(57)【要約】【課題】上部電極５が密着層５ａを有する構成において、駆動領域Ｒ１では、圧電特性の低下を抑えて、デバイスとしての機能を発揮させつつ、非駆動領域Ｒ２では、圧電薄膜４のクラックや膜剥がれ、上部電極５の破断を抑える。【解決手段】圧電デバイス５０の圧電薄膜４は、下部電極３上に、基板１が振動する駆動領域Ｒ１から、基板１が振動しない非駆動領域Ｒ２にわたって成膜される。上部電極５は、密着層５ａと電極層５ｂとを有し、圧電薄膜４上に、駆動領域Ｒ１から非駆動領域Ｒ２にわたって成膜される。電極層５ｂは、駆動領域Ｒ１と非駆動領域Ｒ２とで異なる金属材料で構成されている。駆動領域Ｒ１の圧電薄膜４の圧電定数は、非駆動領域Ｒ２の圧電薄膜４の圧電定数よりも大きい。【選択図】図１
2013118330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に成膜される下部電極と、
前記下部電極上に、前記基板が振動する駆動領域から、前記基板が振動しない非駆動領域にわたって成膜される圧電薄膜と、
前記圧電薄膜上に、前記駆動領域から前記非駆動領域にわたって成膜される上部電極とを備えた圧電デバイスであって、
前記上部電極は、
前記圧電薄膜に電界を印加するための電極層と、
前記電極層と前記圧電薄膜とを密着させるための密着層とを有しており、
前記電極層は、前記駆動領域と前記非駆動領域とで異なる金属材料で構成されており、
前記駆動領域の前記圧電薄膜の圧電定数は、前記非駆動領域の前記圧電薄膜の圧電定数よりも大きいことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記非駆動領域の前記電極層は、空気中の酸素の透過を防止することにより、前記密着層が前記圧電薄膜中の酸素を奪って酸化するのを許す第１の金属材料で形成されており、
前記駆動領域の前記電極層は、空気中の酸素を透過させることにより、前記密着層が前記圧電薄膜中の酸素を奪って酸化するのを前記非駆動領域よりも抑える第２の金属材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記第１の金属材料は、Ａｕを含み、
前記第２の金属材料は、Ｐｔを含むことを特徴とする請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記密着層は、Ｔｉを含む材料で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記圧電薄膜は、ＰＺＴであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記圧電薄膜の厚さは、２μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記駆動領域の前記基板には、インクを収容するための開口部が形成されており、
該圧電デバイスは、前記開口部内のインクを外部に吐出するためのノズルを有するノズルプレートを備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項８】
前記ノズルプレートは、前記基板とガラスプレートを介して接合されていることを特徴とする請求項７に記載の圧電デバイス。
【請求項９】
前記基板をヘッド基板とすると、
前記ヘッド基板に対して、前記ノズルプレートとは反対側で接着層を介して接合され、前記ヘッド基板を保護するための保護基板をさらに備えていることを特徴とする請求項７または８に記載の圧電デバイス。
【請求項１０】
前記保護基板は、前記上部電極とバンプを介して電気的に接続されて、前記上部電極に通電するための配線を有していることを特徴とする請求項９に記載の圧電デバイス。
【請求項１１】
基板上に下部電極を成膜する工程と、
前記下部電極上に、前記基板が振動する駆動領域から、前記基板が振動しない非駆動領域にわたって圧電薄膜を成膜する工程と、
前記圧電薄膜上に、前記駆動領域から前記非駆動領域にわたって上部電極を成膜する工程と、
前記上部電極を成膜した後に、１５０℃以上の加熱を行う加熱工程とを有し、
前記上部電極を成膜する工程は、
前記圧電薄膜に電界を印加するための電極層を成膜する工程と、
前記電極層と前記圧電薄膜とを密着させるための密着層を、前記圧電薄膜上に成膜する工程とを有しており、
前記電極層を成膜する工程では、前記加熱工程での加熱によって、前記駆動領域の前記圧電薄膜の圧電定数が、前記非駆動領域の前記圧電薄膜の圧電定数よりも大きくなるように、前記駆動領域と前記非駆動領域とで異なる金属材料を用いて前記電極層を成膜することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記非駆動領域の前記電極層を成膜する際に、空気中の酸素の透過を防止することにより、前記密着層が前記圧電薄膜中の酸素を奪って酸化するのを許す第１の金属材料を用いて前記電極層を成膜し、
前記駆動領域の前記電極層を成膜する際に、空気中の酸素を透過させることにより、前記密着層が前記圧電薄膜中の酸素を奪って酸化するのを前記非駆動領域よりも抑える第２の金属材料を用いて前記電極層を成膜することを特徴とする請求項１１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記第１の金属材料は、Ａｕを含み、
前記第２の金属材料は、Ｐｔを含むことを特徴とする請求項１２に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記密着層は、Ｔｉを含む材料で形成されていることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記駆動領域の前記基板に開口部を形成する工程をさらに有し、
前記加熱工程は、前記基板の前記開口部に収容されるインクを外部に吐出するためのノズルを有するノズルプレートを、ガラスプレートを介して前記基板と接合するノズル接合工程を含んでおり、
前記ノズル接合工程は、陽極接合によって行われることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１６】
前記基板をヘッド基板とすると、
前記加熱工程は、前記ヘッド基板に対して前記上部電極側から、前記ヘッド基板を保護するための保護基板を接着層を介して加熱接合する基板接合工程を含んでいることを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１７】
