(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極、下部電極上に形成された圧電体膜および圧電体膜上に形成された上部電極を有する圧電素子と、
前記上部電極および前記圧電体膜の側面全域を覆う水素バリア膜と、
前記水素バリア膜上に積層され、前記上部電極の上面中央に前記圧電体膜を変形しやすくするための開口を有し、前記水素バリア膜を介して、前記上部電極および前記圧電体膜の側面全域に対向する層間絶縁膜と、
キャビティを有する基板と、
前記キャビティに対向するように基板に保持された可動膜とを含み、
前記圧電素子が、可動膜上に設けられており、
前記圧電素子上において、前記層間絶縁膜に、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、
前記層間絶縁膜上に、一端部が前記コンタクト孔を介して前記上部電極に接続され、他端部が前記圧電素子の外側に引き出された配線が形成されている、圧電素子利用装置。
【請求項２】
前記可動膜と前記圧電素子との間に金属バリア膜が介在している、請求項１に記載の圧電素子利用装置。
【請求項３】
前記金属バリア膜が、Ａｌ２Ｏ３膜である、請求項２に記載の圧電素子利用装置。
【請求項４】
前記層間絶縁膜上の前記配線の存在する領域のみに形成され、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１〜３のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
【請求項５】
前記キャビティが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矩形状に形成されており、
前記可動膜が、前記平面視においてキャビティエッジと整合する矩形状に形成されており、
前記圧電体膜は、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、
前記上部電極は、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、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
【請求項６】
前記水素バリア膜がＡｌ２Ｏ３膜である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
【請求項７】
前記層間絶縁膜が、ＳｉＯ２膜である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
【請求項８】
前記パッシベーション膜が、ＳｉＮ膜である、請求項４に記載の圧電素子利用装置。
【請求項９】
前記上部電極が、前記圧電体膜上に形成されたＩｒＯ２膜と、前記ＩｒＯ２膜上に形成されたＩｒ膜との積層膜から構成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧電素子利用装置。
【請求項１０】
下部電極、前記下部電極上に形成された圧電体膜および前記圧電体膜上に形成された上部電極からなる圧電素子を、可動膜上に形成する第１工程と、
前記可動膜および前記圧電素子の表面を覆う水素バリア膜を形成する第２工程と、
前記水素バリア膜上に層間絶縁膜を形成する第３工程と、
前記圧電素子上において、前記水素バリア膜および前記層間絶縁膜に、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第４工程と、
前記層間絶縁膜上に、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第５工程と、
前記層間絶縁膜上の前記配線の存在する領域に、前記配線を被覆するパッシベーション膜を形成する第６工程と、
前記水素バリア膜および前記層間絶縁膜における前記圧電素子の上面中央部に、開口を形成する第７工程とを含む、圧電素子利用装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第５工程は、
前記コンタクト孔内を含む前記層間絶縁膜上に配線膜を形成する工程と、
前記配線膜をパターニングすることにより、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を含む、請求項１０に記載の圧電素子利用装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第６工程は、前記層間絶縁膜上に、前記層間絶縁膜の表面および前記配線の表面を覆うパッシベーション膜を形成する工程と、
前記パッシベーション膜を、前記配線を覆う部分のみからなるパターンにパターニングする工程とを含む、請求項１０または１１に記載の圧電素子利用装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子を利用した圧電素子利用装置として、インクジェットプリントヘッドが知られている。このようなインクジェットプリントヘッドの一例は、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されているインクジェットプリントヘッドは、加圧室を有するシリコン基板と、加圧室に対向するようにシリコン基板に支持された可動膜（振動膜）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。圧電素子の上面および側面は、Ａｌ２Ｏ３（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Ｓｉ０２からなる層間絶縁膜が形成され、層間絶縁膜上にはＳｉＮからなる表面保護膜（パッシベーション膜）が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１９１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧電体膜を変形しやすくすると、可動膜の変位量を大きできる。圧電体膜を変形しやすくためには、圧電素子の周囲には必要最小限の膜のみを設け、それ以外の膜を設けない方が好ましい。水素バリア膜としてのアルミナ膜は、圧電体膜の保護のために必須である。そこで、本発明者は、圧電素子の周囲のうち、上部電極に接続される配線が設けられる領域のみに層間絶縁膜およびパッシベーション膜を形成し、それ以外の領域においては水素バリア膜のみが形成された構成を試作した。
【０００５】
つまり、可動膜および圧電素子の表面を覆うように、スパッタ法によって水素バリア膜を形成する。次に、水素バリア膜上の全面に層間絶縁膜を形成する。次に、層間絶縁膜上に配線膜を形成し、パターニングすることにより上部電極に接続する配線を形成する。次に、層間絶縁膜の表面および配線の表面を覆うパッシベーション膜を形成する。次に、パッシベーション膜をフォトリソグラフィによってパターニング（エッチング）することにより、配線を覆っている部分以外のパッシベーション膜を除去する。この後、層間絶縁膜をフォトリソグラフィによってパターニング（エッチング）することにより、配線が存在している領域以外の部分を除去する。これにより、圧電素子の側面および上面のほぼ全域は、水素バリア膜のみによって覆われた状態となる。
【０００６】
本発明者が試作した構成では、上部電極が剥離するおそれがあることが判明した。上部電極が剥離する理由は、次のように考えられる。スパッタ法によって形成された水素バリア膜は、圧電素子の側面における膜厚が薄いので、必ずしもカバレッジが充分とはいえない。また、上部電極に接続する配線下の層間絶縁膜のパターニング時に水素バリア膜が損傷を受ける。そのため、層間絶縁膜のパターニング工程において、レジスト剥離（アッシング）後に有機物除去のために使用されるアルカリ性処理液が、上部電極へと浸透し、化学反応（電池反応）を生じて、上部電極膜の剥離を引き起こす。
【０００７】
この発明の目的は、圧電体膜を変形しやすくでき、かつ上部電極の剥離が生じない圧電体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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の一実施形態は、下部電極、下部電極上に形成された圧電体膜および圧電体膜上に形成された上部電極を有する圧電素子と、前記上部電極および前記圧電体膜の側面全域を覆う水素バリア膜と、前記上部電極の上面中央に前記圧電体膜を変形しやすくするための開口を有し、前記水素バリア膜に積層され、前記水素バリア膜を介して、前記上部電極および前記圧電体膜の側面全域に対向する層間絶縁膜とを含む、圧電素子利用装置を提供する。
【０００９】
この構成では、上部電極および圧電体膜の側面全域が、水素バリア膜と水素バリア膜に積層された層間絶縁膜とによって覆われている。したがって、この構成では、圧電素子利用装置の製造時において、上部電極および圧電体膜の側面を覆っている層間絶縁膜を除去するパターニング工程は存在しない。つまり、この構成では、圧電素子利用装置の製造時において、上部電極の剥離を引き起こす原因となる工程は存在しないため、上部電極の剥離が生じなくなる。
【００１０】
また、この構成では、層間絶縁膜は上部電極の上面中央に開口を有しているので、圧電体素子の駆動時に、圧電体膜が変形しやすくなる。
この発明の一実施形態では、キャビティを有する基板と、前記キャビティに対向するように基板に保持された可動膜とをさらに含み、前記圧電素子が、可動膜上に設けられている。
【００１１】
この発明の一実施形態では、前記可動膜と前記圧電素子との間に金属バリア膜が介在している。この構成では、圧電体膜から金属元素が抜け出すことを防止できる。これにより、圧電体膜の圧電特性を良好に保つことができるとともに、圧電体膜の成膜時に、可動膜に金属が拡散するのを防止できる。
この発明の一実施形態では、前記金属バリア膜が、Ａｌ２Ｏ３膜である。
【００１２】
この発明の一実施形態では、前記圧電素子上において、前記層間絶縁膜に、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、前記層間絶縁膜上に、一端部が前記コンタクト孔を介して前記上部電極に接続され、他端部が前記圧電素子の外側に引き出された配線が形成されている。
この発明の一実施形態では、前記層間絶縁膜上の前記配線の存在する領域のみに形成され、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が層間絶縁膜上の全域に形成されている場合に比べて、可動膜の変位を大きくすることができる。
【００１３】
この発明の一実施形態では、前記キャビティが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矩形状に形成されており、前記可動膜が、前記平面視においてキャビティエッジと整合する矩形状に形成されており、前記圧電体膜は、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、前記上部電極は、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。
【００１４】
この構成では、圧電体膜および上部電極は、可動膜の周縁部上には配置されていないので、可動膜の変位を大きくすることができる。
この発明の一実施形態では、前記水素バリア膜がＡｌ２Ｏ３膜である。
この発明の一実施形態では、前記層間絶縁膜が、ＳｉＯ２膜である。
この発明の一実施形態では、前記パッシベーション膜が、ＳｉＮ膜である。
【００１５】
この発明の一実施形態では、前記上部電極が、前記圧電体膜上に形成されたＩｒＯ２膜と、前記ＩｒＯ２膜上に形成されたＩｒ膜との積層膜から構成されている。
この発明の一実施形態は、下部電極、前記下部電極上に形成された圧電体膜および前記圧電体膜上に形成された上部電極からなる圧電素子を、可動膜上に形成する第１工程と、前記可動膜および前記圧電素子の表面を覆う水素バリア膜を形成する第２工程と、前記水素バリア膜上に層間絶縁膜を形成する第３工程と、前記圧電素子上において、前記水素バリア膜および前記層間絶縁膜に、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第４工程と、前記層間絶縁膜上に、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第５工程と、前記層間絶縁膜上の前記配線の存在する領域に、前記配線を被覆するパッシベーション膜を形成する第６工程と、前記水素バリア膜および前記層間絶縁膜おける前記圧電素子の上面中央部に、開口を形成する第７工程とを含む、圧電素子利用装置の製造方法を提供する。
【００１６】
この製造方法では、この発明による圧電素子利用装置の構成を備えた圧電素子利用装置がえられる。このため、圧電体膜が変形しやすく、かつ上部電極の剥離が生じない圧電素子利用装置を製造できる。
この発明の一実施形態では、前記第５工程は、前記コンタクト孔内を含む前記層間絶縁膜上に配線膜を形成する工程と、前記配線膜をパターニングすることにより、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を含む。
【００１７】
この発明の一実施形態では、前記第６工程は、前記層間絶縁膜上に、前記層間絶縁膜の表面および前記配線の表面を覆うパッシベーション膜を形成する工程と、前記パッシベーション膜を、前記配線を覆う部分のみからなるパターンにパターニングする工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】図１Ａは、第１発明が適用されたインクジェットプリントヘッドの模式的な平面図であって、水素バリア膜、層間絶縁膜およびパッシベーション膜が省略された平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、パッシベーション膜が形成されている領域を示すための模式的な平面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、層間絶縁膜のうち、表面にパッシベーション膜が形成されていない領域を示すための模式的な平面図である。
【図２】図２は、図１のII-II線に沿う模式的な拡大断面図である。
【図３】図３は、図１のIII-III線に沿う模式的な拡大断面図である。
【図４】図４は、前記インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。
【図５】図５は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、前記インクジェットプリントヘッドの製造工程の一例を示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ｂの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、図６Ｃの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、図６Ｄの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、図６Ｅの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｇ】図６Ｇは、図６Ｆの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｈ】図６Ｈは、図６Ｇの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｉ】図６Ｉは、図６Ｈの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｊ】図６Ｊは、図６Ｉの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｋ】図６Ｋは、図６Ｊの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｌ】図６Ｌは、図６Ｋの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｍ】図６Ｍは、図１１Ｌの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｎ】図６Ｎは、図１１Ｍの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｏ】図６Ｏは、図１１Ｎの次の工程を示す断面図である。
【図６Ｐ】図６Ｐは、図１１Ｏの次の工程を示す断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、比較例における製造工程の一例を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの次の工程を示す断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ｂの次の工程を示す断面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、図７Ｃの次の工程を示す断面図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、図７Ｄの工程後に上部電極のＩｒ膜がＩｒＯ２膜から剥がれる様子を示す断面図である。
【図８】図８は、水素バリア膜の変形例を示す拡大断面図である。
【図９】図９は、第２発明が適用されたインクジェットプリントヘッドの模式的な平面図である。
【図１０】図１０は、図９のX-X線に沿う模式的な拡大断面図である。
【図１１】図１１は、図９のXI-XI線に沿う模式的な拡大断面図である。
【図１２】図１２は、前記インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。
【図１３】図１３は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。
【図１４】図１４は、上部電極の構造と水素バリア膜の構造を示す拡大断面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、前記インクジェットプリントヘッドの製造工程の一例を示す断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５Ａの次の工程を示す断面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、図１５Ｂの次の工程を示す断面図である。
【図１５Ｄ】図１５Ｄは、図１５Ｃの次の工程を示す断面図である。
【図１５Ｅ】図１５Ｅは、図１５Ｄの次の工程を示す断面図である。
【図１５Ｆ】図１５Ｆは、図１５Ｅの次の工程を示す断面図である。
【図１５Ｇ】図１５Ｇは、図１５Ｆの次の工程を示す断面図である。
【図１５Ｈ】図１５Ｈは、図１５Ｇの次の工程を示す断面図である。
【図１５Ｉ】図１５Ｉは、図１５Ｈの次の工程を示す断面図である。
【図１５Ｊ】図１５Ｊは、図１５Ｉの次の工程を示す断面図である。
【図１５Ｋ】図１５Ｋは、図１５Ｊの次の工程を示す断面図である。
【図１５Ｌ】図１５Ｌは、図１５Ｋの次の工程を示す断面図である。
【図１５Ｍ】図１５Ｍは、図１９Ｌの次の工程を示す断面図である。
【図１６】図１６は、水素バリア膜の変形例を示す拡大断面図である。
【図１７】図１７は、水素バリア膜の他の変形例を示す拡大断面図である。
【図１８】図１８は、焦電型赤外線イメージセンサを示す模式的な平面図である。
