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CN1245768C - 薄膜压电体元件及其制造方法并致动器 - Google Patents

薄膜压电体元件及其制造方法并致动器 Download PDF

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CN1245768C CN02131881.6A CN02131881A CN1245768C CN 1245768 C CN1245768 C CN 1245768C CN 02131881 A CN02131881 A CN 02131881A CN 1245768 C CN1245768 C CN 1245768C
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Abstract

包含至少一个由具有彼此相对的第一面和第二面的薄膜压电体、该第一面上的第一的第一电极金属膜、第二面上的第二电极金属膜构成的单位层叠体，在第一电极金属膜和第二电极金属膜之间设置了由与第一面平行的薄膜压电体表面构成的电极分离面。提供电极金属膜的漏电流少的薄膜压电体元件及其制造方法。

Description

薄膜压电体元件及其制造方法并致动器
技术领域
本发明涉及压电体元件及其制造方法，特别是在用于进行亚微细水平的精密的位置控制的致动器等中使用的薄膜压电体元件及其制造方法。
背景技术
图23(c)是一般的薄膜压电体元件90的截面图。薄膜压电体元件90中，薄膜压电体92的两个主表面分别被电极金属膜94和96覆盖。如果在电极金属膜94和96之间外加电压，则薄膜压电体92在面内方向伸缩。薄膜压电体元件90能作为使用基于这样的伸缩运动的变动而进行位置控制的致动器使用。
下面，说明薄膜压电体90的一般的制造方法。首先，如图23(a)所示，在电极金属膜96上按顺序层叠薄膜压电体92和电极金属膜94。接着，如图23(b)所示，在电极金属膜94上形成掩模98，进行干蚀刻。由此，通过蚀刻除去未被掩模覆盖的区域(图23(b)中用箭头表示的)的电极金属膜94、96及薄膜压电体92，制作出图23(c)所示的所希望形状的薄膜压电体元件90。
当通过干蚀刻，制造薄膜压电体元件90时，如图23(c)所示，在薄膜压电体元件90侧面形成了薄膜状的侧壁附着物88。作为该侧壁附着物88的成分，除了薄膜压电体的成分和蚀刻气体化学聚合的产物，还包含电极金属膜的成分。
另外，蚀刻深度越大，在干蚀刻工序中的所述蚀刻生成物产生得越多，在薄膜压电体元件90侧面形成了更多的侧壁附着物88。因此，当薄膜压电体92的厚度大时，或即使一层的薄膜压电体92较薄，但是薄膜压电体元件90由多层的薄膜压电体92构成时，因为有必要增大蚀刻深度，所以在薄膜压电体元件90侧面形成的侧壁附着物88的量增加。因为在侧壁附着物88中包含导电性物质，所以如果在薄膜压电体元件90侧面附着了侧壁附着物88，则电极金属膜94和96之间的绝缘性下降，电极金属膜94和96短路，在薄膜压电体92没有电场，薄膜压电体元件90不起作用。由此，无法充分提高制造工序中的产品的成品率。另外，虽然薄膜压电体的多层化是为了增大致动器的位移量，根据使用目的是不可或缺的，但是很难提高把压电体元件多层化而形成的压电体元件的可靠性，另外，也很难提高制造的成品率。
发明内容
本发明是为解决所述问题而提出的，目的在于提供能防止电极金属膜间绝缘性下降并且漏电流少的薄膜压电体元件及其制造方法并致动器。
本发明的薄膜压电体元件，至少包含一个由具有彼此相对的第一面和第二面的薄膜压电体、所述第一面上的第一电极金属膜、所述第二面上的第二电极金属膜构成的单位层叠体，其特征在于：在所述第一电极金属膜和所述第二电极金属膜之间设置了由围绕所述第二电极金属膜的周边且让所述薄膜压电体露出的区域构成的、属于与所述第一面平行的所述薄膜压电体表面的电极分离面。
因为采用了以上结构的本发明的第一薄膜压电体元件具有与第一面平行即与制造过程中蚀刻方向垂直的所述电极分离面，所以在制造过程中的蚀刻工序中，附着在与蚀刻方向平行的壁上具有导电性的侧壁附着物被该电极分离面电分离。由此，能防止通过侧壁附着物使第一电极金属膜和第二电极金属膜短路，从而提高了第一电极金属膜和第二电极金属膜之间的绝缘性。因此，根据本发明的第一薄膜压电体元件，能使漏电流变得极小，并且能提高可靠性。
这里，电极分离面的宽度至少应比在干蚀刻工序中，附着在侧壁上的侧壁附着物的厚度大，但是，考虑到形成在干蚀刻工序中使用的掩模时的位置精度(对准精度)，应该设置得不小于在侧壁附着物的厚度上加上形成掩模时的位置公差后得到的值。
这里，在第一薄膜压电体元件中，电极分离面是与第一面平行的，但是在本说明书中所说的平行并不意味着几何学上的严密的平行，是指干蚀刻工序中，不附着侧壁附着物的面。
另外，本说明书中的“干蚀刻”是包含：在由例如Ar等稀有气体和包含O、F、Cl等原子的反应性气体构成的蚀刻气体中外加高频电压，使放电，进行蚀刻的反应性离子蚀刻(RIE)，或者使所述蚀刻气体的离子成为光束状照射到试料上而进行蚀刻的离子束蚀刻等。
本发明的第一薄膜压电体元件中，所述电极分离面可以设置在所述薄膜压电体侧面，所述电极分离面也可以由位于所述第二电极金属膜外侧的所述第二面的外周部分构成。
可是，因为位于该电极分离面之下的薄膜压电体在压电体元件中不仅无助于伸缩，有时还会妨碍薄膜压电体的伸缩动作，所以最好使位于该电极分离面之下的薄膜压电体的厚度薄些。因此，通过在所述薄膜压电体侧面设置所述电极分离面，能使位于该电极分离面之下的薄膜压电体变薄，所以所述电极分离面最好设置在所述薄膜压电体侧面。
另外，为了切实地使第一电极金属膜和第二电极金属膜之间绝缘，薄膜压电体的电极分离面的宽度最好为0.1μm以上，为了更切实地使第一电极金属膜和第二电极金属膜之间绝缘，最好在1μm以上。
如果考虑到制造过程中的加工精度，电极分离面的宽度的设置值最好在3μm以上，更好应设置在5μm左右。
另外，因为薄膜压电体的周围区域(电极分离面的正下方的区域)是不作为压电体起作用的部分，所以最好不要使电极分离面的宽度不必要地变宽。
从上述观点出发，若设薄膜压电体的面积中两面都和电极金属膜相连的面积为S，则作为薄膜压电体的周围区域的宽度的上限最好为S的平方根的10％以下。在电极分离面的整个区域中，如果电极分离面的宽度超过10％，则薄膜压电体中实际工作的部分的面积将减少到近一半，使作为致动器的性能下降。
另外，本发明对于两个薄膜压电体层叠而成的薄膜压电体元件特别有效。本发明的第二薄膜压电体元件，包含第一和第二单位层叠体，前者由具有彼此相对的第一面和第二面的第一薄膜压电体、所述第一面上的第一电极金属膜、所述第二面上的第二电极金属膜构成，后者由具有彼此相对的第三面和第四面的第二薄膜压电体、所述第三面上的第三电极金属膜、所述第四面上的第四电极金属膜构成；并把所述第一单位层叠体和所述第二单位层叠体在使所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜相对的状态下接合在一起；
其特征在于：
所述第一电极金属膜和所述第二电极金属膜之间，具有由围绕所述第二电极金属膜的周边且让所述薄膜压电体露出的区域构成的第一电极分离面；
并且，第三电极金属膜和所述第四电极金属膜之间，具有由围绕所述第四电极金属膜的周边且让所述薄膜压电体露出的区域构成的第二电极分离面。
根据该第二薄膜压电体元件，通过电极分离面能把附着在第一薄膜压电体侧面上的侧壁附着物电分离，和能把附着在第二薄膜压电体侧面上的侧壁附着物电分离，所以能提高电极金属膜之间的绝缘性。
由此，能减少第一电极金属膜与第二电极金属膜之间的漏电流、和减少第三电极金属膜与第四电极金属膜之间的漏电流，能提高多层结构的薄膜压电体元件的可靠性。
在这样的多层结构的薄膜压电体元件中，也出于上述同样的理由，周围区域的第一和第二薄膜压电体的厚度最好要薄。
另外，电极分离面的宽度最好为0.1μm以上。
