(57)【要約】      （修正有）【課題】品質の良い圧電体素子が振動板に設置された超音波プローブを提供する。【解決手段】超音波プローブは圧電体素子２３を有する素子チップ１７と、素子チップ１７を支持する筐体と、を備える。圧電体素子２３は、上部電極２５と、下部電極２４と、上部電極２５と下部電極２４とに挟まれた圧電体膜２６と、下部電極２４と圧電体素子２３の設置面４６ａとの間に密着性金属で形成された密着層２４ｂと、を備える。下部電極２４及び密着層２４ｂは、拡散防止性金属を含んで構成されている。密着性金属は、チタン、クロムまたはチタンもしくはクロムの酸化物のうちいずれか１つであり、拡散防止性金属は、鉛、ランタン、ストロンチウム、タングステンまたはニオブのうちいずれか１つであり、下部電極２４及び密着層２４ｂにおける拡散防止性金属の含有量は、０．０１ａｔ％〜１０ａｔ％の範囲にある。【選択図】図１３
2016012762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体素子を有する超音波トランスデューサー素子チップと、
前記超音波トランスデューサー素子チップを支持する筐体と、を備え、
前記圧電体素子は、
上部電極と、下部電極と、前記上部電極と前記下部電極とに挟まれた圧電体層と、前記下部電極と前記圧電体素子の設置面との間に密着性金属で形成された密着層と、を備え、
前記下部電極及び前記密着層は、拡散防止性金属を含んで構成されており、
前記密着性金属は、チタン、クロムまたはチタンもしくはクロムの酸化物のうちいずれか１つであり、
前記拡散防止性金属は、鉛、ランタン、ストロンチウム、タングステンまたはニオブの
うちいずれか１つであり、
前記下部電極及び前記密着層における拡散防止性金属の含有量は、０．０１ａｔ％〜１０ａｔ％の範囲にあることを特徴とする超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波プローブに設置された超音波トランスデューサー素子チップから生体に超音波を照射し反射波を解析する超音波診断装置が広く活用されている。超音波トランスデューサー素子チップには圧電素子であるＰＺＴ素子が用いられることが多い。ＰＺＴ素子は、一般に、多結晶体からなる圧電体薄膜と、この圧電体薄膜を間に挟んで配置される上電極及び下電極と、を備えた構造を有している。
【０００３】
このような層構造の圧電体素子は駆動対象となる設置面に設置される。例えば、超音波プローブであれば超音波を出力するために変形可能に構成された振動板上に圧電体素子が設置される。下部電極が金属であり、振動板が酸化シリコンや窒化シリコンのときには、金属である下部電極と設置面との密着性が悪い。
【０００４】
この組合せのとき、金属である下部電極と設置面との密着性が悪い場合の改善方法が特許文献１に開示されている。これによると、チタン等、下部電極を構成する金属に対しても設置面に対しても密着性のよい金属材料を主成分とする密着層が下部電極と設置面との間に設けられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３７０３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところがチタンは、熱によって非常に拡散しやすいという欠点がある。密着層を使用した従来品の圧電体素子では、チタン等の金属材料が圧電体層形成時の熱処理によって圧電体層中に拡散してしまい、圧電体素子の圧電特性が低下する場合が多かった。これはチタンが圧電体層中に混入することによって化学量論比がくずれたり、下部電極と圧電体層の界面に低誘電率層が発生したりするためであると考えられる。そこで、品質の良い圧電体素子が振動板に設置された超音波プローブが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
本適用例にかかる超音波プローブであって、圧電体素子を有する超音波トランスデューサー素子チップと、前記超音波トランスデューサー素子チップを支持する筐体と、を備え、前記圧電体素子は、上部電極と、下部電極と、前記上部電極と前記下部電極とに挟まれた圧電体層と、前記下部電極と前記圧電体素子の設置面との間に密着性金属で形成された密着層と、を備え、前記下部電極及び前記密着層は、拡散防止性金属を含んで構成されており、前記密着性金属は、チタン、クロムまたはチタンもしくはクロムの酸化物のうちいずれか１つであり、前記拡散防止性金属は、鉛、ランタン、ストロンチウム、タングステンまたはニオブのうちいずれか１つであり、前記下部電極及び前記密着層における拡散防止性金属の含有量は、０．０１ａｔ％〜１０ａｔ％の範囲にあることを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、超音波プローブでは筐体が超音波トランスデューサー素子チップを支持している。超音波トランスデューサー素子チップは圧電体素子を備えている。上部電極と下部電極との間に駆動電圧を印加することにより、圧電体層が収縮する。これにおり、超音波が発生される。または、外部から入力された超音波により圧電体層が収縮し電気信号に変換する。
【００１０】
下部電極と圧電体素子の設置面との間には密着性金属で形成された密着層が設置されている。密着性金属は、チタン、クロムまたはチタンもしくはクロムの酸化物のうちいずれか１つである。密着性金属は下部電極や圧電体素子を設置する部材に対して密着性の良い金属である。従って、圧電体素子を設置する部材に対して圧電体素子を密着性良く設置することができる。
【００１１】
拡散防止性金属は、鉛、ランタン、ストロンチウム、タングステンまたはニオブのうちいずれか１つである。拡散防止性金属は少なくとも鉛に関しては、十分な拡散防止効果が実験で証明されており、他の元素についても原子量や原子構造から同等の効果を得ることができる。
【００１２】
下部電極及び密着層における拡散防止性金属の含有量は、０．０１ａｔ％〜１０ａｔ％の範囲にある。拡散防止性金属の含有量がこの範囲より少ないと拡散防止効果が少なく、この範囲より多いと密着力が低下する。従って、上記含有量の範囲に拡散防止性金属がある為、圧電体層を所定の成分濃度で品質良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】超音波診断装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】超音波プローブの構成を示す組織側面図。