【図１９】図１９は、図１８のXIX-XIX線に沿う断面図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、水素バリア膜の構造を示す拡大断面図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、水素バリア膜の変形例を示す拡大断面図である。
【図２０Ｃ】図２０Ｃは、水素バリア膜の他の変形例を示す拡大断面図である。
【図２１】図２１は、第３および第４発明が適用されたインクジェットプリントヘッドを示す模式的な平面図である。
【図２２】図２２は、図２１のXXII-XXII線に沿う模式的な拡大断面図である。
【図２３】図２３は、図２１のXXIII-XXIII線に沿う模式的な拡大断面図である。
【図２４】図２４は、前記インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。
【図２５】図２５は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。
【図２６】図２６は、上部電極の構造を示す拡大斜視図である。
【図２７】図２７は、上部電極の第１変形例を示す拡大斜視図である。
【図２８】図２８は、上部電極の第２変形例を示す拡大斜視図である。
【図２９】図２９は、上部電極の第３変形例を示す拡大斜視図である。
【図３０】図３０は、上部電極の第４変形例を示す拡大斜視図である。
【図３１】図３１は、上部電極の第５変形例を示す拡大斜視図である。
【図３２】図３２は、上部電極の第６変形例を示す拡大斜視図である。
【図３３】図３３は、上部電極の第７変形例を示す拡大斜視図である。
【図３４】図３４は、上部電極の第８変形例を示す拡大斜視図である。
【図３５】図３５は、上部電極の第９変形例を示す拡大斜視図である。
【図３６】図３６は、上部電極の第１０変形例を示す拡大斜視図である。
【図３７】図３７は、上部電極の第１１変形例を示す拡大斜視図である。
【図３８】図３８は、上部電極の第１２変形例を示す拡大斜視図である。
【図３９】図３９は、上部電極の第１３変形例を示す拡大斜視図である。
【図４０】図４０は、上部電極の第１４変形例を示す拡大斜視図である。
【図４１】図４１は、上部電極の第１５変形例を示す拡大斜視図である。
【図４２】図４２は、上部電極の第１６変形例を示す拡大斜視図である。
【図４３】図４３は、上部電極の第１７変形例を示す拡大斜視図である。
【図４４】図４４は、第３および第４発明が適用されたインクジェットプリントヘッドの他の例を示す模式的な平面図である。
【図４５】図４５は、図４４のLXV-LXV線に沿う模式的な拡大断面図である。
【図４６】図４６は、図４４のLXVI-LXVI線に沿う模式的な拡大断面図である。
【図４７】図４７は、インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。
【図４８】図４８は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。
【図４９】図４９は、第３および第４発明が適用されたインクジェットプリントヘッドのさらに他の例を示す模式的な平面図である。
【図５０】図５０は、図４９のL-L線に沿う模式的な拡大断面図である。
【図５１】図５１は、図４９のLI-LI線に沿う模式的な拡大断面図である。
【図５２】図５２は、インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。
【図５３】図５３は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。
【図５４】図５４は、可動膜形成体内に埋め込まれる金属膜の他の例を示す平面図である。
【図５５】図５５は、第４発明が適用された焦電型赤外線イメージセンサの他の例を示す模式的な平面図である。
【図５６】図５６は、図５５のLVI-LVI線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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
図１Ａは、第１発明が適用されたインクジェットプリントヘッドの模式的な平面図である。図１Ｂは、パッシベーション膜が形成されている領域を示すための模式的な平面図である。図１Ｂは、層間絶縁膜のうち、表面にパッシベーション膜が形成されていない領域を示すための模式的な平面図である。図２は、図１のII-II線に沿う模式的な拡大断面図である。図３は、図１のIII-III線に沿う模式的な拡大断面図である。図４は、インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。ただし、図１Ａおよび図４においては、図２および図３に符号１３で示される水素バリア膜と、符号１４で示される絶縁膜とが省略されている。図５は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。
【００２０】
図２を参照して、インクジェットプリントヘッド１は、シリコン基板２と、インクを吐出する吐出口３ａを有するノズル基板３とを備えている。シリコン基板２上には、可動膜形成層１０が積層されている。シリコン基板２と可動膜形成層１０との積層体には、インク流路（インク溜まり）としての圧力室(キャビティ)５が形成されている。圧力室５は、シリコン基板２に形成されかつシリコン基板２を厚さ方向に貫通する空間部５Ａと、可動膜形成層１０の裏面（シリコン基板２側の表面）に形成されかつ空間部５Ａに連続する凹部５Ｂとから構成されている。
【００２１】
ノズル基板３は、たとえばシリコンプレートからなり、シリコン基板２の裏面に張り合わされ、シリコン基板２および可動膜形成層１０とともに、圧力室５を区画している。ノズル基板３は、圧力室５に臨む凹部３ｂを有し、凹部３ｂの底面にインク吐出通路３ｃが形成されている。インク吐出通路３ｃは、ノズル基板３を貫通しており、圧力室５とは反対側に吐出口３ａを有している。したがって、圧力室５の容積変化が生じると、圧力室５に溜められたインクは、インク吐出通路３ｃを通り、吐出口３ａから吐出される。
【００２２】
圧力室５は、シリコン基板２の裏面側から、シリコン基板２および可動膜形成層１０を掘りこんで形成されている。シリコン基板２および可動膜形成層１０には、さらに、圧力室５に連通するインク供給路４（図１Ａおよび図３を合わせて参照）が形成されている。インク供給路４は、圧力室５に連通しており、インク供給源であるインクタンク（たとえばインクカートリッジ）からのインクを圧力室５に導くように形成されている。圧力室５は、図２の左右方向であるインク流通方向２１に沿って細長く延びて形成されている。
【００２３】
可動膜形成層１０における圧力室５の天壁部分は、可動膜（メンブレン）１０Ａを構成している。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、シリコン基板２上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜からなる。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、シリコン基板２上に形成されたシリコン（Ｓｉ）層と、シリコン層上に形成され酸化シリコン（ＳｉＯ２）層と、酸化シリコン層上に形成された窒化シリコン（ＳｉＮ）層との積層体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５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５の天壁部以外の部分は、可動膜１０Ａを構成していない。
【００２４】
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、シリコン層と酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層体から構成される場合には、シリコン層、酸化シリコン層および窒化シリコン層の厚さは、それぞれ０．４μｍ程度であってもよい。
【００２５】
圧力室５は、可動膜１０Ａと、シリコン基板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５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。インク供給路４は、圧力室５の長手方向一端部（この実施形態では、吐出口３ａとは反対側に位置する端部）に連通するように形成されている。ノズル基板３の吐出口３ａは、この実施形態では、圧力室５の長手方向に関する他端部付近に配置されている。
【００２６】
可動膜形成層１０の表面には、金属バリア膜１１が形成されている。金属バリア膜１１は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）膜からなる。金属バリア膜１１は、ＭｇＯ膜、ＺｒＯ２であってもよい。金属バリア膜１１の表面には、可動膜１０Ａの上方位置に、圧電素子６が配置されている。圧電素子６は、金属バリア膜１１上に形成された下部電極７と、下部電極７上に形成された圧電体膜８と、圧電体膜８上に形成された上部電極９とを備えている。言い換えれば、圧電素子６は、圧電体膜８を上部電極９および下部電極７で上下から挟むことにより構成されている。
【００２７】
下部電極７は、たとえば、Ｔｉ（チタン）層およびＰｔ（プラチナ）層を可動膜１０Ａ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７を形成することもできる。下部電極７は、圧電体膜８の下面に接した主電極部７Ａと、圧電体膜８の外方の領域まで延びた延長部７Ｂ（図１Ａ、図４および図５も参照）とを有している。
【００２８】
圧電体膜８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（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３：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８は、金属酸化物結晶の焼結体からなる。圧電体膜８の厚さは、１μｍ〜５μｍが好ましい。可動膜１０Ａの全体の厚さは、圧電体膜８の厚さと同程度か、圧電体膜の厚さの２／３程度とすることが好ましい。前述の金属バリア膜１１は、圧電体膜８から金属元素（圧電体膜８がＰＺＴの場合には、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）が抜け出すことを防止し、圧電体膜８の圧電特性を良好に保つとともに、圧電体膜８の成膜時に、可動膜１０Ａに金属が拡散するのを防止する。
【００２９】
上部電極９は、圧電体膜８と平面視でほぼ同じ形状に形成されている。上部電極９は、この実施形態では、ＩｒＯ２（酸化イリジウム）膜３１およびＩｒ（イリジウム）膜３２を圧電体膜８側から順に積層した２層構造を有している。
金属バリア膜１１の表面、圧電素子６の表面および下部電極７の延長部の表面は、水素バリア膜１３によって覆われている。水素バリア膜１３は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）からなる。これにより、圧電体膜８の水素還元による特性劣化を防止することができる。水素バリア膜１３上の全面に、層間絶縁膜１４が積層されている。層間絶縁膜１４は、たとえば、ＳｉＯ２からなる。層間絶縁膜１４上には配線１５が形成されている。配線１５は、Ａｌ（アルミニウム）を含む金属材料からなる。
【００３０】
配線１５の一端部は、上部電極９の一端部の上方に配置されている。配線１５と上部電極９との間において、水素バリア膜１３および層間絶縁膜１４を連続して貫通する貫通孔（コンタクト孔）１６が形成されている。配線１５の一端部は、貫通孔１６に入り込み、貫通孔１６内で上部電極９に接続されている。また、水素バリア膜１３および層間絶縁膜１４には、上部電極９の上面中央部（上部電極９の上面における周縁部によって囲まれた部分）に平面視矩形状の開口１７が形成されている。
【００３１】
また、下部電極７の延長部７Ｂ上の所定領域に対応する位置には、水素バリア膜１３および層間絶縁膜１４を連続して貫通する開口１８が形成されており、下部電極７の表面が開口１８を介して露出している。この露出部分は、下部電極７を外部に接続するためのパッド部７ｄを構成している。層間絶縁膜１４上には、配線１５を覆うパッシベーション膜２５が形成されている。
【００３２】
圧電素子６は、可動膜１０Ａおよび金属バリア膜１１を挟んで圧力室５に対向する位置に形成されている。すなわち、圧電素子６は、金属バリア膜１１の圧力室５とは反対側の表面に接するように形成されている。圧力室５には、図示しないインクタンクからインク供給路４を通って供給されるインクが充填される。可動膜１０Ａは、圧力室５の天面部を区画していて、圧力室５に臨んでいる。可動膜１０Ａは、可動膜形成層１０とシリコン基板２との積層体における圧力室５の周囲の部分によって支持されており、圧力室５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。
【００３３】
配線１５および下部電極７のパッド部７ｄは、駆動回路２０に接続されている。駆動回路２０は、シリコン基板２の圧力室５とは別の領域に形成されていてもよいし、シリコン基板２外に形成されていてもよい。駆動回路２０から圧電素子６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８が変形する。これにより、圧電素子６とともに可動膜１０Ａが変形し、それによって、圧力室５の容積変化がもたらされ、圧力室５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３ｃを通って、吐出口３ａから微小液滴となって吐出される。
【００３４】
図１Ａ〜図５を参照して、シリコン基板２と可動膜形成層１０との積層体には、複数の圧力室５が互いに平行に延びてストライプ状に形成されている。複数の圧力室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。各圧力室５は、平面視において、インク供給路４から吐出通路３ｃに向かうインク流通方向２１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５の天面部は、インク流通方向２１に沿う２つの側縁５ｃ，５ｄと、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁５ａ，５ｂとを有している。インク供給路４は、圧力室５の一端部において、２つの通路に分かれて形成されており、共通インク通路１９に連通している。共通インク通路１９は、複数の圧力室５に対応したインク供給路４に連通しており、それらのインク供給路４に、インクタンクからのインクを供給するように形成されている。
【００３５】
圧電素子６は、インク流通方向２１（可動膜１０Ａの長手方向と同方向）の長さが、可動膜１０Ａの長手方向の長さよりも短く形成されており、平面視矩形形状を有している。そして、図１Ａに示すように、圧電素子６の短手方向に沿う両端縁６ａ，６ｂは、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の間隔ｄ１（たとえば５μｍ）を開けて内側に配置されている。また、圧電素子６は、可動膜１０Ａの長手方向に直交する短手方向（シリコン基板２の主面に平行な方向）の幅が、可動膜１０Ａ（圧力室５の天面部）の当該短手方向の幅よりも狭く形成されている。そして、圧電素子６の長手方向に沿う両側縁６ｃ，６ｄは、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、所定の間隔ｄ２（たとえば５μｍ）を開けて内側に配置されている。
【００３６】
下部電極７は、図１Ａおよび図５に示すように、平面視において、インク流通方向２１に沿う方向に所定幅を有し、かつインク流通方向２１と直交する方向に複数の圧力室５を跨いで延びた平板状であり、複数の圧電素子６に対して共用される共通電極である。下部電極７のインク流通方向２１と直交する方向に沿う第１の辺７ａは、平面視において、複数の圧電素子６の一方の端縁６ａを結ぶ線と整合している。下部電極７の第１の辺７ａに対向する第２の辺７ｂは、複数の圧電素子６の他方の端縁６ｂに対応する可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂよりも外側（インク流通方向２１の下流側）に配置されている。
【００３７】
下部電極７は、圧電素子６を構成する平面視矩形状の主電極部７Ａと、主電極部７Ａ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５の天面部（可動膜１０Ａ）の周縁を跨いで圧力室５の天面部の周縁の外方に延びた延長部７Ｂとを含んでいる。主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。
【００３８】
延長部７Ｂは、平面視において、主電極部７Ａの各側縁から圧力室５の天面部の対応する側縁５ｃ，５ｄを跨いで、圧力室５の天面部の側縁５ｃ，５ｄの外方に延びている。延長部７Ｂは、下部電極７の全領域のうちの主電極部７Ａを除いた領域である。延長部７Ｂには、各圧電素子６のインク流通方向２１の下流側に、下部電極７を貫通する平面視矩形状の切除部７ｃが形成されている。各切除部７ｃは、平面視において、インク流通方向２１に沿う２つの側縁（短辺）と、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁（長辺）とを有している。切除部７ｃの一方の端縁はインク流通方向２１に関して圧電素子６の端縁６ｂ（主電極部７Ａの下流側の端縁）と整合する位置に配置され、他方の端縁は可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂよりも外側（インク流通方向２１の下流側）に配置されている。切除部７ｃの一方の側縁は可動膜１０Ａの一方の側縁１０Ａｃよりも外側に配置され、切除部７ｃの他方の側縁は可動膜１０Ａの他方の側縁１０Ａｄよりも外側に配置されている。したがって、平面視において、可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂ側の端部は切除部７ｃの内側に配置されている。下部電極７の第２の辺７ｂと複数の切除部７ｃとの間の領域に、インク流通方向２１に直交する方向に細長い矩形状のパッド部７ｄが形成されている。
【００３９】
図１Ａ〜図４を参照して、上部電極９は、平面視において、下部電極７の主電極部７Ａ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９は、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、上部電極９は、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。
【００４０】
圧電体膜８は、平面視において、上部電極９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８は、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、圧電体膜８は、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。圧電体膜８の下面は下部電極７における圧電素子６を構成している部分の上面に接しており、圧電体膜８の上面は上部電極９の下面に接している。
【００４１】