前記圧電薄膜を成膜する工程では、前記圧電薄膜をスパッタ法で成膜することを特徴とする請求項１１から１６のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に下部電極、圧電薄膜、上部電極を順に積層した圧電デバイスと、その圧電デバイスの製造方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、開口部を有する基板上に下部電極、圧電薄膜、上部電極を順に積層した圧電デバイスが知られている。上部電極および下部電極を介して圧電薄膜に電界を印加すると、圧電薄膜は圧電効果によって伸縮し、これによって基板（特に開口部の上壁）が振動する。したがって、基板に対して圧電薄膜とは反対側に、ノズルを有するノズルプレートを接合しておき、上記の開口部内にインクを充填しておけば、基板の振動によって開口部内のインクをノズルから吐出させることができ、圧電デバイスをインクジェットヘッドとして機能させることができる。
【０００３】
ここで、上記の圧電デバイスにおいて、基板が振動する領域（開口部の形成領域に対応する領域）を駆動領域と称し、基板が振動しない領域（開口部の形成領域の外側に対応する領域）を非駆動領域と称する。上部電極と下部電極との絶縁性を確保しながら、駆動領域の圧電薄膜に電界を印加するためには、例えば、下部電極上で、上部電極および圧電薄膜を駆動領域から非駆動領域に引き出すことが必要である。このように駆動領域から非駆動領域にわたって上部電極および圧電薄膜を成膜した構成は、例えば特許文献１および特許文献２に開示されている。なお、上部電極には、駆動領域の電極から引き出される線幅の狭い配線も含まれるものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１０８８７号公報（請求項１、図２等参照）
【特許文献２】特開２００８−２１１９６５号公報（請求項１、図１、図３等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上部電極と圧電薄膜との密着性を高めるために、上部電極を電極層と密着層との２層で構成し、電極層と圧電薄膜との間に密着層を介在させる方法がある。このように密着層を介在させると、上部電極の電極層の構成材料によっては、圧電薄膜の圧電特性が低下する場合がある。例えば、電極層が空気中の酸素の透過を防止する材料で構成されると、上部電極成膜後の加熱時に、密着層が下層の圧電薄膜の酸素を奪って酸化し、これによって圧電薄膜は還元されるため、圧電特性が低下する。このような圧電特性の低下が上記の駆動領域で起こると、圧電デバイスはデバイスとしての機能を発揮することができなくなる。
【０００６】
なお、上部電極成膜後の加熱としては、例えば、圧電デバイスの基板とノズルプレートとを、ガラスプレートを介して陽極接合によって接合する際の加熱や、圧電デバイスの基板と、上部電極に通電するための配線基板とを熱硬化型の接着層を介して接着する際の加熱を考えることができる。
【０００７】
一方、非駆動領域では、圧電薄膜が上部電極と下部電極とで挟まれている以上、上部電極および下部電極を介して圧電薄膜に電界が印加されたときに、圧電薄膜が歪もうとする。非駆動領域は、基板の開口部の外側の領域であり、この領域では基板が振動しないため、圧電薄膜に応力がかかり、結果的に圧電薄膜にクラックや膜剥がれが生じる。また、密着層を設ける構成では、密着性が高いがゆえに、圧電薄膜のクラックに引きずられて上部電極（電極層）が破断しやすくなる。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、上部電極が密着層を有する構成において、駆動領域では、圧電特性の低下を抑えてデバイスとしての機能を発揮させつつ、非駆動領域では、圧電薄膜のクラックや膜剥がれを抑えるとともに、上記クラックに引きずられて上部電極が破断するのを抑えることができる圧電デバイスと、その圧電デバイスの製造方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の圧電デバイスは、基板と、前記基板上に成膜される下部電極と、前記下部電極上に、前記基板が振動する駆動領域から、前記基板が振動しない非駆動領域にわたって成膜される圧電薄膜と、前記圧電薄膜上に、前記駆動領域から前記非駆動領域にわたって成膜される上部電極とを備えた圧電デバイスであって、前記上部電極は、前記圧電薄膜に電界を印加するための電極層と、前記電極層と前記圧電薄膜とを密着させるための密着層とを有しており、前記電極層は、前記駆動領域と前記非駆動領域とで異なる金属材料で構成されており、前記駆動領域の前記圧電薄膜の圧電定数は、前記非駆動領域の前記圧電薄膜の圧電定数よりも大きいことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の圧電デバイスの製造方法は、基板上に下部電極を成膜する工程と、前記下部電極上に、前記基板が振動する駆動領域から、前記基板が振動しない非駆動領域にわたって圧電薄膜を成膜する工程と、前記圧電薄膜上に、前記駆動領域から前記非駆動領域にわたって上部電極を成膜する工程と、前記上部電極を成膜した後に、１５０℃以上の加熱を行う加熱工程とを有し、前記上部電極を成膜する工程は、前記圧電薄膜に電界を印加するための電極層を成膜する工程と、前記電極層と前記圧電薄膜とを密着させるための密着層を、前記圧電薄膜上に成膜する工程とを有しており、前記電極層を成膜する工程では、前記加熱工程での加熱によって、前記駆動領域の前記圧電薄膜の圧電定数が、前記非駆動領域の前記圧電薄膜の圧電定数よりも大きくなるように、前記駆動領域と前記非駆動領域とで異なる金属材料を用いて前記電極層を成膜することを特徴としている。
【００１１】
上記の構成および製法によれば、電極層は駆動領域と非駆動領域とで異なる金属材料で構成されるので、非駆動領域の電極層および駆動領域の電極層として、例えば以下に示す第１の金属材料および第２の金属材料を用いることができる。つまり、第１の金属材料は、空気中の酸素の透過を防止することにより、密着層が圧電薄膜中の酸素を奪って酸化するのを許す金属材料（例えばＡｕ）である。一方、第２の金属材料は、空気中の酸素を透過させることにより、密着層が圧電薄膜中の酸素を奪って酸化するのを非駆動領域よりも抑える金属材料（例えばＰｔ）である。これにより、上部電極成膜後に加熱工程（例えば陽極接合における加熱）が行われたときに、非駆動領域では、上記加熱によって圧電薄膜の圧電特性を低下させる一方、駆動領域では、上記の加熱による圧電特性の低下を抑えることができる。
【００１２】