另外，本发明的第二薄膜压电体元件中，所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜可以通过绝缘性的粘合层接合，这时，所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜则可以通过譬如在所述粘合层上形成的通孔连接。
这时，所述通孔可在一凹部内形成，该凹部是通过除去所述第四电极金属膜和所述第二薄膜压电体至到达所述第三电极金属膜的程度而设置成的，该凹部在所述第二薄膜压电体的内周侧面上最好具有与所述第三面平行的电极分离面。由此，能电分离附着在所述第二薄膜压电体内周侧面上的侧壁附着物。
另外，在本发明的第二薄膜压电体元件中，所述通孔可在一切口部形成，该切口部是通过除去所述第四电极金属膜和所述第二薄膜压电体至到达所述第三电极金属膜的程度而设置成的，该切口部在所述第二薄膜压电体侧面上最好具有与所述第三面平行的电极分离面。由此，能电分离附着在所述切口部的所述第二薄膜压电体侧面上的侧壁附着物。
本发明的致动器，具有在彼此平行的方向上伸缩的一对压电体元件，其特征在于：
各压电体元件均包含第一和第二单位层叠体，前者由具有彼此相对的第一面和第二面的第一薄膜压电体、所述第一面上的第一电极金属膜、所述第二面上的第二电极金属膜构成，后者由具有彼此相对的第三面和第四面的第二薄膜压电体、所述第三面上的第三电极金属膜、所述第四面上的第四电极金属膜构成；并把所述第一单位层叠体和所述第二单位层叠体在使所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜相对的状态下接合在一起；
所述第一电极金属膜和所述第二电极金属膜之间，具有由围绕所述第二电极金属膜的周边且让所述薄膜压电体露出的区域构成的第一电极分离面；
并且，第三电极金属膜和所述第四电极金属膜之间，具有由围绕所述第四电极金属膜的周边且让所述薄膜压电体露出的区域构成的第二电极分离面。
采用以上结构的本发明的致动器能减少漏电流并且能提高可靠性。
另外，本发明的致动器中，关于各所述压电体元件，所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜通过绝缘性的粘合层接合，所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜通过在所述粘合层上形成的通孔连接。
在本发明致动器中，所述通孔也可在一凹部内形成，该凹部是通过除去所述第四电极金属膜和所述第二薄膜压电体至到达所述第三电极金属膜的程度而设置成的，这时，该凹部在所述第二薄膜压电体的内周侧面上最好具有与所述第三面平行的电极分离面，以便电分离附着在所述第二薄膜压电体的内周侧面上的侧壁附着物。
在本发明致动器中，所述通孔也可在一切口部形成，该切口部是通过除去所述第四电极金属膜和所述第二薄膜压电体至到达所述第三电极金属膜的程度而设置成的，这时，该切口部在所述第二薄膜压电体侧面上最好具有与所述第三面平行的电极分离面，以便电分离附着在该侧面上的侧壁附着物。
在本发明致动器中，所述一对压电体元件的一方的压电体元件的所述通孔上形成的连接所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜的电极金属膜与另一方的压电体元件的所述通孔上形成的连接所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜的电极金属膜彼此连接。
如果这样，就能同步控制所述一对压电体元件。
另外，本发明的薄膜压电体元件的第一制造方法是：通过干蚀刻，把由下部电极金属膜、薄膜压电体和上部电极金属膜层叠而成的层叠体加工成给定形状，制造薄膜压电体元件，其特征在于包含：
第一蚀刻工序——在所述上部电极金属膜上形成给定形状的第一掩模，进行干蚀刻，直到在该第一掩模的外侧露出所述薄膜压电体面；和
第二蚀刻工序——除去了所述第一掩模后，形成第二掩模，该第二掩模覆盖加工为给定形状的上部电极金属膜并延伸到该上部电极金属膜周围的薄膜压电体的一部分上，通过干蚀刻，除去位于该第二掩模外侧的薄膜压电体和下部电极金属膜。
在如上所述的本发明的第一制造方法中，通过形成能覆盖上部电极金属膜和该上部电极金属膜周围的薄膜压电体之一部分的第二掩模，覆盖了在第一蚀刻工序中附着在所述薄膜压电体侧壁上的侧壁附着物，所以能把该侧壁附着物与在第二蚀刻工序中附着在侧壁上的侧壁附着物电分离。
因此，根据该第一制造方法，能防止第一电极金属膜和第二电极金属膜的短路，并且能提高第一电极金属膜和第二电极金属膜之间的绝缘性，所以能以良好的成品率制造薄膜压电体元件。
另外，在本发明的薄膜压电体元件的第一制造方法中，在所述第一蚀刻工序中，最好把所述薄膜压电体蚀刻到厚度方向的中途。
本发明的制造方法在制造具有多个压电体薄膜的元件时，能取得更显著的降低漏电流的效果。
即，本发明的薄膜压电体元件的第二制造方法是：通过以干蚀刻将层叠体加工成给定形状来制造薄膜压电体元件；把分别由第一电极金属膜、薄膜压电体、第二薄膜压电体层叠而成的两个单位层叠体在使一方的单位层叠体的第二电极金属膜和另一方的单位层叠体的第一电极金属膜相对的状态下用胶粘剂层接合在一起而形成层叠体，其特征在于：当加工所述各单位层叠体时，把将所述第一电极金属膜加工成给定形状的下部蚀刻工序和将所述第二电极金属膜加工成给定形状的上部蚀刻工序分开设；在所述下部蚀刻工序中，形成用于形成所述第一电极金属膜的掩模，使其覆盖所述第二电极金属膜和从它的周围露出的薄膜压电体的一部分，除去位于该掩模外侧的薄膜压电体和第一电极金属膜。
根据该第二制造方法，因为具有多个压电体薄膜，薄膜压电体的总厚度变厚，所以，即使在蚀刻工序中有可能附着更多的侧壁附着物时，也能在第一电极金属膜和第二电极金属膜之间切实地电分离侧壁附着物。由此，能防止第一电极金属膜和第二电极金属膜的短路，并且能提高第一电极金属膜和第二电极金属膜之间的绝缘性，所以能以良好的成品率制造薄膜压电体元件。
在该第二制造方法中，加工所述另一方的单位层叠体的第一电极金属膜的下部蚀刻工序和加工所述一方的单位层叠体的第二电极金属膜的上部蚀刻工序可以是基于同一掩模的连续蚀刻工序。
在本发明的第一和第二制造方法中，所述薄膜压电体可通过磁控管溅射等溅射法、CVD法、溶胶凝胶法或基于加热的薄膜压电体原料的蒸发等的方法形成。
附图说明
下面简要说明附图。
图1是表示本发明的实施例1的薄膜压电体元件的截面图。
图2是说明本发明的实施例1的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图3是表示本发明的实施例2的薄膜压电体元件的俯视图。
图4是图3的薄膜压电体元件的4A-4A’截面图。
图5是模式地表示本发明的实施例2的薄膜压电体元件的电压外加方法的一个例子的图。
图6是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图7是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图8是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图9是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图10是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图11是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图12是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图13是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图14是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图15是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图16是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图17是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图18是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图19是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图20是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图21是说明实施例2的薄膜压电体元件的制造方法的截面图。
