(57)【要約】      （修正有）【課題】信頼性の高い圧電素子、圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置を提供する。【解決手段】圧電素子１００は、基板１０と、基板１０の上方に形成された下部電極２０と、下部電極２０の側面３４および上面３２を覆って形成された圧電体層３０と、圧電体層３０の側面３４および上面３２を覆って形成された上部電極４０と、を含み、上部電極４０は、圧電体層３０の上面３２において、第１領域４０Ａと、第２領域４０Ｂと、を有し、第１領域４０Ａは、平面視において下部電極２０と重なる領域の少なくとも一部を含み、第２領域４０Ｂは、第１領域４０Ａ以外の領域であり、第１領域４０Ａは、第２領域４０Ｂよりも厚みが小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上方に形成された下部電極と、
前記下部電極の側面および上面を覆って形成された圧電体層と、
前記圧電体層の側面および上面を覆って形成された上部電極と、
を含み、
前記上部電極は、前記圧電体層の上面において、第１領域と、第２領域と、を有し、
前記第１領域は、平面視において前記下部電極と重なる領域の少なくとも一部を含み、
前記第２領域は、前記第１領域以外の領域であり、
前記第１領域は、前記第２領域よりも厚みが小さい、圧電素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記上部電極は、第１上部電極と、第２上部電極と、を有し、
前記第１上部電極は、前記圧電体層の上面に形成され、
前記第２上部電極は、前記圧電体層の側面および前記第２領域に形成され、かつ、前記第２領域において、前記第１上部電極の上面に形成された、圧電素子。
【請求項３】
請求項２において、
さらに、中間層を有し、
前記中間層は、前記第１領域および前記第２領域に形成され、かつ、前記第１上部電極と前記第２上部電極との間に位置する、圧電素子。
【請求項４】
請求項２において、
さらに、中間層を有し、
前記中間層は、前記第２領域に形成され、かつ、前記第１上部電極と前記第２上部電極との間に位置する、圧電素子。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、
さらに、前記中間層は、前記圧電体層の側面に形成され、かつ、前記圧電体層の側面において前記第２上部電極の下に位置する、圧電素子。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧電素子を含み、
前記基板は、前記圧電体層の動作によって変形する、圧電アクチュエーター。
【請求項７】
請求項６に記載の圧電アクチュエーターと、
ノズル孔と連通し、前記圧電アクチュエーターの動作によって容積が変化する圧力室と、
を含む、液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項７に記載の液体噴射ヘッドを含む、液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子、圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子は、圧電体が２つの電極によって挟まれた構造を含んでいる。圧電素子は、このような構造を含むため、圧電体に電界を印加して伸縮等の変形を生じさせることができる。
【０００３】
圧電素子は、液体噴射ヘッド等の圧電アクチュエーターにも利用されている。圧電素子の性能は、圧電体の劣化により悪化する場合がある。圧電体が水分と接触すると、例えば、２つの電極間に生じる漏れ電流の増加などを発生し、圧電素子の信頼性が低下することが知られている。
【０００４】
圧電体が水分と接触することを抑制する方法としては、バリア膜によって、圧電体を覆うことが行われている。このような例としては、特開２００５−０８８４４１号公報（特許文献１）には、圧電体を電極で覆い、該電極にバリア膜の機能を兼ねさせ、圧電体と水分との接触を抑制した液体噴射ヘッドの開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０８８４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、信頼性の高い圧電素子を提供することにある。
【０００７】
本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、上記圧電素子を含む圧電アクチュエーターを提供することにある。
【０００８】
本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、上記圧電アクチュエーターを含む液体噴射ヘッドを提供することにある。
【０００９】
本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、上記液体噴射ヘッドを含む液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明の態様の１つに係る圧電素子は、
基板と、
前記基板の上方に形成された下部電極と、
前記下部電極の側面および上面を覆って形成された圧電体層と、
前記圧電体層の側面および上面を覆って形成された上部電極と、
を含み、
前記上部電極は、前記圧電体層の上面において、第１領域と、第２領域と、を有し、
前記第１領域は、平面視において前記下部電極と重なる領域の少なくとも一部を含み、
前記第２領域は、前記第１領域以外の領域であり、
前記第１領域は、前記第２領域よりも厚みが小さい。
【００１１】
本発明の態様の１つに係る圧電素子は、第１領域における上部電極の厚みの方が第２領域における上部電極の厚みよりも小さい。そのため、圧電素子の機械的動作（変形等）の拘束をより小さく抑えることができ、信頼性の高い圧電素子を得ることができる。
【００１２】
（２）本発明の態様の１つに係る圧電素子において、
前記上部電極は、第１上部電極と、第２上部電極と、を有し、
前記第１上部電極は、前記圧電体層の上面に形成され、
前記第２上部電極は、前記圧電体層の側面および前記第２領域に形成され、かつ、前記第２領域において、前記第１上部電極の上面に形成されることができる。
【００１３】
本発明の態様の１つに係る圧電素子は、第１領域に形成される第２上部電極を除去する際に、第１上部電極がエッチングストッパとなることができる。そのため、第１上部電極がエッチングされにくいので、圧電素子の信頼性をより高めることができる。
【００１４】
（３）本発明の態様の１つに係る圧電素子において、
さらに、中間層を有し、
前記中間層は、前記第１領域および前記第２領域に形成され、かつ、前記第１上部電極と前記第２上部電極との間に位置することができる。
【００１５】
本発明の態様の１つに係る圧電素子は、第１領域に形成される第２上部電極を除去する際に、中間層がエッチングストッパとなることができる。そのため、第１上部電極がエッチングされないので、信頼性の高い圧電素子を得ることができる。
【００１６】
（４）本発明の態様の１つに係る圧電素子において、
さらに、中間層を有し、
前記中間層は、前記第２領域に形成され、かつ、前記第１上部電極と前記第２上部電極との間に位置することができる。
【００１７】
本発明の態様の１つに係る圧電素子は、第１領域に中間層が形成されない。そのため、圧電素子の機械的動作（変形等）の拘束をより小さく抑えることができ、信頼性の高い圧電素子を得ることができる。
【００１８】
（５）本発明の態様の１つに係る圧電素子において、
さらに、前記中間層は、前記圧電体層の側面に形成され、かつ、前記圧電体層の側面において前記第２上部電極の下に位置することができる。
【００１９】
本発明の態様の１つに係る圧電素子は、第２上部電極が圧電素子に接触していない。したがって、第２上部電極が酸化されにくいので、信頼性の高い圧電素子を得ることができる。
【００２０】
（６）本発明の態様の１つに係る圧電アクチュエーターは、
上記の圧電素子を含み、
前記基板は、前記圧電体層の動作によって変形する。
【００２１】