配線１５は、一端部が上部電極９の一端部（圧電素子６の一方の端縁６ａ側の端部）に接続されかつ平面視においてインク流通方向２１と反対方向に延びた引き出し部１５Ａと、引き出し部１５Ａと一体化し、引き出し部１５Ａの先端に接続された平面視矩形状のパッド部１５Ｂとからなる。パッド部１５Ｂは、圧電素子６の一方の端縁６ａよりもインク流通方向２１の上流側に配置されている。引き出し部１５Ａは、圧電素子６の一端部（圧電素子６の一方の端縁６ａ側の端部）の上面からそれに連なる圧電素子６の端面に沿って延び、さらに可動膜形成層１０に表面に沿って、パッド部１５Ｂまで延びている。パッシベーション膜２５は、配線１５が存在する領域にのみ形成されており、配線１５の上面および側面を覆っている。パッシベーション膜２５には、パッド部１５Ｂ表面の中央部を露出させる開口２６が形成されている。
【００４２】
図６Ａ〜図６Ｐ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２に対応する切断面を示す。
まず、図６Ａに示すように、シリコン基板２の表面に可動膜形成層１０が形成される。ただし、シリコン基板２としては、最終的なシリコン基板２の厚さより厚いものが用いられる。具体的には、シリコン基板２の表面に酸化シリコン層（たとえば、１．２μｍ厚）が形成される。可動膜形成層１０が、シリコン層と酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層体で構成される場合には、シリコン基板２の表面にシリコン層（たとえば０．４μｍ厚）が形成され、シリコン層上に酸化シリコン層（たとえば０．４μｍ厚）が形成され、酸化シリコン層上に窒化シリコン層（たとえば０．４μｍ厚）が形成される。
【００４３】
次に、図６Ｂに示すように、可動膜形成層１０の表面に、たとえばＡｌ２Ｏ３からなる金属バリア膜１１が形成される。金属バリア膜１１は、後に形成される圧電体膜８からの金属原子（たとえば、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）の抜け出しを防ぐ。金属電子が抜け出すと、圧電体膜８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。
【００４４】
次に、図６Ｃに示すように、金属バリア膜１１の上に、下部電極７の材料層である下部電極膜５７が形成される。下部電極膜５７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５７は、スパッタ法で形成されてもよい。
次に、図６Ｄに示すように、圧電体膜８の材料膜（圧電体材料膜）５８が下部電極膜５７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〜５μｍ厚のＰＺＴ膜が形成される。このようなＰＺＴ膜は、金属酸化物結晶粒の焼結体からなる。
【００４５】
次に、図６Ｅに示すように、圧電体材料膜５８の全面に上部電極９の材料である上部電極膜５９が形成される。上部電極膜５９は、ＩｒＯ２膜３１（たとえば４０ｎｍ〜１６０ｎｍ厚）を下層とし、Ｉｒ膜３２（たとえば４０ｎｍ〜１６０ｎｍ厚）を上層とするＩｒ０２／Ｉｒ積層膜からなる。このような上部電極膜５９は、スパッタ法で形成されてもよい。
【００４６】
次に、図６Ｆおよび図６Ｇに示すように、上部電極膜５９、圧電体材料膜５８および下部電極膜５７のパターニングが行われる。まず、図６Ｆに示すように、フォトグラフィによって、下部電極７のパターンの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、上部電極膜５９、圧電体材料膜５８および下部電極膜５７が同一パターンにエッチングされることにより、所定パターンの下部電極膜５７が形成される。より詳細には、上部電極膜５９はドライエッチングによってパターニングされ、圧電体材料膜５８はウェットエッチングによってパターニングされ、下部電極膜５７はドライエッチングによってパターニングされる。こうして、下部電極７が形成される。圧電体材料膜５８のウェットエッチングに用いるエッチャントは、塩酸を主体とした酸類であってもよい。
【００４７】
次に、レジストマスクを剥離した後、フォトリソグラフィによって、圧電体膜８のパターンのレジストマスクが形成され、このレジストパターンを用いて、上部電極膜５９および圧電体材料膜５８が同一パターンにエッチングされる。より詳細には、上部電極膜５９はドライエッチングによってパターニングされ、圧電体材料膜５８はウェットエッチングによってパターニングされる。こうして、図６Ｇに示すように、圧電体膜８および上部電極９が形成される。これにより、下部電極の主電極部７Ａ、圧電体膜８および上部電極９からなる圧電素子６が形成される。
【００４８】
次に、図６Ｈに示すように、レジストマスクを剥離した後、全面を覆う水素バリア膜１３が形成される。水素バリア膜１３は、スパッタ法で形成されたＡｌ２Ｏ３膜であってもよく、その膜厚は、４０ｎｍ〜１６０ｎｍであってもよい。
次に、図６Ｉに示すように、水素バリア膜１３上の全面に層間絶縁膜１４が形成される。層間絶縁膜１４は、ＳｉＯ２膜であってもよく、その膜厚は、２５０ｎｍ〜１０００ｎｍであってもよい。
【００４９】
次に、図６Ｊに示すように、層間絶縁膜１４および水素バリア膜１３の両方に、貫通孔１６および開口１８が形成される。
次に、貫通孔１６内を含む層間絶縁膜１４上に、配線１５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、図６Ｋに示すように、上部電極９に接続された配線１５が形成される。
【００５０】
次に、図６Ｌに示すように、層間絶縁膜１４の表面および配線１５の表面に、パッシベーション膜２５が形成される。
次に、フォトグラフィによって、配線１５の上面およびその近傍の領域を覆いかつ開口２６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２５がエッチングされる。これにより、パッシベーション膜２５のうち、配線１５を覆っている領域以外の領域と開口２６に対応する領域とが除去される。これにより、図６Ｍに示すように、配線１５の存在する領域のみに、配線１５の上面および側面を覆いかつ開口２６を有するパッシベーション膜２５が残る。この後、レジストマスクが剥離された後、アルカリ性処理液を用いて有機物が除去される。
【００５１】
次に、図６Ｎに示すように、層間絶縁膜１４および水素バリア膜１３における上部電極９の上面中央に、開口１７が形成される。具体的には、まず、フォトグラフィによって、開口１７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、層間絶縁膜１４がエッチングされる。これにより、層間絶縁膜１４に開口１７が形成される。この後、前記レジストマスクをマスクとして、水素バリア膜１３がエッチングされる。これにより、水素バリア膜１３に開口１７が形成される。この後、レジストマスクが剥離された後、アルカリ性処理液を用いて有機物が除去される。
【００５２】
次に、図６Ｏに示すように、シリコン基板２を薄くするための裏面研削が行われる。基板２が裏面から研磨されることにより、基板２が薄膜化される。たとえば、初期状態で６７０μｍ厚程度のシリコン基板２が、３００μｍ厚程度に薄型化されてもよい。
次に、図６Ｐに示すように、シリコン基板２と可動膜形成層１０との積層体に対して、シリコン基板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、圧力室５、インク供給路４および共通インク通路１９が形成され、同時に可動膜１０Ａが形成される。このエッチングの際、水素バリア膜１３および可動膜形成層１０の表面に形成される金属バリア膜１１は、圧電体膜８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８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金属バリア膜１１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。
【００５３】
この後、図６には図示しないが、ノズル基板３がシリコン基板２の裏面に張り合わされることにより、図１Ａ〜図４に示されるインクジェットプリントヘッド１が得られる。
図７Ａ〜図７Ｅは、前記インクジェットプリントヘッド１において、層間絶縁膜１４のうち配線が存在している領域以外の部分が除去された比較例の製造工程を示す断面図である。
【００５４】
前述した図６Ａ〜図６Ｍの工程は、この比較例においても同じである。図７Ａは、図６図６Ｌに対応し、図７Ｂは、図６Ｍに対応している。
図７Ａでは、前述したように、層間絶縁膜１４上の全面に、パッシベーション膜２５が形成される。
次に、フォトグラフィによって、配線１５の上面およびその近傍の領域を覆いかつ開口２６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２５がエッチングされる。これにより、パッシベーション膜２５のうち、配線１５を覆っている領域以外の領域と開口２６に対応する領域とが除去される。これにより、図７Ｂに示すように、配線１５の存在する領域のみに、配線１５の上面および側面を覆いかつ開口２６を有するパッシベーション膜２５が残る。この後、レジストマスクが剥離された後、アルカリ性処理液を用いて有機物が除去される。
【００５５】
次に、図７Ｃに示すように、パッシベーション膜２５および開口２６を覆う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、層間絶縁膜１４がエッチングされる。これにより、層間絶縁膜１４のうち、配線１５が存在する領域以外の部分が除去される。この後、レジストマスクが剥離された後、アルカリ性処理液を用いて有機物が除去される。
【００５６】
次に、図７Ｄに示すように、水素バリア膜１３における上部電極９の上面中央領域に、開口１７が形成される。具体的には、フォトグラフィによって、開口１７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１３がエッチングされる。これにより、水素バリア膜１３に開口１７が形成される。
このような比較例では、図７Ｅに示すように、上部電極９のＩｒ膜３２がＩｒＯ２膜３１から剥がれた。なお、上部電極９全体が圧電体膜８から剥がれることもあった。
【００５７】
比較例において、上部電極９が剥がれる理由は、次のように考えられる。スパッタ法によって形成された水素バリア膜１３は、圧電素子６（圧電体膜８）の側面における膜厚が薄いので、必ずしもカバレッジが充分とはいえない。また、層間絶縁膜１４のうち配線１５が存在している領域以外の部分を除去するためのパターニング工程（図７Ｃの工程）において、水素バリア膜１３が損傷を受ける。この層間絶縁膜１４のパターニングによって、圧電素子６の側面のほぼ全域が、薄くてかつ損傷を受けた水素バリア膜１３のみによって覆われることになる。この状態で、レジスト剥離が行われた後にアルカリ性処理液を用いた有機物除去が行われるので、アルカリ性処理液が上部電極９の側面からＩｒ膜３２とＩｒＯ２膜３１との界面およびＩｒＯ２膜３１と圧電体膜８との界面に浸透し、化学反応（電池反応）を生じて、上部電極９の剥離を引き起こすと考えられる。
【００５８】
前述の実施形態では、比較例のように、層間絶縁膜１４のうち配線１５が存在している領域以外の部分を除去するパターニング工程が存在しない。したがって、圧電素子６の側面のほぼ全域が水素バリア膜１３のみによって覆われた状態で、アルカリ性処理液を用いた有機物除去が行われることはない。このため、比較例のように、上部電極９の剥離は起こらない。
【００５９】
また、前述の実施形態では、パッシベーション膜２５は配線１５の存在する部分にのみ形成されており、圧電素子６の側面および上面の大部分はパッシベーション膜２５によって覆われていない。これにより、圧電素子６の側面および上面の全域がパッシベーション膜２５によって覆われている特開２０１３−１１９１８２号公報に記載の従来例に比べて、可動膜１０Ａの変位を大きくすることができる。さらに、上述の実施形態では、水素バリア膜１３および層間絶縁膜１４には、圧電素子６の上面中央部に開口１７が形成されているので、圧電素子６の上面全域が水素バリア膜１３および層間絶縁膜１４によって覆われている特開２０１３−１１９１８２号公報に記載の従来例に比べて、可動膜１０Ａの変位を大きくすることができる。
【００６０】
以上、第１発明の実施形態について説明したが、第１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１３は、Ａｌ２Ｏ３からなるスパッタ膜から構成されている。しかし、図８に示すように、水素バリア膜１３は、スパッタ法によって成膜されたＡｌ２Ｏ３膜(スパッタ膜)４１と、原子層堆積法（ALD:Atomic Layer Deposition）によって成膜されたＡｌ２Ｏ３膜（ＡＬＤ膜）４２とが積層された構造を有していてもよい。図８は、図３の切断面に対応した拡大断面である。図８において、前述の図３の各部に対応する部分には、図３と同じ符号を付して示す。
【００６１】
スパッタ膜４１は、水素に対するバリア性が高いが被覆性が低い。一方、ＡＬＤ膜４２は、被覆性が高いが水素に対するバリア性は低い。そこで、図８に示すように、水素バリア膜１３をスパッタ膜４１とＡＬＤ膜４２との積層膜から構成することにより、水素に対するバリア性が高くかつ被覆性の高い水素バリア膜１３が得られる。これにより、圧電体膜８の水素還元による特性劣化をより効果的に防止することができる。
【００６２】
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（ＰｂＰＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸ノチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）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。
また、前述の実施形態では、可動膜形成層１０の裏面には、圧力室５の一部を形成する凹部５Ｂが形成されているが、凹部５Ｂは形成されていなくてもよい。この場合には、圧力室５は、シリコン基板２に形成された空間部５Ａのみから構成される。
【００６３】
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。
［２］第２〜第４発明について
［２−１］第２発明の目的は、大きな水素バリア効果が得られる、圧電アクチュエータの上部電極およびそれを備えた圧電アクチュエータを提供することである。
【００６４】
第２発明は、次のような特徴を有している。
Ａ１．金属膜および導電性酸化膜が交互に少なくとも２回以上繰り返し積層された構造を有している、圧電アクチュエータの上部電極。
導電性酸化膜は、水素が入ってくると還元されるので、水素をトラップまたはブロックする機能がある。金属膜は、ある程度密度が高く、酸素、水素に対するバリア性能を有するが、多結晶であるため、結晶粒界(Grain boundary)から水素が入る可能性がある。そこで、導電性酸化膜と金属膜とを交互に２回以上繰り返し積層することにより、水素バリア性の高い上部電極が得られる。つまり、第２発明では、上部電極を金属単膜で厚く形成するよりも、薄い全体膜厚で大きな水素バリア効果が得られる。
【００６５】
Ａ２．前記金属膜がＩｒ膜であり、前記導電性酸化膜がＩｒＯ２膜である、「Ａ１．」に記載の圧電アクチュエータの上部電極。
Ａ３．金属膜および導電性酸化膜が交互に２回繰り返し積層された構造を有している、「Ａ２．」に記載の圧電アクチュエータの上部電極。
Ａ４．キャビティを有する基板と、前記キャビティに対向するように前記基板に保持された可動膜と、前記可動膜における前記キャビティと反対側の表面に形成された圧電素子とを含み、前記圧電素子が、前記可動膜における前記キャビティと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とは反対側に配置された「Ａ１．」〜「Ａ３．」のいずれかに記載の上部電極と、前記下部電極と前記上部電極との間に設けられた圧電体膜とを含む、圧電アクチュエータ。
【００６６】
この構成では、水素バリア性の高い上部電極を備えた圧電アクチュエータが得られる。これにより、圧電体膜の水素還元による特性劣化を抑制することができる。
Ａ５．前記可動膜が、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矩形に形成されており、前記圧電体膜は、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、前記上部電極は、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、「Ａ４．」に記載の圧電アクチュエータ。
【００６７】
この構成では、圧電体膜および上部電極は、可動膜の周縁部上には配置されていないので、可動膜の変位を大きくすることができる。
Ａ６．前記圧電体膜の側面全域を覆う水素バリア膜を含む、「Ａ４．」または「Ａ５．」に記載の圧電アクチュエータ。この構成では、圧電体膜の水素還元による特性劣化をさらに抑制することができる。
【００６８】
Ａ７．前記水素バリア膜が、異なる条件で成膜した少なくとも２種類のスパッタ膜を積層した構造を有する、「Ａ６．」に記載の圧電アクチュエータ。この構成では、水素バリア膜は、特性の異なる少なくとも２種類のスパッタ膜の積層膜から構成されるので、水素バリア膜の水素バリア性を高めることができる。これにより、圧電体膜の水素還元による特性劣化をより効果的に抑制することができる。
【００６９】
Ａ８．前記条件が、前記少なくとも２種類のスパッタ膜の成膜時の圧力である、「Ａ７．」に記載の圧電アクチュエータ。
Ａ９．前記少なくとも２種類のスパッタ膜が、Ａｌ２Ｏ３からなる第１スパッタ膜と、前記第１スパッタ膜とは異なる条件で成膜されたＡｌ２Ｏ３からなる第２スパッタ膜とから構成されている、「Ａ８．」に記載の圧電アクチュエータ。
【００７０】
Ａ１０．前記第１のスパッタ膜の成膜時の圧力が０．０１Ｐａ以上０．１Ｐａ未満であり、前記第２のスパッタ膜の成膜時の圧力が０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ以下である、「Ａ９．」に記載の圧電アクチュエータ。
Ａ１１．前記第１のスパッタ膜の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、前記第２のスパッタ膜の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、前記第１のスパッタ膜と前記第２のスパッタ膜との膜厚の総和１００ｎｍ以下である、「Ａ９．」または「Ａ１０．」に記載の圧電アクチュエータ。
【００７１】
Ａ１２．前記水素バリア膜が、スパッタ膜とプラズマＣＶＤ膜とを前記圧電体膜側から順に積層した構造を有する、「Ａ６．」に記載の圧電アクチュエータ。
スパッタ膜は、良好な水素バリア性を有しているが、圧電体膜の側面に対する被覆性がさほど良くない。また、スパッタ膜は、圧電体膜の表面に凹凸がある場合にピンホールを発生しやすい。一方、プラズマＣＶＤ膜は、スパッタ膜に比べると水素バリア性は劣るが、圧電体膜の側面にまわり込やすく、ピンホールを埋める能力も高い。このため、スパッタ膜とプラズマＣＶＤ膜とが積層された構成では、水素バリア膜の厚さが同じであるとすると、水素バリア膜をスパッタ膜のみで形成する場合に比べて、水素バリア効果を高めることができる。これにより、圧電体膜の水素還元による特性劣化をより効果的に抑制することができる。
【００７２】
Ａ１３．前記スパッタ膜がＡｌ２Ｏ３膜からなり、前記プラズマＣＶＤ膜がＳｉＮ膜からなる、「Ａ１２．」に記載の圧電アクチュエータ。