图22是表示使用了实施例2的薄膜压电体元件的磁头支撑机构的图。
图23是表示一般的薄膜压电体元件的制造工序的截面图。
图24是表示本发明的实施例3的致动器A1的俯视图。
图25是图24的致动器A1的X-X线截面图。
图26是说明在实施例3的制造方法中在衬底上构成层叠体的工序的截面图。
图27是在实施例3的制造方法中，在衬底上形成掩模的工序的俯视图。
图28是说明在实施例3的制造方法中形成压电体元件V1、V2的第二台阶部144c以上部分的工序的俯视图(a)和截面图(b)。
图29是表示在实施例3的制造方法中形成压电体元件V1、V2的第二台阶部144c以上部分后剥离了掩模M10、M20的状态的俯视图(a)和截面图(b)。
图30是说明在实施例3的制造方法中，形成压电体元件V1、V2的第一台阶部138c以上部分的工序的俯视图(a)和截面图(b)。
图31是表示在实施例3的制造方法中完成了压电体元件V1、V2的第一薄膜介质的加工的状态的俯视图(a)和截面图(b)。
图32是表示在实施例3的制造方法中完成了压电体元件V1、V2的第一电极金属膜的加工的状态的俯视图(a)和截面图(b)。
图33是表示在实施例3的制造方法中形成贯穿胶粘剂层150的通孔TH23的工序的俯视图(a)和截面图(b)。
图34是表示在实施例3的制造方法中形成覆盖元件全体的绝缘膜160的工序的俯视图(a)和截面图(b)。
图35是表示在实施例3的制造方法中形成控制电极170和公共电极180的工序的俯视图(a)和截面图(b)。
图36是实施例3的致动器的电压与漏电流之关系曲线图。
图37是表示把实施例3的致动器元件复制到临时固定用衬底上的工序的截面图(1)。
图38是表示把实施例3的致动器元件复制到临时固定用衬底上的工序的截面图(2)。
图39是表示磁盘装置结构概要的模式图。
图40是表示磁盘装置的磁头支撑机构的结构的立体图。
图41是表示磁盘装置的磁头支撑机构的结构的分解立体图。
图42是说明在实施例4的致动器的制造方法中形成压电体元件V1、V2的第三电极金属膜以上部分的工序的俯视图(a)和截面图(b)。
图43是表示在实施例4的制造方法中形成压电体元件V1、V2的第一台阶部138c以上部分的工序的俯视图(a)和截面图(b)。
图44是说明在实施例4的致动器的制造方法中形成压电体元件V1、V2的第一电极金属膜以上部分的工序的俯视图(a)和截面图(b)。
图45是表示在实施例4的制造方法中完成了压电体元件V1、V2的第一电极金属膜的加工的状态的俯视图(a)和截面图(b)。
图46是表示在实施例4的制造方法中形成覆盖元件全体的绝缘膜160的工序的俯视图(a)和截面图(b)。
图47是表示在实施例4的制造方法中形成控制电极170和公共电极180的工序的俯视图(a)和截面图(b)。
下面简要说明附图符号。
2-薄膜压电体元件；2A-薄膜压电体元件；4-薄膜压电体；4a-薄膜压电体的下表面；4b-薄膜压电体的中央区域；4c-薄膜压电体的周围区域；4d-薄膜压电体的上表面；6-第一电极金属膜；7-第一电极金属膜侧面；8-第二电极金属膜；9-薄膜压电体侧面；11-第二电极金属膜侧面；12-侧壁附着物；14-第一蚀刻掩模；18-第二蚀刻掩模；30-薄膜压电体元件；32-第一薄膜压电体元件；34-第二薄膜压电体元件；36-通孔；38-第一薄膜压电体；40-第一电极金属膜；42-第二电极金属膜；44-第二薄膜压电体；46-第三电极金属膜；48-第四电极金属膜；50-胶粘剂层
具体实施方式
图1(a)是表示本发明的薄膜压电体元件的一个实施例的截面图。本实施例的薄膜压电体元件2是这样形成的：通过对由第一电极金属膜6、在第一电极金属膜6之上形成的薄膜压电体4、在薄膜压电体4之上形成的第二电极金属膜8构成的层叠体进行干蚀刻，形成其外缘部(形状)。如果在第一电极金属膜6和第二电极金属膜8之间外加了电压，则薄膜压电体4在面内方向伸缩运动，利用该运动，这样的薄膜压电体元件2被用于致动器等中。
在薄膜压电体元件2中，薄膜压电体4具有下表面4a、与下表面4a相对的上表面4d。在薄膜压电体4的下表面4a上，在整个面上形成了第一电极金属膜6，但是，上表面4d的第二电极金属膜8的面积比第一电极金属膜6的面积小，在上表面4d中，在中央区域4b上形成了第二电极金属膜8，但是在包围了中央区域4b的周围区域4c上未形成第二电极金属膜8，露出了薄膜压电体4。另外，在薄膜压电体4中，在周围区域4c中设置了梯度差，使周围区域4c的厚度h1比中央区域4b的厚度h2的厚度小。
这样，如果根据薄膜压电体元件2，则第二电极金属膜8的外周缘在薄膜压电体4的外周缘的内侧，在第二电极金属膜8的外周缘和薄膜压电体4的外周缘之间，设置了露出薄膜压电体4的表面的周围区域4c。
当为了形成薄膜压电体元件2外缘部而实施干蚀刻工序时，则会在薄膜压电体元件2侧面上形成薄膜状的侧壁附着物12。侧壁附着物12是在干蚀刻工序中产生的蚀刻生成物，是蚀刻除去的电极金属膜的材料、蚀刻气体化学聚合的产物，或者由蚀刻气体和电极金属膜的化合物等构成，包含导电性物质。
如果根据本实施例的薄膜压电体元件2，则在所述干蚀刻工序中，在第一电极金属膜6侧面7、薄膜压电体4侧面9、第二电极金属膜8侧面11上附着了侧壁附着物12，但是在周围区域4c上不附着侧壁附着物12。其原因将在后面说明薄膜压电体元件2的制造方法时详细描述，即因为薄膜压电体4的周围区域4c是与干蚀刻的进行方向实质上垂直的面。
这样，因为薄膜压电体元件的侧壁附着物12被周围区域4c分离，所以第一电极金属膜6和第二电极金属膜8不会通过包含导电性物质的侧壁附着物12短路。由此，能提高第一电极金属膜6和第二电极金属膜8之间的绝缘性，能提高薄膜压电体元件的可靠性。
下面，参照附图2(a)～2(c)就上述的薄膜压电体元件2的制造方法加以说明。
首先，如图2(a)所示，在第一电极金属膜6之上按顺序层叠薄膜压电体4和第二电极金属膜8。在薄膜压电体4的成膜方法中，能使用除了粉末烧结方法的各种方法。例如使用溅射法、CVD、激光烧蚀、溶胶凝胶法或基于加热的薄膜压电体原料的蒸发等的方法。之所以把粉末烧结方法排除在外，是因为当利用粉末烧结方法时，可采用利用压电体粉末原料生片并把它机械地切断、或把粉末烧结后机械地切断从而形成薄膜压电体元件外缘部的方法，很少使用费用高的干蚀刻。
接着，如图2(b)所示，在第二电极金属膜8之上，形成所希望的形状的第一蚀刻掩模14。第一蚀刻掩模14例如能用抗蚀剂通过光刻形成。通过使用蚀刻气体进行干蚀刻，蚀刻除去未被第一蚀刻掩模14覆盖的区域(图2(b)的箭头)的第二电极金属膜8，再蚀刻除去薄膜压电体4的一部分——直到薄膜压电体4的厚度变为h1(第一蚀刻工序)。在蚀刻结束后，除去第一蚀刻掩模14。
通过该第一干蚀刻工序，如图2(c)所示，薄膜压电体4的上表面4d上形成了用第二电极金属膜8覆盖的中央区域4b、包围中央区域4b并且露出了薄膜压电体4的周围区域4c。另外，在周围区域4c中设置了梯度差，在周围区域4c的薄膜压电体4的厚度h1比在中央区域4b的薄膜压电体4的厚度h2小。
在上述的第一干蚀刻工序中，产生了蚀刻除去的电极金属膜、蚀刻气体化学聚合的产物或者蚀刻气体和电极金属膜的化合物等蚀刻生成物。它们附着在第二电极金属膜8侧面11和薄膜压电体4侧面9上，形成薄膜状的侧壁附着物12。薄膜压电体4的周围区域4c实质上是与蚀刻的进行方向垂直的面，是从蚀刻气体生成的离子粒子碰撞的面，所以不形成侧壁附着物12。