つまり、上部電極成膜後の加熱により、電極層の下層の密着層は酸化する。このとき、非駆動領域では、電極層が第１の金属材料で構成されているので、その下層の密着層は、空気中の酸素と結びついて酸化することができず、圧電薄膜中の酸素を奪って酸化する（圧電薄膜は還元される）。これにより、非駆動領域では、圧電薄膜の圧電特性を低下させることができる。一方、駆動領域では、電極層が第２の金属材料で構成されているので、その下層の密着層は、空気中の酸素と結びついて酸化し、圧電薄膜中の酸素を奪って酸化するのが抑えられる（圧電薄膜の還元が抑えられる）。これにより、駆動領域では、圧電薄膜の圧電特性が低下するのを抑えることができる。
【００１３】
また、駆動領域の圧電薄膜の圧電定数（例えばｄ３１）は、非駆動領域の圧電薄膜の圧電定数よりも大きいので、駆動領域の電極層および非駆動領域の電極層を構成する各金属材料は、それぞれ上記した第２の金属材料および第１の金属材料となり（第１のパターン）となり、その逆のパターンは排除される。つまり、駆動領域の電極層および非駆動領域の電極層を構成する各金属材料が、それぞれ上記した第１の金属材料および第２の金属材料とすると（第２のパターン）、非駆動領域では、圧電特性が低下するのが抑えられ、駆動領域では、圧電特性が低下する。この場合、駆動領域の圧電薄膜の圧電定数は、非駆動領域の圧電薄膜の圧電定数よりも小さくなり、上記の条件とは正反対の結果となるため、第２のパターンを採用する余地はなくなる。
【００１４】
したがって、上部電極および圧電薄膜が駆動領域から非駆動領域にわたって成膜され、しかも、上部電極が密着層を有している場合でも、駆動領域では、圧電薄膜の駆動によってデバイスとしての機能を発揮させつつ、非駆動領域では、圧電薄膜が実質的に駆動されない状態に近い状態を作って圧電薄膜のクラックや膜剥がれを抑えることができる。また、非駆動領域では、圧電薄膜のクラックを抑えることで、そのクラックに引きずられて上部電極が容易に破断してしまうのを抑えることができる。
【００１５】
本発明の圧電デバイスにおいて、前記非駆動領域の前記電極層は、空気中の酸素の透過を防止することにより、前記密着層が前記圧電薄膜中の酸素を奪って酸化するのを許す第１の金属材料で形成されており、前記駆動領域の前記電極層は、空気中の酸素を透過させることにより、前記密着層が前記圧電薄膜中の酸素を奪って酸化するのを前記非駆動領域よりも抑える第２の金属材料で形成されていてもよい。
【００１６】
また、本発明の圧電デバイスの製造方法は、前記非駆動領域の前記電極層を成膜する際に、空気中の酸素の透過を防止することにより、前記密着層が前記圧電薄膜中の酸素を奪って酸化するのを許す第１の金属材料を用いて前記電極層を成膜し、前記駆動領域の前記電極層を成膜する際に、空気中の酸素を透過させることにより、前記密着層が前記圧電薄膜中の酸素を奪って酸化するのを前記非駆動領域よりも抑える第２の金属材料を用いて前記電極層を成膜してもよい。
【００１７】
この場合、上部電極成膜後の加熱により、非駆動領域では、密着層は圧電薄膜中の酸素を奪って酸化するため、圧電特性を確実に低下させることができる。一方、駆動領域では、密着層は圧電薄膜中の酸素を奪って酸化するのが抑えられるため、圧電特性の低下を確実に抑えることができる。
【００１８】
本発明の圧電デバイスおよびその製造方法において、前記第１の金属材料は、Ａｕを含み、前記第２の金属材料は、Ｐｔを含んでいてもよい。
【００１９】
Ａｕを含む金属材料は、空気中の酸素の透過を防止する機能を有するため、上記した第１の金属材料として有効である。一方、Ｐｔを含む金属材料は、結晶粒界を通じて空気中の酸素を透過させることができると考えられるので、上記した第２の金属材料として有効である。
【００２０】
本発明の圧電デバイスおよびその製造方法において、前記密着層は、Ｔｉを含む材料で形成されていてもよい。Ｔｉを含む材料は、電極層と圧電薄膜との密着性を高める金属材料として有効である。
【００２１】
本発明の圧電デバイスにおいて、前記圧電薄膜は、ＰＺＴであってもよい。この場合、圧電薄膜としてＰＺＴを用いた構成において、上述した本発明の効果を得ることができる。
【００２２】
本発明の圧電デバイスにおいて、前記圧電薄膜の厚さは、２μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。この場合、例えばインクジェットヘッドのアクチュエータのように、一定の駆動電圧でより大きな変位が求められる圧電デバイスを実現することができる。
【００２３】
本発明の圧電デバイスにおいて、前記駆動領域の前記基板には、インクを収容するための開口部が形成されており、該圧電デバイスは、前記開口部内のインクを外部に吐出するためのノズルを有するノズルプレートを備えていてもよい。
【００２４】
この場合、圧電デバイスをインクジェットヘッドとして用いる場合に、非駆動領域における圧電薄膜のクラックや膜剥がれ、上部電極の破断を抑えることができるので、信頼性の高いインクジェットヘッドを実現することができる。
【００２５】
本発明の圧電デバイスにおいて、前記ノズルプレートは、前記基板とガラスプレートを介して接合されていてもよい。
【００２６】
基板とガラスプレート、ガラスプレートとノズルプレートとの接合が、例えば陽極接合によって行われる場合には、陽極接合では、高温（例えば２７５℃）での加熱が必要になるため、上記加熱による駆動領域での圧電特性の低下を抑えながら、上記加熱によって非駆動領域での圧電特性を低下させる上述した本発明の構成が非常に有効となる。
【００２７】
本発明の圧電デバイスは、前記基板をヘッド基板とすると、前記ヘッド基板に対して、前記ノズルプレートとは反対側で接着層を介して接合され、前記ヘッド基板を保護するための保護基板をさらに備えていてもよい。
【００２８】
ヘッド基板と保護基板とを接着層を介して接合する際に、接着層として例えば熱硬化型のものを用いた場合には、高温（例えば１８０℃）での加熱が必要になる。この場合には、上記加熱による駆動領域での圧電特性の低下を抑えながら、上記加熱によって非駆動領域での圧電特性を低下させる上述した本発明の構成が非常に有効となる。
【００２９】
本発明の圧電デバイスにおいて、前記保護基板は、前記上部電極とバンプを介して電気的に接続されて、前記上部電極に通電するための配線を有していてもよい。この場合、保護基板が、上部電極に通電するためのいわゆる配線基板で構成される場合において、上記した本発明の効果を得ることができる。
【００３０】
本発明の圧電デバイスの製造方法は、前記駆動領域の前記基板に開口部を形成する工程をさらに有し、前記加熱工程は、前記基板の前記開口部に収容されるインクを外部に吐出するためのノズルを有するノズルプレートを、ガラスプレートを介して前記基板と接合するノズル接合工程を含んでおり、前記ノズル接合工程は、陽極接合によって行われてもよい。