本発明の態様の１つに係る圧電アクチュエーターは、上記圧電素子を含むため、高い信頼性を有することができる。
【００２２】
（７）本発明の態様の１つに係る液体噴射ヘッドは、
上記の圧電アクチュエーターと、
ノズル孔と連通し、前記圧電アクチュエーターの動作によって容積が変化する圧力室と、
を含む。
【００２３】
本発明の態様の１つに係る液体噴射ヘッドは、上記圧電アクチュエーターを含むため、高い信頼性を有することができる。
【００２４】
（８）本発明の態様の１つに係る液体噴射装置は、
上記の液体噴射ヘッドを含む。
【００２５】
本発明の態様の１つに係る液体噴射装置は、上記液体噴射ヘッドを含むため、高い信頼性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係る圧電素子１００を模式的に示す断面図。
【図２】第２実施形態に係る圧電素子１１０を模式的に示す断面図。
【図３】第３実施形態に係る圧電素子１２０を模式的に示す断面図。
【図４】第４実施形態に係る圧電素子１３０を模式的に示す断面図。
【図５】第５実施形態に係る圧電素子１４０を模式的に示す断面図。
【図６】第６実施形態に係る圧電素子１５０を模式的に示す断面図。
【図７】第１実施形態に係る圧電素子１００の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】第１実施形態に係る圧電素子１００の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】第１実施形態に係る圧電素子１００の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】第１実施形態に係る圧電素子１００の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１１】第１実施形態に係る圧電素子１００の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１２】第２実施形態に係る圧電素子１１０の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１３】第２実施形態に係る圧電素子１１０の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１４】第２実施形態に係る圧電素子１１０の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１５】第２実施形態に係る圧電素子１１０の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１６】第３実施形態に係る圧電素子１２０の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１７】第３実施形態に係る圧電素子１２０の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１８】第３実施形態に係る圧電素子１２０の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１９】第３実施形態に係る圧電素子１２０の製造工程を模式的に示す断面図。
【図２０】第５実施形態に係る圧電素子１４０の製造工程を模式的に示す断面図。
【図２１】第７実施形態に係る液体噴射ヘッド４００を模式的に示す断面図。
【図２２】第７実施形態に係る液体噴射ヘッド４００を模式的に示す分解斜視図。
【図２３】第８実施形態に係る液体噴射装置５００を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００２８】
１．  第１実施形態
１．１  圧電素子
図１は、第１実施形態に係る圧電素子１００を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る圧電素子１００は、基板１０と、下部電極２０と、圧電体層３０と、上部電極４０と、を含む。
【００２９】
基板１０は、例えば、導電体、半導体、絶縁体で形成された平板とすることができる。基板１０は、単層であっても、複数の層が積層された構造であってもよい。また、基板１０は、上面が平面的な形状であれば内部の構造は限定されず、例えば、内部に空間等が形成された構造であってもよい。例えば、後述する液体噴射ヘッド（図２１参照）のように、基板１０の下方に圧力室等が形成されているような場合においては、基板１０より下方に形成される複数の構成をまとめて一つの基板１０とみなしてもよい。
【００３０】
基板１０は、例えば、可撓性を有し、圧電体層３０の動作によって変形（屈曲）することのできる振動板であってもよい。この場合、圧電素子１００は、振動板と、下部電極２０と、圧電体層３０と、上部電極４０と、を含む圧電アクチュエーター１０２となる。ここで、基板１０が可撓性を有するとは、基板１０がたわむことができることを指す。基板１０を振動板とした場合、基板１０のたわみは、例えば、圧電アクチュエーター１０２を液体噴射ヘッドに使用する場合、吐出させる液体の体積と同程度に圧力室の容積を変化させうる程度である。
【００３１】
基板１０が振動板である場合は、基板１０の材質としては、例えば、酸化ジルコニウム、窒化シリコン、酸化シリコンなどの無機酸化物、ステンレス鋼などの合金を例示することができる。この場合においても基板１０は、例示した物質の２種以上の積層構造であってもよい。
【００３２】
本実施形態では、以下、基板１０が振動板であって、酸化ジルコニウムによって形成されている場合を例示する。したがって、圧電素子１００は、可撓性を有し、圧電体層３０の動作によって変形（屈曲）することができる振動板を備えた圧電アクチュエーター１０２と実質的に同一である。したがって以下の説明においては、圧電素子１００および圧電アクチュエーター１０２は、相互に読み替えることができる。
【００３３】
基板１０（振動板）の厚みは、用いる材質の弾性率等によって選択することができる。基板１０の厚みは、例えば、２００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下とすることができる。基板１０の厚みが２００ｎｍよりも薄いと、振動等の機械的出力を取り出しにくくなる場合があり、２０００ｎｍよりも厚いと、振動等が生じなくなる場合がある。
【００３４】
下部電極２０は、基板１０の上方に形成される。下部電極２０の材質としては、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（例えば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）などを例示することができる。
【００３５】
下部電極２０は、例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。下部電極２０と基板１０との間には、例えば、密着層等が形成されていてもよい。この場合の密着層としては、例えばチタン層などが挙げられる。
【００３６】
下部電極２０の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。下部電極２０の機能としては、圧電体層３０に電圧を印加するための一方の電極（圧電体層３０の下部に形成された下部電極）となることが挙げられる。
【００３７】
圧電体層３０は、下部電極２０の側面および上面を覆って形成される。図１の例では、圧電体層３０は、下部電極２０の上面および側面と、基板１０の上面と、を覆って形成されている。圧電体層３０と下部電極２０との間には、他の層が形成されてもよい。この場合の他の層としては、例えば圧電体層３０の結晶の配向を制御するための配向制御層（例えばチタン層）などが挙げられる。
【００３８】
圧電体層３０の厚さは、例えば、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下とすることができる。圧電体層３０の厚みが前記範囲を外れると、基板１０を変形させるために必要な伸縮が得られなくなる場合がある。
【００３９】