在结束了上述的第一干蚀刻工序后，再进行干蚀刻工序。首先，如图2(d)所示，在用掩模覆盖的未被除去而残存的第二电极金属膜8之上，形成第二蚀刻掩模18。这里使用的第二蚀刻掩模18比图2(b)中使用的第一蚀刻掩模14的面积大，通过第二蚀刻掩模18覆盖了第二电极金属膜8和薄膜压电体4的周围区域4c的一部分。
接着，与所述第一干蚀刻工序同样，进行干蚀刻，在未被第二蚀刻掩模18覆盖的区域(图2(d)的箭头)中，蚀刻除去厚度h1的薄膜压电体4和第一电极金属膜6(第二干蚀刻工序)。第二干蚀刻工序结束后，除去第二蚀刻掩模18，即作成图1(a)所示的薄膜压电体元件2。
在所述的第二干蚀刻工序中，也与第一干蚀刻工序一样产生蚀刻生成物，如图1(a)所示，在新形成的薄膜压电体4侧面9和第一电极金属膜6侧面7上形成了侧壁附着物12。
如果用以上说明的方法制作薄膜压电体元件，则在薄膜压电体元件2的外缘部，能在薄膜压电体4的上表面4d上形成未形成侧壁附着物12的周围区域4c。因此，第一电极金属膜6侧面7和与它接着的薄膜压电体4侧面9上形成的侧壁附着物12、第二电极金属膜8侧面11和与它接着的薄膜压电体4侧面9上形成的侧壁附着物12被周围区域4c分离，所以第一电极金属膜6和第二电极金属膜8不会通过侧壁附着物12短路，能提高第一电极金属膜6和第二电极金属膜8之间的绝缘性。由此，能使薄膜压电体元件的可靠性提高，另外，能提高制造过程中的产品的成品率。
在图1和图2中，虽然未表示支撑薄膜压电体元件的衬底，但是，如果必要，也可以通过某种衬底支撑薄膜压电体元件。
也可以象图1(b)的薄膜压电体元件2A那样制造本实施例的薄膜压电体元件，即使周围区域4c和上表面4d位于同一平面上，换言之，在薄膜压电体4的周围区域4c和上表面4d之间未设置梯度差，使薄膜压电体4的周围区域4c露出。根据薄膜压电体元件2A，也与图1(a)的薄膜压电体元件2一样，通过不形成侧壁附着物12的周围区域4c分离了薄膜压电体元件的侧壁附着物12，所以第一电极金属膜6和第二电极金属膜8不会通过侧壁附着物12短路，能提高第一电极金属膜6和第二电极金属膜8之间的绝缘性。
当制作图1(b)的薄膜压电体元件2A时，在图2(b)的第一蚀刻工序中，可以设置蚀刻条件，使蚀刻深度为第二电极金属膜8的膜厚度，不蚀刻除去薄膜压电体4。可是，作为压电体元件起作用的薄膜压电体4的区域是薄膜压电体4的两面被电极金属膜覆盖的区域，未被电极金属膜覆盖的周围区域4c不作为压电体元件起作用。这样，当不作为压电体元件起作用的周围区域4c的厚度大时，有可能妨碍薄膜压电体4的伸缩运动。因此，周围区域4c的厚度最好象图1(a)的薄膜压电元件2那样薄。
另外，薄膜压电体4的周围区域4c的宽度W无论在图1(a)的薄膜压电体元件2还是在图1(b)的薄膜压电体元件2A中，都最好在0.1μm以上，这时，能更切实地使第一电极金属膜6和第二电极金属膜8之间绝缘。
如上所述，周围区域4c是具有将电极间电分离开的功能的面，所以在本说明书中，也称作电极分离面，特别是当与薄膜介质的上表面之间存在梯度差时，也称作台阶部。
(实施例2)
实施例2的薄膜压电体元件例如由第一和第二薄膜压电体元件构成的两个薄膜压电体元件层叠而成，由此，与实施例1的单层薄膜压电体元件2相比，可作为能得到更大的位移量的致动器使用。图3和图4是表示实施例2的薄膜压电体元件30的图，图3表示薄膜压电体元件30的俯视图，图4表示图3的薄膜压电体元件30的4A-4A’线的截面图。并且，在图3中，因为面积极小，所以省略了侧壁附着物12。
根据薄膜压电体元件30，则在衬底70之上，通过对由构成第一薄膜压电体元件32的第一单位层叠体和形成在第一单位层叠体之上并且构成第二薄膜压电体元件34的第二单位层叠体构成的层叠体进行干蚀刻，来形成薄膜压电体元件30的外缘部(形状)和通孔36。这点还将在后面的制造方法的说明中做详细描述，
如图4所示，由干蚀刻得到的薄膜压电体元件30中，在衬底70的主面上形成的第一薄膜压电体元件32之上，通过胶粘剂层50粘合层叠了第二薄膜压电体元件34，在图中虽然未显示，但是第一薄膜压电体元件32和第二薄膜压电体元件34可以通孔36电连接而形成图5的结构。对此，将在后面加以详细描述。
构成薄膜压电体元件30的下层的第一薄膜压电体元件32由以下部分构成：第一薄膜压电体38、在薄膜压电体38的下表面38a上形成的第一电极金属膜40、形成在薄膜压电体38的上表面上并且比第一电极金属膜40的面积小的第二电极金属膜42。第一薄膜压电体38的上表面由以下部分构成：被第二电极金属膜42覆盖的中央区域38b、包围中央区域38b并且露出了第一薄膜压电体38的周围区域38c。另外，第一薄膜压电体38中，在周围区域38c中设置了梯度差，使在周围区域38c的厚度比中央区域38b的厚度小。为了方便布线，如图3所示，第一电极金属膜40的一部分被引出，使其一部分表面60在衬底70上露出。
通过胶粘剂层50层叠在所述第一薄膜压电体元件32之上的第二薄膜压电体元件34由以下部分构成：第二薄膜压电体44、形成在薄膜压电体44的下表面44a上的第三电极金属膜46、形成在薄膜压电体44的上表面上并且比第三电极金属膜46的面积小的第四电极金属膜48。第二薄膜压电体44具有成为通孔36的一部分的开口部44f，第二薄膜压电体44的上表面由以下部分构成：被第四电极金属膜48覆盖的中央区域44b、包围中央区域44b的外周部并且露出了第二薄膜压电体44的周围区域44c、包围位于中央区域44b内部的开口部44f并且露出了第二薄膜压电体44的开口部周围区域44e。另外，第二薄膜压电体44中，在开口部周围区域44e和周围区域44c设置了梯度差，使开口部周围区域44e和周围区域44c的厚度比中央区域44b的厚度小。
图5是模式地表示了薄膜压电体元件30的电压外加方法的一个例子的图。如图5所示，根据薄膜压电体元件30，使第一电极金属膜40和第四电极金属膜48短路而形成第一公共电极，使第二电极金属膜42和第三电极金属膜46短路而形成第二公共电极。通过在这样形成的第一公共电极和第二公共电极之间外加电压，能使第一薄膜压电体38和第二薄膜压电体44在面内伸缩运动，能使压电元件30作为致动器起作用。
实际布线时，在图3和图4的压电体元件的上表面上通过进行绝缘膜的刻膜和金属膜的刻膜，能得到所希望的电连接。另外，也能使用导线进行连接。
根据薄膜压电体元件30，如图3和图4所示，形成了从第四电极金属膜48一直到第二电极金属膜42的通孔36，第三电极金属膜46和第二电极金属膜42的上表面在通孔36的内部露出。另外，第四电极金属膜48的整个面在薄膜压电体元件30的上表面上露出，如上所述，第一电极金属膜40的一部分表面60露出。因此，可以通过在各电极金属膜的露出部分进行必要的布线，在各电极金属膜上外加电压。
根据上述的本实施例的薄膜压电体元件30，虽然在干蚀刻工序中，在第一电极金属膜40侧面52、第一薄膜压电体38侧面53、第二电极金属膜42侧面54上附着侧壁附着物12，但是，在周围区域38c上不附着侧壁附着物12。因此，侧壁附着物12被周围区域38c分离，所以第一电极金属膜40和第二电极金属膜42不会通过侧壁附着物12短路。
另外，虽然第三电极金属膜46侧面56、第二薄膜压电体44侧面57、第四电极金属膜48侧面58上附着侧壁附着物12，但是，在周围区域44c上不附着侧壁附着物12。在通孔36中，在第三电极金属膜46侧面62、第二薄膜压电体44侧面63、第四电极金属膜48侧面64上附着侧壁附着物12，但是在开口部周围区域44e上不附着侧壁附着物12。因此，侧壁附着物12被周围区域44c和开口部周围区域44e分离，所以第三电极金属膜46和第四电极金属膜48不会通过侧壁附着物12短路。
另外，虽然第二电极金属膜42和第三电极金属膜46通过在胶粘剂层50的侧壁55和61上形成的侧壁附着物12短路，但是参照图5，如上所述，因为第二电极金属膜42和第三电极金属膜46是相同电位，所以即使通过侧壁附着物12使第二电极金属膜42和第三电极金属膜46短路，对压电元件也不会造成影响。