【００３１】
この場合、駆動領域では、陽極接合での加熱による圧電特性の低下を抑えてデバイスとしての機能を発揮させつつ、非駆動領域では、上記加熱によって圧電特性を低下させて、クラック等の発生を抑えることができる。
【００３２】
本発明の圧電デバイスの製造方法において、前記基板をヘッド基板とすると、前記加熱工程は、前記ヘッド基板に対して前記上部電極側から、前記ヘッド基板を保護するための保護基板を接着層を介して加熱接合する基板接合工程を含んでいてもよい。
【００３３】
この場合、駆動領域では、基板接合時の加熱による圧電特性の低下を抑えてデバイスとしての機能を発揮させつつ、非駆動領域では、上記加熱によって圧電特性を低下させて、クラック等の発生を抑えることができる。
【００３４】
本発明の圧電デバイスの製造方法において、前記圧電薄膜を成膜する工程では、前記圧電薄膜をスパッタ法で成膜してもよい。このように圧電薄膜をスパッタ法で成膜して圧電デバイスを製造する場合に、上述した本発明の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、上部電極および圧電薄膜が駆動領域から非駆動領域にわたって成膜され、しかも、上部電極が密着層を有している場合でも、上部電極成膜後の加熱による駆動領域での圧電特性の低下を抑えながら、非駆動領域では上記加熱によって圧電特性を低下させることができる。これにより、駆動領域では、圧電薄膜の駆動によってデバイスとしての機能を発揮させつつ、非駆動領域では、圧電薄膜が実質的に駆動されない状態に近くなるため、圧電薄膜のクラックや膜剥がれを抑えることができる。また、非駆動領域では、圧電薄膜のクラックを抑えることで、そのクラックに引きずられて上部電極が容易に破断してしまうのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の一形態に係る圧電デバイスの概略の構成を示す断面図および平面図である。
【図２】上記圧電デバイスの製造時の流れを示すフローチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、上記圧電デバイスの製造工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、上記圧電デバイスの製造工程の続きを示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、上記圧電デバイスの製造工程の続きを示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、上記圧電デバイスの製造工程の続きを示す断面図である。
【図７】上記圧電デバイスの製造工程の続きを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００３８】
（圧電デバイスの構成）
図１は、本実施形態の圧電デバイス５０の概略の構成を示す断面図および平面図である。圧電デバイス５０は、ヘッド基板としての基板１上に、熱酸化膜２と、下部電極３と、圧電薄膜４と、上部電極５とをこの順で積層して構成されている。
【００３９】
基板１は、例えばＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板で構成されている。ＳＯＩ基板は、Ｓｉからなる支持層１１と、Ｓｉからなる活性層１３とを、ＳｉＯ２からなるＢＯＸ層１２を介して積層して構成されている。なお、基板１は、Ｓｉ基板のみで構成されていてもよい。
【００４０】
基板１には、開口部１ａが形成されている。開口部１ａは、支持層１１およびＢＯＸ層１２を貫通して形成されており、その上壁となる活性層１３を振動板として振動させるために設けられている。活性層１３は、開口部１ａを覆うようにＢＯＸ層１２と接合されている。開口部１ａは、断面円形で構成されているが（図１の平面図参照）、断面形状は円形に限定されるものではなく、例えば楕円であってもよいし、矩形であってもよい。
【００４１】
また、開口部１ａは、圧電デバイス５０を例えばインクジェットヘッドのアクチュエータとして用いる場合には、インクが収容される圧力室を構成する。開口部１ａ内のインクは、開口部１ａの上方の圧電薄膜４が歪んで、開口部１ａの上壁となる基板１（活性層１３）が振動することによって外部に吐出される。このように、圧電デバイス５０において、開口部１ａの真上の領域は、基板１（活性層１３）を振動させて圧電デバイス５０を駆動する領域であるため、この領域のことを、以下では駆動領域（可動領域、振動領域）Ｒ１と称する。これに対して、圧電デバイス５０において、基板１における開口部１ａの側壁上の領域は、基板１（活性層１３）が振動しない領域であるため、この領域のことを、以下では非駆動領域（非可動領域、非振動領域）Ｒ２と称する。したがって、開口部１ａの形成領域と駆動領域Ｒ１、開口部１ａの形成領域の外側の領域（側壁の領域）と非駆動領域Ｒ２とは、対応関係にある。
【００４２】
熱酸化膜２は、例えばＳｉＯ２で構成されており、基板１の保護および絶縁の目的で、基板１の表面、すなわち、活性層１３においてＢＯＸ層１２とは反対側の面に成膜されている。
【００４３】
下部電極３は、基板１上に熱酸化膜２を介して成膜されている。下部電極３は、例えばＴｉからなる密着層３ａと、例えばＰｔからなる電極層３ｂとを積層して構成されている。密着層３ａは、電極層３ｂと熱酸化膜２とを密着させる目的で設けられている。なお、密着層５ａは、ＴｉＯｘで構成されていてもよい。電極層３ｂは、圧電薄膜に電界を印加するための金属層である。
【００４４】
圧電薄膜４は、例えばＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３；チタン酸ジルコン酸鉛）で構成されており、下部電極３上の一部に、駆動領域Ｒ１から非駆動領域Ｒ２にわたって成膜されている。また、駆動領域Ｒ１においては、圧電薄膜４は、開口部１ａよりも一回り小さい形状で成膜されている。圧電薄膜４の厚さは、２μｍ以上１０μｍ以下となっている。これにより、一定の駆動電圧で圧電薄膜４を大きく変位させる（歪ませる）ことができる。
【００４５】
本実施形態では、圧電薄膜４の圧電特性は、駆動領域Ｒ１と非駆動領域Ｒ２とで異なっている。具体的には、駆動領域Ｒ１の圧電薄膜４（以下、圧電薄膜４ａとも称する）の圧電定数ｄ３１は、絶対値で例えば１５０ｐｍ／Ｖであり、非駆動領域Ｒ２の圧電薄膜４（以下、圧電薄膜４ｂとも称する）の圧電定数ｄ３１は、絶対値で例えば２０〜３０ｐｍ／Ｖである。圧電特性の異なる圧電薄膜４ａ・４ｂは、上部電極５の電極層５ｂの材料を駆動領域Ｒ１・Ｒ２で異ならせて、上部電極５の成膜後に加熱を行うことにより実現されるが、その詳細なメカニズムについては後述する。
