CN1438117A - 压电体元件、液体喷头以及它们的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种压电体元件及使用它的喷墨式打印头的制造方法，在下部电极(42)上形成Ti膜后，通过多次形成构成压电体薄膜(43)的压电体层膜，并在该压电体薄膜(43)上形成上部电极(44)，从而完成压电体元件(40)的制造。在多次形成所述压电体层膜时，使第1次形成膜的烧结温度比其它各次形成膜的烧结温度高。另外，使第1次形成膜的烧结时间比其它各次形成膜的烧结时间长。这样，可以使100面取向度提高，并能防止下部电极的氧化和Pb的扩散。

Description

压电体元件、液体喷头以及它们的制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有机电转换功能的压电体元件、使用该压电体元件的液体喷头、以及它们的制造方法。特别是涉及用于液体喷头时可获得优良压电特性的压电体元件、使用该压电体元件的液体喷头、以及它们的制造方法。
背景技术
喷墨式打印头等的液体喷头，采用压电体元件来作为墨滴等液滴喷出的驱动源。这种压电体元件的构成中通常具有压电体薄膜和夹住压电体薄膜而配置的上部电极及下部电极。
在现有技术中，开发出的有通过规定由皓酸钛酸铅(PZT)组成的薄膜的结晶结构或使钛核形成在下部电极上，从而改善了特性的压电体元件。例如，有菱面体晶系的结晶构造并具有所定取向度的PZT薄膜(特开平10-81016号公告)。另外还有将钛核形成在铱的下部电极上的压电体元件(特开平8-335676号公告)。
但是，在现有的压电体元件制造工艺中，存在较难稳定地取得压电体薄膜的所需结晶面取向度的问题。这种压电体元件，因结晶面的取向度不稳定所以很难取得稳定的高压电特性。它是无法充分得到喷墨式打印头以及打印机的印字性能的主要原因。
另一方面，在存储单元或电容器等铁电体薄膜元件的制造方法中，公开有用溶胶凝胶法分6次在白金膜上形成PZT薄膜的方法(特开平6-5948号公告)。特别是，要使开始的2个步骤的烧结温度比其它4个步骤的高，而使最后的2个步骤的烧结时间比其它的4个步骤的长。
但是，即使通过所述的方法，也没能获得适合压电体元件的取向性。
另外，因现有的压电体膜及下部电极的膜内的应力大，所以存在可靠性并不一定高的问题。
另外，在现有的压电体元件制造工艺中，没有考虑钛核被压电体薄膜层裹入的情况。因此，如图8及9所示，还存在着在压电体薄膜(PZT)的与下部电极(BE)的界面上，成为富钛而会残存组成为不连续的部分的问题。因此，在压电体薄膜层的膜厚方向上Zr/Ti比会产生不均匀，因压电体薄膜层中残存有内应力，所以有可能得不到足够的压电特性和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种通过稳定且再现性良好地获得适应压电体薄膜的取向度，从而实现具有稳定且高压电特性的压电体元件及使用它的液体喷头的制造方法。另外，提供一种通过减小压电体薄膜及下部电极的膜内应力，实现可靠性高的压电体元件及使用它的液体喷头。
另外，其目的在于，提供一种可以得到在膜厚方向具有均一组成的压电体薄膜，可以减小膜内应力的方法，提供一种具有良好的压电特性及可靠性的压电体元件及使用它的喷墨式打印头。
本发明的压电体元件的制造方法，在叠层的下部电极上形成Ti膜后，通过多次形成压电体层膜而形成100面优先取向的PZT的压电体薄膜，并在该压电体薄膜上形成上部电极。在多次形成所述压电体层膜时，使第1次形成膜的烧结温度比其它各次形成膜的烧结温度高。压电体元件的机电转换功能在100面优先取向的压电体薄膜时好。第1次形成膜时的压电体薄膜会对其后叠加的压电体薄膜产生较大影响。
在所述制造方法中，最好使所述第1次形成膜的烧结温度在所述叠层的下部电极相互扩散的温度以上。另外，最好使其它次的形成膜的烧结温度在所述叠层的下部电极相互扩散的温度以下。通过提高第1次的烧结温度，可以得到100面优先取向的压电体薄膜。另外，在第1次烧结的过程中，使层叠的下部电极相互扩散，形成均匀的下部电极。但是，若下部电极的相互扩散过量时，因存在贴紧性等问题所以是应避免的。