如上所述，根据本实施例的薄膜压电体元件30，能提高第一电极金属膜40和第二电极金属膜42之间的绝缘性，并且，能提高第三电极金属膜46和第四电极金属膜48之间的绝缘性，从而能提高薄膜压电体元件的可靠性。
下面，参照图6～图21，说明本实施例的压电体元件30的制造方法。图6～图21都表示了与图3所示的压电体元件30的4A-4A’线对应的截面图。
首先，在衬底70上，从靠近衬底70者开始按顺序层叠第一电极金属膜40、第一薄膜压电体38、第二电极金属膜42。另外，在另一衬底72之上，从靠近衬底72者开始按顺序层叠第四电极金属膜48、第二薄膜压电体44、第三电极金属膜46。接着，如图6所示，使第二电极金属膜42和第三电极金属膜46相对，通过胶粘剂层50把所述两个层叠体接合在一起。也可以不使用胶粘剂而通过超声波振动热熔接，把第二电极金属膜42和第三电极金属膜46接合在一起。另外，作为胶粘剂，如果使用导电性胶粘剂，无须设置上述的通孔36(参照图3、4)就能电连接第二电极金属膜42和第三电极金属膜46。
接着，如图7所示，通过例如湿蚀刻，除去衬底72，如图8所示，在第四电极金属膜48之上形成第一蚀刻掩模74。第一蚀刻掩模74例如能用抗蚀剂通过光刻形成。后面将说明的第二蚀刻掩模76、第三蚀刻掩模78、第四蚀刻掩模80以及第五蚀刻掩模82也能按此形成。
接着，如图9所示，通过干蚀刻，蚀刻除去未被掩模74覆盖的区域上的第四电极金属膜48，再蚀刻除去第二薄膜压电体44的一部分，使第二薄膜压电体44的厚度变为h3(第一干蚀刻工序)。由此，在第二薄膜压电体44的上表面形成了用第二电极金属膜48覆盖的中央区域44b、包围中央区域44b并且露出了第二薄膜压电体44的周围区域44c。另外，在周围区域44c中设置了梯度差，在周围区域44c的第二薄膜压电体44的厚度h3比在中央区域44b的薄膜压电体44的厚度h4小。
在第一干蚀刻工序结束后，如图10所示，把第一蚀刻掩模74浸泡在适当的有机溶剂中，按照需要进行超声波照射、超声波振动等，以除去第一蚀刻掩模74。并且，后面将说明的第二蚀刻掩模76、第三蚀刻掩模78、第四蚀刻掩模80以及第五蚀刻掩模82的除去也能按此进行。
在该第一干蚀刻工序中，产生上述的蚀刻生成物，如图10所示，在层叠体侧面形成了薄膜状的侧壁附着物12。即在第四电极金属膜48侧面、第二薄膜压电体44侧面、第三电极金属膜46侧面、胶粘剂层50侧面、第二电极金属膜42侧面、第一薄膜压电体38侧面、第一电极金属膜40侧面上会形成侧壁附着物12。第二薄膜压电体44的周围区域44c实质上是与蚀刻的进行方向垂直的面，是从蚀刻气体生成的离子粒子碰撞的面，所以不形成侧壁附着物12。
接着，如图11所示，在所述第一干蚀刻工序未被蚀刻除去而残存的第四电极金属膜48之上，形成第二蚀刻掩模76。该第二蚀刻掩模76比图8的第一蚀刻掩模74的面积大，第二蚀刻掩模76覆盖第四电极金属膜48和第二薄膜压电体44的周围区域44c的一部分。
接着，进行干蚀刻，如图12所示，在未被第二蚀刻掩模76覆盖的区域中，进行蚀刻，使第一薄膜压电体38的厚度变为h5(第二干蚀刻工序)。干蚀刻工序结束后，如图13所示，除去第二蚀刻掩模。通过上述的第二干蚀刻工序，在第一薄膜压电体38的上表面上形成了用第二电极金属膜42覆盖的中央区域38b、包围中央区域38b并且露出了第一薄膜压电体38的周围区域38c。另外，在周围区域38c中设置了梯度差，使在周围区域38c的第一薄膜压电体38的厚度(h5)比在中央区域38b的薄膜压电体38的厚度(h6)小。
在该第二干蚀刻工序中也生成蚀刻生成物，在新形成的层叠体侧面即第二薄膜压电体44侧面、第三电极金属膜46侧面、胶粘剂层50侧面、第二电极金属膜42侧面、第一薄膜压电体38侧面、第一电极金属膜40侧面上形成了薄膜状的侧壁附着物12。第一薄膜压电体38的周围区域38c实质上是与蚀刻的进行方向垂直的面，是从蚀刻气体生成的离子粒子碰撞的面，所以不形成侧壁附着物12。
接着，如图14所示，在第四电极金属膜48之上，形成第三蚀刻掩模78。该第三蚀刻掩模78比图11的第二蚀刻掩模76的面积大，覆盖了第四电极金属膜48、第二薄膜压电体44的周围区域44c、以及第一薄膜压电体38的周围区域38c的一部分。另外，第三蚀刻掩模78，为了在元件上形成通孔36，具有开口部37。
接着，如图15所示，进行第三干蚀刻。在图15所示的第三干蚀刻中，在元件的外缘部，蚀刻除去位于未被第三蚀刻掩模78覆盖的区域中的厚度为h5的第一薄膜压电体38。另外，与此同时，在第三蚀刻掩模78的开口部37中，除去第四电极金属膜48，再蚀刻除去第二薄膜压电体44的一部分，使第二薄膜压电体44的厚度变为h7(第三干蚀刻工序)。在蚀刻结束后，如图16所示，除去第三蚀刻掩模78。
通过上述的第三干蚀刻工序，在开口部37露出了第二薄膜压电体44(第二薄膜压电体44的面44e)。在元件的外缘部，露出了第一电极金属膜40的表面60。在该第三干蚀刻工序中，也产生蚀刻生成物，它附着在新形成的层叠体侧面即厚度为h5的第一薄膜压电体38侧面、位于开口部37内的第四电极金属膜48侧面以及第二薄膜压电体44侧面上而形成薄膜状的侧壁附着物12。在第二薄膜压电体44的开口部周围区域44e、第一电极金属膜40的表面上，由于与所述同样的理由，不形成侧壁附着物12。
接着，在第四电极金属膜48之上，如图17所示，形成第四蚀刻掩模80。该第四蚀刻掩模80与图14的第三蚀刻掩模78相比，开口部37的面积小，掩模表面积大，覆盖了第一电极金属膜40的露出面60的一部分和第二薄膜压电体44的表面44e的一部分。
接着，如图18所示，进行第四干蚀刻。在图18所示的第四干蚀刻中，在元件的外缘部，蚀刻除去第一电极金属膜40。另外，与此同时，在开口部37，除去厚度为h7的第二薄膜压电体44，使第三电极金属膜46露出。在蚀刻结束后，如图19所示，除去第四蚀刻掩模80。
在该第四蚀刻工序中也产生蚀刻生成物，它附着在新形成的层叠体侧面即第一电极金属膜40侧面、开口部37的第二薄膜压电体44侧面上而形成侧壁附着物12。
然后，如图20所示，形成与第四蚀刻掩模80相比，开口部37的面积小、掩模表面积大的第五蚀刻掩模82。接着，如图21所示，在开口部37进行干蚀刻，直到第一电极金属膜40露出为止(第五干蚀刻工序)。然后，除去第五蚀刻掩模82，得到图4所示的薄膜压电体元件30。在图4的薄膜压电体元件30中，省略了对衬底70侧面上形成的侧壁附着物的表示。
如果用上述的方法制作薄膜压电体元件，则在第一薄膜压电体38的上表面上能形成不带侧壁附着物的电极分离面即周围区域38c，所以第一电极金属膜40和第二电极金属膜42不会通过侧壁附着物12短路，能提高第一电极金属膜40和第二电极金属膜42之间的绝缘性。另外，因为在第二薄膜压电体44的上表面上能形成不带侧壁附着物的周围区域44c和开口部周围区域44e，所以第三电极金属膜46和第四电极金属膜48不会通过侧壁附着物12短路，能提高第三电极金属膜46和第四电极金属膜48之间的绝缘性。由此，能提高薄膜压电体元件的可靠性，能提高制造工序中产品的成品率。
须指出的是，虽然在图3和图4中是以薄膜压电体元件30存在于衬底70上的状态进行了描述，但是，也可以在后续工序除去衬底70之后使用。可使用湿蚀刻、干蚀刻、研磨等方法除去衬底。
如图22所示，按上述的方法制作的本实施例的薄膜压电体元件30能在磁头支撑机构100中使用。磁头支撑机构100设置在磁盘装置内，如图22所示，支撑搭载在滑块102上的磁头101。磁头支撑机构100具有：通过致动器108A和致动器108B连接在滑块102上的承载梁104、连接在承载梁104上的底座105和基端部104A。在致动器108A和致动器108B中可使用所述本实施例的薄膜压电体元件30。
例如，如图22所示，通过使致动器108A在箭头A的方向位移，使致动器108B在箭头B的方向位移，能使磁头101在箭头C的方向位移。这样，通过控制致动器108A和致动器108B的位移，能以非常高的精度，把搭载在滑块102上的磁头101定位在磁盘上的任意位置。
实施例3