【００４６】
上部電極５は、圧電薄膜４上に、駆動領域Ｒ１から非駆動領域Ｒ２にわたって成膜されている。上部電極５は、例えばＴｉからなる密着層５ａと、後述する材料からなる電極層５ｂとを積層して構成されている。密着層５ａは、電極層５ｂと圧電薄膜４とを密着させる目的で設けられている。上記のＴｉは、電極層５ｂと圧電薄膜４との密着性を高める金属材料として有効である。電極層５ｂは、圧電薄膜４に電界を印加するための金属層である。上部電極５は、全体的に、圧電薄膜４よりも一回り小さい形状で、圧電薄膜４上の一部に成膜されている。これにより、圧電薄膜４を介して、上部電極５と下部電極３との絶縁性を確保することができる。
【００４７】
本実施形態では、電極層５ｂは、駆動領域Ｒ１と非駆動領域Ｒ２とで異なる金属材料で構成されている。具体的には、駆動領域Ｒ１の電極層５ｂ（以下、電極層５ｂ１と記載する）は、空気中の酸素を透過させることにより、密着層５ａが圧電薄膜４中の酸素を奪って酸化するのを非駆動領域Ｒ２よりも抑える金属材料（第２の金属材料）で形成されている。このような第２の金属材料としては、例えばＰｔまたはその合金を考えることができる。一方、非駆動領域Ｒ２の電極層５ｂ（以下、電極層５ｂ２と記載する）は、空気中の酸素の透過を防止することにより、密着層５ａが圧電薄膜４中の酸素を奪って酸化するのを許す金属材料（第１の金属材料）を考えることができる。このような第１の金属材料としては、例えばＡｕまたはその合金を考えることができる。
【００４８】
駆動領域Ｒ１の密着層５ａを密着層５ａ１とし、非駆動領域Ｒ２の密着層５ａを密着層５ａ２とする。電極層５ｂ２および密着層５ａ２の一部は、電極層５ｂ１および密着層５ａ１よりも線幅が狭くなっている。なお、電極層５ｂ２および密着層５ａ２の全体が、電極層５ｂ１および密着層５ａ１よりも線幅の狭い配線となっていてもよい。また、電極層５ｂ２および密着層５ａ２は、駆動領域Ｒ１の端部にて電極層５ｂ１と重なるように成膜されている。これにより、上部電極５全体として、駆動領域Ｒ１と非駆動領域Ｒ２との電気的な導通を確実にとることができる。
【００４９】
上記した下部電極３および上部電極５は、圧電薄膜４に電界を印加するための制御回路（図示せず）と、非駆動領域Ｒ２において電気的に接続されている。なお、このときの電気的な接続は、例えば配線（ワイヤー）によって行われてもよい。また、配線を有する配線基板を基板１に対向配置し、バンプ等を介して上部電極５と制御回路とを電気的に接続する構成としてもよいが、この構成については後述する。
【００５０】
（圧電デバイスの製造方法）
次に、上記構成の圧電デバイス５０の製造方法について、図２〜図７を参照しながら説明する。図２は、圧電デバイス５０の製造時の流れを示すフローチャートである。また、図３（ａ）〜図３（ｅ）、図４（ａ）〜図４（ｄ）、図５（ａ）〜図５（ｄ）、図６（ａ）〜図６（ｃ）および図７は、圧電デバイス５０の製造工程を順に示す断面図である。
【００５１】
まず、図３（ａ）に示すように、基板１の両面に、厚さが例えば０．１μｍのＳｉＯ２からなる熱酸化膜２・２を成膜する（Ｓ１）。このとき、基板１としては、支持層１１、ＢＯＸ層１２、活性層１３の厚さがそれぞれ６００μｍ、０．２μｍ、５μｍのＳＯＩ基板を用いた。上記の熱酸化膜２は、基板１を高温（例えば１０００℃程度）で加熱することにより形成される。
【００５２】
続いて、図３（ｂ）に示すように、基板１の活性層１３側の熱酸化膜２の表面に、Ｔｉをスパッタ法で成膜し、厚さが例えば２０ｎｍの密着層３ａを形成する（Ｓ２）。その後、酸素雰囲気中で密着層３ａのＴｉを酸化して、ＴｉＯｘとする。なお、密着層３ａは、Ｔｉのままでもよい。
【００５３】
その後、図３（ｃ）に示すように、密着層３ａ上に、Ｐｔをスパッタ法で成膜し、厚さが例えば１００ｎｍの電極層３ｂを形成する（Ｓ３）。これにより、密着層３ａおよび電極層３ｂからなる下部電極３が形成される。
【００５４】
次に、図３（ｄ）に示すように、下部電極３上に、ＰＺＴをスパッタ法で６００℃の温度で成膜し、厚さが例えば５μｍの圧電薄膜４を成膜する（Ｓ４）。このとき、圧電薄膜４として、組成や結晶配向性などが良質のペロブスカイト構造のＰＺＴを、下部電極３上に再現性よく安定して成膜することは困難であるため、ＰＬＴ（（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ３）などのペロブスカイト構造を持つ絶縁性酸化物からなるバッファ層を予め下部電極３上に形成しておき、そのバッファ層上にＰＺＴを形成してもよい。このようにすることで、特性の優れたＰＺＴ薄膜を再現性よく安定して形成することが可能となる。
【００５５】
続いて、図３（ｅ）に示すように、圧電薄膜４上に、レジストを塗布して露光、現像を行い、ＰＺＴをエッチングしてパターニングするためのレジストパターン６を形成する（Ｓ５）。このとき、レジストパターン６は、駆動領域Ｒ１から非駆動領域Ｒ２にわたって残したい部分の圧電薄膜４を覆うパターンで形成され、駆動領域Ｒ１においては、直径２００μｍの円形のパターンとなっている。なお、ここまでの状態では、基板１に開口部１ａが形成されていないが、後工程で形成される開口部１ａの形成領域に対応する領域を、ここでは駆動領域Ｒ１とし、後工程で形成される開口部１ａの形成領域の外側に対応する領域を、ここでは非駆動領域Ｒ２としている。
【００５６】
次に、図４（ａ）に示すように、レジストパターン６をマスクとして、圧電薄膜４としてのＰＺＴをエッチングし、駆動領域Ｒ１から非駆動領域Ｒ２にわたる所望の領域に圧電薄膜４が残ったＰＺＴパターンを形成する（Ｓ６）。ちなみに、駆動領域Ｒ１では、直径２００μｍのＰＺＴパターンが形成される。なお、ＰＺＴのエッチングは、ここでは、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma；誘導結合プラズマ）装置による塩素系またはフッ素系ガスを使ったドライエッチングで行っているが、フッ硝酸系溶液を使ったウェットエッチングで行ってもよい。
【００５７】
続いて、図４（ｂ）に示すように、基板１の裏面、すなわち、圧電薄膜４の成膜側とは反対側の面を機械的に研磨し、基板１の支持層１１の厚さを６００μｍから１５０μｍにする（Ｓ７）。このときの機械的研磨により、基板１の裏面の熱酸化膜２も同時に除去される。
【００５８】