另外，本发明的压电体元件的制造方法，在多次形成所述压电体层膜时，通过使第1次形成膜的烧结时间比其它各次形成膜的烧结时间长，可以得到与上述同样的效果。
在所述制造方法中，最好使所述各压电体层的形成膜的烧结，通过从所述下部电极侧加热而进行。另外，最好使所述各压电体层的形成膜，通过溶胶凝胶法或MOD法进行。
另外，本发明的压电体元件的制造方法，在下部电极上形成Ti膜后，通过溶胶凝胶法多次形成由PZT组成的压电体层膜而形成压电体薄膜，并在该压电体薄膜上形成上部电极。并且，在多次形成所述压电体层膜时，使第1次形成膜时所涂敷的第1层溶解胶的Zr/Ti比，比其它层溶解胶的Zr/Ti比高。
此外，在所述各制造方法中，最好使所述Ti膜形成的膜厚在3nm以上7nm以下。最好使所述下部电极至少包含Ir。
另外，本发明是具有通过所述制造方法而制造的压电体元件液体喷头的制造方法。该方法包括：在基板的一面形成振动板的工序；在所述振动板上形成所述压电体元件的工序；以及对所述基板进行蚀刻形成压力室的工序。
另外，本发明的压电体元件，由依次叠加的振动板、下部电极、压电体薄膜及上部电极构成，其特征在于，所述压电体薄膜是100面优先取向的PZT，在所述下部电极侧与所述上部电极侧中(100)面取向度不同。
在所述压电体元件中，最好使所述压电体薄膜中的所述上部电极侧的部分的(100)面取向度，比所述下部电极侧的部分的(100)面取向度高。
另外，在所述压电体元件中，最好使所述压电体元件具有从所述下部电极侧向所述上部电极侧延伸的连续的柱状结晶。
本发明的另一压电体元件，具有：下部电极、形成在所述下部电极上的压电体薄膜、以及形成在所述压电体薄膜上的上部电极，在所述压电体薄膜的、与所述下部电极的交界面附近中，至少压电体的结晶粒界以外的部分的组成在膜厚方向上均匀。
另外，本发明的液体喷头的特征在于，包括：具有所述压电体元件、相应所述压电体元件的机械变位内部容积会产生变化的压力室、以及与所述压力室连通喷出液滴的喷出口。
附图说明
图1是说明采用本发明一实施方案的压电体元件的打印机的构造的立体图。
图2是表示本发明一实施方案的作为液体喷头的喷墨式打印头的主要部位的构造的分解立体图。
图3(a)是将所述喷墨式打印头的压电体元件部分扩大的平面图，(b)是沿i-i线的剖面图，(c)是沿ii-ii线的剖面图。
图4是表示本发明压电体元件及喷墨式打印头的制造方法的剖面示意图。
图5是表示本发明压电体元件及喷墨式打印头的制造方法的剖面示意图。
图6是表示通过实施方案2的制造方法所制造的压电体薄膜的各层的100取向度的曲线。
图7是示意性地表示通过实施方案2的制造方法所制造的压电体薄膜的柱状结晶的情况的剖面图。
图8是通过现有制造方法得到的压电体元件的TEM照片及其描画图。
图9是图8的放大照片及其描画图。
其中：20-压力室基板；30-振动板；31-氧化膜；32-ZrO2膜；40-压电体元件；42-下部电极；43-压电体薄膜；44-上部电极。
具体实施方式
(1.喷墨式打印机的整体构成)
图1是说明采用本实施方案的压电体元件的液体喷出装置的打印机的构造的立体图。在该打印机中，在主体2上设有托架3、排出口4以及操作按钮9。并且在主体2的内部，还具有作为液体喷头的喷墨式打印头1、送纸机构6、控制电路8。
喷墨式打印头1具有形成在基板上的多个压电体元件，并相应来自控制电路8所供给的喷出信号可以从喷嘴喷出作为液体的墨。
主体2是打印机的框体，在从托架3能够供给打印纸5的位置上配置送纸机构6，并配置喷墨式打印头1使其能在打印纸5上印字。托架3构成为可以将未印字的打印纸5供给到送纸机构6中，排出口4是排出打印结束后的打印纸5的出口。
送纸机构6具有马达600、滚轴601、602以及其他图中没有表示的机械构造。马达600能够相应来自控制电路8所供给的驱动信号进行旋转。机械构造构成为使马达600的旋转力能够传递到滚轴601、602上。滚轴601及602在得到马达600的旋转力时能够旋转，并通过旋转将托架3上所载置的打印纸5拉入，构成由打印头1可以打印的状态。