图24是本发明的实施例3的致动器A1的俯视图，图25是关于图24的X-X线的截面图。本实施例3的致动器A1具有应用在实施例1和2中说明了的制造方法制作的一对压电体元件V1、V2，在磁盘录放装置中，被用于以高精度把磁头滑块定位在磁盘上的给定磁道位置。在本实施例3的致动器A1中，两个压电体元件V1、V2具有同一结构，设置为左右对称。另外，为了得到更大的位移量，压电体元件V1、V2分别由两个薄膜压电体元件V11(V21)、V12(V22)层叠而成。
这里，薄膜压电体元件V11(V21)分别在第一电极金属膜140和第二电极金属膜142之间设置了第一薄膜压电体138，在第一薄膜压电体138的外周侧面上形成了电极分离面即台阶部138c。
另外，薄膜压电体元件V12(V22)分别在第三电极金属膜146和第四电极金属膜148之间设置了第二薄膜压电体144，在第二薄膜压电体144的外周侧面上形成了电极分离面即台阶部144c。
使第二电极金属膜142和第三电极金属膜146相对，通过胶粘剂层150把薄膜压电体元件V11(V21)和薄膜压电体元件V12(V22)接合在一起。在薄膜压电体元件V11(V21)和薄膜压电体元件V12(V22)之间，进行连接，使第二电极金属膜142和第三电极金属膜146电导通，并使第一电极金属膜140第四电极金属膜148电导通。
下面，参照附图，说明本实施例3的致动器A1的制造方法。
在本制造方法中，首先，在不同衬底上分别形成用于构成薄膜压电体元件V11、V21的单位层叠体和用于构成薄膜压电体元件V12、V22的单位层叠体。
具体而言，如图26(a)所示，譬如在由0.5mm厚的单晶氧化镁构成的衬底70上，形成譬如由Pt构成的第一电极金属膜140，在其上使例如由PZT构成的第一薄膜压电体138生长，再在其上形成例如由Pt构成的第二电极金属膜142。
同样，在单晶氧化镁衬底72之上，形成由第四电极金属膜148、第二薄膜压电体144、第三电极金属膜146构成的单位层叠体。在图26(a)中，在括弧中表示了衬底72、第四电极金属膜148、第二薄膜压电体144、第三电极金属膜146的各标号。
接着，在一方的衬底70的最上层上形成的第二电极金属膜42之上形成例如厚度为1.5μm的胶粘剂层150(图26(b))。
然后，让衬底72上的第三电极金属膜146与该胶粘剂层150相对并紧贴在其上，把一方的衬底70构成的单位层叠体和另一方的单位层叠体72构成的单位层叠体接合在一起(图26(c))。
在接合后，通过蚀刻除去一侧的衬底72(图26(d))。
这样一来，在衬底70上，形成了由第一电极金属膜140、第一薄膜压电体138、第二电极金属膜142、胶粘剂层150、第三电极金属膜146、第二薄膜压电体144以及第四电极金属膜148构成的层叠结构。
接着，通过对衬底70上形成的层叠结构进行如下所示的给定加工，形成排列为矩阵状的多个致动器A1。
首先，对于一个致动器A1，在层叠结构之上，分别形成一对掩模M10、M20(图27)。这里，掩模M10是用于形成压电体元件V1的掩模，掩模M20是用于形成压电体元件V2的掩模。
接着，蚀刻除去从第四电极金属膜148到第二薄膜压电体144中途这一段未形成掩模M10、M20的部分(图28(a)、(b))，然后剥离掩模M10、M20(图29(a)、(b))。
在到此为止的工序中，形成了各压电体元件V1、V2中第二台阶部144c以上部分。
另外，在图28以及以下的图29～35中，(b)是关于(a)的B-B线的截面图。
接着，在各压电体元件V1、V2中，为了形成第一台阶部138c以上部分，形成覆盖第二台阶部144c以上部分和它的周边部(成为第二台阶部144c的部分)的掩模M11、M21，蚀刻未形成掩模M11、M21的部分直到第一薄膜压电体138中途(图30(a)(b))，然后剥离掩模M11、M21。
根据该工序，在各压电体元件V1、V2中，形成了第一台阶部138c以上部分。在形成掩模M11、M21时，所设掩模M11、M21尺寸要使第二台阶部144c的宽度为例如5μm。另外，在各压电体元件V1、V2中，要在外侧的一端部形成用于形成连接第一电极金属膜140和第四电极金属膜148的控制电极170的切口部8k2。
接着，在各压电体元件V1、V2中，形成覆盖了第一台阶部138c以上部分和它的周边部(成为第一台阶部138c的部分)的掩模M12、M22(图31(a)、(b))。在该掩模M12、M22上，形成了用于分别在各压电体元件V1、V2中形成凹部H23a的开口部M12a、M22a。然后，蚀刻未形成掩模M12、M22的部分，直到露出第一电极金属膜140的表面(图31(a)、(b))。
在该工序的同时，在掩模M12、M22的各开口部M12a、M22a中，蚀刻到第二薄膜压电体144中途，形成凹部H23a(图31(a)、(b))。
接着，为了把第一电极金属膜140分离到各压电体元件V1、V2中，形成掩模M13、23。在该掩模M13、23上，形成了在从凹部H23a的底面露出的第二薄膜压电体144表面的中央部分开口的开口部M13a、M23a(图32(a)、(b))。
接着，通过蚀刻除去未形成掩模M13、23部位的第一电极金属膜140，以分离各压电体元件V1、V2。同时，通过除去由开口部M13a、M23a开口的第二薄膜压电体144，形成凹部H23b，在它的底面上使第三电极金属膜146的表面露出(图32(a)、(b))。
另外，在凹部H23b的外侧，以圈为围凹部H23b的形态形成了电极分离面(内周电极分离面)即台阶部S23a。
接着，在剥离了掩模M13、M23后，形成用于在从开口部M13a、M23a露出的第三电极金属膜146中形成通孔TH23的掩模M40，从而形成贯穿胶粘剂层150的通孔TH23(图33(a)、(b))。
接着，形成覆盖元件全体——除了用于连接贯穿胶粘剂层150的通孔TH23部分、第一电极金属膜140及第四电极金属膜148的开口部分(开口部160a、160b)之外——的绝缘膜160(图34(a)、(b))。
在形成了绝缘层160后，形成连接第一电极金属膜140和第四电极金属膜148的控制电极170、连接第二电极金属膜142和第三电极金属膜146的公共电极180(图35(a)、(b))。
采用以上结构的实施例3的致动器中，它的一对压电体元件V1、V2分别在第一薄膜压电体138的外周侧面具有台阶部138c，并且在第二薄膜压电体144的外周侧面具有台阶部144c。由此，通过台阶部138c和台阶部144c能电分离制造过程中附着在侧壁部上的会引起漏电流的侧壁附着物。另外，实施例3的致动器中，它的一对压电体元件V1、V2分别在凹部H23a和凹部H23b之间具有台阶部S23a，所以能通过台阶部S23a电分离附着在凹部H23a侧壁上的侧壁附着物和附着在凹部H23b侧壁上的侧壁附着物。
因此，在实施例3的致动器中，在它的一对压电体元件V1、V2中，分别能抑制第一电极金属膜140和第二电极金属膜142之间的漏电流、第三电极金属膜146和第四电极金属膜148之间的漏电流。由此，根据实施例3的致动器，能提供能使元件全体漏电流边变得极小的致动器。
图36是表示实施例3的致动器的电压与漏电流之关系曲线图。在该测定中使用的致动器中，第一薄膜压电体138和第二薄膜压电体的厚度为2.5μm，台阶部138c和台阶部144c的宽度分别为5μm。另外，第一～第四电极金属膜的面积为越靠上方的电极面积越大，但是大概设置为1.2mm2。在本测定中，测定电压范围为1～10V，每隔1V递增即设一测定点，在各测定点均连续外加20秒电压来测定电流值。
另外，在图36中，为便于比较，也示出了未在第一薄膜压电体138和第二薄膜压电体144中形成台阶部138c和台阶部144c而进行形状加工的比较例的致动器的漏电流。即在该比较例的致动器中，从第四电极金属膜148到使第一电极金属膜140露出的蚀刻是通过使用一个掩模连续进行的一次蚀刻工序完成的。
如图36所示，本实施例3的具有台阶部138c和台阶部144c的致动器与不形成台阶部138c和台阶部144c的通过一次蚀刻加工的致动器相比，漏电流能减少约两个量级。
(安装)