【図３】素子チップの構成を示す模式平面図。
【図４】素子チップの構成を示す模式側断面図。
【図５】補強板を示す模式平面図。
【図６】補強板を示す要部模式拡大図。
【図７】装置端末及び超音波プローブの回路図。
【図８】超音波トランスデューサー素子チップの製造方法を説明するための模式図。
【図９】超音波トランスデューサー素子チップの製造方法を説明するための模式図。
【図１０】超音波トランスデューサー素子チップの製造方法を説明するための模式図。
【図１１】超音波トランスデューサー素子チップの製造方法を説明するための模式図。
【図１２】超音波トランスデューサー素子チップの製造方法を説明するための模式図。
【図１３】圧電体素子の構造を示す要部模式断面図。
【図１４】圧電体素子の製造方法を説明するための模式図。
【図１５】圧電体素子の製造方法を説明するための模式図。
【図１６】圧電体素子の製造方法を説明するための模式図。
【図１７】圧電体素子の製造方法を説明するための模式図。
【図１８】結晶構造を示す断面のＴＥＭ写真の模写図。
【図１９】従来品の結晶構造の断面のＴＥＭ写真模写図。
【図２０】ＴＥＭによる本実施例の下部電極における組成分析結果。
【図２１】ＴＥＭによる従来品の下部電極における組成分析結果。
【図２２】ＴＥＭによる本実施例の密着層における組成分析結果。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。尚、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の総てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
（第１の実施形態）
本実施形態では、超音波診断装置の特徴的な例について図１〜図２２に従って説明する。
【００１５】
（１）超音波診断装置の全体構成
図１は超音波診断装置の構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、超音波診断装置１１は装置端末１２と超音波プローブ１３（プローブ）とを備える。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケーブル１４で相互に接続される。装置端末１２と超音波プローブ１３とはケーブル１４を通じて電気信号をやりとりする。装置端末１２にはディスプレイパネル１５（表示装置）が組み込まれる。ディスプレイパネル１５の画面は装置端末１２の表面で露出する。装置端末１２では、後述されるように、超音波プローブ１３で検出された超音波に基づき画像が生成される。画像化された検出結果がディスプレイパネル１５の画面に表示される。
【００１６】
図２は超音波プローブの構成を示す組織側面図である。図２に示すように、超音波プローブ１３は筐体１６を有する。筐体１６内には超音波トランスデューサー素子チップとしての素子チップ１７が収容される。素子チップ１７の表面は筐体１６の表面で露出することができる。素子チップ１７は表面から超音波を出力するとともに超音波の反射波を受信する。その他、超音波プローブ１３は、プローブ本体１３ａに着脱可能に連結されるプローブヘッド１３ｂを備えることができる。このとき、素子チップ１７はプローブヘッド１３ｂの筐体１６内に組み込まれることができる。
【００１７】
図３は素子チップの構成を示す模式平面図である。図３に示すように、素子チップ１７は基板２１を備える。基板２１には素子アレイ２２が形成される。素子アレイ２２は超音波トランスデューサー素子としての圧電体素子２３の配列で構成される。配列は複数行複数列のマトリックスで形成される。個々の圧電体素子２３は圧電素子部を備える。圧電素子部は金属膜としての下部電極２４、上部電極２５及び圧電体層としての圧電体膜２６で構成される。個々の圧電体素子２３ごとに下部電極２４及び上部電極２５の間に圧電体膜２６が挟み込まれる。
【００１８】
下部電極２４は複数本の第１導電体２４ａを有する。第１導電体２４ａは配列の行方向に相互に平行に延びる。１行の圧電体素子２３ごとに１本の第１導電体２４ａが割り当てられる。１本の第１導電体２４ａは配列の行方向に並ぶ圧電体素子２３の圧電体膜２６に共通に配置される。第１導電体２４ａの両端は一対の引き出し配線２７にそれぞれ接続される。引き出し配線２７は配列の列方向に相互に平行に延びる。したがって、総ての第１導電体２４ａは同一長さを有する。こうしてマトリックス全体の圧電体素子２３に共通に下部電極２４は接続される。
【００１９】
上部電極２５は複数本の第２導電体２５ａを有する。第２導電体２５ａは配列の列方向に相互に平行に延びる。１列の圧電体素子２３ごとに１本の第２導電体２５ａが割り当てられる。１本の第２導電体２５ａは配列の列方向に並ぶ圧電体素子２３の圧電体膜２６に共通に配置される。列ごとに圧電体素子２３の通電は切り替えられる。こうした通電の切り替えに応じてラインスキャンやセクタースキャンは実現される。１列の圧電体素子２３は同時に超音波を出力することから、１列の個数すなわち配列の行数は超音波の出力レベルに応じて決定されることができる。行数は例えば１０〜１５行程度に設定されればよい。図中では省略されて５行が描かれる。配列の列数はスキャンの範囲の広がりに応じて決定されることができる。列数は例えば１２８列や２５６列に設定されればよい。図中では省略されて８列が描かれる。その他、配列では千鳥配置が確立されてもよい。千鳥配置では偶数列の圧電体素子２３群は奇数列の圧電体素子２３群に対して行ピッチの２分の１でずらされればよい。奇数列及び偶数列の一方の素子数は他方の素子数に比べて１つ少なくてもよい。さらにまた、下部電極２４及び上部電極２５の役割は入れ替えられてもよい。すなわち、マトリックス全体の圧電体素子２３に共通に上部電極２５が接続される一方で、配列の列ごとに共通に圧電体素子２３に下部電極２４が接続されてもよい。
【００２０】