その後、圧電薄膜４上に、上部電極５を成膜する（Ｓ８〜Ｓ１５）。この上部電極５を成膜する工程は、駆動領域Ｒ１に上部電極５を成膜する工程（Ｓ８〜Ｓ１１）と、非駆動領域Ｒ２に上部電極５を成膜する工程（Ｓ１２〜Ｓ１５）とに分けられる。そして、前者の工程においても後者の工程においても、密着層５ａを成膜する工程と、電極層５ｂを成膜する工程とが行われる。以下、具体的に説明する。
【００５９】
駆動領域Ｒ１に上部電極５を成膜する工程では、まず、圧電薄膜４を覆うように、下部電極３上に、厚さが例えば２０ｎｍのＴｉからなる密着層５１をスパッタ法で成膜し（Ｓ８）、その後、密着層５１上に、厚さが例えば３００ｎｍのＰｔからなる電極層５２をスパッタ法で成膜する（Ｓ９）。
【００６０】
そして、図４（ｃ）に示すように、電極層５２上に、レジストを塗布して露光、現像を行い、駆動領域Ｒ１の上部電極５を残すべく、密着層５１および電極層５２をエッチングする際のマスクとなるレジストパターン７を形成する（Ｓ１０）。
【００６１】
その後、図４（ｄ）に示すように、レジストパターン７をマスクとして、密着層５１および電極層５２をエッチングし、パターニングする（Ｓ１１）。このときのエッチングは、塩素系ガスを用いたドライエッチングで行っている。これにより、駆動領域Ｒ１において、密着層５ａ１としての密着層５１と、電極層５ｂ１としての電極層５２とからなる上部電極５が形成される。
【００６２】
次に、非駆動領域Ｒ２に上部電極５を成膜する。具体的には、図５（ａ）に示すように、圧電薄膜４および駆動領域Ｒ１の上部電極５を覆うように、下部電極３上に、厚さが例えば２０ｎｍのＴｉからなる密着層５３をスパッタ法で成膜し（Ｓ１２）、その後、密着層５３上に、厚さが例えば３００ｎｍのＡｕからなる電極層５４をスパッタ法で成膜する（Ｓ１３）。
【００６３】
そして、図５（ｂ）に示すように、電極層５４上に、レジストを塗布して露光、現像を行い、密着層５３および電極層５４をエッチングする際のマスクとなるレジストパターン８を形成する（Ｓ１４）。このとき、レジストパターン８は、非駆動領域Ｒ２、および駆動領域Ｒ１の端部の密着層５１および電極層５２を覆うように形成される。
【００６４】
その後、図５（ｃ）に示すように、レジストパターン８をマスクとして、密着層５３および電極層５４をエッチングし、パターニングする（Ｓ１５）。このときのエッチングは、塩素系ガスを用いたドライエッチングで行っているが、溶液を用いたウェットエッチングで行ってもよい。これにより、非駆動領域Ｒ２において、密着層５ａ２としての密着層５３と、電極層５ｂ２としての電極層５４とからなる上部電極５が形成される。このとき、密着層５３および電極層５４は、駆動領域Ｒ１の端部において、密着層５１および電極層５２と重なっているので、上部電極５全体として、駆動領域Ｒ１と非駆動領域Ｒ２とで導通がとられることになる。
【００６５】
次に、基板１に開口部１ａを形成する（Ｓ１６）。具体的には、図５（ｄ）に示すように、基板１の裏面（支持層１１の活性層１３とは反対側の面）に、レジストを塗布して露光、現像を行い、レジストパターン９を得る。このレジストパターン９がダイヤフラムの可動部のパターン、すなわち、駆動領域Ｒ１の開口部１ａのパターンとなる。レジストパターン９は、駆動領域Ｒ１において直径２２０μｍの穴が形成されたパターンとした。
【００６６】
続いて、図６（ａ）に示すように、レジストパターン９をマスクとして、基板１の支持層１１に対して、ＩＣＰ装置のボッシュプロセスで深堀加工する。そして、図６（ｂ）に示すように、圧電薄膜４側にレジストを塗布して保護した状態で、上記の深堀加工により露出したＢＯＸ層１２を、希弗酸を用いたウェットエッチングによって取り去る。この結果、基板１に直径２２０μｍの断面円形の開口部１ａが形成され、圧電デバイス５０が完成する。
【００６７】
この圧電デバイス５０をインクジェットヘッドのアクチュエータとして用いる場合は、図６（ｃ）に示すように、基板１の圧電薄膜４の成膜側とは反対側において、ガラスプレート２２を介してノズルプレート２１を基板１に接合する（Ｓ１７；ノズル接合工程）。ノズルプレート２１には、基板１の開口部１ａに収容されるインクを外部に吐出するための２段孔（直径はそれぞれ例えば５０μｍ、２０μｍ）がノズル２１ａとして形成されている。また、ガラスプレート２２には、開口部１ａ内のインクをノズル２１ａに導くための穴（直径は例えば１００μｍ）が開口部２２ａとして形成されている。ノズルプレート２１およびガラスプレート２２の厚さは、例えば両方とも１５０μｍである。また、ノズルプレート２１は、例えばＳｉ基板で構成されている。
【００６８】
基板１とガラスプレート２２、ガラスプレート２２とノズルプレート２１との接合は、ともに、Ｓｉとガラスとの接合となるため、これらの接合は陽極接合によって行われる。陽極接合とは、Ｓｉおよびガラスに高温の状態で数百Ｖの直流電圧を印加し、Ｓｉ−Ｏの共有結合を生じさせることによって両者を直接、接合する手法である。ここでは、２７５℃の状態で２時間、１０００Ｖの電圧をＳｉおよびガラスに印加することで、陽極接合を行った。
【００６９】
また、高精細な描画を行うインクジェットヘッドを構成する場合は、図７に示すように、さらに、基板１に対して圧電薄膜４の成膜側で、接着層３２を介して、配線基板としての基板３１を基板１に接合する（Ｓ１８；基板接合工程）。接着層３２は、接着前の状態では所定の弾性率（例えば０．１〜２．５ＧＰａ）を有し、接着時に所定の硬化温度（例えば１８０℃）に加熱されることによって硬化して接着機能を発揮する熱硬化性接着樹脂層であり、例えば熱硬化性の感光性接着樹脂シートで構成されている。
【００７０】
基板３１は、上部電極５に通電するための配線３３と、この配線３３と電気的に接続されて基板３１を貫通する貫通電極３４と、貫通電極３４と電気的に接続されるはんだバンプ３５とを有している。配線３３は、基板３１の端部において、駆動回路（制御回路）が実装されたＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）とＡＣＦ（異方性導電フィルム）によって電気的に接続されている。
【００７１】
同図に示すように、上部電極５上に金バンプ１０を形成しておき、金バンプ１０とはんだバンプ３５とが電気的に接続されるように、基板１と基板３１とを接着層３２を介して接着すれば、基板３１の配線３３が、貫通電極３４、はんだバンプ３５および金バンプ１０を介して上部電極５と導通する。
【００７２】
したがって、配線３３を介して上部電極５に電気信号を供給して、下部電極３と上部電極５との間に電界を印加すると、圧電薄膜４が圧電効果によって変形して基板１（駆動領域Ｒ１の活性層１３）が振動する。これにより、開口部１ａ内のインクに対して吐出のための圧力が付与され、上記インクがノズル３１ａから微小液滴として外部に吐出される。