控制电路8具有图中没有表示的CPU、ROM、RAM、以及接口电路等，并通过图中没有表示的连接器与由计算机所供给的打印信息对应地，将驱动信号供给到送纸机构6，或将喷出信号供给到喷墨式打印头1中。另外，控制电路8与来自操作面板9的操作信号相对应地进行动作模式的设定和复位处理等。
由于本实施方案的打印机中设置有具有后面将要叙述的高稳定的压电特性和良好的打字性能的喷墨式打印头，所以构成了高性能的打印机。
(2.喷墨式打印头的构成)
图2是表示本发明一实施方案的喷墨式打印头的主要部位的构造的分解立体图。
如图2所示，喷墨式打印头的构成中，具有喷嘴板10、压力室基板20以及振动板30。压力室基板20具有压力室(空腔)21、侧壁22、储墨缸23以及供给口24。压力室21是通过对硅基板进行蚀刻而形成的用于喷出墨水等的贮藏空间。侧壁22形成为可分割压力室21。储墨缸23是将墨水经供给口24供给到各压力室21的共同流通路径。
喷嘴板10形成在压力室基板20的一方的面，并且，在设在压力室基板20上的各压力室21的相应位置上配设有喷嘴11。
振动板30是将后面将要叙述的氧化膜31和ZrO2膜32叠层而形成的，并且形成在压力室基板20的另一方的面。在振动板30上，设有图中没有表示的墨水罐连接口，并能将贮存在图中没有表示的墨水罐中的墨水供给到压力室基板20的储墨缸23中。
由喷嘴板10、振动板30以及压力室基板20所组成的打印头单元，收放进框体25后构成喷墨式打印头1。
(3.压电体元件的构成)
图3(a)是将所述喷墨式打印头的压电体元件部分扩大的俯视图，(b)是沿i-i线的剖面图，(c)是沿ii-ii线的剖面图。
如图3所示，压电体元件40是在氧化膜31上依次叠加ZrO2膜32、下部电极42、压电体薄膜43以及上部电极44而形成。
氧化膜31是作为绝缘膜形成在例如由厚度为220μm的单晶硅构成的压力室基板20上的。最好将由氧化硅(SiO2)组成的膜形成1.0μm的厚度来构成氧化膜31。
ZrO2膜32是具有弹性的层，与氧化膜31成为一体地构成了振动板30。该ZrO2膜32，因具有提供弹性的功能，所以最好使其具有200nm以上800nm以下的厚度。
在ZrO2膜32与下部电极42之间，最好设有由能使双方的层贴紧的金属、最好是钛或铬构成的贴紧层(图中没有表示)。贴紧层可以改善向压电体元件的设置面的紧密接触性，其膜厚设置为10nm。
下部电极42在此是具有至少包括Ir的层的叠层构造，例如是由最下层开始层叠包括Ir的层/包括Pt的层/包括Ir的层的叠层构造。
但下部电极42的构造并不限于此，也可以是由包括Ir的层/包括Pt的层，或包括Pt的层/包括Ir的层构成的2层构造。
压电体薄膜43是由压电体陶瓷的结晶构成的铁电体，最好由钛酸皓酸铅(PZT)等的铁电体压电体材料、或在其中添加了氧化铌、氧化镍或氧化镁等的金属氧化物构成。
最好使压电体薄膜43通过X线衍射广角法测量的100面取向度为70％以上，80％以上更好。通过这样作可以得到优良的压电特性。并且，110面取向度为10％以下、111面取向度为残部。但设100面取向度、110面取向度记111面取向度之和为100％。
另外，本说明书中所称“100面取向度”是指，将在X线衍射广角法中采用CuKa线时的XYZ面所对应的峰值(2θ)的衍射强度表示为I(XYZ)时，I(100)与I(100)、I(110)及I(111)之和的比值。
压电体薄膜43的厚度，限制到在制造过程中不会发生裂纹的程度，而另一方面，需要加厚到呈现足够的变位特性的程度，因此，设定在例如1000nm以上1500nm以下。
上部电极44是与下部电极42构成对的电极，最好由Pt或Ir构成，上部电极44的厚度最好在50nm左右。
下部电极42对各压电体元件来说是共同的电极。与此相对，布线用下电极42a虽然位于与下部电极42相同高度的层，但与下部电极42和其它布线用下电极42a呈隔离状态，经细带电极45可与上部电极44导通。
(4、喷墨式打印头的动作)