Ａ１４．前記スパッタ膜の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、前記プラズマＣＶＤ膜の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、前記スパッタ膜と前記プラズマＣＶＤ膜との膜厚の合計が１００ｎｍ以下である、「Ａ１３．」に記載の圧電アクチュエータ。［２−２］第３発明の目的は、可動膜の変位を大きくすることができる圧電体膜利用装置を提供することである。
【００７３】
第３発明は、次のような特徴を有している。
Ｂ１．キャビティを有する基板と、前記キャビティに対向するように基板に保持された可動膜と、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とは反対側に配置された上部電極と、前記下部電極と前記上部電極との間に設けられた圧電体膜とを含んでおり、前記上部電極が、前記キャビティエッジに沿う薄膜部を有している、圧電素子利用装置。
【００７４】
この構成では、上部電極にはキャビティエッジに沿う薄膜部が形成されているので、上部電極が屈曲しやすくなる。これにより、圧電素子駆動時に、可動膜が反り変形しやすくなるので、可動膜の変位を大きくすることができる。
Ｂ２．前記上部電極が、前記圧電体膜上に形成された第１電極膜と、前記第１電膜上に形成され、第１電極膜とは異なる材料からなる第２電極膜とを含み、前記第２電極膜の表面に前記キャビティエッジに沿う溝が形成されており、前記上部電極における前記溝が形成されている部分が前記薄膜部を構成している、「Ｂ１．」に記載の圧電素子利用装置。
【００７５】
Ｂ３．前記溝が前記第２電極膜を貫通している、「Ｂ２．」に記載の圧電素子利用装置。
Ｂ４．前記第１電極膜の表面に、前記溝と整合する凹部が形成されている、「Ｂ３．」に記載の圧電素子利用装置。
Ｂ５．前記溝が第２電極膜を貫通していない、「Ｂ２．」に記載の圧電素子利用装置。
【００７６】
Ｂ６．前記第１電極膜のヤング率が、前記第２電極膜のヤング率よりも大きい、「Ｂ２．」〜「Ｂ５．」のいずれかに記載の圧電体素子利用装置。
Ｂ７．前記第１電極膜がＩｒＯ２からなり、前記第１電極膜がＩｒからなる、「Ｂ２．」〜「Ｂ６．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
Ｂ８．前記上部電極が金属単膜から構成されており、前記上部電極の表面に前記キャビティエッジに沿う溝が形成されており、前記上部電極における前記溝が形成されている部分が前記薄膜部を構成している、「Ｂ１．」に記載の圧電素子利用装置。
【００７７】
Ｂ９．前記金属単膜が、Ｉｒ膜である、「Ｂ８．」に記載の圧電素子利用装置。
Ｂ１０．前記溝がストライプ状に形成されている、「Ｂ２．」〜「Ｂ９．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
Ｂ１１．前記溝がメッシュ状に形成されている、「Ｂ２．」〜「Ｂ９．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
【００７８】
Ｂ１２．前記溝の横断面形状が矩形である、「Ｂ２．」〜「Ｂ１１．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
Ｂ１３．前記溝の横断面形状が台形である、「Ｂ２．」〜「Ｂ１１．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
Ｂ１４．前記溝の横断面形状がＶ字状である、「Ｂ２．」〜「Ｂ１１．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
【００７９】
Ｂ１５．前記キャビティが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矩形状に形成されており、前記可動膜が、前記平面視においてキャビティエッジと整合する矩形状に形成されており、前記圧電体膜は、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、前記上部電極は、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、前記溝が、前記可動膜の側縁に沿って形成されている、「Ｂ２．」〜「Ｂ１４．」のいずれかに記載の圧電素子利用装置。
【００８０】
この構成では、圧電素子駆動時に、可動膜がその短手方向に反り変形しやすくなるので、可動膜の変位が大きくなる。
［２−３］第４発明の目的は、可動膜の変位を大きくすることができる圧電体膜利用装置を提供することである。
Ｃ１．キャビティを有する基板と、前記キャビティに対向するように基板に保持されたメンブレンと、前記メンブレン上に形成され、圧電素子または焦電素子として機能する圧電・焦電素子と、少なくとも前記圧電・焦電素子とキャビティエッジとの間の領域において、前記メンブレンに形成された金属ラインとを含む、圧電・焦電素子利用装置。
【００８１】
メンブレンは、一般的に硬くて脆い材料から作られているので割れやすい。この構成では、少なくとも前記圧電・焦電素子とキャビティエッジとの間の領域において、前記メンブレンに形成された金属ラインを備えている。金属ラインは、高温で形成され、その後に常温に冷却されて収縮するので、金属ラインは引っ張り応力を有することになる。つまり、金属ラインは、メンブレンに対しては収縮させる方向に力を及ぼすので、メンブレンが割れにくくなる。
【００８２】
Ｃ２．前記圧電・焦電素子は、前記メンブレン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メンブレンとは反対側に配置された上部電極と、前記下部電極と前記上部電極との間に設けられた圧電・焦電体膜とを含んでおり、
前記金属ラインが、前記下部電極と同一レイヤに形成されており、前記下部電極の一部を構成している、「Ｃ１．」に記載の圧電・焦電素子利用装置。この構成では、下部電極を形成する工程において、金属ラインを形成することができる。
【００８３】
Ｃ３．前記金属ラインが、前記下部電極とは異なるレイヤに形成されている、「Ｃ１．」に記載の圧電・焦電素子利用装置。
Ｃ４．前記金属ラインが、前記メンブレン内に埋め込まれている、「Ｃ３．」に記載の圧電・焦電素子利用装置。
Ｃ５．前記金属ラインが、ストライプ状に形成されている、「Ｃ１．」〜「Ｃ４．」のいずれかに記載の圧電・焦電素子利用装置。
【００８４】
Ｃ６．前記金属ラインが、メッシュ状に形成されている、「Ｃ１．」〜「Ｃ４．」のいずれかに記載の圧電・焦電素子利用装置。
Ｃ７．前記メンブレンが可動膜であり、前記圧電・焦電素子が圧電素子であり、前記圧電・焦電体膜が圧電体膜であり、前記圧電・焦電素子利用装置がインクジェットプリントヘッドである、「Ｃ１．」〜「Ｃ５．」のいずれかに記載の圧電・焦電素子利用装置。この構成では、割れにくい可動膜を備えたインクジェットプリントヘッドが得られる。
【００８５】
Ｃ８．前記キャビティが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矩形状に形成されており、前記可動膜が、前記平面視においてキャビティエッジと整合する矩形状に形成されており、前記圧電体膜は、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、前記上部電極は、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、「Ｃ７．」に記載の圧電・焦電素子利用装置。
【００８６】
この構成では、圧電体膜および上部電極は、可動膜の周縁部上には配置されていないので、可動膜の変位を大きくすることができる。
Ｃ９．前記メンブレンが断熱膜であり、前記圧電・焦電素子が焦電素子であり、前記圧電・焦電体膜が焦電体膜であり、前記圧電・焦電素子利用装置が赤外線イメージセンサである、「Ｃ１．」または「Ｃ４．」に記載の圧電・焦電素子利用装置。この構成では、割れにくい断熱膜を備えた赤外線イメージセンサが得られる。
【００８７】
Ｃ１０．前記キャビティが、前記断熱膜の主面に対して法線方向から見た平面視において円形状に形成されており、前記金属ラインが、前記断熱膜内に埋め込まれており、前記金属ラインが、前記キャビティと同心の環状ストライプ状に形成されている、「Ｃ９．」に記載の圧電・焦電素子利用装置。
第２〜第４発明の実施の形態を、図９〜図５６を参照して詳細に説明する。図９〜図５６中の符号は、前述の第１発明の説明に使用した図１Ａ〜図９中の符号とは無関係である。
【００８８】
図９は、第２発明が適用されたインクジェットプリントヘッドの模式的な平面図である。図１０は、図９のX-X線に沿う模式的な拡大断面図である。図１１は、図９のXI-XI線に沿う模式的な拡大断面図である。図１２は、インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。ただし、図９および図１２においては、図１０および図１１に符号１３で示される水素バリア膜と、符号１４で示される絶縁膜とが省略されている。図１３は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。
【００８９】
図１０を参照して、インクジェットプリントヘッド１は、シリコン基板２と、インクを吐出する吐出口３ａを有するノズル基板３とを備えている。シリコン基板２上には、可動膜形成層１０が積層されている。シリコン基板２と可動膜形成層１０との積層体には、インク流路（インク溜まり）としての圧力室(キャビティ)５が形成されている。圧力室５は、シリコン基板２に形成されかつシリコン基板２を厚さ方向に貫通する空間部５Ａと、可動膜形成層１０の裏面（シリコン基板２側の表面）に形成されかつ空間部５Ａに連続する凹部５Ｂとから構成されている。
【００９０】
ノズル基板３は、たとえばシリコンプレートからなり、シリコン基板２の裏面に張り合わされ、シリコン基板２および可動膜形成層１０とともに、圧力室５を区画している。ノズル基板３は、圧力室５に臨む凹部３ｂを有し、凹部３ｂの底面にインク吐出通路３ｃが形成されている。インク吐出通路３ｃは、ノズル基板３を貫通しており、圧力室５とは反対側に吐出口３ａを有している。したがって、圧力室５の容積変化が生じると、圧力室５に溜められたインクは、インク吐出通路３ｃを通り、吐出口３ａから吐出される。
【００９１】
圧力室５は、シリコン基板２の裏面側から、シリコン基板２および可動膜形成層１０を掘りこんで形成されている。シリコン基板２および可動膜形成層１０には、さらに、圧力室５に連通するインク供給路４（図９および図１１を合わせて参照）が形成されている。インク供給路４は、圧力室５に連通しており、インク供給源であるインクタンク（たとえばインクカートリッジ）からのインクを圧力室５に導くように形成されている。
【００９２】
圧力室５は、図１０の左右方向であるインク流通方向２１に沿って細長く延びて形成されている。可動膜形成層１０における圧力室５の天壁部分は、可動膜（メンブレン）１０Ａを構成している。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、シリコン基板２上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜からなる。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、シリコン基板２上に形成されたシリコン（Ｓｉ）層と、シリコン層上に形成され酸化シリコン（ＳｉＯ２）層と、酸化シリコン層上に形成された窒化シリコン（ＳｉＮ）層との積層体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５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５の天壁部以外の部分は、可動膜１０Ａを構成していない。
【００９３】
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、シリコン層と酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層体から構成される場合には、シリコン層、酸化シリコン層および窒化シリコン層の厚さは、それぞれ０．４μｍ程度であってもよい。
【００９４】
圧力室５は、可動膜１０Ａと、シリコン基板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５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。インク供給路４は、圧力室５の長手方向一端部（この実施形態では、吐出口３ａとは反対側に位置する端部）に連通するように形成されている。ノズル基板３の吐出口３ａは、この実施形態では、圧力室５の長手方向に関する他端部付近に配置されている。
【００９５】
可動膜１０Ａの表面には、圧電素子６が配置されている。シリコン基板２と可動膜１０Ａと圧電素子６とによって、圧電アクチュエータが構成されている。圧電素子６は、可動膜形成層１０上に形成された下部電極７と、下部電極７上に形成された圧電体膜８と、圧電体膜８上に形成された上部電極９とを備えている。言い換えれば、圧電素子６は、圧電体膜８を上部電極９および下部電極７で上下から挟むことにより構成されている。
【００９６】
下部電極７は、たとえば、Ｔｉ（チタン）層およびＰｔ（プラチナ）層を可動膜１０Ａ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７を形成することもできる。下部電極７は、圧電体膜８の下面に接した主電極部７Ａと、圧電体膜８の外方の領域まで延びた延長部７Ｂ（図９、図１１〜図１３も参照）とを有している。
【００９７】
圧電体膜８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（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３：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８は、金属酸化物結晶の焼結体からなる。圧電体膜８の厚さは、１μｍ〜５μｍが好ましい。可動膜１０Ａの全体の厚さは、圧電体膜８の厚さと同程度か、圧電体膜の厚さの２／３程度とすることが好ましい。
【００９８】
上部電極９は、圧電体膜８と平面視でほぼ同じ形状に形成されている。上部電極９は、この実施形態では、導電性酸化膜（たとえば、ＩｒＯ２（酸化イリジウム）膜）および金属膜（たとえば、ＩｒＯ２（酸化イリジウム）膜）が交互に２回繰り返し積層された４層構造を有している。
可動膜形成層１０の表面、圧電素子６の表面および下部電極７の延長部７Ｂの表面は、水素バリア膜１３によって覆われている。水素バリア膜１３は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）からなる。これにより、圧電体膜８の水素還元による特性劣化を防止することができる。水素バリア膜１３上には、絶縁膜１４が積層されている。絶縁膜１４は、たとえば、ＳｉＯ２からなる。絶縁膜１４上には配線１５が形成されている。配線１５は、Ａｌ（アルミニウム）を含む金属材料からなる。
【００９９】
配線１５の一端部は、上部電極９の一端部の上方に配置されている。配線１５と上部電極９との間において、水素バリア膜１３および絶縁膜１４を連続して貫通する貫通孔（コンタクト孔）１６が形成されている。配線１５の一端部は、貫通孔１６に入り込み、貫通孔１６内で上部電極９に接続されている。また、水素バリア膜１３および絶縁膜１４には、上部電極９の表面の中央部（上部電極９の表面における周縁部によって囲まれた部分）に相当する領域に平面視矩形状の開口１７が形成されている。
【０１００】
また、下部電極７の延長部７Ｂ上の所定領域に対応する位置には、水素バリア膜１３および絶縁膜１４を連続して貫通する開口１８が形成されており、下部電極７の表面が開口１８を介して露出している。この露出部分は、下部電極７を外部に接続するためのパッド部７ｄを構成している。可動膜形成層１０の表面において、圧電素子６のインク流通方向２１の上流側端よりも上流側においては、圧電素子６の上流側端に近い領域にのみ、水素バリア膜１３および絶縁膜１４は形成されており、それより上流側においては水素バリア膜１３および絶縁膜１４は形成されていない。
【０１０１】
圧電素子６は、可動膜１０Ａを挟んで圧力室５に対向する位置に形成されている。すなわち、圧電素子６は、可動膜１０Ａの圧力室５とは反対側の表面に接するように形成されている。圧力室５には、図示しないインクタンクからインク供給路４を通って供給されるインクが充填される。可動膜１０Ａは、圧力室５の天面部を区画していて、圧力室５に臨んでいる。可動膜１０Ａは、可動膜形成層１０とシリコン基板２との積層体における圧力室５の周囲の部分によって支持されており、圧力室５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。
【０１０２】
配線１５および下部電極７のパッド部７ｄは、駆動回路２０に接続されている。駆動回路２０は、シリコン基板２の圧力室５とは別の領域に形成されていてもよいし、シリコン基板２外に形成されていてもよい。駆動回路２０から圧電素子６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８が変形する。これにより、圧電素子６とともに可動膜１０Ａが変形し、それによって、圧力室５の容積変化がもたらされ、圧力室５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３ｃを通って、吐出口３ａから微小液滴となって吐出される。
【０１０３】
図９〜図１３を参照して、シリコン基板２と可動膜形成層１０との積層体には、複数の圧力室５が互いに平行に延びてストライプ状に形成されている。複数の圧力室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。各圧力室５は、平面視において、インク供給路４から吐出通路３ｃに向かうインク流通方向２１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５の天面部は、インク流通方向２１に沿う２つの側縁５ｃ，５ｄと、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁５ａ，５ｂとを有している。インク供給路４は、圧力室５の一端部において、２つの通路に分かれて形成されており、共通インク通路１９に連通している。共通インク通路１９は、複数の圧力室５に対応したインク供給路４に連通しており、それらのインク供給路４に、インクタンクからのインクを供給するように形成されている。
【０１０４】
圧電素子６は、インク流通方向２１（可動膜１０Ａの長手方向と同方向）の長さが、可動膜１０Ａの長手方向の長さよりも短く形成されており、平面視矩形形状を有している。そして、図９に示すように、圧電素子６の短手方向に沿う両端縁６ａ，６ｂは、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の間隔ｄ１（たとえば５μｍ）を開けて内側に配置されている。また、圧電素子６は、可動膜１０Ａの長手方向に直交する短手方向（シリコン基板２の主面に平行な方向）の幅が、可動膜１０Ａ（圧力室５の天面部）の当該短手方向の幅よりも狭く形成されている。そして、圧電素子６の長手方向に沿う両側縁６ｃ，６ｄは、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、所定の間隔ｄ２（たとえば５μｍ）を開けて内側に配置されている。