圧電体層３０は、上面３２と、上面３２に連続する側面３４と、を有する。図示の例では、圧電体層３０の上面３２は、平坦な面であり、基板１０の上面と平行となっている。圧電体層３０の側面３４は、一つの面で構成されてもよいし、複数の面によって構成されてもよい。また、圧電体層３０の側面３４は、曲面を含んで構成されてもよい。
【００４０】
圧電体層３０は、圧電材料によって形成される。そのため圧電体層３０は、下部電極２０および上部電極４０によって電界が印加されることで変形することができる。この変形により基板１０は、たわんだり振動したりすることができる。
【００４１】
圧電体層３０の材質としては、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト型酸化物を用いることができる。このような材料の具体例としては、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）（以下これを「ＰＺＴ」と略記することがある）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３）（以下これを「ＰＺＴＮ」と略記することがある。）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３）などが挙げられる。
【００４２】
上部電極４０は、圧電体層３０の上面３２および側面３４を覆って形成される。図１の例では、上部電極４０は、基板１０の上面と、圧電体層３０の上面３２および側面３４と、を覆って形成されている。
【００４３】
上部電極４０は、圧電体層３０の上面３２において、第１領域４０Ａと、第２領域４０Ｂと、を有する。第１領域４０Ａは、平面視において下部電極２０と重なる領域の少なくとも一部を含む。第２領域４０Ｂは、第１領域４０Ａ以外の領域である。
【００４４】
図１の例では、第１領域４０Ａは、平面視における下部電極２０と重なる領域を示している。また、図１の例では、第２領域４０Ｂは、平面視における下部電極２０と重なる領域を除く領域、つまり、第１領域４０Ａ以外の領域を示している。
【００４５】
上部電極４０において、第１領域４０Ａは、第２領域４０Ｂよりも厚みが小さい。図１の例では、圧電体層３０の上面３２における上部電極４０の厚みは、第１領域４０Ａの方が第２領域４０Ｂよりも薄く形成されている。第１領域４０Ａを第２領域４０Ｂよりも薄く形成することによって、上部電極４０による圧電体層３０の機械的動作（変形等）の拘束をより小さく抑えることができる。
【００４６】
上部電極４０の機能のとしては、下部電極２０と対になり、圧電素子１００の一方の電極となることが挙げられる。また、上部電極４０の機能としては、圧電体層３０の圧電材料と、外界からの水分等との接触を抑制することが挙げられる。すなわち、上部電極４０は、水分等を透過させにくいバリア性を有する。そのため上部電極４０によって覆われた圧電体層３０の圧電材料は、水分等による劣化が抑制される。
【００４７】
上部電極４０の厚みは、バリア性を有し、圧電素子１００の動作に悪影響を与えない範囲であれば限定されない。上部電極４０の厚みは、例えば１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることができる。上部電極５０の厚みが１０ｎｍよりも薄いと、電気抵抗の増大、バリア性の不足、ピンホールの発生等を招く場合があり、２００ｎｍよりも大きいと、圧電素子１００の変形を阻害してしまう場合がある。
【００４８】
特に、第１領域４０Ａにおける上部電極４０の厚みは、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。第１領域４０Ａにおける厚みを上記範囲内にすることで、圧電素子１００の機械的動作（変形等）の拘束をより小さく抑えることができる。そのため、圧電素子１００の変形をより向上させ、信頼性の高い圧電素子を得ることができる。
【００４９】
上部電極４０の材質は、バリア性を有し、かつ、導電性を有する限り特に限定されない。上部電極４０の材質は、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（例えば酸化イリジウムなど）、ＳＲＯ、ＬＮＯなどを例示することができる。また、上部電極４０は、単層でもよいし、複数の層を積層した構造であってもよい。
【００５０】
上部電極４０は、例えば、蒸着、スパッタ等の方法により形成されることができる。このような方法により成膜された上部電極４０は、成膜時に内部に残留応力が生じる場合がある。内部に残留した応力は、上部電極４０が厚み方向に屈曲している部位に集中して生じやすい。つまり、残留応力は、圧電体層３０における上面３２と側面３４との境界部分である屈曲部に集中する。屈曲部に形成された上部電極４０は、他の部位に比較してクラック等の破壊が生じやすい。したがって、上部電極４０において、第１領域４０Ａよりも厚みの大きい第２領域４０Ｂを屈曲部に形成することによって、クラック等を防止することができる。
【００５１】
本実施形態に係る圧電素子１００は、圧電体層３０の上面３２における上部電極４０の厚みは、第１領域４０Ａの方が第２領域４０Ｂよりも薄い。そのため、圧電素子１００の機械的動作（変形等）の拘束をより小さく抑えることができる。したがって、圧電素子１００の変形をより向上でき、信頼性の高い圧電素子１００を得ることができる。
【００５２】
なお、後述する第２実施形態ないし第８実施形態は、上述の第１実施形態と同様の作用効果を有することができ、同様の作用効果についてはその記載を省略する。
【００５３】
１．２  圧電素子の製造方法
次に、圧電素子の製造方法として、上述の第１実施形態の圧電素子１００を製造する方法を例示し、図面を参照しながら説明する。図７ないし図１１は、圧電素子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００５４】
まず、図７に示すように、基板１０上に下部電極２０を形成する。図７の例では、基板１０として、シリコン基板１２の上にジルコニア層１４が形成されたものを用いている。下部電極２０は、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法などにより形成されることができる。より具体的には、基板１０上の全面に、下部電極（図示せず）を形成してパターニングすることにより、下部電極２０を形成することができる。
【００５５】
次に、図８に示すように、下部電極２０を覆うように、基板１０の上面の全面に圧電体層３０ａを形成する。これにより、下部電極２０の側方および上方に圧電体層３０ａが形成される。圧電体層３０ａは、例えば、ゾルゲル法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法、レーザーアブレーション法などにより形成されることができる。ここで圧電体層３０ａの材質が、例えば、ＰＺＴである場合、酸素雰囲気で７００℃程度のアニールを行うことにより、圧電体層３０ａを結晶化することができる。なお、結晶化は、圧電体層３０ａをパターニングした後に行ってもよい。
【００５６】
次いで、第１パターニング工程を行う。第１パターニング工程は、例えば、以下のように行うことができる。まず、圧電体層３０ａの上面に所望の形状のレジストを形成する（図示せず）。次いで、レジストをマスクとして圧電体層３０ａをエッチングして、圧電体層３０を形成する。このようにして、図９に示すように、下部電極２０および圧電体層３０の積層構造を形成する。
【００５７】
第１パターニング工程におけるエッチングは、例えば、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）のような高密度プラズマ装置を用いたドライエッチングにより行うことができる。高密度プラズマ装置（ドライエッチング装置）において、１．０Ｐａ以下の圧力に設定すると良好なエッチングを行うことができる。圧電体層３０ａにＰＺＴを用いた場合のエッチングガスとしては、例えば、塩素系ガスとフロン系ガスとの混合ガスを用いることができる。塩素系のガスとしては、例えば、Ｃｌ２、ＢＣｌ３などが挙げられる。フロン系のガスとしては、例えば、Ｃ４Ｆ８、ＣＦ４などが挙げられる。
【００５８】
