【００２３】
第３電極１６は、第２圧電体膜１５上に形成されている。第３電極１６は、平面視において、基板２の中央部に対応した領域に形成されている。具体的には、第３電極１６は、平面視において、基板２の開口部５の周縁内に配置された主電極部１６Ａと、主電極部１６Ａから第２圧電体膜１５の開口部１５ｂ側に向かって延びた延長部１６Ｂとからなる。
主電極部１６Ａは、平面視において、基板２の開口部５の天面部とほぼ相似でかつ開口部５の天面部よりも小さい長方形状である。主電極部１６Ａの長手方向の長さは、開口部５の天面部の長手方向の長さよりも短く形成されている。主電極部１６Ａの短手方向に沿う両端縁は、開口部５の天面部の対応する両端縁に対して所定間隔をあけて内側に配置されている。また、主電極部１６Ａの短手方向の幅は、開口部５の天面部の短手方向の幅よりも短く形成されている。主電極部１６Ａの長手方向に沿う両側縁は、開口部５の天面部の対応する両側縁に対して所定間隔をあけて内側に配置されている。
【００２４】
延長部１６Ｂは、平面視において、主電極部１６Ａの両側縁のうち、第２圧電体膜１５の開口部１５ｂ側の側縁の中央部から開口部５の天面部の対応する側縁を横切って開口部１５ｂ近くまで延びている。延長部１６Ｂの先端部の表面は、第１電極１１を外部に接続するためのパッド部１６Ｂａを構成している。
第３電極１６は、第２圧電体膜１５上に形成されたＩｒＯｘ（酸化イリジウム）膜２５と、ＩｒＯｘ膜２５上に形成されたＩｒ（イリジウム）膜２６との積層膜（ＩｒＯｘ／Ｉｒ積層膜）からなる。ＩｒＯｘ膜２５の厚さは５０ｎｍ程度であり、Ｉｒ膜２６の厚さは５０ｎｍ程度である。
【００２５】
第１電極１１と、下面に密着層１３が形成された第２電極１４と、それらによって挟まれた第１圧電体膜１２とによって、第１圧電素子４Ａが構成されている。第２電極１４と、第３電極１６と、それらによって挟まれた第２圧電体膜１５とによって、第２圧電素子４Ｂが構成されている。つまり、圧電素子４は、第１圧電素子４Ａと、第２圧電素子４Ｂとを備えている。
【００２６】
第１圧電素子４Ａの第１圧電体膜１２と、第２圧電素子４Ｂの第２圧電体膜１５とは、互いに異なる材料から構成されている。第１圧電体膜１２および第２圧電体膜１５のうちのいずれか一方の圧電体膜の圧電歪定数ｄ３３は、他方の圧電体膜よりも小さく、前記一方の圧電体膜の圧電電圧定数ｇ３３は、前記他方の圧電体膜よりも大きいことが好ましい。
【００２７】
この実施形態では、第２圧電体膜１５としては、圧電歪定数ｄ３３が比較的大きなものが用いられている。一方、第１圧電体膜１２としては、圧電歪定数ｄ３３が第２圧電体膜１５よりも小さく、圧電電圧定数ｇ３３が、第２圧電体膜１５よりも大きいものが用いられている。
前述したように、この実施形態では、第１圧電体膜１２は、ＡｌＮ（アルミナイトライド）膜からなる。第１圧電体膜１２は、たとえばＳｃ（スカンジウム）、Ｎｂ（ニオブ）およびＭｇ（マグネシウム）のうちの少なくとも１つの金属が添加されたＡｌＮ膜から構成されてもよい。
【００２８】
また、前述したように、この実施形態では、第２圧電体膜１５は、ＰＺＴ膜からなる。第２圧電体膜１５は、Ｐｂ（鉛）およびＴｉ（チタン）を含む、ＰＺＴ以外の強誘電性酸化物から構成されていてもよい。第２圧電体膜１５は、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（タンタル酸ストロンチウムビスマス），ＦｅＢｉＯ３（鉄酸ビスマス）等のように、Ｂｉ（ビスマス）を含む強誘電性酸化物から構成されていてもよい。また、第２圧電体膜１５は、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）のように、Ｌｉ（リチウム）およびＮｂ（ニオブ）を含む強誘電性酸化物から構成されていてもよい。また、第２圧電体膜１５は、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３（ニオブ酸カリウム・ナトリウム）のように、Ｋ（カリウム）、Ｎａ（ナトリウム）およびＮｂ（ニオブ）を含む強誘電性酸化物から構成されていてもよい。また、第２圧電体膜１５は、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）のように、Ｂａ（バリウム）およびＴｉ（チタン）を含む強誘電性酸化物から構成されていてもよい。