【０１０５】
下部電極７は、図９および図１３に示すように、平面視において、インク流通方向２１に沿う方向に所定幅を有し、かつインク流通方向２１と直交する方向に複数の圧力室５を跨いで延びた平板状であり、複数の圧電素子６に対して共用される共通電極である。下部電極７のインク流通方向２１と直交する方向に沿う第１の辺７ａは、平面視において、複数の圧電素子６の一方の端縁６ａを結ぶ線と整合している。下部電極７の第１の辺７ａに対向する第２の辺７ｂは、複数の圧電素子６の他方の端縁６ｂに対応する可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂよりも外側（インク流通方向２１の下流側）に配置されている。
【０１０６】
下部電極７は、圧電素子６を構成する平面視矩形状の主電極部７Ａと、主電極部７Ａ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５の天面部（可動膜１０Ａ）の周縁を跨いで圧力室５の天面部の周縁の外方に延びた延長部７Ｂとを含んでいる。主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。
【０１０７】
延長部７Ｂは、平面視において、主電極部７Ａの各側縁から圧力室５の天面部の対応する側縁５ｃ，５ｄを跨いで、圧力室５の天面部の側縁５ｃ，５ｄの外方に延びている。延長部７Ｂは、下部電極７の全領域のうちの主電極部７Ａを除いた領域である。
延長部７Ｂには、各圧電素子６のインク流通方向２１の下流側に、下部電極７を貫通する平面視矩形状の切除部７ｃが形成されている。各切除部７ｃは、平面視において、インク流通方向２１に沿う２つの側縁（短辺）と、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁（長辺）とを有している。切除部７ｃの一方の端縁はインク流通方向２１に関して圧電素子６の端縁６ｂ（主電極部７Ａの下流側の端縁）と整合する位置に配置され、他方の端縁は可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂよりも外側（インク流通方向２１の下流側）に配置されている。切除部７ｃの一方の側縁は可動膜１０Ａの一方の側縁１０Ａｃよりも外側に配置され、切除部７ｃの他方の側縁は可動膜１０Ａの他方の側縁１０Ａｄよりも外側に配置されている。したがって、平面視において、可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂ側の端部は切除部７ｃの内側に配置されている。下部電極７の第２の辺７ｂと複数の切除部７ｃとの間の領域に、インク流通方向２１に直交する方向に細長い矩形状のパッド部７ｄが形成されている。
【０１０８】
図９〜図１２を参照して、上部電極９は、平面視において、下部電極７の主電極部７Ａ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９は、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、上部電極９は、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。
【０１０９】
圧電体膜８は、平面視において、上部電極９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８は、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、圧電体膜８は、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。圧電体膜８の下面は下部電極７の主電極部７Ａの上面に接しており、圧電体膜８の上面は上部電極９の下面に接している。
【０１１０】
配線１５は、一端部が上部電極９の一端部（圧電素子６の一方の端縁６ａ側の端部）に接続されかつ平面視において、インク流通方向２１と反対方向に延びた引き出し部１５Ａと、引き出し部１５Ａと一体化し、引き出し部１５Ａの先端に接続された平面視矩形状のパッド部１５Ｂとからなる。パッド部１５Ｂは、圧電素子６の一方の端縁６ａよりもインク流通方向２１の上流側において、水素バリア膜１３および絶縁膜１４が形成されていない可動膜形成層１０の表面上に形成されている。引き出し部１５Ａは、圧電素子６の上面の一端部（圧電素子６の一方の端縁６ａ側の端部）とそれに連なる圧電素子６の端面とそれに連なる可動膜形成層１０の表面とを覆う絶縁膜１４上に形成された第１部分と、第１部分からパッド部１５Ｂまでの第２部分とを有している。第２部分は、水素バリア膜１３および絶縁膜１４が形成されていない可動膜形成層１０の表面上に形成されている。
【０１１１】
図１４は、上部電極９の構造と水素バリア膜１３の構造を示す拡大断面図であり、図１１の切断面に対応している。
上部電極９は、導電性酸化膜であるＩｒＯ２（酸化イリジウム）膜３１と、金属膜であるＩｒ（イリジウム）膜３２とが交互に２回繰り返し積層された構造を有している。具体的には、上部電極９は、ＩｒＯ２膜３１、Ｉｒ膜３２、ＩｒＯ２膜３１およびＩｒ膜３２を圧電体膜８側から順に積層した４層構造を有している。各ＩｒＯ２膜３１の膜厚は、たとえば２０ｎｍであり、各Ｉｒ膜３２の膜厚は、たとえば１０ｎｍである。
【０１１２】
水素バリア膜１３は、異なる条件で成膜した２種類の２種類のスパッタ膜４１，４２からなる。具体的には、水素バリア膜１３は、下層側の第１スパッタ膜４１と上層側の第２スパッタ膜４２とを積層した２層構造を有している。この実施形態では、第１スパッタ膜４１および第２スパッタ膜４２は、共にＡｌ２Ｏ３（アルミナ）のスパッタ膜からなる。第１スパッタ膜４１および第２スパッタ膜４２は、ＴｉＯ膜（二酸化チタン膜）であってもよく、ＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）であってもよい。
【０１１３】
第１スパッタ膜４１は、たとえば、０．０１Ｐａ以上０．１Ｐａ未満の低圧条件化で成膜され、第２スパッタ膜４２は、たとえば、０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ以下の高圧条件化で成膜される。第１スパッタ膜４１の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第２スパッタ膜４２の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第１スパッタ膜４１と第２スパッタ膜４２との膜厚の総和は、１００ｎｍ以下であってもよい。たとえば、第１スパッタ膜４１の膜厚は３０ｎｍであり、第２スパッタ膜４２の膜厚は３０ｎｍであってもよい。
【０１１４】
水素バリア膜１３は、異なる条件で成膜した３種類以上のスパッタ膜から構成されていてもよい。
圧電素子６を形成した後に絶縁膜１４が形成されるが、絶縁膜１４を形成する過程において水素が圧電体膜８に入って、圧電特性が劣化するおそれがある。
前述のインクジェットプリントヘッド１では、上部電極９は、ＩｒＯ２膜３１、Ｉｒ膜３２、ＩｒＯ２膜３１およびＩｒ膜３２を圧電体膜８側から順に積層した４層構造を有しているので、上部電極をＩｒ等の金属単膜で厚く形成するよりも、薄い全体膜厚で大きな水素バリア効果が得られる。これにより、圧電体膜８の水素還元による特性劣化を抑制することができる。この理由について説明する。導電性酸化膜であるＩｒＯ２膜は、水素が入ってくると犠牲になり、Ｉｒに変化する。それにより、水素をトラップまたはブロックする機能がある。金属膜であるＩｒ膜は、ある程度密度が高く、酸素、水素に対するバリア性能を有するが、多結晶であるため、結晶粒界(Grain boundary)から水素が入る可能性がある。そこで、導電性酸化膜であるＩｒＯ２膜と金属膜であるＩｒ膜とを交互に２回以上繰り返し積層することにより、水素バリア性の高い上部電極が得られる。
【０１１５】
なお、導電性酸化膜として、ＩｒＯ２膜の代わりに、たとえば、ＳｒＲｕ０３（ルテニウム酸ストロンチウム）膜を用いてもよい。また、金属膜として、Ｉｒ膜の代わりに、たとえば、Ｐｔ、Ａｕ等を用いてもよい。
後述するように、絶縁膜１４を形成する過程においては、圧電素子６の表面および側面は水素バリア膜１３によって覆われており、この水素バリア膜１３によっても圧電体膜８の水素還元による特性劣化が抑制される。特に、このインクジェットプリントヘッド１では、水素バリア膜１３は、異なる条件で成膜された第１スパッタ膜４１および第２スパッタ膜４２を積層した２層構造を有している。第１スパッタ膜４１と第２スパッタ膜４２とは、異なる条件で成膜されているため、特性の異なる膜となる。つまり、水素バリア膜１３は、特性の異なる２種類のスパッタ膜４１，４２の積層膜から構成されるので、水素バリア膜１３の水素バリア性を高めることができる。これにより、圧電体膜８の水素還元による特性劣化をより効果的に抑制することができる。
【０１１６】
図１５Ａ〜図１５Ｍ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１５Ａに示すように、シリコン基板２の表面に可動膜形成層１０が形成される。ただし、シリコン基板２としては、最終的なシリコン基板２の厚さより厚いものが用いられる。具体的には、シリコン基板２の表面に酸化シリコン層（たとえば、１．２μｍ厚）が形成される。可動膜形成層１０が、シリコン層と酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層体で構成される場合には、シリコン基板２の表面にシリコン層（たとえば０．４μｍ厚）が形成され、シリコン層上に酸化シリコン層（たとえば０．４μｍ厚）が形成され、酸化シリコン層上に窒化シリコン層（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、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２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８からの金属原子（たとえば、Ｐｂ）の抜け出しを防ぐ。金属電子が抜け出すと、圧電体膜８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。
【０１１７】
次に、図１５Ｂ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７の材料層である下部電極膜５７が形成される。下部電極膜５７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５７は、スパッタ法で形成されてもよい。
【０１１８】
次に、図１５Ｃに示すように、圧電体膜８の材料膜（圧電体材料膜）５８が下部電極膜５７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〜５μｍ厚のＰＺＴ膜が形成される。このようなＰＺＴ膜は、金属酸化物結晶粒の焼結体からなる。
次に、図１５Ｄに示すように、圧電体材料膜５８の全面に上部電極９の材料である上部電極膜５９が形成される。上部電極膜５９は、図１４に示すように、ＩｒＯ２膜（たとえば２０ｎｍ厚）、Ｉｒ膜（たとえば１０ｎｍ厚）、ＩｒＯ２膜（たとえば２０ｎｍ厚）およびＩｒ膜（たとえば１０ｎｍ厚）を圧電体材料膜５８側から順に積層したＩｒ０２／Ｉｒ／Ｉｒ０２／Ｉｒ積層膜からなる。このような上部電極膜５９は、スパッタ法で形成されてもよい。
【０１１９】
次に、図１５Ｅおよび図１５Ｆに示すように、上部電極膜５９、圧電体材料膜５８および下部電極膜５７のパターニングが行われる。まず、図１５Ｅに示すように、フォトグラフィによって、下部電極７のパターンの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、上部電極膜５９、圧電体材料膜５８および下部電極膜５７が同一パターンにエッチングされることにより、所定パターンの下部電極膜５７が形成される。より詳細には、上部電極膜５９はドライエッチングによってパターニングされ、圧電体材料膜５８はウェットエッチングによってパターニングされ、下部電極膜５７はドライエッチングによってパターニングされる。こうして、下部電極７が形成される。圧電体材料膜５８のウェットエッチングに用いるエッチャントは、塩酸を主体とした酸類であってもよい。
【０１２０】
次に、レジストマスクを剥離した後、フォトリソグラフィによって、圧電体膜８のパターンのレジストマスクが形成され、このレジストパターンを用いて、上部電極膜５９および圧電体材料膜５８が同一パターンにエッチングされる。より詳細には、上部電極膜５９はドライエッチングによってパターニングされ、圧電体材料膜５８はウェットエッチングによってパターニングされる。これにより、図１５Ｆに示すように、圧電体膜８および上部電極９が形成される。これにより、下部電極の主電極部７Ａ、圧電体膜８および上部電極９からなる圧電素子６が形成される。
【０１２１】
次に、図１５Ｇに示すように、レジストマスクを剥離した後、全面を覆う水素バリア膜１３が形成される。水素バリア膜１３は、図１４に示すように、第１スパッタ膜４１を下層とし第２スパッタ膜４２を上層とする積層膜からなる。第１スパッタ膜４１は、たとえば、０．０１Ｐａ以上０．１Ｐａ未満の低圧条件化で成膜され、第２スパッタ膜４２は、たとえば、０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ以下の高圧条件化で成膜される。第１スパッタ膜４１は、たとえばＡｌ２Ｏ３膜であり、その膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第２スパッタ膜４２は、たとえばＡｌ２Ｏ３膜であり、その膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。
【０１２２】
次に、図１５Ｈに示すように、水素バリア膜１３上の全面に絶縁膜１４が形成される。絶縁膜１４は、ＳｉＯ２膜であってもよく、その膜厚は、２５０ｎｍ〜１０００ｎｍであってもよい。
次に、図１５Ｉに示すように、絶縁膜１４および水素バリア膜１３における圧電素子６のインク流通方向２１（図１０参照）の上流側の端縁よりも上流側にある部分のうち、圧電素子６の近傍部分を除く部分が除去される。同時に、絶縁膜１４および水素バリア膜１３の両方に、貫通孔１６および開口１８が形成される。
【０１２３】
次に、貫通孔１６内を含む絶縁膜１４上に、配線１５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、図１５Ｊに示すように、上部電極９に接続された配線１５が形成される。
次に、図１５Ｋに示すように、絶縁膜１４および水素バリア膜１３における上部電極９の上面中央領域に、開口１７が形成される。
【０１２４】
次に、図１５Ｌに示すように、シリコン基板２を薄くするための裏面研削が行われる。基板２が裏面から研磨されることにより、基板２が薄膜化される。たとえば、初期状態で６７０μｍ厚程度のシリコン基板２が、３００μｍ厚程度に薄型化されてもよい。
次に、図１５Ｍに示すように、シリコン基板２と可動膜形成層１０との積層体に対して、シリコン基板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、圧力室５、インク供給路４および共通インク通路１９が形成され、同時に可動膜１０Ａが形成される。このエッチングの際、水素バリア膜１３および可動膜形成層１０の表面に形成される下地酸化膜は、圧電体膜８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８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。
【０１２５】
この後、図１５には図示しないが、ノズル基板３がシリコン基板２の裏面に張り合わされることにより、図９〜図１２に示されるインクジェットプリントヘッド１が得られる。
図１６は、水素バリア膜１３の変形例を示す拡大断面図である。図１６は、図１４に対応した切断面を示している。図１６において、前述の図１４の各部に対応する部分には、図１４と同じ符号を付して示す。
【０１２６】
この水素バリア膜１３は、スパッタ法によって成膜された下層側のスパッタ膜４３とプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって成膜された上層側のプラズマＣＶＤ膜４４とを積層した積層膜から構成されている。スパッタ膜４３は、スパッタ法によって成膜されたＡｌ２Ｏ３膜からなる。プラズマＣＶＤ膜４４は、プラズマＣＶＤ法によって成膜されたＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）からなる。
【０１２７】
スパッタ膜４３は、良好な水素バリア性を有しているが、圧電素子６の側面（圧電体膜８の側面）に対する被覆性がさほど良くない。また、スパッタ膜４３は、圧電体膜８の表面に凹凸がある場合にピンホールを発生しやすい。一方、プラズマＣＶＤ膜４４は、スパッタ膜４３に比べると水素バリア性は劣るが、圧電素子６の側面にまわり込やすく、ピンホールを埋める能力も高い。このため、水素バリア膜の厚さが同じである場合には、水素バリア膜をスパッタ膜のみで形成する場合に比べて、水素バリア膜をスパッタ膜とプラズマＣＶＤ膜との積層膜で形成した場合の方が、水素バリア効果を高めることができる。
【０１２８】
言い換えれば、水素バリア膜をスパッタ膜とプラズマＣＶＤ膜との積層膜で形成した場合には、水素バリア膜をスパッタ膜のみで形成する場合に比べて、水素バリア膜を薄くしても、水素バリア性を保持することができる。したがって、水素バリア膜を薄くすることができるから、可動膜１０Ａの変位を大きくすることが可能となる。
スパッタ膜４３の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。プラズマＣＶＤ膜４４の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。スパッタ膜４３とプラズマＣＶＤ膜４４との膜厚の総和は、１００ｎｍ以下であってもよい。たとえば、スパッタ膜４３の膜厚は３０ｎｍであり、プラズマＣＶＤ膜４４の膜厚は３０ｎｍであってもよい。水素バリア膜１３の厚さを薄くするために、スパッタ膜４３の膜厚を、プラズマＣＶＤ膜４４の膜厚よりも薄くしてもよい。
【０１２９】
図１７は、水素バリア膜１３の他の変形例を示す拡大断面図である。図１７は、図１４に対応した切断面を示している。図１７において、前述の図１４の各部に対応する部分には、図１４と同じ符号を付して示す。
この水素バリア膜１３は、最下層の第１スパッタ膜４５と、第１スパッタ膜４５とは異なる条件で成膜された中間層の第２スパッタ膜４６と、最上層のプラズマＣＶＤ膜４７とを積層した積層膜から構成されている。第１スパッタ膜４５は、図１４の第１スパッタ膜４１と同じ条件で成膜されたＡｌ２Ｏ３膜であってもよい。第２スパッタ膜４６は、図１４の第２スパッタ膜４２と同じ条件で成膜されたＡｌ２Ｏ３膜であってもよい。プラズマＣＶＤ膜４７は、図１６のプラズマＣＶＤ膜４４と同様に、プラズマＣＶＤ法によって成膜されたＳｉＮ膜からなる。
【０１３０】
第１スパッタ膜４５および第２スパッタ膜４６膜厚は、それぞれ１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。プラズマＣＶＤ膜４７の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第１スパッタ膜４５と第２スパッタ膜４６とプラズマＣＶＤ膜４７との膜厚の総和は、１００ｎｍ以下であってもよい。たとえば、第１スパッタ膜４５、第２スパッタ膜４６およびプラズマＣＶＤ膜４７の膜厚は、それぞれ２０ｎｍであってもよい。