次に、図１０に示すように、基板１０の上面と、圧電体層３０の上面３２および側面３４と、を覆うように上部電極４０ａを形成する。上部電極４０ａは、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法などにより形成されることができる。
【００５９】
次いで、第２パターニング工程を行う。第２パターニング工程は、例えば、以下のように行うことができる。まず、上部電極４０ａの上面において、第１領域４０Ａ以外の領域に所定の形状のレジストを形成する（図示せず）。次いで、レジストをマスクとして、図１１に示すように、第１領域４０Ａを所望の厚み（例えば、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下）までエッチングして上部電極４０を形成する。第２パターニング工程によって、圧電体層３０の上面３２における上部電極４０の厚みは、第１領域４０Ａの方が第２領域４０Ｂよりも薄くなるように形成される。
【００６０】
第２パターニング工程におけるエッチングは、第１パターニング工程におけるエッチングと同様の方法で行うことができる。例えば、上部電極４０ａにイリジウムを用いた場合のエッチングガスとしては、例えば、塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いることができる。
【００６１】
次に、必要に応じて、上部電極４０をパターニングして上部電極の配線層を形成しても良い（図示せず）。
【００６２】
以上の工程により、圧電素子１００を製造することができる。本実施形態に係る圧電素子１００の製造方法によれば、圧電素子１００の機械的動作（変形等）の拘束をより小さく抑えることができ、信頼性の高い圧電素子１００を容易に製造することができる。
【００６３】
２．  第２実施形態
２．１  圧電素子
次に、第２実施形態に係る圧電素子１１０について、図面を参照しながら説明する。図２は、第２実施形態に係る圧電素子１１０を模式的に示す断面図であり、図１に対応している。以下、第２実施形態に係る圧電素子１１０において、第１実施形態に係る圧電素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６４】
第２実施形態に係る圧電素子１１０は、上部電極４０が第１上部電極４２および第２上部電極４４を有するという点で、第１実施形態に係る圧電素子１００と異なっている。それ以外の点については、第２実施形態に係る圧電素子１１０は、第１実施形態に係る圧電素子１００と同様である。
【００６５】
図２に示すように、上部電極４０は、第１上部電極４２と、第２上部電極４４と、を有することができる。第１上部電極４２は、圧電体層３０の上面に形成されることができる。図２の例では、第１上部電極４２は、圧電体層３０の上面３２を覆って形成されている。
【００６６】
第２上部電極４４は、圧電体層３０の側面３４および第２領域４０Ｂに形成され、かつ、第２領域４０Ｂにおいて、第１上部電極４２の上面に形成されることができる。図２の例では、第２上部電極４４は、基板１０の上面、圧電体層３０の側面３４、および第２領域４０Ｂに形成されている。さらに、図２の例では、第２上部電極４４は、第２領域４０Ｂにおいて、第１上部電極４２の上面に形成されている。
【００６７】
図２に示すように、第１領域４０Ａには、第１上部電極４２が形成されている。一方、第２領域４０Ｂには、第１上部電極４２および第２上部電極４４が形成されている。したがって、上部電極４０の厚みは、圧電体層３０の上面３２において、第１領域４０Ａの方が第２領域４０Ｂよりも薄く形成される。そのため、上部電極４０による圧電体層３０の機械的動作（変形等）の拘束をより小さく抑えることができる。
【００６８】
第１上部電極４２および第２上部電極４４は、第１実施形態において例示した上部電極４０の材質を用いることができる。第１上部電極４２と第２上部電極４４とは、それぞれ同一の材質を用いてもよいし、異なる材質を用いてもよい。異なる材質を用いる場合には、第２上部電極だけ選択的に除去できるエッチング条件を用いることで、第１上部電極４２をエッチングストッパ層として使用でき、第１領域４０Ａに形成される第２上部電極４４を容易に除去できる。
【００６９】
第１上部電極４２をエッチングストッパとして利用すると、第１上部電極４２の上面が露出した時点でエッチングを停止できる。そのため、第１領域４０Ａの上面は、ほとんどエッチングされることがない。したがって、第１領域４０Ａの厚みを一定に加工することが容易であり、均一な特性の圧電素子を製造しやすい。
【００７０】
また、上述したように、第１領域４０Ａの上面は、ほとんどエッチングされることがない。したがって、第２実施形態における第１領域４０Ａの上面は、第１実施形態における第１領域４０Ａの上面に比べて、平坦な面を有することができる。
【００７１】
２．２  圧電素子の製造方法
次に、圧電素子の製造方法として、上述の第２実施形態の圧電素子１１０を製造する方法を例示し、図面を参照しながら説明する。図１２ないし図１５は、圧電素子１１０の製造工程を模式的に示す断面図である。以下、第２実施形態に係る圧電素子１１０の製造方法において、第１実施形態に係る圧電素子１００の製造方法における構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７２】
第２実施形態に係る圧電素子１１０の製造方法は、上部電極４０の形成工程について、第１実施形態に係る圧電素子１００の製造方法と異なっている。それ以外の点については、第２実施形態に係る圧電素子１１０の製造方法は、第１実施形態に係る圧電素子１００の製造方法と同様である。
【００７３】
図１２に示すように、圧電体層３０ａを覆うように、圧電体層３０ａの上面の全面に第１上部電極４２ａを形成する。第１上部電極４２ａの形成方法は、上述した第１実施形態における上部電極４０ａと同様の方法を用いることができる。
【００７４】
次いで、第１パターニング工程を行う。第１パターニング工程では、図１３に示すように、第１上部電極４２ａおよび圧電体層３０ａをエッチングし、下部電極２０、圧電体層３０、および第１上部電極４２の積層構造を形成する。第１パターニング工程におけるエッチングは、上述した第１実施形態における第１パターニング工程と同様の方法を用いることができる。例えば、第１上部電極４２ａにイリジウムを用いた場合のエッチングガスとしては、塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いることができる。また、圧電体層３０ａにＰＺＴを用いた場合のエッチングガスとしては、塩素系ガスとフロン系ガスとの混合ガスを用いることができる。塩素系のガスとしては、例えば、Ｃｌ２、ＢＣｌ３などが挙げられる。フロン系のガスとしては、例えば、Ｃ４Ｆ８、ＣＦ４などが挙げられる。
【００７５】
圧電体層３０ａは、その上面が第１上部電極４２ａによって覆われている。そのため、圧電体層３０ａの上面は、第１パターニング工程によるダメージ（例えばレジスト塗布やレジスト剥離等）を受けにくくなり、信頼性の高い圧電素子を形成できる。
【００７６】
次に、図１４に示すように、基板１０の上面と、圧電体層３０の側面３４と、第１上部電極４２の上面を覆うように第２上部電極４４ａを形成する。第２上部電極４４ａの形成方法は、上述した第１実施形態における上部電極４０ａと同様の方法を用いることができる。
【００７７】
次いで、第２パターニング工程を行う。第２パターニング工程では、図１５に示すように、第１領域４０Ａにおける第２上部電極４４ａを第１上部電極４２の上面が露出するまでエッチングする。このようにして、第１上部電極４２と第２上部電極４４とからなる上部電極４０を形成する。第２パターニング工程を行うことで、第１領域４０Ａには、第１上部電極４２のみが形成されている。一方、第２領域４０Ｂには、第１上部電極４２および第２上部電極４４が形成されている。したがって、上部電極４０の厚みは、圧電体層３０の上面３２において、第１領域４０Ａの方が第２領域４０Ｂよりも薄く形成される。
【００７８】