如图37所示，把这样在衬底70上形成的由一对压电体元件V1、V2构成的致动器元件用临时固定胶粘剂276覆盖，用该临时固定胶粘剂276粘合临时固定用衬底274。对于该临时固定胶粘剂276，要求具有在除去衬底70的工序中临时固定用衬底274不会剥离程度的粘合性，要求是能抗得住用于蚀刻除去衬底70的药液或干蚀刻中的反应气体的材料。作为该临时固定胶粘剂276，能使用例如焦油类的蜡、丙烯类胶粘剂、热可塑性树脂、或光刻胶等。
作为临时固定用衬底274，也能直接使用玻璃、金属或铁素体、铝钛陶瓷(氧化铝和炭化钛的混合陶瓷)、氧化铝等陶瓷材料等。只不过要求所选择的材料不被这样的物质侵蚀：除去衬底70时用的药液与气体、干蚀刻时的包含活性种的气体、或者干蚀刻时至少有部分被离子化了的气体。
这样粘合了临时固定用衬底274后，通过药液蚀刻除去衬底70(图38)。
接着，把临时固定有多个致动器A1的临时固定用衬底274放入装有使临时固定胶粘剂276溶解的溶解液的容器内，溶解临时固定胶粘剂276，使多个致动器A1从临时固定用衬底274分离，并要保证排列在临时固定用衬底274上的多个致动器A1保持被支撑在临时固定用衬底274上时的位置关系。
为了在保持被支撑在临时固定用衬底274上时的位置关系情况下使多个致动器元件从临时固定用衬底274分离，例如可使用保持容器，该保持容器带有对应于临时固定用衬底274上排列的各致动器元件的收藏部(凹部)。
具体而言，例如由网眼构成保持容器，以便液体可自由出入收藏部，象以下这样，把致动器A1从临时固定用衬底74分离。
即，把临时固定用衬底74与保持容器合在一起，并使临时固定用衬底74上排列的各致动器分别与收藏部相对，在保持容器朝下状态下把该全体放入装有溶解液的容器内。
这样，一溶解临时固定胶粘剂276，致动器元件就从临时固定用衬底74分离，在保持容器的各收藏部中分别收藏没有分离的1对压电体元件V1、V2。
因为该保持容器的各收藏部中液体能自由侵入，所以能原封不动地洗净、甚至干燥。
因为以与形成在衬底70上的排列状态几乎同样的有规律的排列状态在保持容器中排列，所以后述的安装也能容易地进行。
另外，例如当作为临时固定胶粘剂276使用了焦油类蜡时，溶解液可以用二甲苯，当使用丙烯类胶粘剂时，可以使用专用的溶解液。
这样，使用安装机，把由从衬底70分离的一对压电体元件V1、V2构成、并且排列在保持容器上的致动器元件安装到弯曲部分330上，进行给定布线。
通过上述作法，就可把由一对压电体元件V1、V2构成的致动器安装到弯曲部分330上。
(磁头的定位动作)
下面，说明在磁盘录放装置中，使用了本实施例3的致动器的定位动作。
图39是表示磁盘装置的结构的概要的模式图，在图39中，370是磁盘，301是使磁盘370高速旋转的主轴电机，302是磁头致动器。磁头致动器302具有致动器臂304，该致动器臂304的前端设置了由滑块支撑梁320和滑块构成的磁头支撑机构300。
磁头支撑机构300如图40、图41所示，具有：底座310、承载梁320、弯曲部分330、由一对压电体元件V1、V2构成的致动器A1、滑块350、磁头360。这里，底座310用于安装到致动器臂304上，承载梁320被固定在底座310上。另外，在承载梁320的前端部设置了成为滑块350的旋转中心的突起328。于是，在突起328上支撑着滑块支撑构件332，使它能自由旋转，在该滑块支撑构件332上固定了搭载了磁头360的滑块350。在滑块350和滑块支撑构件332之间固定了弯曲部分330的前端部分，在滑块350之前的弯曲部分330上，设置了由一对压电体元件V1、V2构成的致动器。
在具有上述结构的磁头支撑机构中，由一对压电体元件V1、V2构成的致动器A1根据从磁头定位控制部308输入的控制信号，通过压电体元件V1、V2伸缩以使搭载了磁头360的滑块350旋转(图40(b))，来高精度地进行磁头定位。
另外，在弯曲部分330上，形成有用于同磁头360以及压电体元件V1、V2连接的布线。
实施例4
本发明的实施例4的致动器与实施例3的致动器在基本结构上是同样的，只是各压电体元件的第二电极金属膜142和第三电极金属膜146之间的连接部分与实施例3的致动器不同。即，实施例4的致动器是用于把磁盘录放装置的磁头滑块以高精度定位到磁盘上的给定磁道位置的致动器，在以下两点上与实施例3的致动器同样，即(1)具有适用在实施例1和2中说明了的制造方法而制作的一对压电体元件V1、V2；(2)为左右对称而设的两个压电体元件V1、V2分别为了得到更大的位移量，由两个薄膜压电体元件V11(V21)、V12(V22)层叠而成。
下面，就实施例4的致动器的制造方法加以说明。
在实施例4的致动器的制造方法中，直到形成各压电体元件V1、V2的第二台阶部144c以上部分的工序(图26～图29)是与实施例3的致动器制造方法一样的，所以省略说明。
另外，在以下的说明和附图中，对于与实施例3同样的，采用了相同的标号。
在形成了各压电体元件V1、V2的第二台阶部144c以上部分后，形成覆盖第二台阶部144c以上部分和第二台阶部144c的掩模M11、M21，蚀刻未形成该掩模M11、M21的部分的第二薄膜压电体层148，直到第三电极金属膜146露出(图42(a)、(b))。由此，第二薄膜压电体层148被加工为给定形状。这里，在各压电体元件V1、V2中，在第二薄膜压电体层148上形成切口部148k2和切口部148k1，前者用于形成连接第一电极金属膜140和第四电极金属膜148的控制电极170，后者用于形成第二电极金属膜142和第三电极金属膜146的通孔TH23。
接着，剥离了掩模M11、M21后，形成覆盖形状加工完的第二薄膜压电体层148和它的周边部(例如5μm宽的周边部)的掩模M14、M24，蚀刻未形成掩模M14、M24的部分，直到第一薄膜压电体层138的中途(图43(a)、(b))。通过该蚀刻，在压电体元件V1、V2中，分别形成了第一台阶部138c以上部分。这时，掩模M14、M24是以这样一种形态形成的：在切口部148k2处其只覆盖第二薄膜压电体层148附近(例如≤5μm)的周边部，在切口部148k1处则覆盖整个切口部148k1。由此，在切口部148kl处，第三电极金属膜146露出了矩形形状，确保了用于形成连接第二电极金属膜142和第三电极金属膜146的通孔TH23的区域146d。
然后，在除去掩模M14、M24后，在压电体元件V1、V2中，形成覆盖第一台阶部138c以上部分和它的周边附近的掩模M15、M25，蚀刻未形成掩模的部分的第一薄膜压电体138，直到露出第一电极金属膜140的表面。该掩模M15、M25是以这样一种形态形成的：对于第二薄膜压电体层148的切口部148k2，也只覆盖第二薄膜压电体层148的附近(例如≤5μm)。由此，在第一薄膜压电体层138上，形成了与切口部148k2对应的切口部138k2。通过该蚀刻工序，形成各压电体元件V1、V2中第一电极金属膜140以上部分。须指出的是，在切口部148k2和切口部138k2之间，存在与干蚀刻方向正交的电极分离面即例如宽度5μm左右的台阶部。
接着，在除去掩模M15、M25后，形成用于加工各压电体元件V1、V2中的第一电极金属膜140形状的掩模M41，蚀刻未形成掩模M41的部分，直到衬底70露出。掩模M41是以这样一种形态形成的：其覆盖切口部138k2中切掉的部分全体，另外，在掩模M41中还形成开口部，该开口部用于在蚀刻之前于区域146d中形成通孔TH23。这样，通过形成掩模M41，不但加工了各压电体元件V1、V2中的第一电极金属膜的外形，而且在区域146d处，形成了贯穿绝缘层150的通孔TH23，并且，在切口部138k2中，形成了第一电极金属膜140露出矩形形状的区域140d。该区域140d作为形成控制电极170的部分被利用。
接着，形成覆盖除了开口部分之外的整个元件的绝缘层161(图46(a)、(b)。开口部分为：使贯穿胶粘剂层150的通孔TH23部分开口的开口部161c、用于连接第一电极金属膜140和第四电极金属膜148的开口部分(开口部161a、161b))。
在形成了绝缘层161后，形成连接第一电极金属膜140和第四电极金属膜148的控制电极171、连接第二电极金属膜142和第三电极金属膜146的公共电极181(图47(a)、(b))。