【００２９】
前述の圧電素子モジュール１は、超音波センサとして用いることができる。超音波センサとして用いる場合には、たとえば第２圧電素子４Ｂにより超音波を対象物に向けて発射し、その反射波を第１圧電素子４Ａで受信することにより、対象物の有無や対象物までの距離を測定できる。
前述の実施形態では、第１圧電体膜１２を含む第１圧電素子４Ａと、第１圧電体膜１２とは異なる材料から構成された第２圧電体膜１５を含む第２圧電素子４Ｂとが積層配置された新たな構造の圧電素子が得られる。
【００３０】
ＡｌＮを含む第１圧電体膜１２と、ＴｉおよびＰｔの一方または両方を含む第２電極１４とは、一般的に密着性が高くない。このため、第１圧電体膜１２上に第２電極１４を直接形成した場合には、これらの間で膜剥がれが発生しやすい。前述の実施形態では、第１圧電体膜１２と第２電極１４との間に、密着層１３が介在しているので、第１圧電体膜１２と第２電極１４との間の密着性を高めることができる。このため、第１圧電体膜１２と第２電極１４との間で膜剥がれが発生するのを抑制できる。
【００３１】
図４〜図１２は、圧電素子モジュール１の製造工程の一例を示す断面図であり、図２に対応する切断面を示す。
まず、図４に示すように、基板２の表面２ａの全面に振動板３が形成される。ただし、基板２としては、最終的な基板２の厚さより厚いものが用いられる。具体的には、スパッタ法によって、シリコン基板２の表面にＡｌＮ膜（たとえば４５ｎｍ厚）が形成される。
【００３２】
次に、図５に示すように、スパッタ法によって、振動板３の表面の全面に、第１電極１１が形成される。第１電極１１は、Ｍｏ膜（たとえば１００ｎｍ厚）からなる。この後、スパッタ法によって、第１電極１１の表面の全面に、第１圧電体膜１２の材料膜である第１圧電体材料膜５２が第１電極１１上の全面に形成される。具体的には、スパッタ法によって、たとえば１μｍ厚の第１圧電体材料膜５２が形成される。第１圧電体材料膜５２は、ＡｌＮ膜（たとえば１μｍ厚）からなる。
【００３３】
次に、図６に示すように、スパッタ法によって、第１圧電体材料膜５２の表面の全面に、密着層の材料膜である密着材料膜５３が形成される。密着材料膜５３は、たとえば、ＩｒＯ２膜（たとえば５０ｎｍ厚）を下層とし、Ｉｒ膜（たとえば５０ｎｍ厚）を上層とするＩｒ０２／Ｉｒ積層膜である。この後、スパッタ法によって、密着材料膜５３の表面の全面に、第２電極１４の材料膜である第２電極膜５４が形成される。第２電極膜５４は、Ｔｉ膜（たとえば２０ｎｍ厚）を下層とし、Ｐｔ膜（たとえば２００ｎｍ厚）を上層とするＴｉ／Ｐｔ積層膜である。
【００３４】
次に、図７に示すように、第２圧電体膜１５の材料膜である第２圧電体材料膜５５が第２電極膜５４の表面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、たとえば１μｍ厚の第２圧電体材料膜５２が形成される。このような圧電体材料膜５２は、金属酸化物結晶粒の焼結体からなる。この後、第２圧電体材料膜５２の表面の全面に第３電極１６の材料膜である第３電極膜５６が形成される。第３電極膜５６は、たとえばＩｒＯ２膜（たとえば５０ｎｍ厚）を下層とし、Ｉｒ膜（たとえば５０ｎｍ厚）を上層とするＩｒ０２／Ｉｒ積層膜からなる。このような第３電極膜５６は、たとえばスパッタ法で形成される。
【００３５】
次に、図８〜図１１に示すように、第３電極膜５６、第２圧電体材料膜５５、第２電極膜５４、密着材料膜５３および第１圧電体材料膜のパターニングが行われる。まず、図８に示すように、フォトリソグラフィによって、第３電極膜５６のパターンのレジストマスク６１が形成される。そして、このレジストマスク６１をマスクとして、第３電極膜５６がエッチングされることにより、所定パターンの第３電極１６が形成される。これにより、主電極部１６Ａおよび延長部１６Ｂからなる第３電極１６が形成される。