第２パターニング工程におけるエッチングは、上述した第１実施形態に係る第２パターニング工程と同様の方法で行うことができる。例えば、第２上部電極４４ａにタングステンを用いた場合のエッチングガスとしては、フロン系のガスを用いることができる。フロン系のガスとしては、例えば、ＳＦ６、ＣＦ４などが挙げられる。
【００７９】
第１上部電極４２と第２上部電極４４とについて、異なる材料を用いた場合には、第２パターニング工程において、エッチングの選択比を利用することができる。第２パターニング工程において、第２上部電極４４ａに対して選択比の高いエッチングガスを用いた場合には、第１上部電極４２の表面が露出した時点でエッチングを容易に終了させることができる。つまり、第１上部電極４２は、エッチングストッパとして機能して、第２パターニング工程においてエッチングされにくい。そのため、第１上部電極４２は、圧電体素子の上面３２を水分等から確実に保護することができる。
【００８０】
また、第１上部電極４２をエッチングストッパとして利用すると、第１上部電極４２の上面が露出した時点でエッチングを停止できる。そのため、第２領域４０Ａの上面は、ほとんどエッチングされることがない。したがって、第２実施形態における第２領域４０Ａの上面は、第１実施形態における第２領域４０Ａの上面に比べて、より均一で平坦な面を有することができる。
【００８１】
３．  第３実施形態
３．１  圧電素子
次に、第３実施形態に係る圧電素子１２０について、図面を参照しながら説明する。図３は、第３実施形態に係る圧電素子１２０を模式的に示す断面図であり、図２に対応している。以下、第３実施形態に係る圧電素子１２０において、第２実施形態に係る圧電素子１１０の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８２】
第３実施形態に係る圧電素子１２０は、圧電体層３０の上面において第１上部電極４２と第２上部電極４４との間に中間層５０を有するという点で、第２実施形態に係る圧電素子１１０と異なっている。それ以外の点については、第３実施形態に係る圧電素子１２０は、第２実施形態に係る圧電素子１１０と同様である。
【００８３】
圧電素子１２０は、中間層５０を有することができる。中間層５０は、第１領域４０Ａおよび第２領域４０Ｂに形成され、かつ、第１上部電極４２と第２上部電極４４との間に位置することができる。図３の例では、中間層５０は、第１領域４０Ａおよび第２領域４０Ｂにおいて、第１上部電極４２の上面に形成されている。また、図３の例では、中間層５０は、第２領域４０Ｂにおいて、第２上部電極４４の下面に形成されている。
【００８４】
中間層５０の材質としては、例えば、アルミニウム、チタン、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの酸化物（例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）、酸化ケイ素、窒化ケイ素等の絶縁体を例示することができる。
【００８５】
中間層５０は、例示した材質の単層構造でもよいし、複数の材質を積層した構造であってもよい。中間層５０の厚みは、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。
【００８６】
中間層５０の機能としては、第２上部電極４４のエッチングを行う際に、エッチングストッパ層となることが挙げられる。したがって、第１上部電極４２と第２上部電極４４とに同一の材質を用いる場合には、中間層５０にエッチングストッパ層となる材質を選択することによって、第１領域４０Ａにおける第２上部電極４４を容易に除去できる。
【００８７】
３．２  圧電素子の製造方法
次に、圧電素子の製造方法として、上述の第３実施形態の圧電素子１２０を製造する方法を例示し、図面を参照しながら説明する。図１６ないし図１９は、圧電素子１２０の製造工程を模式的に示す断面図である。以下、第３実施形態に係る圧電素子１２０の製造方法において、第２実施形態に係る圧電素子１１０の製造方法における構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８８】
第３実施形態に係る圧電素子１２０の製造方法は、中間層５０の形成工程が加わった点について、第２実施形態に係る圧電素子１１０の製造方法と異なっている。それ以外の点については、第３実施形態に係る圧電素子１２０の製造方法は、第２実施形態に係る圧電素子１１０の製造方法と同様である。
【００８９】
図１６に示すように、第１上部電極４２ａを覆うように、第１上部電極４２ａの上面の全面に中間層５０ａを形成する。中間層５０ａの形成方法は、上述した第２実施形態における第１上部電極４２ａと同様の方法を用いることができる。
【００９０】
次いで、第１パターニング工程を行う。第１パターニング工程では、図１７に示すように、中間層５０ａ、第１上部電極４２ａ、および圧電体層３０ａをエッチングし、下部電極２０、圧電体層３０、第１上部電極４２、および中間層５０の積層構造を形成する。
【００９１】
第１パターニング工程におけるエッチングは、例えば、上述した第２実施形態における第１パターニング工程と同様の方法を用いることができる。例えば、中間層５０ａの材質にチタンを用いた場合のエッチングガスとしては、塩素ガスを用いることができる。また、第１上部電極４２ａにイリジウムを用いた場合のエッチングガスとしては、塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いることができる。また、圧電体層３０ａにＰＺＴを用いた場合のエッチングガスとしては、塩素系ガスとフロン系ガスとの混合ガスを用いることができる。塩素系のガスとしては、例えば、Ｃｌ２、ＢＣｌ３などが挙げられる。フロン系のガスとしては、例えば、Ｃ４Ｆ８、ＣＦ４などが挙げられる。
【００９２】
次に、図１８に示すように、基板１０の上面と、圧電体層３０の側面３４と、中間層５０ａとを覆うように第２上部電極４４ａを形成する。第２上部電極４４ａの形成方法は、上述した第２実施形態における第２上部電極４４ａと同様の方法を用いることができる。
【００９３】
次いで、第２パターニング工程を行う。第２パターニング工程では、図１９に示すように、第１領域４０Ａにおける第２上部電極４４ａを中間層５０の上面が露出するまでエッチングする。このようにして、第１上部電極４２と第２上部電極４４とからなる上部電極４０を形成する。第２パターニング工程を行うことで、第１領域４０Ａには、第１上部電極４２および中間層５０が形成されている。一方、第２領域４０Ｂには、第１上部電極４２、中間層５０および第２上部電極４４が形成されている。したがって、上部電極４０の厚みは、圧電体層３０の上面３２において、第１領域４０Ａの方が第２領域４０Ｂよりも薄く形成される。
【００９４】
第２パターニング工程におけるエッチングは、第１実施形態に係る第２パターニング工程と同様の方法で行うことができる。例えば、第２上部電極４４ａにイリジウムを用いた場合のエッチングガスとしては、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いることができる。
【００９５】
中間層５０と第２上部電極４４とについて、異なる材料を用いた場合には、第２パターニング工程において、エッチングの選択比を利用することができる。以下に、一例として、中間層５０にチタン、第２上部電極４４ａにイリジウムを用いた場合について述べる。第２上部電極４４ａのエッチングガスに塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いると、エッチングの選択比によって、中間層５０はほとんどエッチングされない。例えば、酸素ガスの流量を４０％以上とすると、中間層５０に用いたチタンのエッチングレートは、第２上部電極４４ａに用いたイリジウムのエッチングレートに対して、１０分の１以下となる。したがって、中間層５０の表面が露出した時点でエッチングを容易に終了させることができる。
【００９６】
また、中間層５０は、第２パターニング工程における第１上部電極４２のエッチングを防止する、エッチングハードマスクとして機能することができる。
【００９７】