具有以上结构的实施例4的致动器A2与实施例3同样，它的一对压电体元件V1、V2分别在第一薄膜压电体138的外周侧面具有台阶部138c，并且在第二薄膜压电体144的外周侧面具有台阶部144c。由此，通过台阶部138c和台阶部144c能电分离制造过程中附着在侧壁部上的能引起漏电流的侧壁附着物。另外，实施例4的致动器A2中，它的一对压电体元件V1、V2分别在切口部148k2和切口部138k2之间，具有与干蚀刻方向正交的电极分离面即台阶部，所以能通过台阶部电分离附着在切口部148k2和切口部138k2的侧壁上的侧壁附着物。
因此，在实施例4的致动器A2中，在它的一对压电体元件V1、V2中，分别能抑制第一电极金属膜140和第二电极金属膜142之间的漏电流、第三电极金属膜146和第四电极金属膜148之间的漏电流。由此，根据实施例4的致动器，能提供使元件全体的漏电流变得极小的致动器。
如上所述，根据本发明的薄膜压电体元件，因为在薄膜压电体的上表面上设置了露出薄膜压电体的周围区域，所以通过该周围区域，分离了薄膜压电体元件侧面的附着物。由此，在薄膜压电体两面上形成的电极金属膜彼此不会通过侧壁附着物短路，能提高电极金属膜之间的绝缘性，能提高薄膜压电体元件的可靠性。
另外，根据本发明，能提供漏电流小并且可靠性高的致动器。

Claims (17)

1.一种薄膜压电体元件，至少包含一个由具有彼此相对的第一面和第二面的薄膜压电体、所述第一面上的第一电极金属膜、所述第二面上的第二电极金属膜构成的单位层叠体，其特征在于：
在所述第一电极金属膜和所述第二电极金属膜之间设置了由围绕所述第二电极金属膜的周边且让所述薄膜压电体露出的区域构成的、属于与所述第一面平行的所述薄膜压电体表面的电极分离面。
2.根据权利要求1所述的薄膜压电体元件，所述电极分离面是设置在所述薄膜压电体侧面的台阶部。
3.根据权利要求1所述的薄膜压电体元件，所述电极分离面是位于所述第二电极金属膜的外侧的所述第二面的外周部分。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的薄膜压电体元件，所述电极分离面的宽度是0.1μm以上。
5.一种薄膜压电体元件，包含第一和第二单位层叠体，前者由具有彼此相对的第一面和第二面的第一薄膜压电体、所述第一面上的第一电极金属膜、所述第二面上的第二电极金属膜构成，后者由具有彼此相对的第三面和第四面的第二薄膜压电体、所述第三面上的第三电极金属膜、所述第四面上的第四电极金属膜构成；并把所述第一单位层叠体和所述第二单位层叠体在使所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜相对的状态下接合在一起；
其特征在于：
所述第一电极金属膜和所述第二电极金属膜之间，具有由围绕所述第二电极金属膜的周边且让所述薄膜压电体露出的区域构成的第一电极分离面；
并且，第三电极金属膜和所述第四电极金属膜之间，具有由围绕所述第四电极金属膜的周边且让所述薄膜压电体露出的区域构成的第二电极分离面。
6.根据权利要求5所述的薄膜压电体元件，所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜通过绝缘性的粘合层接合，所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜通过在所述粘合层上形成的通孔连接。
7.根据权利要求6所述的薄膜压电体元件，所述通孔在一凹部内形成，该凹部是通过除去所述第四电极金属膜和所述第二薄膜压电体至到达所述第三电极金属膜的程度而设置成的，该凹部在所述第二薄膜压电体的内周侧面上具有与所述第三面平行的电极分离面。
8.根据权利要求6所述的薄膜压电体元件，所述通孔在一切口部形成，该切口部是通过除去所述第四电极金属膜和所述第二薄膜压电体至到达所述第三电极金属膜的程度而设置成的，该切口部在所述第二薄膜压电体侧面上具有与所述第三面平行的电极分离面。
9.一种致动器，具有在彼此平行的方向上伸缩的一对压电体元件，其特征在于：
各压电体元件均包含第一和第二单位层叠体，前者由具有彼此相对的第一面和第二面的第一薄膜压电体、所述第一面上的第一电极金属膜、所述第二面上的第二电极金属膜构成，后者由具有彼此相对的第三面和第四面的第二薄膜压电体、所述第三面上的第三电极金属膜、所述第四面上的第四电极金属膜构成；并把所述第一单位层叠体和所述第二单位层叠体在使所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜相对的状态下接合在一起；
所述第一电极金属膜和所述第二电极金属膜之间，具有由围绕所述第二电极金属膜的周边且让所述薄膜压电体露出的区域构成的第一电极分离面；
并且，第三电极金属膜和所述第四电极金属膜之间，具有由围绕所述第四电极金属膜的周边且让所述薄膜压电体露出的区域构成的第二电极分离面。
10.根据权利要求9所述的致动器，关于各所述压电体元件，所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜通过绝缘性的粘合层接合，所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜通过在所述粘合层上形成的通孔连接。
11.根据权利要求10所述的致动器，所述通孔在一凹部内形成，该凹部是通过除去所述第四电极金属膜和所述第二薄膜压电体至到达所述第三电极金属膜的程度而设置成的，该凹部在所述第二薄膜压电体的内周侧面上具有与所述第三面平行的电极分离面。
12.根据权利要求10所述的致动器，所述通孔在一切口部形成，该切口部是通过除去所述第四电极金属膜和所述第二薄膜压电体至到达所述第三电极金属膜的程度而设置成的，该切口部在所述第二薄膜压电体侧面上具有与所述第三面平行的电极分离面。
13.根据权利要求10所述的致动器，所述一对压电体元件的一方的压电体元件的所述通孔上形成的连接所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜的电极金属膜与另一方的压电体元件的所述通孔上形成的连接所述第二电极金属膜和所述第三电极金属膜的电极金属膜彼此连接。
14.一种薄膜压电体元件的制造方法，通过干蚀刻，把由下部电极金属膜、薄膜压电体和上部电极金属膜层叠而成的层叠体加工成给定形状，制造薄膜压电体元件，其特征在于包含：
第一蚀刻工序——在所述上部电极金属膜上形成给定形状的第一掩模，进行干蚀刻，直到在该第一掩模的外侧露出所述薄膜压电体面；和
第二蚀刻工序——除去了所述第一掩模后，形成第二掩模，该第二掩模覆盖加工为给定形状的上部电极金属膜并延伸到该上部电极金属膜周围的薄膜压电体的一部分上，通过干蚀刻，除去位于该第二掩模外侧的薄膜压电体和下部电极金属膜。
15.根据权利要求14所述的薄膜压电体元件的制造方法，在所述第一蚀刻工序中，把所述薄膜压电体蚀刻到厚度方向的中途。
16.一种薄膜压电体元件的制造方法，通过以干蚀刻将层叠体加工成给定形状来制造薄膜压电体元件；把分别由第一电极金属膜、薄膜压电体、第二薄膜压电体层叠而成的两个单位层叠体在使一方的单位层叠体的第二电极金属膜和另一方的单位层叠体的第一电极金属膜相对的状态下用胶粘剂层接合在一起而形成层叠体，其特征在于：
当加工所述各单位层叠体时，把将所述第一电极金属膜加工成给定形状的下部蚀刻工序和将所述第二电极金属膜加工成给定形状的上部蚀刻工序分开设；
在所述下部蚀刻工序中，形成用于形成所述第一电极金属膜的掩模，使其覆盖所述第二电极金属膜和从它的周围露出的薄膜压电体的一部分，除去位于该掩模外侧的薄膜压电体和第一电极金属膜。
17.根据权利要求16所述的薄膜压电体元件的制造方法，加工所述另一方的单位层叠体的第一电极金属膜的下部蚀刻工序和加工所述一方的单位层叠体的第二电极金属膜的上部蚀刻工序是基于同一掩模的连续蚀刻工序。
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