基板２１の輪郭は、相互に平行な一対の直線２９で仕切られて対向する第１辺２１ａ及び第２辺２１ｂを有する。素子アレイ２２の輪郭と基板２１の外縁との間に広がる周縁領域３１には、第１辺２１ａと素子アレイ２２の輪郭との間に１ラインの第１端子アレイ３２ａが配置され、第２辺２１ｂと素子アレイ２２の輪郭との間に１ラインの第２端子アレイ３２ｂが配置される。第１端子アレイ３２ａは第１辺２１ａに平行に１ラインを形成することができる。第２端子アレイ３２ｂは第２辺２１ｂに平行に１ラインを形成することができる。第１端子アレイ３２ａは一対の下部電極端子３３及び複数の上部電極端子３４で構成される。同様に、第２端子アレイ３２ｂは一対の下部電極端子３５及び複数の上部電極端子３６で構成される。１本の引き出し配線２７の両端にそれぞれ下部電極端子３３、３５は接続される。引き出し配線２７及び下部電極端子３３、３５は素子アレイ２２を二等分する垂直面で面対称に形成されればよい。１本の第２導電体２５ａの両端にそれぞれ上部電極端子３４、３６は接続される。第２導電体２５ａ及び上部電極端子３４、３６は素子アレイ２２を二等分する垂直面で面対称に形成されればよい。ここでは、基板２１の輪郭は矩形に形成される。基板２１の輪郭は正方形であってもよく台形であってもよい。
【００２１】
基板２１には第１フレキシブルプリント基板としての第１フレキ３７が連結される。第１フレキ３７は第１端子アレイ３２ａに覆い被さる。第１フレキ３７の一端には下部電極端子３３及び上部電極端子３４に個別に対応して導電線すなわち第１信号線３８が形成される。第１信号線３８は下部電極端子３３及び上部電極端子３４に個別に向き合わせられ個別に接合される。同様に、基板２１には第２フレキシブルプリント基板としての第２フレキ４１が覆い被さる。第２フレキ４１は第２端子アレイ３２ｂに覆い被さる。第２フレキ４１の一端には下部電極端子３５及び上部電極端子３６に個別に対応して導電線すなわち第２信号線４２が形成される。第２信号線４２は下部電極端子３５及び上部電極端子３６に個別に向き合わせられ個別に接合される。
【００２２】
図４は素子チップの構成を示す模式側断面図である。図４に示すように、個々の圧電体素子２３は振動膜４３を有する。振動膜４３の構築にあたって基板２１の基体４４には個々の圧電体素子２３ごとに開口４５が形成される。開口４５は基体４４に対してアレイ状に配置される。基体４４の表面には可撓膜４６が一面に形成される。可撓膜４６は、基体４４の表面に積層される酸化シリコン層４７（ＳｉＯ2）と、酸化シリコン層４７の表面に積層される上面層４８とで構成される。上面層４８は窒化珪素の膜や酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）を用いることができる。本実施形態では例えば、上面層４８に窒化珪素を用いている。上面層４８がなくても振動膜４３に弾性が得られるときには上面層４８を省略しても良い。可撓膜４６は開口４５に接する。こうして開口４５の輪郭に対応して可撓膜４６の一部が振動膜４３として機能する。酸化シリコン層４７の膜厚は共振周波数に基づき決定される。
【００２３】
振動膜４３の表面に下部電極２４、圧電体膜２６及び上部電極２５が順番に積層される。下部電極２４と上面層４８との間に密着層２４ｂが設置されている。密着層２４ｂにはチタン膜が用いられている。従って、上面層４８の上には密着層２４ｂと下部電極２４との積層膜が設置されている。そして、下部電極２４は白金または白金を含む合金であり、密着層２４ｂの材質のチタンである。チタンは白金を含む多種の金属と接合性の良い金属である。これにより、下部電極２４は可撓膜４６との密着性を高めることができる。
【００２４】
圧電体膜２６は例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）で形成されることができる。上部電極２５は例えばイリジウム（Ｉｒ）や白金（Ｐｔ）で形成されることができる。下部電極２４及び上部電極２５にはその他の導電材が利用されてもよく、圧電体膜２６にはその他の圧電材料が用いられてもよい。ここでは、上部電極２５の下で圧電体膜２６は完全に下部電極２４を覆う。圧電体膜２６の働きで上部電極２５と下部電極２４との間で短絡は回避されることができる。
【００２５】
基板２１の表面には保護膜４９が積層される。保護膜４９は例えば全面にわたって基板２１の表面に覆い被さる。その結果、素子アレイ２２や第１端子アレイ３２ａ及び第２端子アレイ３２ｂ、第１フレキ３７及び第２フレキ４１は保護膜４９で覆われる。保護膜４９には例えばシリコーン樹脂膜が用いられることができる。保護膜４９は、素子アレイ２２の構造や、第１端子アレイ３２ａ及び第１フレキ３７の接合、第２端子アレイ３２ｂ及び第２フレキ４１の接合を保護する。
【００２６】
隣接する開口４５同士の間には仕切り壁５１が区画される。開口４５同士は仕切り壁５１で仕切られる。仕切り壁５１の壁厚みｔは開口４５の空間同士の間隔に相当する。仕切り壁５１は相互に平行に広がる平面内に２つの壁面を規定する。壁厚みｔは壁面同士の距離に相当する。すなわち、壁厚みｔは壁面に直交して壁面同士の間に挟まれる垂線の長さで規定されることができる。仕切り壁５１の壁高さＨは開口４５の深さに相当する。開口４５の深さは基体４４の厚みに相当する。したがって、仕切り壁５１の壁高さＨは基体４４の厚み方向に規定される壁面の長さで規定されることができる。基体４４は均一な厚みを有することから、仕切り壁５１は全長にわたって一定の壁高さＨを有することができる。仕切り壁５１の壁厚みｔが縮小されれば、振動膜４３の配置密度は高められ、素子チップ１７の小型化に寄与することができる。壁厚みｔに比べて仕切り壁５１の壁高さＨが大きければ、素子チップ１７の曲げ剛性は高められることができる。こうして開口４５同士の間隔は開口４５の深さよりも小さく設定される。
【００２７】
基体４４の裏面には補強板５２（補強部材）が固定される。補強板５２の表面に基体４４の裏面が重ねられる。補強板５２は素子チップ１７の裏面で開口４５を閉じる。補強板５２はリジッドな基材を備えることができる。補強板５２は例えばシリコン基板から形成されることができる。基体４４の板厚は例えば１００μｍ程度に設定され、補強板５２の板厚は例えば１００〜１５０μｍ程度に設定される。ここでは、仕切り壁５１は補強板５２に結合される。補強板５２は個々の仕切り壁５１に少なくとも１カ所の接合域で接合される。接合には接着剤を用いてもよい。
【００２８】