以上のように、中間層５０にエッチングストッパ層となる材質を選択することによって、第１領域４０Ａにおける第２上部電極４４を容易に除去できる。したがって、本実施形態に係る圧電素子１２０の製造方法では、第１上部電極４２と第２上部電極４４とに同一の材質を用いても、容易に圧電素子１２０を製造することができる。
【００９８】
４．  第４実施形態
４．１  圧電素子
次に、第４実施形態に係る圧電素子１３０について、図面を参照しながら説明する。図４は、第４実施形態に係る圧電素子１３０を模式的に示す断面図であり、図３に対応している。以下、第４実施形態に係る圧電素子１３０において、第３実施形態に係る圧電素子１２０の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９９】
第４実施形態に係る圧電素子１３０は、第１領域４０Ａに中間層５０を有さないという点で、第３実施形態に係る圧電素子１２０と異なっている。それ以外の点については、第４実施形態に係る圧電素子１３０は、第３実施形態に係る圧電素子１２０と同様である。
【０１００】
中間層５０は、第２領域４０Ｂに形成され、かつ、第１上部電極４２と第２上部電極４４との間に位置することができる。図４の例では、中間層５０は、第２領域４０Ｂにおいて、第１上部電極４２の上面、かつ第２上部電極４４の下面に形成されている。
【０１０１】
第４実施形態にかかる圧電素子１３０は、第１領域４０Ａにおいて、中間層５０が形成されていない。そのため、第４実施形態にかかる圧電素子１３０は、第３実施形態にかかる圧電素子１２０に比べて、第１領域４０Ａにおける圧電体層３０の機械的動作（変形等）の拘束をより小さく抑えることができる。
【０１０２】
４．２  圧電素子の製造方法
次に、圧電素子の製造方法として、上述の第４実施形態の圧電素子１３０を製造する方法を例示し説明する。以下、第４実施形態に係る圧電素子１３０の製造方法において、第３実施形態に係る圧電素子１２０の製造方法における構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０３】
第４実施形態に係る圧電素子１３０の製造方法は、第２パターニング工程において中間層５０のパターニングが加わった点について、第３実施形態に係る圧電素子１２０の製造方法と異なっている。それ以外の点については、第４実施形態に係る圧電素子１３０の製造方法は、第３実施形態に係る圧電素子１２０の製造方法と同様である。
【０１０４】
第４実施形態に係る圧電素子１３０の製造方法において、第２パターニング工程は、以下のように行うことができる。図１９に示すように、まず、第１領域４０Ａにおける第２上部電極４４ａを中間層５０ａの上面が露出するまでエッチングする。このようにして、第１上部電極４２と第２上部電極４４とからなる上部電極４０を形成する。
【０１０５】
第２上部電極４４のエッチングは、第３実施形態における第２パターニング工程と同様の方法で行うことができる。例えば、第２上部電極４４ａにイリジウムを用いた場合のエッチングガスとしては、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いることができる。
【０１０６】
次いで、図４に示すように、第１領域における中間層５０ａを第１上部電極４２の上面が露出するまでエッチングして、圧電素子１３０が得られる。
【０１０７】
中間層５０ａのエッチングは、第３実施形態における第２パターニング工程のエッチングと同様の方法で行うことができる。例えば、中間層５０ａの材質にチタンを用いた場合のエッチングガスとしては、塩素ガスを用いることができる。
【０１０８】
チタンはイリジウムよりも塩素に反応しやすい。そのため、第１上部電極４２にイリジウムを用いた場合には、圧力を高くする、バイアスの電力を下げるなど、化学反応性を高めるようなエッチング条件とすることで、チタンからなる中間層５０ａを選択的に除去できる。
【０１０９】
第２パターニング工程によって、第１領域４０Ａには、第１上部電極４２が形成されている。一方、第２領域４０Ｂには、第１上部電極４２、中間層５０および第２上部電極４４が形成されている。したがって、上部電極４０の厚みは、圧電体層３０の上面３２において、第１領域４０Ａの方が第２領域４０Ｂよりも薄く形成される。
【０１１０】
本実施形態に係る中間層５０と上部電極４０とは、エッチングにおいて一方の選択比が高くなるような材質を選択することができる。例えば、第２上部電極４４ａをエッチングする際に、第２上部電極４４ａのエッチング速度が、中間層５０ａのエッチング速度に対して大きくなるような材質を選択することができる。この場合には、中間層５０ａがエッチングストッパ層として機能することができる。
【０１１１】
また、中間層５０ａのエッチングの際には、中間層５０ａのエッチング速度が、第１上部電極４２のエッチング速度に対して大きくなるような材質またはエッチング条件を選択することができる。この場合には、第１上部電極４２がエッチングストッパ層として機能することができる。
【０１１２】
以上のように、圧電素子１３０は、第２パターニング工程によって、第１領域４０Ａにおける中間層５０が除去されている。したがって、第４実施形態にかかる圧電素子１３０は、第３実施形態にかかる圧電素子１２０に比べて、第１領域４０Ａにおける圧電体３０の機械的動作（変形等）の拘束をより小さく抑えることができる。
【０１１３】
５．  第５実施形態
５．１  圧電素子
次に、第５実施形態に係る圧電素子１４０について、図面を参照しながら説明する。図５は、第５実施形態に係る圧電素子１４０を模式的に示す断面図であり、図３に対応している。以下、第５実施形態に係る圧電素子１４０において、第３実施形態に係る圧電素子１２０の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１１４】
第５実施形態に係る圧電素子１４０は、圧電体層３０の側面３４に中間層５０を有する点で、第３実施形態に係る圧電素子１２０と異なっている。それ以外の点については、第５実施形態に係る圧電素子１４０は、第３実施形態に係る圧電素子１２０と同様である。
【０１１５】
中間層５０は、圧電体層３０の側面３４に形成され、かつ、圧電体層３０の側面３４において第２上部電極４４の下に位置することができる。図５の例では、中間層５０は、第１領域４０Ａにおいて、第１上部電極４２の上面に形成されている。また、図５の例では、中間層５０は、第２領域４０Ｂにおいて、第１上部電極４２と第２上部電極４４との間に形成されている。また、図５の例では、中間層５０は、圧電体層３０の側面３４において、第２上部電極４４の下に形成されている。
【０１１６】
本実施形態における中間層５０の機能の一つとしては、圧電体層３０の圧電材料と、外界からの水分等との接触を抑制することが挙げられる。すなわち、中間層５０は、水分等を透過させにくいバリア性を有することができる。そのため中間層５０によって覆われた圧電体層３０の圧電材料は、水分等による劣化が抑制されることができる。
【０１１７】
さらに、中間層５０の機能の一つとしては、第２上部電極４４の密着層としての機能を有することができる。また、中間層５０の機能の一つとしては、第２上部電極４４と圧電体層３０との直接の接触による反応を抑制することができる。
【０１１８】
中間層５０の材質としては、導電性を有する限り特に限定されないが、バリア性を有し、圧電体層３０、基板１０、第１上部電極４２、および第２上部電極４４との密着性が高いほうが望ましい。また、中間層５０の材質としては、第２上部電極４４や圧電体層３０の構成元素の拡散バリアとしての機能を有するものでも良い。中間層５０の材質は、例えば、チタン、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（例えば酸化イリジウムなど）、ＳＲＯ、ＬＮＯ、窒化チタン、窒化チタンアルミニウムなどを例示することができる。また、中間層５０は、単層でもよいし、複数の層を積層した構造であってもよい。
【０１１９】