【００７３】
この構成では、上部電極５に通電するための配線を基板１側に設ける必要がないので、基板１側の圧力室となる開口部１ａを２次元的に高密度で形成し、ノズル２１ａを２次元的に高密度で配置して、高精細な描画を実現することができる。
【００７４】
（効果について）
以上のように、本実施形態の圧電デバイス５０によれば、非駆動領域Ｒ２の上部電極５の電極層５ｂ２は、上述した第１の金属材料（例えばＡｕ）で形成されており、駆動領域Ｒ１の上部電極５の電極層５ｂ１は、上述した第２の金属材料（例えばＰｔ）で形成されている。
【００７５】
ここで、図６（ｃ）および図７の圧電デバイス５０（インクジェットヘッド）を製造する際には、いずれも、上部電極５を成膜した後に、１５０℃以上（より望ましくは２００℃以上）の加熱工程が行われる。つまり、図６（ｃ）のインクジェットヘッドを製造する際には、基板１、ガラスプレート２２、ノズルプレート２１の３者を陽極接合で接合するために高温での加熱が行われる。また、図７のインクジェットヘッドを製造する際には、基板３１を接着層３２を介して基板１と接合する際に、接着層３２を硬化させるために高温での加熱が行われる。
【００７６】
したがって、圧電デバイス５０に対して、デバイスとしての使用を可能にするために、上部電極５の成膜後に上記の加熱工程が行われたときに、非駆動領域Ｒ２では、密着層５ａ２が上記の加熱によって酸化する際に、密着層５ａ２は空気中の酸素と結びつくことができず、圧電薄膜４中の酸素を奪って酸化する。これにより、圧電薄膜４は還元されるので、圧電薄膜４の圧電特性を低下させることができる。例えば、上記した密着層５ａ２による圧電薄膜４（４ｂ）の還元により、圧電薄膜４ｂの圧電定数ｄ３１は、絶対値で例えば２０〜３０ｐｍ／Ｖとなり、圧電薄膜４ｂは、圧電体として実質的に機能しない状態に近い状態となる。
【００７７】
一方、駆動領域Ｒ１では、密着層５ａ１が上記の加熱によって酸化する際に、密着層５ａ１は電極層５ｂ１を透過する空気中の酸素と結びついて酸化するため、密着層５ａ１が圧電薄膜４中の酸素を奪って酸化するのが抑えられる。その結果、圧電薄膜４の還元が抑えられるため、圧電薄膜４の圧電特性が低下するのを抑えることができる。したがって、駆動領域Ｒ１では、圧電薄膜４（４ａ）の圧電定数ｄ３１として、絶対値で例えば１５０ｐｍ／Ｖを実現することができ、圧電薄膜４ａを圧電特性の良好な圧電体として機能させることができる。
【００７８】
このように、上述した第１の金属材料（例えばＡｕ）および第２の金属材料（例えばＰｔ）を用い、上部電極５の電極層５ｂを、駆動領域Ｒ１と非駆動領域Ｒ２とで異なる金属材料で構成することで、上部電極５の成膜後に上記した加熱工程が行われたときに、非駆動領域Ｒ２では、上記加熱によって圧電薄膜４の圧電特性を低下させる一方、駆動領域Ｒ１では、上記の加熱による圧電特性の低下を抑えることができる。言い換えれば、加熱工程での加熱によって、駆動領域Ｒ１の圧電薄膜４の圧電定数が、非駆動領域Ｒ２の圧電薄膜４の圧電定数よりも大きくなるように、駆動領域Ｒ１と非駆動領域Ｒ２とで異なる金属材料を用いて電極層５ｂを成膜している。
【００７９】
したがって、上部電極５および圧電薄膜４が駆動領域Ｒ１から非駆動領域Ｒ２にわたって成膜され、上部電極５が密着層５ａと電極層５ｂとを有している構成であっても、駆動領域Ｒ１では、圧電薄膜４の駆動によってデバイスとしての機能を発揮させつつ、非駆動領域Ｒ２では、圧電薄膜４が実質的に駆動されない状態に近い状態を作って、圧電薄膜４のクラックや膜剥がれを抑えることができる。
【００８０】
また、上部電極５が密着層５ａを有する構成では、上部電極５の密着性が高いがゆえに、下層の圧電薄膜４にクラックが生じると、そのクラックに引きずられて上部電極５が破断しやすい。しかし、非駆動領域Ｒ２において、圧電薄膜４のクラックを抑えることで、そのクラックに引きずられて上部電極５が容易に破断してしまうのを抑えることができる。
【００８１】
なお、圧電薄膜４の圧電定数（例えばｄ３１）の絶対値は、上述したように、駆動領域Ｒ１で１５０ｐｍ／Ｖであり、非駆動領域Ｒ２で２０〜３０ｐｍ／Ｖである。このように、非駆動領域Ｒ２よりも駆動領域Ｒ１のほうが圧電定数が大きいのは、非駆動領域Ｒ２の電極層５ｂ２を構成する金属材料として上述した第１の金属材料を用い、駆動領域Ｒ１の電極層５ｂ１を構成する金属材料として上述した第２の金属材料を用いたためである。つまり、駆動領域Ｒ１での圧電定数を非駆動領域Ｒ２での圧電定数よりも大きくするためには、電極層５ｂを駆動領域Ｒ１と非駆動領域Ｒ２とで異なる金属材料で構成するとしても、電極層５ｂ２を第１の金属材料で構成し、電極層５ｂ１を第２の金属材料で構成することが必要であり、電極層５ｂ２を第２の金属材料で構成し、電極層５ｂ１を第１の金属材料で構成する手法を採用することはできない。
【００８２】
また、上記した第１の金属材料は、空気中の酸素の透過を防止することにより、密着層５ａが圧電薄膜４中の酸素を奪って酸化するのを許す金属材料であり、上記した第２の金属材料は、空気中の酸素を透過させることにより、密着層５ａが圧電薄膜４中の酸素を奪って酸化するのを非駆動領域Ｒ２よりも抑える金属材料である。この場合、上部電極５の成膜後の加熱により、非駆動領域Ｒ２では、密着層５ａは圧電薄膜４中の酸素を奪って酸化するため、圧電特性を確実に低下させることができる。一方、駆動領域Ｒ１では、密着層５ａは圧電薄膜４中の酸素を奪って酸化するのが抑えられるため、圧電特性の低下を確実に抑えることができる。
【００８３】
また、上記の第１の金属材料として、本実施形態ではＡｕを用いている。Ａｕは、空気中の酸素の透過を防止するため、デバイスの加熱時には、非駆動領域Ｒ２では、密着層５ａは酸化しようとしても空気中の酸素と結びつくことができず、圧電薄膜４から酸素を奪って酸化しようとする。これにより、非駆動領域Ｒ２の圧電薄膜４は確実に還元されるため、非駆動領域Ｒ２の圧電特性を確実に低下させることができる。なお、このような効果は、第１の金属材料がＡｕを含む材料（例えばＡｕを含む合金材料）であっても同様に得ることができる。つまり、Ａｕを含む金属材料は、非駆動領域Ｒ２の電極層５ｂ２を構成する第１の金属材料として有効である。
【００８４】