補強板５２の表面には直線状の溝５３（直線状溝部）が形成される。溝５３は補強板５２の表面を複数の平面５４に分割する。複数の平面５４は１つの仮想平面ＨＰ内で広がる。その仮想平面ＨＰ内で基体４４の裏面は広がる。仕切り壁５１は平面５４に接合される。溝５３は仮想平面ＨＰから窪む。溝５３の断面形状は四角形であってもよく三角形であってもよく半円形その他の形状であってもよい。
【００２９】
図５は補強板を示す模式平面図である。図５に示すように、開口４５は第１方向Ｄ１に列を形成する。開口４５の輪郭形状の図心４５ｂは第１方向Ｄ１の１直線５６上で等ピッチに配置される。開口４５の輪郭４５ａは１つの形状の複写で象られることから、同一形状の開口４５が一定のピッチで繰り返し配置される。開口４５の輪郭４５ａは例えば四角形に規定される。具体的には矩形に形成される。矩形の長辺は第１方向Ｄ１に合わせ込まれる。こうして開口４５は矩形の輪郭４５ａを有することから、仕切り壁５１は全長にわたって一定の壁厚みｔを有することができる。このとき、仕切り壁５１の接合域は長辺の中央位置を含む領域であればよい。特に、仕切り壁５１の接合域は長辺の全長を含む領域であればよい。仕切り壁５１は長辺の全長にわたって開口４５同士の間の全面で補強板５２に面接合されることができる。さらに、仕切り壁５１の接合域は四角形の各辺に少なくとも１カ所ずつ配置されることができる。仕切り壁５１の接合域は四角形を途切れなく囲むことができる。仕切り壁５１は四角形の全周にわたって開口４５同士の間の全面で補強板５２に面接合されることができる。
【００３０】
溝５３は一定の間隔Ｌで相互に平行に第１方向Ｄ１に並べられる。溝５３は第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２に延びる。溝５３の両端は補強板５２の端面５７ａ及び端面５７ｂで開口する。１本の溝５３は１列（ここでは１行）の開口４５の輪郭４５ａを順番に横切る。個々の開口４５には少なくとも１本の溝５３が接続される。ここでは、第２方向Ｄ２は第１方向Ｄ１に直交する。したがって、溝５３は矩形の短辺方向に開口４５の輪郭４５ａを横切る。
【００３１】
図６は補強板を示す要部模式拡大図である。図６に示すように、平面５４同士の間で溝５３は基体４４と補強板５２との間に通路５８ａ及び通路５８ｂを形成する。こうして溝５３内の空間は開口４５の内部空間に連通する。通路５８ａ及び通路５８ｂは開口４５の内部空間と基板２１の外部空間との間で通気を確保する。基板２１の表面に直交する方向すなわち基板２１の厚み方向から見た平面視で、１本の溝５３は１列（ここでは１行）の開口４５の輪郭４５ａを順番に横切ることから、次々に開口４５同士は通路５８ａで接続される。溝５３の両端は補強板５２の端面５７ａ及び端面５７ｂで開口する。こうして列端の開口４５から基板２１の輪郭の外側に通路５８ｂは開放される。
【００３２】
溝５３の間隔Ｌは開口４５の開口幅Ｓよりも小さく設定される。開口幅Ｓは、溝５３の並び方向すなわち第１方向Ｄ１に開口４５を横切る線分のうち最大の長さのもので規定される。言い換えると、開口幅Ｓは、開口４５の輪郭４５ａに外接する平行線５９同士の間隔に相当する。開口４５ごとに開口４５の輪郭４５ａに外接する平行線５９は特定される。平行線５９は第２方向Ｄ２に延びる。仮に開口４５ごとに開口幅Ｓが相互に相違する場合には、開口幅Ｓの最小値よりも小さい間隔Ｌで溝５３は並べられればよい。ここでは、溝５３の間隔Ｌは、開口４５の開口幅Ｓの３分の１以上であって２分の１よりも小さく設定される。
【００３３】
（２）超音波診断装置の回路構成
図７は装置端末及び超音波プローブの回路図である。図７に示されるように、超音波プローブ１３には素子チップ１７と接続する集積回路チップ５５が設置されている。集積回路チップ５５はマルチプレクサー６１及び送受信回路６２を備える。マルチプレクサー６１は素子チップ１７側のポート群６１ａと送受信回路６２側のポート群６１ｂとを備える。素子チップ１７側のポート群６１ａには第１配線６０経由で第１信号線３８及び第２信号線４２が接続される。こうしてポート群６１ａは素子アレイ２２に繋がる。ここでは、送受信回路６２側のポート群６１ｂには集積回路チップ５５内の規定数の信号線６３が接続される。規定数はスキャンにあたって同時に出力される圧電体素子２３の列数に相当する。マルチプレクサー６１はケーブル１４側のポートと素子チップ１７側のポートとの間で相互接続を管理する。
【００３４】
送受信回路６２は規定数の切り替えスイッチ６４を備える。個々の切り替えスイッチ６４はそれぞれ信号線６３に接続される。送受信回路６２は個々の切り替えスイッチ６４ごとに送信経路６５及び受信経路６６を備える。切り替えスイッチ６４には送信経路６５と受信経路６６とが並列に接続される。切り替えスイッチ６４はマルチプレクサー６１に選択的に送信経路６５または受信経路６６を接続する。送信経路６５にはパルサー６７が組み込まれる。パルサー６７は振動膜４３の共振周波数に応じた周波数でパルス信号を出力する。受信経路６６にはアンプ６８、ローパスフィルター６９（ＬＰＦ）及びアナログデジタル変換器７１（ＡＤＣ）が組み込まれる。個々の圧電体素子２３の検出信号は増幅されてデジタル信号に変換される。
【００３５】
送受信回路６２は駆動／受信回路７２を備える。送信経路６５及び受信経路６６は駆動／受信回路７２に接続される。駆動／受信回路７２はスキャンの形態に応じて同時にパルサー６７を制御する。駆動／受信回路７２はスキャンの形態に応じて検出信号のデジタル信号を受信する。駆動／受信回路７２は制御線７３によりマルチプレクサー６１に接続される。マルチプレクサー６１は駆動／受信回路７２から供給される制御信号に基づき相互接続の管理を実施する。
【００３６】
装置端末１２には処理回路７４が組み込まれる。処理回路７４は例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）やメモリーを備えることができる。超音波診断装置１１の全体動作は処理回路７４の処理に従って制御される。ユーザーから入力される指示に応じて処理回路７４は駆動／受信回路７２を制御する。処理回路７４は圧電体素子２３の検出信号に応じて画像を生成する。画像は描画データで特定される。
【００３７】
装置端末１２には描画回路７５が組み込まれる。描画回路７５は処理回路７４に接続される。描画回路７５にはディスプレイパネル１５が接続される。描画回路７５は処理回路７４で生成された描画データに応じて駆動信号を生成する。駆動信号はディスプレイパネル１５に送り込まれる。その結果、ディスプレイパネル１５に画像が映し出される。