第２上部電極４４は、その下面に中間層５０が形成されているので、圧電体層３０に接していない。そのため、第２上部電極４４は、圧電体層３０によって酸化されにくい。したがって、第２上部電極４４の材質としては、第１実施形態において例示した上部電極の材質に加えて、比較的酸化や拡散のしやすいアルミニウム、銅等の材質を用いることができる。さらに、中間層５０に、圧電体層３０、基板１０、第１上部電極４２との密着性の良い材質（例えばチタン）を選択すると、第２上部電極４４の材質としては、中間層５０との密着性のみを考慮すればよく、材質の選択がしやすくなる。
【０１２０】
以上のように、第５実施形態における第２上部電極４４は、上述した第１実施形態ないし第４実施形態における上部電極４０（第２上部電極４４）に比べて、多様な材質を用いることができる。
【０１２１】
５．２  圧電素子の製造方法
次に、圧電素子の製造方法として、上述の第５実施形態の圧電素子１４０を製造する方法を例示し、図面を参照しながら説明する。図２０は、圧電素子１４０の製造工程を模式的に示す断面図である。以下、第５実施形態に係る圧電素子１４０の製造方法において、第２実施形態に係る圧電素子１１０の製造方法における構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２２】
第５実施形態に係る圧電素子１４０の製造方法は、第１パターニング工程後であって第２上部電極４４ａを形成する前に中間層５０ａを形成する点について、第２実施形態に係る圧電素子１１０の製造方法と異なっている。それ以外の点については、第５実施形態に係る圧電素子１４０の製造方法は、第２実施形態に係る圧電素子１１０の製造方法と同様である。
【０１２３】
第５実施形態に係る圧電素子１４０の製造方法において、第１パターニング工程以降の工程は、以下のように行うことができる。まず、図２０に示すように、基板１０の上面と、圧電体層３０の側面３４と、第１上部電極４２の上面を覆うように中間層５０ａを形成する。中間層５０ａの形成方法は、上述した第３実施形態における中間層５０ａと同様の方法を用いることができる。
【０１２４】
次いで、図２０に示すように、中間層５０ａを覆うように第２上部電極４４ａを形成する。第２上部電極４４ａの形成方法は、上述した第３実施形態における第２上部電極４４ａと同様の方法を用いることができる。
【０１２５】
上記の工程以外については、第３実施形態における圧電素子１２０の製造方法と同様に行い、第５実施形態に係る圧電素子１４０を得ることができる。本実施形態の圧電素子１４０の製造方法によれば、圧電素子１４０の機械的動作（変形等）の拘束をより小さく抑えることができ、信頼性の高い圧電素子１４０を容易に製造することができる。
【０１２６】
６．  第６実施形態
６．１  圧電素子
次に、第６実施形態に係る圧電素子１５０について、図面を参照しながら説明する。図６は、第６実施形態に係る圧電素子１５０を模式的に示す断面図であり、図５に対応している。以下、第６実施形態に係る圧電素子１５０において、第５実施形態に係る圧電素子１４０の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２７】
第６実施形態に係る圧電素子１５０は、第１領域４０Ａに中間層５０を有さないという点で、第５実施形態に係る圧電素子１４０と異なっている。それ以外の点については、第６実施形態に係る圧電素子１５０は、第５実施形態に係る圧電素子１４０と同様である。
【０１２８】
中間層５０は、圧電体層３０の側面３４に形成され、圧電体層３０の側面３４において第２上部電極４４の下面に形成されることができる。図６の例では、中間層５０は、第２領域４０Ｂにおいて、第１上部電極４２と第２上部電極４４との間に形成されている。また、図６の例では、中間層５０は、圧電体層３０の側面３４において、第２上部電極４４の下面に形成されている。
【０１２９】
第６実施形態にかかる圧電素子１５０は、第１領域４０Ａにおいて、中間層５０が形成されていない。そのため、第６実施形態にかかる圧電素子１５０は、第５実施形態にかかる圧電素子１４０に比べて、第１領域４０Ａにおける圧電体３０の機械的動作（変形等）の拘束をより小さく抑えることができる。
【０１３０】
６．２  圧電素子の製造方法
次に、圧電素子の製造方法として、上述の第６実施形態の圧電素子１５０を製造する方法を例示し説明する。以下、第６実施形態に係る圧電素子１５０の製造方法において、第５実施形態に係る圧電素子１４０の製造方法における構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１３１】
第６実施形態に係る圧電素子１５０の製造方法は、第２パターニング工程において中間層５０ａのパターニングが加わった点について、第５実施形態に係る圧電素子１４０の製造方法と異なっている。それ以外の点については、第６実施形態に係る圧電素子１５０の製造方法は、第５実施形態に係る圧電素子１４０の製造方法と同様である。
【０１３２】
第６実施形態に係る圧電素子１５０の製造方法において、第２パターニング工程までは、第５実施形態に係る圧電素子の１４０の製造方法と同様に行うことができる。また、第２パターニング工程以降については、第４実施形態に係る圧電素子１３０の製造方法と同様に行うことができる。
【０１３３】
以上のようにして、第６実施形態に係る圧電素子１５０を得ることができる。圧電素子１５０は、第２パターニング工程によって、第１領域４０Ａにおける中間層５０が除去されている。したがって、第６実施形態にかかる圧電素子１５０は、第５実施形態にかかる圧電素子１４０に比べて、第１領域４０Ａにおける圧電体３０の機械的動作（変形等）の拘束をより小さく抑えることができる。
【０１３４】
７．  第７実施形態
次に、本発明にかかる圧電素子が圧電アクチュエーターとして機能する液体噴射ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図２１は、液体噴射ヘッド４００の要部を模式的に示す断面図である。図２２は、液体噴射ヘッド４００の分解斜視図であり、通常使用される状態とは上下を逆に示したものである。
【０１３５】
液体噴射ヘッド４００は、上述の圧電素子（圧電アクチュエーター）を有することができる。以下の例では、圧電アクチュエーターとして圧電素子１００を有する液体噴射ヘッド４００について説明する。なお、上述のとおり、圧電素子１００が圧電アクチュエーターとして機能する場合、基板１０は、可撓性を有し、圧電体層３０の動作によって変形する振動板となっている。
【０１３６】
また、図２１の液体噴射ヘッド４００は、第１実施形態に係る圧電素子１００を複数形成したものを示すが、上述した他の実施形態の圧電素子も同様に複数形成することができる。以下、液体噴射ヘッド４００において、上述の圧電素子１００と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１３７】
液体噴射ヘッド４００は、図２１に示すように、下部電極２０、圧電体層３０、および上部電極４０からなる積層構造体２００より構成されており、積層構造体２００が複数形成されているものである。図２１の例では、積層構造体２００が３つ設けられているが、その数は特に限定されない。
【０１３８】
上部電極４０は、複数の積層構造体２００において、共通する電極となっている。下部電極２０は、複数の積層構造体２００において、個別の電極となっており、電気的に分離されている。
【０１３９】
液体噴射ヘッド４００は、図２１および図２２に示すように、ノズル孔４１２を有するノズル板４１０と、圧力室４２２を形成するための圧力室基板４２０と、圧電素子１００と、を含む。さらに、液体噴射ヘッド６００は、図２２に示すように、筐体４３０を有することができる。なお、図２２では、圧電素子１００の積層構造体２００を簡略化して図示している。
【０１４０】
ノズル板４１０は、図２１および図２２に示すように、ノズル孔４１２を有する。ノズル孔４１２からは、インクが吐出されることができる。ノズル板４１０には、たとえば、多数のノズル孔４１２が一列に設けられている。ノズル板４２０の材質としては、たとえば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などを挙げることができる。
【０１４１】