一方、上記の第２の金属材料として、本実施形態ではＰｔを用いている。Ｐｔは、結晶粒界を通じて空気中の酸素を透過させることができると考えられるので、デバイスの加熱を行う、行わないに関係なく、駆動領域Ｒ１では、密着層５ａは空気中の酸素と結びついて酸化する。これにより、デバイスの加熱後、密着層５ａが圧電薄膜４中の酸素を奪って酸化するのを非駆動領域Ｒ２よりも確実に抑えて、駆動領域Ｒ１の圧電特性の低下を確実に抑えることができる。その結果、駆動領域Ｒ１において、デバイスとしての機能を確実に発揮させることができる。なお、このような効果は、第２の金属材料がＰｔを含む金属材料（例えばＰｔを含む合金材料）であっても同様に得ることができる。つまり、Ｐｔを含む金属材料は、駆動領域Ｒ１の電極層５ｂ１を構成する第２の金属材料として有効である。
【００８５】
また、上述した圧電デバイス５０によれば、非駆動領域Ｒ２における圧電薄膜４ｂのクラックや膜剥がれ、上部電極５の破断を抑えることができるので、圧電デバイス５０を、ノズルプレート２１のノズル２１ａからインクを吐出させるインクジェットヘッドとして用いる場合でも、信頼性、耐久性に優れたインクジェットヘッドを実現することができる。
【００８６】
また、ノズルプレート２１は、ガラスプレート２２を介して基板１と接合されるが、この工程（ノズル接合工程）は、高温（例えば２７５℃）での加熱が必要な陽極接合によって行われる。したがって、電極層５ｂ１・５ｂ２を異なる材料で成膜することで、駆動領域Ｒ１では、陽極接合での加熱による圧電特性の低下を抑えてデバイスとしての機能を発揮させつつ、非駆動領域Ｒ２では、陽極接合での加熱によって圧電特性を低下させて、圧電薄膜４のクラックや膜剥がれ、上部電極５の破断を抑えることができる。
【００８７】
また、ヘッド基板としての基板１に対して上部電極５側（圧電薄膜４側、ノズルプレート２１とは反対側）から、基板３１を接着層３２を介して加熱接合する工程（基板接合工程）では、上述のように、接着層３２を硬化させるために高温（例えば１８０℃）での加熱が行われる。したがって、電極層５ｂ１・５ｂ２を異なる材料で成膜することで、駆動領域Ｒ１では、基板接合時（接着層硬化時）の加熱による圧電特性の低下を抑えてデバイスとしての機能を発揮させつつ、非駆動領域Ｒ２では、基板接合時の加熱によって圧電特性を低下させて、圧電薄膜４のクラックや膜剥がれ、上部電極５の破断を抑えることができる。
【００８８】
ところで、本実施形態では、基板３１に、上部電極５に通電するための配線３３を形成しているが、上部電極５に通電するための配線を基板１側に形成する面積的な余裕がある場合は、基板１側に上記配線を形成して（基板３１に配線３３を形成せずに）圧電デバイス５０を構成してもよい。この場合、基板３１は、基板１を保護するための単なる保護基板として機能する。この場合でも、高温での加熱によって接着層３２を硬化させて、基板１と基板３１とを接合する場合には、加熱による駆動領域Ｒ１での圧電特性の低下を抑えながら、上記加熱によって非駆動領域Ｒ２での圧電特性を低下させる上述した圧電デバイス５０の構成が非常に有効となる。
【００８９】
（補足）
以上では、上部電極５の非駆動領域Ｒ２の電極層５ｂ２として、Ａｕまたはその合金を用いる例について説明したが、Ａｕ以外の材料を用いて成膜してもよい。このような電極層５ｂ２の材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｒ、ＩｒＯｘ、ＳｒＯなどを考えることができる。
【００９０】
なお、ＡｌやＣｒは、ＰＺＴとの密着性が高いため、ＡｌやＣｒを電極層５ｂ２として成膜した場合は、密着層５ａ２を不要とすることができる。しかし、仮に密着層５ａ２を成膜した場合でも、ＡｌやＣｒは、Ａｕと同様に、空気中の酸素の透過を防止するため、その後の加熱工程における加熱によって密着層５ａ２が圧電薄膜４中の酸素を奪って酸化し、圧電特性を低下させると考えられる。
【００９１】
また、以上では、密着層５ａは、Ｔｉで形成される例について説明したが、Ｔｉを含む材料（ＴｉＯｘを含む）で形成されればよい。つまり、密着層５ａは、Ｔｉが少し酸化された材料や、Ｔｉに少量の不純物や混ぜ物を添加した材料で形成されていてもよい。ＴｉＯｘとは言っても、Ｔｉが完全に酸化された状態でなければ、そこから酸化が進むことは十分に考えられる。したがって、密着層５ａがＴｉを含む材料で形成されていれば、非駆動領域Ｒ２において、密着層５ａが酸化する際に圧電薄膜４から酸素を奪うため（圧電薄膜４は確実に還元されるため）、非駆動領域Ｒ２の圧電特性を低下させることができる。
【００９２】
また、図７の構成では、基板１と基板３１とで挟まれる空間を接着層３２で密閉し、その密閉空間内に不活性ガスや乾燥空気を充填するようにしてもよい。この場合、圧電薄膜４が空気中の水分と反応して劣化するのを低減することができる。なお、上記の不活性ガスとは、他の物質と反応を起こさない化学的に安定したガスのことであり、例えば、アルゴン、ヘリウム、クリプトンなどの希ガスや乾燥窒素を想定することができる。また、上記の乾燥空気とは、空気中の水蒸気量（水蒸気圧）を著しく低下させて、湿度を１０％以下、望ましくは１％以下まで低下させたものである。
【００９３】
本実施形態では、圧電薄膜４をスパッタ法で成膜しているが、圧電薄膜４の成膜方法としては、スパッタ法だけでなく、物理気相成長法である蒸着法、化学気相成長法であるＣＶＤ法、液相法であるゾルゲル法など、他の手法を用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、例えばインクジェットヘッドのアクチュエータ、超音波センサ、赤外線センサ、周波数フィルタなど、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子に圧電体を応用した種々のデバイスに利用可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１      基板（ヘッド基板）
１ａ    開口部
３      下部電極
４      圧電薄膜
５      上部電極
５ａ    密着層
５ｂ    電極層
５ｂ１    電極層
５ｂ２    電極層
１０      金バンプ（バンプ）
２１      ノズルプレート
２１ａ    ノズル
２２      ガラスプレート
３１      基板（保護基板、配線基板）
３２      接着層
３３      配線
３５      はんだバンプ（バンプ）
５０      圧電デバイス
Ｒ１    駆動領域
Ｒ２    非駆動領域
【図１】
2013118330.tif 000003
【図２】
2013118330.tif 000004
【図３】
2013118330.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013118330.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013118330.tif 000009