【００３８】
（３）超音波診断装置の動作
次に超音波診断装置１１の動作を簡単に説明する。処理回路７４は駆動／受信回路７２に超音波の送信及び受信を指示する。駆動／受信回路７２はマルチプレクサー６１に制御信号を供給するとともに個々のパルサー６７に駆動信号を供給する。パルサー６７は駆動信号の供給に応じてパルス信号を出力する。マルチプレクサー６１は制御信号の指示に従ってポート群６１ｂのポートにポート群６１ａのポートを接続する。ポートの選択に応じて下部電極端子３３、下部電極端子３５、上部電極端子３４及び上部電極端子３６を通じて列ごとにパルス信号が圧電体素子２３に供給される。パルス信号の供給に応じて振動膜４３は振動する。その結果、対象物（例えば人体の内部）に向けて所望の超音波が発せられる。
【００３９】
超音波の送信後、切り替えスイッチ６４が切り替えられる。マルチプレクサー６１はポートの接続関係を維持する。切り替えスイッチ６４は送信経路６５及び信号線６３の接続に代えて受信経路６６及び信号線６３の接続を確立する。超音波の反射波は振動膜４３を振動させる。その結果、圧電体素子２３から検出信号が出力される。検出信号はデジタル信号に変換されて駆動／受信回路７２に送り込まれる。
【００４０】
超音波の送信及び受信は繰り返される。繰り返しにあたってマルチプレクサー６１はポートの接続関係を変更する。その結果、ラインスキャンやセクタースキャンが実現される。スキャンが完了すると、処理回路７４は検出信号のデジタル信号に基づき画像を形成する。形成された画像はディスプレイパネル１５の画面に表示される。
【００４１】
（４）超音波トランスデューサー素子チップの製造方法
図８〜図１２は超音波トランスデューサー素子チップの製造方法を説明するための模式図である。図８に示されるように、シリコンウエハー７８（基板）の表面には酸化シリコン膜７９及び酸化ジルコニウム膜８１が相次いで形成される。酸化ジルコニウム膜８１の表面には導電膜が形成される。導電膜はチタン、イリジウム、白金及びチタンの積層膜で構成される。フォトリソグラフィー技術に基づき導電膜から下部電極２４、引き出し配線２７、図示しない下部電極端子３３及び下部電極端子３５が形成される。下部電極２４、引き出し配線２７、下部電極端子３３及び下部電極端子３５は個々の素子チップ１７ごとに形成される。
【００４２】
図９に示されるように、下部電極２４の表面で個々の圧電体素子２３ごとに圧電体膜２６及び上部電極２５が形成される。圧電体膜２６及び上部電極２５の形成にあたってシリコンウエハー７８の表面に圧電材料膜及び導電膜が成膜される。圧電材料膜はＰＺＴ膜から構成される。導電膜はイリジウム膜から構成される。フォトリソグラフィー技術に基づき個々の圧電体素子２３ごとに圧電材料膜及び導電膜から圧電体膜２６及び上部電極２５が成形される。
【００４３】
続いて、図１０に示されるように、シリコンウエハー７８の表面に導電膜８２が成膜される。導電膜８２は個々の素子チップ１７内で列ごとに上部電極２５を相互に接続する。そして、フォトリソグラフィー技術に基づき導電膜８２から上部電極２５、上部電極端子３４及び上部電極端子３６が成形される。
【００４４】
その後、図１１に示されるように、シリコンウエハー７８の裏面からアレイ状の開口４５が形成される。開口４５の形成にあたってエッチング処理が施される。酸化シリコン膜７９はエッチングストップ層として機能する。酸化シリコン膜７９及び酸化ジルコニウム膜８１からなる振動膜４３は開口４５により区画される。
【００４５】
補強板用のウエハー８３の表面には直線状の溝８４が形成される。溝８４は相互に平行に等間隔で延びる。溝８４の少なくとも一端はウエハー８３の端面で開放される。溝８４は、開口４５の開口幅Ｓよりも小さい間隔Ｌで並べられる。こうして溝８４の間隔Ｌが設定されると、シリコンウエハー７８と補強板用のウエハー８３との間で相対的に位置ずれが生じても、少なくとも１本の溝８４は開口４５の輪郭４５ａを横切ることができる。例えば図１２に示されるように、シリコンウエハー７８に対して補強板用のウエハー８３が第１方向Ｄ１にずれて溝８４ａが隣り合う開口４５の間に位置しても、２つの開口４５にはそれぞれ少なくとも１本の溝８４ｂが配置されることができる。シリコンウエハー７８から個々の素子チップ１７が切り出された際に、溝８４は補強板５２の溝５３を提供する。
【００４６】
こうして溝８４が形成されると、シリコンウエハー７８及びウエハー８３が大気中またはその他の気体雰囲気下で相互に重ね合わせられる場合でも、比較的に簡単に重ね合わせは実現されることができる。その一方で、シリコンウエハー７８の裏面が均一な平面に重ね合わせられると、個々の開口４５内に補強板用のウエハーの平面で気体が押し詰められる。大気圧では開口４５内の空間の体積よりも大きい体積の気体が開口４５内に留まろうとする。開口４５の封鎖と同時に、シリコンウエハー７８及び補強板用のウエハーの隙間から余分な気体が逃げないと、シリコンウエハー７８及び補強板用のウエハーの貼り合わせは実現されることができない。
【００４７】
図１１に戻って、シリコンウエハー７８の裏面に補強板用のウエハー８３（補強部材）の表面が重ね合わせられる。重ね合わせに先立ってウエハー８３はハンドリング機構やステージ上に保持される。ウエハー８３には例えばリジッドな絶縁性基板が用いられることができる。絶縁性基板にはシリコンウエハーが用いられることができる。接合にあたって例えば接着剤を用いても良い。接合後、シリコンウエハー７８から個々の素子チップ１７が切り出されて素子チップ１７が完成する。
【００４８】
（５）圧電体素子２３の構造と圧電体素子の製造方法
（圧電体素子の構造）
図１３は、圧電体素子の構造を示す要部模式断面図である。図１３に示すように、圧電体素子２３は、設置面４６ａ上に、密着層２４ｂ、下部電極２４、圧電体膜２６及び上部電極２５が順に積層されて構成されている。
【００４９】