圧力室基板４２０は、ノズル板４１０上（図２２の例では下）に設けられている。圧力室基板４２０の材質としては、たとえば、シリコンなどを例示することができる。圧力室基板４２０がノズル板４１０と基板１０との間の空間を区画することにより、図２２に示すように、リザーバー（液体貯留部）４２４と、リザーバー４２４と連通する供給口４２６と、供給口４２６と連通する圧力室４２２と、が設けられている。すなわち、リザーバー４２４、供給口４２６および圧力室４２２は、ノズル板４１０と圧力室基板４２０と基板１０とによって区画されている。リザーバー４２４は、外部（たとえばインクカートリッジ）から、基板１０に設けられた貫通孔４２８を通じて供給されるインクを一時貯留することができる。リザーバー４２４内のインクは、供給口４２６を介して、圧力室４２２に供給されることができる。圧力室４２２は、基板１０の変形により容積が変化する。圧力室４２２はノズル孔４１２と連通しており、圧力室４２２の容積が変化することによって、ノズル孔４１２からインク等が吐出される。
【０１４２】
圧電素子１００は、圧力室基板４２０上（図２２の例では下）に設けられている。圧電素子１００の積層構造体２００は、圧電素子駆動回路（図示せず）に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて動作（振動、変形）することができる。基板１０は、積層構造体２００（圧電体層３０）の動作によって変形し、圧力室４２２の内部圧力を適宜変化させることができる。
【０１４３】
筐体４３０は、図２２に示すように、ノズル板４１０、圧力室基板４２０および圧電素子１００を収納することができる。筐体４３０の材質としては、たとえば、樹脂、金属などを挙げることができる。
【０１４４】
液体噴射ヘッド４００は、上述した信頼性の高い圧電素子１００を有する。したがって、液体噴射ヘッド４００は、信頼性の高いものとなっている。
【０１４５】
なお、ここでは、液体噴射ヘッド４００がインクジェット式記録ヘッドである場合について説明した。しかしながら、本発明の液体噴射ヘッドは、たとえば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどとして用いられることもできる。
【０１４６】
８．  第８実施形態
次に、本実施形態にかかる液体噴射装置について、図面を参照しながら説明する。図２３は、本実施形態にかかる液体噴射装置５００を模式的に示す斜視図である。液体噴射装置５００は、本発明にかかる液体噴射ヘッドを有する。以下では、液体噴射装置５００が上述の液体噴射ヘッド４００を有するインクジェットプリンターである場合について説明する。
【０１４７】
液体噴射装置５００は、図２３に示すように、ヘッドユニット５３０と、駆動部５１０と、制御部５６０と、を含む。さらに、液体噴射装置５００は、装置本体５２０と、給紙部５５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ５２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口５２２と、装置本体５２０の上面に配置された操作パネル５７０と、を含むことができる。
【０１４８】
ヘッドユニット５３０は、上述した液体噴射ヘッド４００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット５３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ５３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ５３１を搭載した運搬部（キャリッジ）５３２と、を備える。
【０１４９】
駆動部５１０は、ヘッドユニット５３０を往復動させることができる。駆動部５１０は、ヘッドユニット５３０の駆動源となるキャリッジモーター５４１と、キャリッジモーター５４１の回転を受けて、ヘッドユニット５３０を往復動させる往復動機構５４２と、を有する。
【０１５０】
往復動機構５４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸５４４と、キャリッジガイド軸５４４と平行に延在するタイミングベルト５４３と、を備える。キャリッジガイド軸５４４は、キャリッジ５３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ５３２を支持している。さらに、キャリッジ５３２は、タイミングベルト５４３の一部に固定されている。キャリッジモーター５４１の作動により、タイミングベルト５４３を走行させると、キャリッジガイド軸５４４に導かれて、ヘッドユニット５３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【０１５１】
制御部５６０は、ヘッドユニット５３０、駆動部５１０および給紙部５５０を制御することができる。
【０１５２】
給紙部５５０は、記録用紙Ｐをトレイ５２１からヘッドユニット５３０側へ送り込むことができる。給紙部５５０は、その駆動源となる給紙モーター５５１と、給紙モーター５５１の作動により回転する給紙ローラー５５２と、を備える。給紙ローラー５５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラー５５２ａおよび駆動ローラー５５２ｂを備える。駆動ローラー５５２ｂは、給紙モーター５５１に連結されている。制御部５６０によって供紙部５５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット５３０の下方を通過するように送られる。
【０１５３】
ヘッドユニット５３０、駆動部５１０、制御部５６０および給紙部５５０は、装置本体５２０の内部に設けられている。
【０１５４】
液体噴射装置５００は、信頼性の高い液体噴射ヘッド４００を有する。したがって液体噴射装置５００の信頼性は高いものとなっている。
【０１５５】
なお、上述した例では、液体噴射装置５００がインクジェットプリンターである場合について説明したが、本発明の液体噴射装置は、工業的な液体吐出装置として用いられることもできる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。
【０１５６】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。たとえば各実施形態および各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【０１５７】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（たとえば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１５８】
１０  基板、１２  シリコン基板、１４  ジルコニア層、２０  下部電極、３０，３０ａ  圧電体層、４０，４０ａ  上部電極、４０Ａ  第１領域、４０Ｂ  第２領域、４２，４２ａ  第１上部電極、４４，４４ａ  第２上部電極、５０，５０ａ  中間層、１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０  圧電素子、２００  積層構造体、４００  液体噴射ヘッド、４１０  ノズル板、４１２  ノズル孔、４２０  圧力室基板、４２２  圧力室、４２４  リザーバー、４２６  供給口、４２８  貫通孔、４３０  筐体、５００  液体噴射装置、５１０  駆動部、５２０  装置本体、５２１  トレイ、５２２  排出口、５３０  ヘッドユニット、５３１  インクカートリッジ、５３２  キャリッジ、５４１  キャリッジモーター、５４２  往復動機構、５４３  タイミングベルト、５４４  キャリッジガイド軸、５５０  給紙部、５５１  給紙モーター、５５２  給紙ローラー、５５２ａ  従動ローラー、５５２ｂ  駆動ローラー、５６０  制御部、５７０  操作パネル
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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