【０１３１】
図１８は、焦電型赤外線イメージセンサを示す模式的な平面図である。図１９は、図１８のXIX-XIX線に沿う断面図である。
焦電型赤外線イメージセンサ１０１は、赤外線による温度変化によって焦電体の表面電荷が変化することを利用して、赤外線量を検出するものである。焦電型赤外線イメージセンサ１０１は、シリコン基板１０２と、シリコン基板１０２上に形成された断熱膜（メンブレン）１０３と、断熱膜１０３上に形成された焦電素子１０４とを含む。
【０１３２】
シリコン基板１０２には、焦電素子１０４からシリコン基板１０２への伝熱を防ぐためのキャビティ１０５が形成されている。キャビティ１０５は、シリコン基板１０２の裏面側から、シリコン基板１０２を掘りこんで形成されている。キャビティ１０５は、平面視で円形状である。キャビティ１０５の天面は、断熱膜１０３によって区画されている。断熱膜１０３は、キャビティ１０５の天面部の全域を覆い、さらにその周囲に延びて形成されている。断熱膜１０３は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜から構成されている。
【０１３３】
焦電素子１０４は、断熱膜１０３におけるキャビティ１０５とは反対側の表面に接して形成された下部電極１１１と、下部電極１１１上に形成された焦電体膜１１２と、焦電体膜１１２上に形成された上部電極１１３とを含む。
下部電極１１１は、たとえば、Ｐｔ膜からなる。焦電体膜１１２は、たとえば、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３：チタン酸ジルコン酸鉛）膜からなる。上部電極１１３は、たとえば、Ｐｔ膜からなる。
【０１３４】
下部電極１１１は、平面視で、キャビティ１０５の中心と同心で、キャビティ１０５の直径より直径が小さい円形に形成されている。焦電体膜１１２は、下部電極１１１と同じパターンに形成されている。上部電極１１３は、焦電体膜１１２と同じパターンに形成されている。
断熱膜１０３および焦電素子１０４の表面は、水素バリア膜１１４によって覆われている。図示されていないが、水素バリア膜１１４の表面には、絶縁膜が形成される。この絶縁膜が形成される過程において水素が焦電体膜１１２に入って、焦電特性が劣化するおそれがある。そこで、断熱膜１０３および焦電素子１０４の表面に、水素バリア膜１１４が形成されている。
【０１３５】
焦電素子１０４に赤外線が照射されると、その熱によって焦電体膜１１２の温度が変化し、焦電体膜１１２の表面電荷が変化する。焦電体膜１１２の表面電荷の変化が、下部電極１１１および上部電極１１３を介して取り出される。これにより、赤外線の光量を検出できる。なお、図１８および図１９には、説明の便宜上、下部電極１１１および上部電極１１３から、焦電体膜１１２の表面電荷の変化を取り出すための配線は省略されている。
【０１３６】
図２０Ａは、水素バリア膜１１４の構造を示す拡大断面図である。
水素バリア膜１１４は、異なる条件で成膜した２種類の２種類のスパッタ膜１２１，１２２からなる。具体的には、水素バリア膜１１４は、下層側の第１スパッタ膜１２１と上層側の第２スパッタ膜１２２とを積層した２層構造を有している。第１スパッタ膜１２１および第２スパッタ膜１２２は、共にＡｌ２Ｏ３（アルミナ）のスパッタ膜からなる。第１スパッタ膜１２１および第２スパッタ膜１２２は、ＴｉＯ膜（二酸化チタン膜）であってもよく、ＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）であってもよい。
【０１３７】
第１スパッタ膜１２１は、たとえば、０．０１Ｐａ以上０．１Ｐａ未満の低圧条件化で成膜され、第２スパッタ膜１２２は、たとえば、０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ以下の高圧条件化で成膜される。第１スパッタ膜１２１の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第２スパッタ膜１２２の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第１スパッタ膜１２１と第２スパッタ膜１２２との膜厚の総和は、１００ｎｍ以下であってもよい。たとえば、第１スパッタ膜１２１の膜厚は３０ｎｍであり、第２スパッタ膜１２２の膜厚は３０ｎｍであってもよい。このように、特性の異なる２種類のスパッタ膜１２１，１２２が積層されることによって水素バリア膜１１４が構成されているので、水素バリア膜１１４の水素バリア性を高めることができる。これにより、焦電体膜１１２の水素還元による特性劣化をより効果的に抑制することができる。
【０１３８】
図２０Ｂは、水素バリア膜１１４の変形例を示す拡大断面図である。
この水素バリア膜１１４は、スパッタ法によって成膜された下層側のスパッタ膜１２３とプラズマＣＶＤ法によって成膜された上層側のプラズマＣＶＤ膜１２４とを積層した積層膜から構成されている。スパッタ膜１２３は、スパッタ法によって成膜されたＡｌ２Ｏ３膜からなる。プラズマＣＶＤ膜１２４は、プラズマＣＶＤ法によって成膜されたＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）からなる。
【０１３９】
スパッタ膜１２３は、良好な水素バリア性を有しているが、焦電素子１０４の側面（焦電体膜１１２の外周面）に対する被覆性がさほど良くない。また、スパッタ膜１２３は、焦電体膜１１２の表面に凹凸がある場合にピンホールを発生しやすい。一方、プラズマＣＶＤ膜１２４は、スパッタ膜１２３に比べると水素バリア性は劣るが、焦電素子１０４の外周面にまわり込やすく、ピンホールを埋める能力も高い。このため、水素バリア膜の厚さが同じである場合には、水素バリア膜をスパッタ膜のみで形成する場合に比べて、水素バリア膜をスパッタ膜とプラズマＣＶＤ膜との積層膜で形成した場合の方が、水素バリア効果を高めることができる。
【０１４０】
スパッタ膜１２３の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。プラズマＣＶＤ膜１２４の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。スパッタ膜１２３とプラズマＣＶＤ膜１２４との膜厚の総和は、１００ｎｍ以下であってもよい。たとえば、スパッタ膜１２３の膜厚は３０ｎｍであり、プラズマＣＶＤ膜１２４の膜厚は３０ｎｍであってもよい。
【０１４１】
図２０Ｃは、水素バリア膜１１４の他の変形例を示す拡大断面図である。
この水素バリア膜１１４は、最下層の第１スパッタ膜１２５と、第１スパッタ膜１２５とは異なる条件で成膜された中間層の第２スパッタ膜１２６と、最上層のプラズマＣＶＤ膜１２７とを積層した積層膜から構成されている。第１スパッタ膜１２５は、図２０Ａの第１スパッタ膜１２１と同じ条件で成膜されたＡｌ２Ｏ３膜であってもよい。第２スパッタ膜１２６は、図２０Ａの第２スパッタ膜１２２と同じ条件で成膜されたＡｌ２Ｏ３膜であってもよい。プラズマＣＶＤ膜１２７は、図２０ＢのプラズマＣＶＤ膜１２４と同様に、プラズマＣＶＤ法によって成膜されたＳｉＮ膜からなる。
【０１４２】
第１スパッタ膜１２５および第２スパッタ膜１２６膜厚は、それぞれ１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。プラズマＣＶＤ膜１２７の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第１スパッタ膜１２５と第２スパッタ膜１２６とプラズマＣＶＤ膜１２７との膜厚の総和は、１００ｎｍ以下であってもよい。たとえば、第１スパッタ膜１２５、第２スパッタ膜１２６およびプラズマＣＶＤ膜１２７の膜厚は、それぞれ２０ｎｍであってもよい。
【０１４３】
図２１は、第３および第４発明が適用されたインクジェットプリントヘッドを示す模式的な平面図である。図２２は、図２１のXXII-XXII線に沿う模式的な拡大断面図である。図２３は、図２１のXXIII-XXIII線に沿う模式的な拡大断面図である。図２４は、インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。ただし、図２１および図２４においては、図２２および図２３に符号１３で示される水素バリア膜と、符号１４で示される絶縁膜とが省略されている。図２５は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。図２６は、上部電極の構造を示す拡大斜視図である。
【０１４４】
図２２を参照して、インクジェットプリントヘッド１Ａは、シリコン基板２と、インクを吐出する吐出口３ａを有するノズル基板３とを備えている。シリコン基板２上には、可動膜形成層１０が積層されている。シリコン基板２と可動膜形成層１０との積層体には、インク流路（インク溜まり）としての圧力室(キャビティ)５が形成されている。圧力室５は、シリコン基板２に形成されかつシリコン基板２を厚さ方向に貫通する空間部５Ａと、可動膜形成層１０の裏面（シリコン基板２側の表面）に形成されかつ空間部５Ａに連続する凹部５Ｂとから構成されている。
【０１４５】
ノズル基板３は、たとえばシリコンプレートからなり、シリコン基板２の裏面に張り合わされ、シリコン基板２および可動膜形成層１０とともに、圧力室５を区画している。ノズル基板３は、圧力室５に臨む凹部３ｂを有し、凹部３ｂの底面にインク吐出通路３ｃが形成されている。インク吐出通路３ｃは、ノズル基板３を貫通しており、圧力室５とは反対側に吐出口３ａを有している。したがって、圧力室５の容積変化が生じると、圧力室５に溜められたインクは、インク吐出通路３ｃを通り、吐出口３ａから吐出される。
【０１４６】
圧力室５は、シリコン基板２の裏面側から、シリコン基板２および可動膜形成層１０を掘りこんで形成されている。シリコン基板２および可動膜形成層１０には、さらに、圧力室５に連通するインク供給路４（図２１および図２３を合わせて参照）が形成されている。インク供給路４は、圧力室５に連通しており、インク供給源であるインクタンク（たとえばインクカートリッジ）からのインクを圧力室５に導くように形成されている。
【０１４７】
圧力室５は、図２２の左右方向であるインク流通方向２１に沿って細長く延びて形成されている。可動膜形成層１０における圧力室５の天壁部分は、可動膜（メンブレン）１０Ａを構成している。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、シリコン基板２上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜からなる。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、シリコン基板２上に形成されたシリコン（Ｓｉ）層と、シリコン層上に形成され酸化シリコン（ＳｉＯ２）層と、酸化シリコン層上に形成された窒化シリコン（ＳｉＮ）層との積層体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５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５の天壁部以外の部分は、可動膜１０Ａを構成していない。
【０１４８】
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、シリコン層と酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層体から構成される場合には、シリコン層、酸化シリコン層および窒化シリコン層の厚さは、それぞれ０．４μｍ程度であってもよい。
【０１４９】
圧力室５は、可動膜１０Ａと、シリコン基板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５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。インク供給路４は、圧力室５の長手方向一端部（この実施形態では、吐出口３ａとは反対側に位置する端部）に連通するように形成されている。ノズル基板３の吐出口３ａは、この実施形態では、圧力室５の長手方向に関する他端部付近に配置されている。
【０１５０】
可動膜１０Ａの表面には、圧電素子６が配置されている。シリコン基板２と可動膜１０Ａと圧電素子６とによって、圧電アクチュエータが構成されている。圧電素子６は、可動膜形成層１０上に形成された下部電極７と、下部電極７上に形成された圧電体膜８と、圧電体膜８上に形成された上部電極９とを備えている。言い換えれば、圧電素子６は、圧電体膜８を上部電極９および下部電極７で上下から挟むことにより構成されている。
【０１５１】
下部電極７は、たとえば、Ｔｉ（チタン）層およびＰｔ（プラチナ）層を可動膜１０Ａ側から順に積層した２層構造を有している。下部電極７は、圧電体膜８の下面に接した主電極部７Ａと、圧電体膜８の外方の領域まで延びた延長部７Ｂ（図２１、図２４および図２５も参照）とを有している。
圧電体膜８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（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３：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８は、金属酸化物結晶の焼結体からなる。圧電体膜８の厚さは、１μｍ〜５μｍが好ましい。可動膜１０Ａの全体の厚さは、圧電体膜８の厚さと同程度か、圧電体膜の厚さの２／３程度とすることが好ましい。
【０１５２】
上部電極９は、圧電体膜８と平面視でほぼ同じ形状に形成されている。上部電極９は、この実施形態では、ＩｒＯ２（酸化イリジウム）膜６１およびＩｒ（イリジウム）膜６２を圧電体膜８側から順に積層した２層構造を有している。
可動膜形成層１０の表面、圧電素子６の表面および下部電極７の延長部７Ｂの表面は、水素バリア膜１３によって覆われている。水素バリア膜１３は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）からなる。これにより、圧電体膜８の水素還元による特性劣化を防止することができる。水素バリア膜１３上には、絶縁膜１４が積層されている。絶縁膜１４は、たとえば、ＳｉＯ２からなる。絶縁膜１４上には配線１５が形成されている。配線１５は、Ａｌ（アルミニウム）を含む金属材料からなる。
【０１５３】
配線１５の一端部は、上部電極９の一端部の上方に配置されている。配線１５と上部電極９との間において、水素バリア膜１３および絶縁膜１４を連続して貫通する貫通孔（コンタクト孔）１６が形成されている。配線１５の一端部は、貫通孔１６に入り込み、貫通孔１６内で上部電極９に接続されている。また、水素バリア膜１３および絶縁膜１４には、上部電極９の表面の中央部（上部電極９の表面における周縁部によって囲まれた部分）に相当する領域に平面視矩形状の開口１７が形成されている。
【０１５４】
また、下部電極７の延長部７Ｂ上の所定領域に対応する位置には、水素バリア膜１３および絶縁膜１４を連続して貫通する開口１８が形成されており、下部電極７の表面が開口１８を介して露出している。この露出部分は、下部電極７を外部に接続するためのパッド部７ｄを構成している。可動膜形成層１０の表面において、圧電素子６のインク流通方向２１の上流側端よりも上流側においては、圧電素子６の上流側端に近い領域にのみ、水素バリア膜１３および絶縁膜１４は形成されており、それより上流側においては水素バリア膜１３および絶縁膜１４は形成されていない。
【０１５５】
圧電素子６は、可動膜１０Ａを挟んで圧力室５に対向する位置に形成されている。すなわち、圧電素子６は、可動膜１０Ａの圧力室５とは反対側の表面に接するように形成されている。圧力室５には、図示しないインクタンクからインク供給路４を通って供給されるインクが充填される。可動膜１０Ａは、圧力室５の天面部を区画していて、圧力室５に臨んでいる。可動膜１０Ａは、可動膜形成層１０とシリコン基板２との積層体における圧力室５の周囲の部分によって支持されており、圧力室５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。
【０１５６】
配線１５および下部電極７のパッド部７ｄは、駆動回路２０に接続されている。駆動回路２０は、シリコン基板２の圧力室５とは別の領域に形成されていてもよいし、シリコン基板２外に形成されていてもよい。駆動回路２０から圧電素子６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８が変形する。これにより、圧電素子６とともに可動膜１０Ａが変形し、それによって、圧力室５の容積変化がもたらされ、圧力室５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３ｃを通って、吐出口３ａから微小液滴となって吐出される。
【０１５７】
図２１〜図２５を参照して、シリコン基板２と可動膜形成層１０との積層体には、複数の圧力室５が互いに平行に延びてストライプ状に形成されている。複数の圧力室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。各圧力室５は、平面視において、インク供給路４から吐出通路３ｃに向かうインク流通方向２１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５の天面部は、インク流通方向２１に沿う２つの側縁５ｃ，５ｄと、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁５ａ，５ｂとを有している。インク供給路４は、圧力室５の一端部において、２つの通路に分かれて形成されており、共通インク通路１９に連通している。共通インク通路１９は、複数の圧力室５に対応したインク供給路４に連通しており、それらのインク供給路４に、インクタンクからのインクを供給するように形成されている。
【０１５８】
圧電素子６は、インク流通方向２１（可動膜１０Ａの長手方向と同方向）の長さが、可動膜１０Ａの長手方向の長さよりも短く形成されており、平面視矩形形状を有している。そして、図２１に示すように、圧電素子６の短手方向に沿う両端縁６ａ，６ｂは、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の間隔ｄ１（たとえば５μｍ）を開けて内側に配置されている。また、圧電素子６は、可動膜１０Ａの長手方向に直交する短手方向（シリコン基板２の主面に平行な方向）の幅が、可動膜１０Ａ（圧力室５の天面部）の当該短手方向の幅よりも狭く形成されている。そして、圧電素子６の長手方向に沿う両側縁６ｃ，６ｄは、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、所定の間隔ｄ２（たとえば５μｍ）を開けて内側に配置されている。
【０１５９】
下部電極７は、圧電素子６を構成する平面視矩形状の主電極部７Ａと、主電極部７Ａから可動膜形成層１０の表面に沿う方向に引き出された延長部７Ｂとを含んでいる。主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。
【０１６０】
延長部７Ｂは、複数の主電極部７Ａにおけるインク流通方向２１の下流側端部の側縁からインク流通方向２１に直交する方向に引き出されるとともにインク流通方向２１にも延びた共通電極部７１を有している。また、延長部７Ｂは、共通電極部７１よりもインク流通方向２１の上流側において、各主電極部７Ａの両側縁からインク流通方向２１に直交する方向に引き出され、圧力室５の天面部（可動膜１０Ａ）の側縁１０Ａｃ，１０Ａｄを跨いで圧力室５の天面部の側縁１０Ａｃ，１０Ａｄの外方に延びた複数の直線状電極部（金属ライン）７２とを有している。