【００３６】
次に、図９に示すように、レジストマスク６１が剥離された後、フォトリソグラフィによって、第２圧電体膜１５のパターンのレジストマスク６２が形成される。そして、このレジストマスク６２をマスクとして、第２圧電体材料膜５５がエッチングされることにより、所定パターンの第２圧電体膜１５が形成される。これにより、開口部１５ａ，１５ｂを有する第２圧電体膜１５が形成される。
【００３７】
次に、図１０に示すように、レジストマスク６２が剥離された後、フォトリソグラフィによって、第２電極１４のパターンのレジストマスク６３が形成される。そして、このレジストマスク６３をマスクとして、第２電極膜５４および密着材料膜５３が連続してエッチングされることにより、所定パターンの第２電極１４および密着層１３が形成される。これにより、開口部１４ａおよびパッド部１４ｂを有する第２電極１４が形成されるとともに、開口部１３ａを有する密着層１３が形成される。
【００３８】
次に、図１１に示すように、レジストマスク６３が剥離された後、フォトリソグラフィによって、第１圧電体膜１２のパターンのレジストマスク６４が形成される。そして、このレジストマスク６４をマスクとして、第１圧電体材料膜５２がエッチングされることにより、所定パターンの第１圧電体膜１２が形成される。これにより、開口部１２ａを有する第２電極１４が形成される。これにより、第１電極１１に開口部１２ａから露出するパッド部１１ａが形成される。
【００３９】
次に、図１２に示すように、レジストマスク６４が剥離された後、基板２を薄くするための裏面研削が行われる。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６２５μｍ厚程度の基板２が、３００μｍ厚程度に薄型化されてもよい。レジストマスク６４が剥離されることにより、第２電極１４に開口部１５ｂから露出するパッド部１４ｂが現れる。この後、基板２に対して、基板２の裏面からエッチングを行うことによって開口部５が形成される。これにより、図１〜図３に示される圧電素子モジュール１が得られる。
【００４０】
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、第１圧電体膜１２として、圧電歪定数ｄ３３が第２圧電体膜１５よりも小さく、圧電電圧定数ｇ３３が第２圧電体膜１５よりも大きいものが用いられている。しかし、第１圧電体膜１２として、圧電歪定数ｄ３３が第２圧電体膜１５よりも大きく、圧電電圧定数ｇ３３が第２圧電体膜１５よりも小さいものを用いてもよい。言い換えれば、第２圧電体膜１５として、圧電歪定数ｄ３３が第１圧電体膜１２よりも小さく、圧電電圧定数ｇ３３が、第１圧電体膜１２よりも大きいものが用いられるようにしてもよい。
【００４１】
この発明による圧電素子は、超音波センサの他、圧電トランスにも利用することができる。
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。
【符号の説明】
【００４２】
１  圧電素子モジュール
２  基板
２ａ  表面
２ｂ  裏面
３  振動板
４  圧電素子
５  開口部
１１  第１電極
１１ａ  パッド部
１２  第１圧電体膜
１２ａ  開口部
１３  密着層
１３ａ  開口部
１４  第２電極
１４ａ  開口部
１４ｂ  パッド部
１５  第２圧電体膜
１５ａ  開口部
１５ｂ  開口部
１６  第３電極
１６Ａ  主電極部
１６Ｂ  延長部
１６Ｂａ  パッド部
２１  ＩｒＯｘ膜
２２  Ｉｒ層
２３  Ｔｉ膜
２４  Ｐｔ膜
２５  ＩｒＯｘ膜
２６  Ｉｒ層
５２  第１圧電体材料膜
５３  密着材料膜
５４  第２電極膜
５５  第２圧電体材料膜
５６  第３電極膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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