密着層２４ｂは、密着性金属に拡散防止性金属を含有して形成されている。密着性金属とは、下部電極２４に対しても酸化珪素の振動板に対しても密着性のよい金属で、例えばチタン、クロムまたはチタンもしくはクロムの酸化物のうちいずれか１つである。拡散防止性金属とはチタンの拡散を防止する役割を担う金属をいい、鉛、ランタン、ストロンチウム、タンタル、タングステンまたはニオブのうちいずれか１つである。密着層２４ｂにおける拡散防止性金属の含有量は、０．０１ａｔ％乃至１０ａｔ％の範囲にある。この範囲より少ないと拡散防止効果が少なく、この範囲より多いと密着力が低下するおそれがあるからである。密着層２４ｂ中に拡散防止性金属が存在するために、下部電極２４の粒界に沿って密着性金属が拡散することを防止することができる。密着性金属の拡散が防止されるので、密着層２４ｂは、最大厚みに対する最大厚みと最小厚みの差の割合が９０％以下の均一な厚みに形成される。そして例えば密着層２４ｂの厚みは、５ｎｍ以上で５０ｎｍ以下になるように調整される。この範囲より薄いと密着層としての密着性が弱くなり、この範囲より厚いとより多くの拡散防止性金属が必要となり、拡散防止性金属自体が圧電体膜２６に拡散して化学量論比通りの圧電体層が形成されなくなるという弊害を生ずるからである。
【００５０】
下部電極２４は、圧電体膜２６に電圧を印加するための一方の電極であり、導電性を有する材料、例えば白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等に拡散防止性金属を含んで形成されている。下部電極２４における拡散防止性金属の含有量は、０．０１ａｔ％乃至１０ａｔ％の範囲にある。この範囲より少ないと拡散防止効果が少なく、この範囲より多いと圧電体膜２６に拡散して化学量論比通りの圧電体層が形成されなくなるからである。下部電極２４に拡散防止性金属が存在するために、下部電極２４の粒界に沿って密着性金属が拡散することを防止することができる。この下部電極２４は、４００ｎｍ程度の厚みに形成されている。従来品では密着性金属がこの下部電極２４を通して移動するために５００ｎｍ以上の厚みに形成しておく必要があったが、本実施形態では密着性金属の拡散が防止されるので、下部電極を従来品より薄く成形しておくことが可能である。上部電極２５は、圧電体膜２６に電圧を印加するための他方の電極となり、導電性を有する材料、例えば白金（Ｐｔ）で０．１μｍ程度の厚みに形成されている。
【００５１】
下部電極２４に白金を設けるのは、白金を下地として圧電体薄膜の前駆体を結晶化させると圧電体薄膜が＜１００＞配向になる傾向が強いからである。特に下部電極２４は、圧電体膜２６側に設けられ白金とチタンとを電極材料として含み、当該電極材料のＸ線回折測定における線源としてＣｕ−Ｋβを使用した場合の回折角度２θが３６°±０．３°であるＸ線回折強度をＩBEとした場合に、
ＩBE／Ｉ100≦０．０５
を満たすように設定されている点に特徴がある。特性Ｘ線にＣｕ−Ｋα線とＣｕ−Ｋβ線とを使用した場合の強度である。
【００５２】
Ｘ線回折特性におけるピーク強度（すなわち配向ごとの結晶存在量）の比較において、圧電体膜２６の＜１００＞配向のピーク強度に対する下部電極２４のピーク強度が、低いほど、両者の密着性が高くなるからである。大体好適な密着性を確保できる境が０．０５である。
【００５３】
また、チタンに対する白金の厚みは、１０以上に設定される。白金が多いと電極の結晶成長面の平滑性が高く＜１００＞ 配向になり易くなる。さらに、下部電極２４では白金は膜厚方向に長軸を有する結晶粒となっており、該結晶粒の短軸方向の径である結晶粒径が５０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に設定されていることが好ましい。このように結晶粒径が大きいと、密着層２４ｂのチタンが圧電体膜２６側に拡散しにくく、＜１００＞配向の結晶を発生し易くなる。これにより、下部電極２４と圧電体膜２６とは密着性良く接合される。
【００５４】
圧電体膜２６は、通常の圧電性セラミックスの結晶で構成されている。例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ酸、酸化ニッケルまたは酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。圧電体膜２６の組成は圧電体素子２３の特性、用途等を考慮して適宜選択する。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ3）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）または、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）等を用いることができる。また、チタン酸鉛やジルコニウム酸鉛にニオブ（Ｎｂ）を適宜添加することで圧電特性に優れた膜を得ることができる。圧電体膜２６の厚みについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚みを抑え、かつ、十分な圧電特性を呈する程度に厚く形成する。
【００５５】
（圧電体素子の製造方法）
図１４〜図１７は圧電体素子の製造方法を説明するための模式図である。次に、図１４〜図１７を用いて圧電体素子の製造方法を説明する。図１４〜図１７は、第２方向Ｄ２に沿う切断面に相当する断面図である。
【００５６】
振動板形成工程（図１４（ａ））：  振動板形成工程は、シリコン単結晶の基体４４の表面に可撓膜４６を形成する工程である。この工程では通常用いる熱酸化法等により、酸素或いは水蒸気を含む酸化性雰囲気中で高温処理し、酸化珪素（ＳｉＯ2）からなる熱酸化膜を形成する。ＣＶＤ法を使用することもできる。この工程により、所定の厚さ（例えば、２２０μｍ）のシリコン単結晶の基体４４上に適当な膜厚（例えば、１．０μｍ）の酸化シリコン層４７を形成する。酸化シリコン層４７は基体４４の両面に形成される。
【００５７】
さらに、酸化シリコン層４７の一方の面に重ねて上面層４８を形成する。蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等の成膜法を用いて窒化珪素の膜を成膜する。
【００５８】
密着層形成工程（図１４（ｂ））：  密着層形成工程は、可撓膜４６上に密着性金属により密着層２４ｂを形成する工程である。密着性金属とは、チタン、クロムまたはチタンもしくはクロムの酸化物のことをいう。密着層２４ｂの成膜法としてはスパッタ法、蒸着法等を用いる。密着層２４ｂの膜厚は密着用の金属として十分な量を供給できる程度の厚みにする。例えば２０ｎｍ程度の厚みにする。