【０１６１】
共通電極部７１は、平面視において、インク流通方向２１に直交する方向に長い矩形状である。共通電極部７１には、各主電極部７Ａにおけるインク流通方向２１の下流側に、下部電極７を貫通する平面視矩形状の切除部７ｃが形成されている。各切除部７ｃは、平面視において、インク流通方向２１に沿う２つの側縁（短辺）と、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁（長辺）とを有している。切除部７ｃの一方の端縁はインク流通方向２１に関して圧電素子６の端縁６ｂ（主電極部７Ａの下流側の端縁）と整合する位置に配置され、他方の端縁は可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂよりも外側（インク流通方向２１の下流側）に配置されている。切除部７ｃの一方の側縁は可動膜１０Ａの一方の側縁１０Ａｃよりも外側に配置され、切除部７ｃの他方の側縁は可動膜１０Ａの他方の側縁１０Ａｄよりも外側に配置されている。したがって、平面視において、可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂ側の端部は切除部７ｃの内側に配置されている。共通電極部７１におけるインク流通方向２１の下流側縁と複数の切除部７ｃとの間の領域に、インク流通方向２１に直交する方向に細長い矩形状のパッド部７ｄが形成されている。
【０１６２】
主電極部７Ａの各側縁から引き出された複数の直線状電極部７２ｂは、インク流通方向２１に間隔をおいて形成されている。主電極部７Ａの一方の側縁から引き出された複数の直線状電極部７２と、当該主電極部７Ａの他方の側縁から引き出された複数の直線状電極部７２に繋がる複数の直線状電極部７２とは、インク流通方向２１に直交する方向に関して位置整合している。そして、隣接する主電極部７Ａの対向する側縁から引き出された複数の直線状電極部７２は、互いに接続されている。言い換えれば、隣接する主電極部７Ａの間においては、これらの主電極部７Ａの対向する側縁どうしを連結するように、複数の直線状電極部７２が形成されている。つまり、下部電極７は、圧電素子６の外側の領域において、ストライプパターンに形成された複数の直線状電極部７２を有している。
【０１６３】
図２１〜図２４および図２６を参照して、上部電極９は、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１上にストライプパターンを成すように形成された複数の直線状Ｉｒ膜６２とから構成されている。ＩｒＯ２膜６１は、平面視において、下部電極７の主電極部７Ａと同じパターンの矩形状に形成されている。すなわち、ＩｒＯ２膜６１は、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、ＩｒＯ２膜６１は、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。
【０１６４】
複数の直線状Ｉｒ膜６２は、ＩｒＯ２膜６１の長手方向に平行に延び、ＩｒＯ２膜６１の全長にわたって形成されている。Ｉｒ膜６２の断面は、矩形である。上部電極９のうち直線状Ｉｒ膜６２が形成されていない部分（溝部）の厚さは、直線状Ｉｒ膜６２が形成されている部分の厚さに比べて薄くなっている。したがって、上部電極９は、長手方向に延びた複数の薄膜部（溝部）を有していることになる。
【０１６５】
圧電体膜８は、平面視において上部電極９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８は、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、圧電体膜８は、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。圧電体膜８の下面は下部電極７の主電極部７Ａの上面に接しており、圧電体膜８の上面は上部電極９の下面に接している。
【０１６６】
配線１５は、一端部が上部電極９の一端部（圧電素子６の一方の端縁６ａ側の端部）に接続されかつ平面視において、インク流通方向２１と反対方向に延びた引き出し部１５Ａと、引き出し部１５Ａと一体化し、引き出し部１５Ａの先端に接続された平面視矩形状のパッド部１５Ｂとからなる。パッド部１５Ｂは、圧電素子６の一方の端縁６ａよりもインク流通方向２１の上流側において、水素バリア膜１３および絶縁膜１４が形成されていない可動膜形成層１０の表面上に形成されている。引き出し部１５Ａは、圧電素子６の上面の一端部（圧電素子６の一方の端縁６ａ側の端部）とそれに連なる圧電素子６の端面とそれに連なる可動膜形成層１０の表面とを覆う絶縁膜１４上に形成された第１部分と、第１部分からパッド部１５Ｂまでの第２部分とを有している。第２部分は、水素バリア膜１３および絶縁膜１４が形成されていない可動膜形成層１０の表面上に形成されている。
【０１６７】
図２１のインクジェットプリントヘッド１Ａの製造工程は、前述した図９のインクジェットプリントヘッド１の製造工程（図１５Ａ〜図１５Ｍ）と同様なので、その説明を省略する。
可動膜１０Ａにおける可動膜１０Ａの周縁１０Ａａ〜１０Ａｄと圧電素子６の周縁６ａ〜６ｄとの間の環状領域（この実施形態では、インク流通方向２１に長手の矩形環状領域）は、圧電素子６または圧力室５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主変形領域である。つまり、可動膜１０Ａの周縁部は、大きな変形が生じる主変形領域である。このため、圧電素子６が駆動されると、可動膜１０Ａの周縁部の内周縁側が圧力室５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５の厚さ方向（この実施形態では下方）に変位する。この際、可動膜１０Ａは、その幅中央部が圧力室５の厚さ方向（この実施形態では下方）に変位するように、短手方向に反り変形する。
【０１６８】
可動膜１０Ａの主変形領域を可動膜１０Ａのみで構成すれば、可動膜１０Ａの変位を大きくすることができる。しかしながら、可動膜１０Ａは、酸化シリコン等の硬くて脆い材料であるので割れやすい。そこで、前述した図９のインクジェットプリントヘッド１のように、下部電極７を可動膜１０Ａの主変形領域の全域に形成すれば可動膜１０Ａを補強することができるが、可動膜１０Ａの変位が少なくなる。
【０１６９】
図２１のインクジェットプリントヘッド１Ａでは、下部電極７は、圧電素子６の外側の領域において、ストライプパターンに形成された複数の直線状電極部（金属ライン）７２を有している。金属からなる直線状電極部７２は、高温で形成され、その後に常温に冷却されて収縮するので、直線状電極部７２は引っ張り応力を有することになる。つまり、直線状電極部７２は、可動膜１０Ａに対しては収縮させる方向に力を及ぼすので、可動膜１０Ａが割れにくくなる。また、直線状電極部７２は、可動膜１０Ａの主変形領域の全域ではなく一部の領域に形成されているので、可動膜１０Ａの主変形領域の全域に下部電極を形成する場合に比べて、可動膜１０Ａの変位は減少しない。
【０１７０】
なお、複数の直線状電極部７２は、圧電素子６と圧力室５のエッジ（可動膜１０Ａの周縁）との間において、ストライプパターンまたはメッシュパターンを成すように形成されていればよい。
また、図２１のインクジェットプリントヘッド１Ａでは、上部電極９は、長手方向に延びた複数の薄膜部（溝部）を有している。これにより、圧電素子６の駆動時に、可動膜１０Ａが短手方向に反り変形しやすくなるので、可動膜１０Ａの変位を大きくすることができる。また、上部電極９において直線状Ｉｒ膜６２が形成されている部分（厚膜部）は、上部電極９の低抵抗化に寄与する。したがって、上部電極９の直流抵抗を下げながら、上部電極９を柔らかくし、それにより、可動膜１０Ａの変位を大きくし、かつ動作速度（応答性）を向上させることができる。
【０１７１】
図２７は、上部電極９の第１変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９は、図２６に示す上部電極９と同様に、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１上にストライプ状に形成された複数の直線状Ｉｒ膜６２とから構成されている。ＩｒＯ２膜６１からなる突状部の断面が台形である点で、図２６に示す上部電極９と異なっている。
【０１７２】
図２８は、上部電極９の第２変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｂは、図２６に示す上部電極９と同様に、圧電体膜８上に形成されたＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１上にストライプ状に形成された複数の直線状Ｉｒ膜６２とから構成されている。ＩｒＯ２膜６１は、隣り合う直線状Ｉｒ膜６２間の溝および両サイドの直線状Ｉｒ膜６２の外側の溝と整合する複数の直線状溝（直線状凹部）６１ａを表面に有している。
【０１７３】
図２９は、上部電極９の第３変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｃは、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１上に形成されたＩｒ膜６２とから構成されている。Ｉｒ膜６２は、ＩｒＯ２膜６１の表面の長手方向中間部に形成された複数の線状部分６２Ａと、これらの線状部分６２Ａの両端部に形成されたベタパターン部６２Ｂとを有している。複数の線状部分６２Ａは、ＩｒＯ２膜６１の長手方向に平行に形成されている。つまり、複数の線状部分６２Ａは、ストライプ状に形成されている。各ベタパターン部６２Ｂは、ＩｒＯ２膜６１の対応する端部の表面全体にＩｒ膜６２が形成されている部分である。各ベタパターン部６２Ｂには、複数の線状部分６２Ａの対応する端部が連結されている。
【０１７４】
図３０は、上部電極９の第４変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｄでは、図２９の上部電極９Ｃと同様に、Ｉｒ膜６２は、ＩｒＯ２膜６１の表面の長手方向中間部に形成された複数の線状部分６２Ａと、これらの線状部分６２Ａの両端部に形成されたベタパターン部６２Ｂとを有している。複数の線状部分６２Ａは、平面視において曲線状に形成された線状部分６２Ａを含んでいる点で、図２９の上部電極９Ｃと異なっている。
【０１７５】
図３１は、上部電極９の第５変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｅは、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１上に形成された複数のドット状のＩｒ膜６２とから構成されている。複数のドット状のＩｒ膜６２は、ＩｒＯ２膜６１の短手方向に並びかつその長手方向に延びた複数の列に整列して配置されている。
【０１７６】
図３２は、上部電極９の第６変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｆは、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１の表面を覆うＩｒ膜６２とから構成されている。Ｉｒ膜６２の表面には、Ｉｒ膜６２の長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝６３が形成されている。つまり、複数の直線状の溝６３は、ストライプ状に形成されている。溝６３はＩｒ膜６２を貫通しておらず、溝６３の底部もＩｒ膜６２によって形成されている。溝６３の断面は矩形である。ただし、両サイドの２つの溝６３は、上方に開口するとともに外側方にも開口している。
【０１７７】
図３３は、上部電極９の第７変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｇは、図３２に示す上部電極９Ｆと同様に、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１の表面を覆うＩｒ膜６２とから構成されている。Ｉｒ膜６２の表面には、Ｉｒ膜６２の長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝６３が形成されている。溝６３の断面が台形である点で、図３２に示す上部電極９Ｆと異なっている。
【０１７８】
図３４は、上部電極９の第８変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｈは、図３２に示す上部電極９Ｆと同様に、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１の表面を覆うＩｒ膜６２とから構成されている。Ｉｒ膜６２の表面には、Ｉｒ膜６２の長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝６３が形成されている。溝６３の断面がＶ字状である点で、図３２に示す上部電極９Ｆと異なっている。
【０１７９】
図３５は、上部電極９の第９変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｉは、図３２に示す上部電極９Ｆと同様に、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１の表面を覆うＩｒ膜６２とから構成されている。Ｉｒ膜６２の表面の長手方向中間部には、Ｉｒ膜６２の長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝６４が形成されている。つまり、複数の直線状の溝６４は、ストライプ状に形成されている。溝６４の底部もＩｒ膜６２によって形成されている。溝６４の断面は矩形である。ただし、両サイドの２つの溝６４は、上方に開口するとともに外側方にも開口している。Ｉｒ膜６２の両端部は、溝６４が形成されていないベタパターン部６５に形成されている。
【０１８０】
図３６は、上部電極９の第１０変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｊでは、図３５の上部電極９Ｈと同様に、Ｉｒ膜６２の表面の長手方向中間部には、Ｉｒ膜６２の長手方向に延びた複数の線状の溝６４が形成されている。Ｉｒ膜６２の両端部は、溝６４が形成されていないベタパターン部６５に形成されている。複数の溝６４は、平面視において曲線部を有する溝を含んでいる点で、図３５の上部電極９Ｉと異なっている。
【０１８１】
図３７は、上部電極９の第１１変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｋは、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１の表面を覆うＩｒ膜６２とから構成されている。Ｉｒ膜６２の表面には、溝６６が格子状に形成されており、この溝６６によって複数のドット状の突部６７が形成されている。複数のドット状の突部６７は、平面視において、ＩｒＯ２膜６１の短手方向に並びかつその長手方向に延びた複数の列に整列して配置されている。
【０１８２】
図３８は、上部電極９の第１２変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｌは、たとえば、Ｉｒ膜からなる金属単膜から構成されている。上部電極９Ｌの表面には、上部電極９Ｌの長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝９１が形成されている。つまり、複数の直線状の溝９１は、ストライプ状に形成されている。溝９１の断面は矩形である。ただし、両サイドの２つの溝９１は、上方に開口するとともに外側方にも開口している。
【０１８３】
図３９は、上部電極９の第１３変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｍは、図３８に示す上部電極９Ｌと同様に、たとえば、Ｉｒ膜からなる金属単膜から構成されている。上部電極９Ｍの表面には、上部電極９Ｍの長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝９１が形成されている。溝９１の断面が台形である点で、図３８に示す上部電極９Ｌと異なっている。
【０１８４】
図４０は、上部電極９の第１４変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｎは、図３８に示す上部電極９Ｌと同様に、たとえば、Ｉｒ膜からなる金属単膜から構成されている。上部電極９Ｎの表面には、上部電極９Ｎの長手方向に平行延びた複数の直線状の溝９１が形成されている。溝９１の断面がＶ字状である点で、図３８に示す上部電極９Ｌと異なっている。
【０１８５】
図４１は、上部電極９の第１５変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｏは、図３８に示す上部電極９Ｌと同様に、たとえば、Ｉｒ膜からなる金属単膜から構成されている。上部電極９Ｏの表面の長手方向中間部には、上部電極９Ｏの長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝９２が形成されている。上部電極９Ｏの両端部は、溝９２が形成されていないベタパターン部９３に形成されている。ただし、両サイドの２つの溝９２は、上方に開口するとともに外側方にも開口している。
【０１８６】
図４２は、上部電極９の第１６変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｐでは、図４１の上部電極９Ｏと同様に、上部電極９Ｐの表面の長手方向中間部には、上部電極９Ｐの長手方向に延びた複数の線状の溝９２が形成されている。上部電極９Ｐの両端部は、溝９２が形成されていないベタパターン部９３に形成されている。複数の溝９２は、平面視において曲線部を有する溝を含んでいる点において、図４１の上部電極９Ｏと異なっている。
【０１８７】
図４３は、上部電極９の第１７変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｑは、たとえば、Ｉｒ膜からなる金属単膜から構成されている。上部電極９Ｑの表面には、溝９４が格子状に形成されており、この溝９４によって複数のドット状の突部９５が形成されている。複数のドット状の突部９５は、平面視において、上部電極９Ｑの短手方向に並びかつその長手方向に延びた複数の列に整列して配置されている。
【０１８８】
図４４は、第３および第４発明が適用されたインクジェットプリントヘッドの他の例を示す模式的な平面図である。図４５は、図４４のLXV-LXV線に沿う模式的な拡大断面図である。図４６は、図４４のLXVI-LXVI線に沿う模式的な拡大断面図である。図４７は、インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。ただし、図４４および図４７においては、図４５および図４６に符号１３で示される水素バリア膜と、符号１４で示される絶縁膜とが省略されている。図４８は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。図４４〜図４８において、前述の図２１〜図２５の各部に対応する部分には、図２１〜図２５と同じ参照符号を付して示す。
【０１８９】
インクジェットプリントヘッド１Ｂは、図２１のインクジェットプリントヘッド１Ａに比べて、下部電極７のパターンが異なっている。その他の点は、図２１のインクジェットプリントヘッド１Ａと同じである。
下部電極７は、平面視において、インク流通方向２１に沿う方向に所定幅を有し、かつインク流通方向２１と直交する方向に複数の圧力室５を跨いで延びた平板状であり、複数の圧電素子６に対して共用される共通電極である。下部電極７のインク流通方向２１と直交する方向に沿う第１の辺７ａは、平面視において、複数の圧電素子６の一方の端縁６ａを結ぶ線と整合している。下部電極７の第１の辺７ａに対向する第２の辺７ｂは、複数の圧電素子６の他方の端縁６ｂに対応する可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂよりも外側（インク流通方向２１の下流側）に配置されている。
【０１９０】
下部電極７は、圧電素子６を構成する平面視矩形状の主電極部７Ａと、主電極部７Ａから可動膜形成層１０の表面に沿う方向に引き出された延長部７Ｂとを含んでいる。主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。延長部７Ｂは、下部電極７の全領域のうちの主電極部７Ａを除いた領域である。
【０１９１】
延長部７Ｂには、各圧電素子６のインク流通方向２１の下流側に、下部電極７を貫通する平面視矩形状の切除部７ｃが形成されている。各切除部７ｃは、平面視において、インク流通方向２１に沿う２つの側縁（短辺）と、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁（長辺）とを有している。切除部７ｃの一方の端縁はインク流通方向２１に関して圧電素子６の端縁６ｂ（主電極部７Ａの下流側の端縁）と整合する位置に配置され、他方の端縁は可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂよりも外側（インク流通方向２１の下流側）に配置されている。切除部７ｃの一方の側縁は可動膜１０Ａの一方の側縁１０Ａｃよりも外側に配置され、切除部７ｃの他方の側縁は可動膜１０Ａの他方の側縁１０Ａｄよりも外側に配置されている。したがって、平面視において、可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂ側の端部は切除部７ｃの内側に配置されている。下部電極７の第２の辺７ｂと複数の切除部７ｃとの間の領域に、インク流通方向２１に直交する方向に細長い矩形状のパッド部７ｄが形成されている。
【０１９２】
また、延長部７Ｂには、主電極部７Ａの各側縁（圧電素子６の各側縁６ｃ，６ｄ）の外側近傍領域に、主電極部７Ａの各側縁に沿って複数の切除部７ｅが形成されている。これらの複数の切除部７ｅは、主電極部７Ａの長手方向に間隔をおいて形成されている。各切除部７ｅは、平面視で矩形状であり、インク流通方向２１に沿う２つの側縁（長辺）と、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁（短辺）とを有している。
【０１９３】
圧電素子６の一方の側縁６ｃの外側近傍領域に形成された各切除部７ｃの一方の側縁は圧電素子６の一方の側縁６ｃと整合する位置に配置され、他方の側縁は可動膜１０Ａの側縁１０Ａｃよりも外側に配置されている。圧電素子６の他方の側縁６ｄの外側近傍領域に形成された各切除部７ｅの一方の側縁は圧電素子６の他方の側縁６ｄと整合する位置に配置され、他方の側縁は可動膜１０Ａの側縁１０Ａｄよりも外側に配置されている。
【０１９４】
このような複数の切除部７ｅが延長部７Ｂに形成されているため、圧電素子６の両側縁６ｃ，６ｄの外側領域では、延長部７Ｂは平面視でメッシュパターン（格子パターン）に形成されている。より具体的には、主電極部７Ａの各側縁の外側近傍領域において、延長部７Ｂは、主電極部７Ａの両側縁からインク流通方向２１に直交する方向に引き出され、圧力室５の天面部(可動膜１０Ａ)の周縁を跨いで圧力室５の天面部の外方に延びた複数の直線状電極部７３を有している。これらの直線状電極部７３は、インク流通方向２１に間隔をおいて平行に配置されている。したがって、複数の直線状電極部７３は、ストライプ状に形成されている。
【０１９５】
つまり、図４４のインクジェットプリントヘッド１Ｂでは、下部電極７は、圧電素子６の外側近傍領域において、ストライプパターンに形成された複数の直線状電極部（金属ライン）７３を有している。金属からなる直線状電極部７３は、高温で形成され、その後に常温に冷却されて収縮するので、直線状電極部７３は引っ張り応力を有することになる。つまり、直線状電極部７３は、可動膜１０Ａに対しては収縮させる方向に力を及ぼすので、可動膜１０Ａが割れにくくなる。また、直線状電極部７３は、可動膜１０Ａの主変形領域の全域ではなく一部の領域に形成されているので、可動膜１０Ａの主変形領域の全域に下部電極を形成する場合に比べて、可動膜１０Ａの変位は減少しない。
【０１９６】
なお、複数の直線状電極部７３は、圧電素子６と圧力室５のエッジ（可動膜１０Ａの周縁）との間において、ストライプパターンまたはメッシュパターンを成すように形成されていればよい。
図４４のインクジェットプリントヘッド１Ｂにおいて、上部電極９は、図２７〜図４３に示される上部電極９Ａ〜９Ｑのうちの任意の１つの構造を有するものであってもよい。
【０１９７】
図４９は、第３および第４発明が適用されたインクジェットプリントヘッドのさらに他の例を示す模式的な平面図である。図５０は、図４９のL-L線に沿う模式的な拡大断面図である。図５１は、図４９のLI-LI線に沿う模式的な拡大断面図である。図５２は、インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。ただし、図４９および図５２においては、図５０および図５１に符号１３で示される水素バリア膜と、符号１４で示される絶縁膜とが省略されている。図５３は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。図４９〜図５３において、前述の図２１〜図２５の各部に対応する部分には、図２１〜図２５と同じ参照符号を付して示す。
【０１９８】
このインクジェットプリントヘッド１Ｃは、図２１のインクジェットプリントヘッド１Ａに比べて、可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）の構造と下部電極７のパターンとが異なっている。その他の点は、図２１のインクジェットプリントヘッド１Ａと同じである。
可動膜形成層１０内には、ストライプパターンの金属膜８１が埋め込まれている。ストライプパターンの金属膜８１は、インク流通方向２１と直交する方向（圧電素子６の幅方向）に平行な複数の直線状金属膜（金属ライン）８１ａから構成されている。金属膜８１は、たとえば、Ｔｉ膜であってもよい。
【０１９９】
ストライプパターンの金属膜８１が埋め込まれた可動膜形成層１０は、たとえば、次のようにして作成することができる。基板２上に、可動膜形成層１０の材料となる第１酸化シリコン膜を形成する。次に、たとえば、スパッタ法によって、第１酸化シリコン膜の表面に金属膜８１の材料からなる金属材料膜を形成する。次に、フォトグラフィによって、金属材料膜上にストライプパターンのレジストマスクが形成される。このレジストマスクをマスクとして、金属材料膜がエッチングされることにより、ストライプパターンの金属膜８１が形成される。次に、第１酸化シリコン膜の表面および金属膜８１の表面に、第２酸化シリコン膜を形成する。これにより、ストライプパターンの金属膜８１が埋め込まれた可動膜形成層１０が得られる。
【０２００】
下部電極７は、圧電体膜８の下面に接する平面視矩形状の主電極部７Ａと、圧電体膜８の外方の領域まで延びた延長部７Ｂとを有している。主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。
【０２０１】
延長部７Ｂは、主電極部７Ａから引き出された引出し電極部７４と、複数の圧電素子６の主電極部７Ａを共通接続する共通接続部７５とを含んでいる。共通接続部７５は、複数の圧電素子６よりも、インク流通方向２１の下流側において、インク流通方向２１と直交する方向に延びている。引出し電極部７４は、圧電素子６におけるインク流通方向２１の下流側の端縁６ｂの中央部付近から圧電素子６の長手方向に沿って引き出され、共通接続部７５に接続されている。共通接続部７５には、インク流通方向２１に直交する方向に細長い矩形状のパッド部７ｄが形成されている。つまり、このインクジェットプリントヘッド１Ｃでは、圧電素子６の側縁６ｃ，６ｄの外側領域には、下部電極７は形成されていない。
【０２０２】
このインクジェットプリントヘッド１Ｃでは、圧電素子６の側縁６ｃ，６ｄの外側領域には下部電極７は形成されていないが、可動膜形成層１０内にはストライプパターンの金属膜８１が埋め込まれている。つまり、可動膜形成層１０内には、互いに平行な複数の直線状金属膜８１ａが埋め込まれている。直線状金属膜８１ａは、高温で形成され、その後に常温に冷却されて収縮するので、直線状金属膜８１ａは引っ張り応力を有することになる。つまり、直線状金属膜８１ａは、可動膜１０Ａに対しては収縮させる方向に力を及ぼすので、可動膜１０Ａが割れにくくなる。
【０２０３】
なお、可動膜形成層１０内に埋め込まれる金属膜８１は、ストライプパターンに限らず、メッシュパターン（格子パターン）であってもよい。図５４に、可動膜形成層１０内にメッシュパターンの金属膜８１が埋め込まれている場合の例を示す。メッシュパターンの金属膜８１は、インク流通方向２１に直交する方向（圧電素子６の幅方向）に平行な複数の第１直線状金属膜８１ａと、これらの第１直線状金属膜８１ａと一体的に形成され、これらの第１直線状金属膜８１ａと直交する複数の第２直線状金属膜８１ｂとを有する。
【０２０４】
図４９のインクジェットプリントヘッド１Ｃにおいて、上部電極９は、図２７〜図４３に示される上部電極９Ａ〜９Ｑのうちの任意の１つの構造を有するものであってもよい。
図５５は、第４発明が適用された焦電型赤外線イメージセンサの他の例を示す模式的な平面図である。図５６は、図５５のLVI-LVI線に沿う断面図である。
焦電型赤外線イメージセンサ１３１は、赤外線による温度変化によって焦電体の表面電荷が変化することを利用して、赤外線量を検出するものである。焦電型赤外線イメージセンサ１３１は、シリコン基板１３２と、シリコン基板１３２上に形成された断熱膜（メンブレン）１３３と、断熱膜１３３上に形成された焦電素子１３４とを含む。
【０２０５】
シリコン基板１３２には、焦電素子１３４からシリコン基板１３２への伝熱を防ぐためのキャビティ１３５が形成されている。キャビティ１３５は、シリコン基板１３２の裏面側から、シリコン基板１３２を掘りこんで形成されている。キャビティ１３５は、平面視で円形状である。キャビティ１３５の天面は、断熱膜１３３によって区画されている。断熱膜１３３は、キャビティ１３５の天面部の全域を覆い、さらにその周囲に延びて形成されている。断熱膜１３３は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜から構成されている。
【０２０６】
断熱膜１３３内には、環状ストライプパターンの金属膜１３６が埋め込まれている。環状ストライプパターンの金属膜１３６は、平面視でキャビティ１３５と同心で径の異なる複数の環状金属膜（金属ライン）１３６ａを有している。金属膜１３６は、たとえば、Ｔｉ膜であってもよい。各環状金属膜１３６ａは、高温で形成され、その後に常温に冷却されて収縮するので、各環状金属膜１３６ａは引っ張り応力を有することになる。つまり、各環状金属膜１３６ａは、断熱膜１３３に対しては収縮させる方向に力を及ぼすので、断熱膜１３３が割れにくくなる。
【０２０７】
焦電素子１３４は、断熱膜１３３におけるキャビティ１３５とは反対側の表面に接して形成された下部電極１４１と、下部電極１４１上に形成された焦電体膜１４２と、焦電体膜１４２上に形成された上部電極１４３とを含む。
下部電極１４１は、たとえば、Ｐｔ膜からなる。焦電体膜１４２は、たとえば、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３：チタン酸ジルコン酸鉛）膜からなる。上部電極１４３は、たとえば、Ｐｔ膜からなる。下部電極１４１は、平面視で、キャビティ１３５の中心と同心で、キャビティ１３５の直径より直径が小さい円形に形成されている。焦電体膜１４２は、下部電極１４１と同じパターンに形成されている。上部電極１４３は、焦電体膜１４２と同じパターンに形成されている。
【０２０８】
焦電素子１４４に赤外線が照射されると、その熱によって焦電体膜１４２の温度が変化し、焦電体膜１４２の表面電荷が変化する。焦電体膜１４２の表面電荷の変化が、下部電極１４１および上部電極１４３を介して取り出される。これにより、赤外線の光量を検出できる。なお、図５５および図５６には、説明の便宜上、下部電極１４１および上部電極１４３から、焦電体膜１４２の表面電荷の変化を取り出すための配線は省略されている。
【０２０９】
以上、第２〜第４発明の実施形態について説明したが、第２〜第４発明はさらに他の実施形態で実施することもできる。図９、図２１、図４４および図４９のインクジェットプリントヘッド１〜１Ｃ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（ＰｂＰＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸ノチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）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。
【０２１０】
また、図９、図２１、図４４および図４９のインクジェットプリントヘッド１〜１Ｃでは、可動膜形成層１０の裏面には、圧力室５の一部を形成する凹部５Ｂが形成されているが、凹部５Ｂは形成されていなくてもよい。この場合には、圧力室５は、シリコン基板２に形成された空間部５Ａのみから構成される。
【符号の説明】
【０２１１】
１  インクジェットプリントヘッド
２  シリコン基板
３ａ  吐出口
４  インク供給路
５  圧電室（キャビティ）
５ａ，５ｂ  圧電室の天面部の両端縁
５ｃ，５ｄ  圧電室の天面部の両側縁
６  圧電素子
６ａ，６ｂ  圧電素子の両端縁
６ｃ，６ｄ  圧電素子の両側縁
７  下部電極
７Ａ  主電極部
７Ｂ  延長部
８  圧電体膜
９  上部電極
１０  可動膜形成層
１０Ａ  可動膜
１０Ａａ，１０Ａｂ  可動膜の両端縁
１０Ａｃ，１０Ａｄ  可動膜の両側縁
１１  金属バリア膜
１３  水素バリア膜
１４  層間絶縁膜
１５  配線
２５  パッシベーション膜
１７  開口
３１  ＩｒＯ２膜
３２  Ｉｒ膜
【図１Ａ】
0006660629.tif 000002
【図１Ｂ】
0006660629.tif 000003
【図１Ｃ】
0006660629.tif 000004
【図２】
0006660629.tif 000005
【図３】
0006660629.tif 000006
【図４】
0006660629.tif 000007
【図５】
0006660629.tif 000008
【図６Ａ】
0006660629.tif 000009
【図６Ｂ】
0006660629.tif 000010
【図６Ｃ】
0006660629.tif 000011
【図６Ｄ】
0006660629.tif 000012
【図６Ｅ】
0006660629.tif 000013
【図６Ｆ】
0006660629.tif 000014
【図６Ｇ】
0006660629.tif 000015
【図６Ｈ】
0006660629.tif 000016
【図６Ｉ】
0006660629.tif 000017
【図６Ｊ】
0006660629.tif 000018
【図６Ｋ】
0006660629.tif 000019
【図６Ｌ】
0006660629.tif 000020
【図６Ｍ】
0006660629.tif 000021
【図６Ｎ】
0006660629.tif 000022
【図６Ｏ】
0006660629.tif 000023
【図６Ｐ】
0006660629.tif 000024
【図７Ａ】
0006660629.tif 000025
【図７Ｂ】
0006660629.tif 000026
【図７Ｃ】
0006660629.tif 000027
【図７Ｄ】
0006660629.tif 000028
【図７Ｅ】
0006660629.tif 000029
【図８】
0006660629.tif 000030
【図９】
0006660629.tif 000031
【図１０】
0006660629.tif 000032
【図１１】
0006660629.tif 000033
【図１２】
0006660629.tif 000034
【図１３】
0006660629.tif 000035
【図１４】
0006660629.tif 000036
【図１５Ａ】
0006660629.tif 000037
【図１５Ｂ】
0006660629.tif 000038
【図１５Ｃ】
0006660629.tif 000039
【図１５Ｄ】
0006660629.tif 000040
【図１５Ｅ】
0006660629.tif 000041
【図１５Ｆ】
0006660629.tif 000042
【図１５Ｇ】
0006660629.tif 000043
【図１５Ｈ】
0006660629.tif 000044
【図１５Ｉ】
0006660629.tif 000045
【図１５Ｊ】
0006660629.tif 000046
【図１５Ｋ】
0006660629.tif 000047
【図１５Ｌ】
0006660629.tif 000048
【図１５Ｍ】
0006660629.tif 000049
【図１６】
0006660629.tif 000050
【図１７】
0006660629.tif 000051
【図１８】
0006660629.tif 000052
【図１９】
0006660629.tif 000053
【図２０Ａ】
0006660629.tif 000054
【図２０Ｂ】
0006660629.tif 000055
【図２０Ｃ】
0006660629.tif 000056
【図２１】
0006660629.tif 000057
【図２２】
0006660629.tif 000058
【図２３】
0006660629.tif 000059
【図２４】
0006660629.tif 000060
【図２５】
0006660629.tif 000061
【図２６】
0006660629.tif 000062
【図２７】
0006660629.tif 000063
【図２８】
0006660629.tif 000064
【図２９】
0006660629.tif 000065
【図３０】
0006660629.tif 000066
【図３１】
0006660629.tif 000067
【図３２】
0006660629.tif 000068
【図３３】
0006660629.tif 000069
【図３４】
0006660629.tif 000070
【図３５】
0006660629.tif 000071
【図３６】
0006660629.tif 000072
【図３７】
0006660629.tif 000073
【図３８】
0006660629.tif 000074
【図３９】
0006660629.tif 000075
【図４０】
0006660629.tif 000076
【図４１】
0006660629.tif 000077
【図４２】
0006660629.tif 000078
【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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