【００５９】
下部電極形成工程（図１４（ｃ））：  下部電極形成工程は、密着層２４ｂ上に下部電極２４を形成する工程である。下部電極２４の成膜法としてはスパッタ法等を用いる。従来品はチタンの拡散を防止するために５００ｎｍ以上の下部電極２４の厚みが必要であったが、本実施形態では拡散防止性金属がチタンの拡散を防止するので、４００ｎｍ以下の膜厚で形成可能である。
【００６０】
拡散防止性金属化合物塗布工程（図１４（ｄ））：  拡散防止性金属化合物塗布工程は、下部電極２４上に拡散防止性金属化合物８７を塗布する工程である。拡散防止性金属化合物８７としては、例えば、拡散防止性金属の酸化物または酢酸化物が挙げられる。具体的には酢酸鉛（（ＣＨ３ＣＯＯ）２Ｐｂ）または酸化鉛（ＰｂＯ）等である。拡散防止性金属化合物８７の塗布法としては各種塗布法を適用可能である。拡散防止性金属化合物８７の塗布量としては、圧電体層への密着性金属の拡散を停止させるに足りる拡散防止性金属を供給し得る程度に、例えば２０ｎｍ程度の厚みになるように塗布する。
【００６１】
拡散防止性金属化合物を塗布後、４００℃〜９００℃程度で１０分間加熱することにより、鉛等の拡散防止性金属が後の熱処理により下部電極２４側に拡散し、圧電体膜２６側に拡散しようとする密着性金属の移動を阻止するようになる。また拡散防止性金属化合物の塗布後に加熱せず、そのまま圧電体層の形成に移ってもよい。圧電体層を結晶化させるための熱処理過程で同様の拡散現象が生ずるからである。続いて、密着層２４ｂ及び下部電極２４を所定の形状にパターニングする。パターニングは公知の方法であるフォトリソグラフィー法とエッチング法とを用いて行われる。
【００６２】
圧電体層形成工程（図１５（ａ）〜１５（ｂ））：  圧電体層形成工程は、ゾル・ゲル法により圧電体薄膜を積層して圧電体膜２６を形成する工程である。また、この工程では、圧電体層結晶化のために焼成処理を行う工程である。尚、拡散防止性金属化合物８７の塗布直後に加熱処理をしていない場合には、圧電体層の焼成処理によって拡散防止性金属が下部電極２４に拡散することになる。
【００６３】
まず有機金属アルコキシド溶液からなるゾルをスピンコート等の塗布法にて拡散防止性金属化合物８７上に塗布する。次いで一定温度で一定時間乾燥させ、溶媒を蒸発させる。乾燥後、さらに大気雰囲気下において所定の高温で一定時間脱脂し、金属に配位している有機の配位子を熱分解させ、金属酸化物とする。この塗布→乾燥→脱脂の各工程を所定回数、例えば４回以上繰り返して４層以上の圧電体薄膜層８８１〜８８ｎ（ｎは塗布回数）を積層する（図１５（ａ）→図１５（ｂ）→図１５（ａ）→図１５（ｂ）…）。これらの乾燥や脱脂により、溶液中の金属アルコキシドと酢酸塩とは配位子の熱分解を経て金属−酸素−金属のネットワークが形成される。圧電体薄膜層を一定回数積層した後には、さらに一定の雰囲気下で焼成処理する。この焼成処理によりアモルファス状態のゲルからいずれかの結晶構造を備えたペロブスカイト結晶構造が形成される。そして、圧電体薄膜層８８ｎが圧電体膜２６になる。
【００６４】
上記熱処理の過程で、拡散防止性金属化合物が下部電極２４中に沿って拡散して下部電極上面層２４ｃとなる。下部電極上面層２４ｃは密着層２４ｂから拡散しようとするチタン等の密着性金属の移動を阻止する。
【００６５】
圧電体素子形成工程（図１５（ｃ））：  圧電体素子形成工程は、層構造の圧電体膜２６を適当な形状にエッチングし整形する工程である。各圧電体膜２６を各開口４５に合わせた形状になるようマスクし、その周囲をエッチングする。具体的には、まずスピンナー法、スプレー法等の方法を用いて均一な厚さのレジスト材料を圧電体膜２６上に塗布する。次いでマスクを圧電体素子２３の形状に形成してから露光し現像して、レジストパターンを圧電体膜２６上に形成する。これに通常用いるイオンミリング、あるいはドライエッチング法等を適用して、圧電体膜２６をエッチングし除去して所定の形状に整形する。このとき、レジストの厚みとエッチング条件を調整することにより断面形状を台形に形成する。
【００６６】
上部電極形成工程（図１６（ａ））：  次に、圧電体膜２６の上に電子ビーム蒸着法、スパッタ法等の技術を用いて上部電極２５を形成する。上部電極２５の材料は、白金、イリジウム等を用いる。厚みは１００ｎｍ程度にする。次に、上部電極２５を所定の形状にパターニングする。パターニングには公知のフォトリソグラフィー法及びエッチング法が用いられる。
【００６７】
保護膜形成工程（図１６（ｂ））：  次に、保護膜４９を感光性ポリイミドで厚み２μｍに形成する。そして、図示しない電極取り出し部の保護膜を現像して取り除き、４００℃で熱処理して硬化させる。以上の工程で圧電体素子２３の原形が完成する。
【００６８】
圧力室形成工程（図１６（ｃ））：  この工程は、圧電体素子２３が形成された基体４４の他方の面をエッチングして開口４５を形成する工程である。例えば、異方性エッチング、平行平板型反応性イオンエッチング等の活性気体を用いた異方性エッチングを用いて、基体４４に対し開口４５空間のエッチングを行う。エッチングされずに残された部分が仕切り壁５１になる。
【００６９】
補強板貼り合わせ工程（図１７）：  エッチング後の基体４４に補強板５２を接着剤で貼り合わせる。補強板５２が貼り合わせられた基体４４を筐体１６に取り付け、超音波プローブ１３を完成させる。
【００７０】
（実施例）
本実施形態の製造方法の実施例として、密着性金属としてチタン、下部電極２４として白金、拡散防止性金属化合物として酢酸鉛または酸化鉛、圧電体膜２６としてＰＺＴを用いて圧電体素子２３を形成した。図１８は、結晶構造を示す断面のＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）写真の模写図である。また、図１９は、拡散防止性金属化合物を用いずに圧電体層としてＰＺＴ＋ＰＭＮを用いて圧電体素子２３を形成した従来品の結晶構造の断面のＴＥＭ写真模写図である。いずれも焼成温度を８５０℃とした。本実施例の圧電体素子２３では、図１８に示すように、密着層２４ｂが顕著に残り拡散により消滅していない。これに比べ、従来品では図１９に示すように密着層２４ｂが失われて圧電体膜２６に拡散してしまっている。
【００７１】
図２０は、ＴＥＭによる本実施例の下部電極における組成分析結果である。図２１は、ＴＥＭによる従来品の下部電極における組成分析結果である。図２０に示すように、本実施例の圧電体素子２３では矢印で示すように下部電極中に鉛が含有されていることが確認された。これに対し、図２１に示すように、従来品の圧電体素子２３では鉛が含有されていないことがわかる。
【００７２】
図２２は、ＴＥＭによる本実施例の密着層における組成分析結果である。図２２に示すように本実施例の圧電体素子２３では矢印で示すように密着層２４ｂにおいても鉛が含有されていることが確認された。これら下部電極２４や密着層２４ｂにおける鉛の含有量は上記に記載した範囲に入っている。
【００７３】
表１に、実施例の圧電体素子２３と従来品の圧電体素子とにおける印加電圧２５Ｖにおける圧電ｄ定数及び最大圧電ｄ定数の値を示す。圧電ｄ定数とは、電場と応力との間の比例定数である圧電ｇ定数と電場と面電荷密度との間の比例定数である誘電率との積に相関する定数である。圧電ｄ定数は、いわゆる圧電体素子２３の圧電特性を表わす数値であり、数値が高い程良好な圧電体素子であるといえる。
【００７４】
【表１】
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【００７５】
表１から判るように、本実施例の方が従来品より明らかに圧電特性が良好である。これは鉛の存在によりチタンが圧電体層に拡散しない結果として、圧電体層の定誘電率化が阻止されたためと考えられる。
【００７６】
（その他の変形例）
本実施形態は、上記実施形態によらず種々に変形して適応することが可能である。例えば、上記実施形態では、下部電極２４を形成後に拡散防止性金属化合物を塗布していた。下部電極形成時に拡散防止性金属を添加しながら下部電極２４を成膜すれば、拡散防止性金属化合物の塗布は不要である。すなわち、下部電極形成工程において、添加物として拡散防止性金属またはその酸化物（例えばＰｂ、ＰｂＯ）を添加しながら、スパッタリングを行う。このような処理により当初から下部電極２４に鉛等が含有されることができる。このため、密着性金属の移動を阻止することができる。
【００７７】
他にも、本実施形態では密着層２４ｂは密着性金属に拡散防止性金属を含有して形成した。他にも、密着層２４ｂは酸化タンタルを含有した層にしてもよい。また、酸化タンタルを含有したタンタル層とは、好ましくは酸化タンタルと、ＴａＰｂｙＯｘの組成式で表される酸化物との結晶相が混在している状態の層である。酸化タンタルは二酸化タンタル、五酸化タンタル、およびそれらの相が混合しているものであってもよいが、好ましくは五酸化タンタルである。
【００７８】
このタンタル層は、圧電膜前駆体を焼結する前は好ましくは金属タンタル層として形成される。そして、圧電膜前駆体を酸素を含む雰囲気中で焼結する際に、金属タンタルは酸化され、かつ圧電膜前駆体から拡散してきた鉛によって、酸化タンタルと、ＴａＰｂｙＯｘの組成式で表される酸化物とに変換される。
【００７９】
この焼結の過程の前後で、タンタル層はその膜厚を増加させる。タンタル層の厚さが１１００オングストローム以上であるのが好ましく、この厚さは、圧電膜の結晶化が終了した後の厚さを意味する。そしてこの結晶化後の厚さが１１００オングストローム以上となるようなタンタル層を設けることで、酸化珪素層において観察される空洞の発生が有効に阻止される。この理由は以下のように考えられるが、これによって限定的に解釈されることを意図するものではない。
【００８０】
酸化珪素層における空洞は、本発明者等のその形成過程の分析によると、結晶化過程において圧電膜前駆体から拡散してきた鉛が酸化珪素層に侵入すると、酸化珪素の融点を下げ、液化した酸化珪素が外部に噴出した結果生じたものであると思われた。一方、タンタル層をある厚さ以上存在させることで、鉛の拡散をタンタル層において阻止し、酸化珪素層まで至らないようにすることが可能であることが見出された。
【００８１】
たとえ鉛の侵入があっても、酸化珪素の融点が少なくとも結晶化温度以下まで低下しなければ空洞の発生の阻止は可能と考えられることから、このタンタル層による鉛の酸化珪素層への侵入の阻止は完全におこなわれなくともよい。しかしながら、良好な特性の圧電膜を得るためには圧電膜前駆体をある程度高温で結晶化させることが好ましい。よって鉛の酸化珪素層への侵入はできる限り阻止することが好ましく、タンタル層の厚さは超音波プローブ１３の性能を損なわない範囲で厚く設けられるのが、一般的には好ましいといえる。その好ましい厚さは上記したとおりである。
【００８２】
また、本実施形態で製造した圧電体素子は、上記超音波診断装置１１の圧電体素子のみならず、インクジェット式記録ヘッド、不揮発性半導体記憶装置、薄膜コンデンサー、パイロ電気検出器、センサー、表面弾性波光学導波管、光学記憶装置、空間光変調器、ダイオードレーザー用周波数二倍器等のような強誘電体装置、誘電体装置、パイロ電気装置、圧電装置、及び電気光学装置の製造に適応することができる。
【００８３】
（発明の効果）
本実施形態によれば、下部電極２４と密着層２４ｂとに拡散防止性金属を含有している。これにより、従来品より下部電極２４の厚みを薄くしても、密着性金属が圧電体膜２６に拡散して低誘電率層を形成することを防止できる。さらに、圧電体膜２６中の酸素や鉛が下部電極２４から密着層２４ｂへ抜け出したりすることを防止できる。このため、圧電体素子２３は高い圧電特性を維持することができる。また下部電極２４を混入物無く形成できるので、圧電体素子２３の設計において理論通りの機械的強度を維持し得るものとの前提で設計ができるため、設計がし易くなる。さらに下部電極２４を薄くできるので、圧電体膜２６の変形を振動膜４３に有効に伝達させることができ、圧電効率を良くすることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１３…超音波プローブ、１６…筐体、１７…超音波トランスデューサー素子チップとしての素子チップ、２３…圧電体素子、２４…下部電極、２４ｂ…密着層、２５…上部電極、２６…圧電体層としての圧電体膜、４６ａ…設置面。
【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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