对上述喷墨式打印头1的构成中的打印动作进行说明。当由控制电路8输出驱动信号时，送纸机构6动作通过打印头1将打印纸5输送到可以进行打印的位置。当控制电路8没有提供喷出信号在压电体元件的下部电极42与上部电极44之间没有施加驱动电压的情况下，在压电体膜43上不会产生形变。在设有没有提供喷出信号压电体元件的空腔21中，不会产生压力变化，从喷嘴11也不会喷出墨滴。
而当控制电路8提供喷出信号在压电体元件的下部电极42与上部电极44之间施加一定的驱动电压的情况下，压电体膜43产生变形。在设有提供喷出信号压电体元件的空腔21中，其振动板30产生大的弯曲。因此，空腔21内地压力瞬时升高，由喷嘴11喷出墨滴。通过对打印头中对应图像数据的位置的压电体元件单独提供喷出信号，可以使其打印任意的文字或图形。
(5、实施方案1的制造方法)
下面，对本发明的压电体元件的制造方法进行说明。图4及图5是表示本发明压电体元件及喷墨式打印头的制造方法的剖面示意图。
氧化膜形成工序(S1)
这一工序是将作为压力室基板20的硅基板在含有氧气或水蒸气的氧化性气氛中进行高温处理，形成由氧化硅(SiO2)组成的氧化膜31的工序。在这一工序中，除了通常使用的热氧化法之外，也可以使用CDV法。
形成ZrO2膜的工序(S2)
在形成有压力室基板20的一个面上的氧化膜31上，形成ZrO2膜32的工序。该ZrO2膜32可以通过在含氧气氛中对通过溅射法或真空蒸镀法等而形成的Zr层进行高温处理得到。
形成下部电极的工序(S3)
在ZrO2膜32上形成含Ir的下部电极42。例如，首先形成含Ir的层，接着形成含Pt的层，再次形成含Ir的层。
构成下部电极42的各层是通过溅射法等使Ir或Pt附着在ZrO2膜32上而形成。另外，最好在形成下部电极42之前，通过溅射法或真空蒸镀法形成由钛或铬组成的贴紧层(图中没有表示)。
下部电极形成后的图形化工序(S4)
下部电极形成后，为了将其与布线用下电极42a分离，首先对下部电极层42掩膜成所需形状，再通过对其周围进行蚀刻而完成图形化。具体地说，首先通过旋转器法或喷射法等在下部电极上涂敷均匀厚度的抗蚀材料(图中没有表示)，其次，将掩膜成形为压电体元件的形状后进行曝光显影，将抗蚀图形形成在下部电极上(图中没有表示)。通过通常的离子研磨或干式蚀刻法等去除下部电极后露出ZrO2膜32。
另外，在所述图形化工序中为了去除附着在下部电极表面上的污染物质和氧化部分等，通过抛光进行清洗(图中没有表示)。
形成Ti核的工序
该工序是通过溅射法在下部电极42上形成Ti核(层)(图中没有表示)的工序。形成Ti核(层)的原因是，通过使Ti结晶作为核生长为PZT，结晶生长会由下部电极一侧开始，得到致密的柱状的结晶。
另外，所述Ti核(层)的平均厚度为3～7nm，最好为4～6nm。
形成压电体前驱体膜的工序(S5)
该工序是通过溶胶凝胶法形成压电体前驱体膜43’的工序。
首先通过旋转涂敷等涂敷方法在Ti核上涂敷由有机金属烃氧基金属溶液组成的溶解胶。其次，在一定温度下以一定时间进行干燥，使溶剂挥发。干燥后，进一步在大气气氛下以规定的高温和时间进行脱脂，使与金属配位的有机配位子热分解，形成金属氧化物。将该涂敷、干燥、脱脂的各工序重复规定的次数，例如2次，叠加形成由2层组成的压电体前驱体膜。通过这些干燥和脱脂处理，溶液中的金属烃氧基金属和醋酸盐经配位子的热分解形成金属、氧、金属网。
另外，该工序并不局限于溶胶凝胶法，也可以用MOD(Metal OrganicDeposition)法。
烧结工序(S6)
该工序是在形成压电体前驱体膜43’后，通过烧结使压电体薄膜结晶化的工序。通过该烧结，压电体前驱体膜43’由非结晶状态变成菱面体结晶构造，向呈机电转换作用的薄膜变化，成为通过X线衍射广角法测量的100面取向度为75％以上的压电体薄膜43。在该烧结工序中，最好从下部电极一侧开始进行加热。通过从下部电极一侧开始进行加热，结晶生长会从下部电极一侧开始，因而可以更可靠地进行取向控制。
通过多次重复进行如上的前驱体膜的形成(S5)和烧结(S6)，可以使压电体薄膜43成为所需的膜厚。例如假设烧结1次涂敷的前驱体膜的膜厚为200nm，则将其重复6次。通过第2次以后烧结所形成的层，依次受到下层的压电体膜的影响结晶生长，在整个压电体薄膜43上100面取向度成为75％以上。
特别是在本实施方案中，6次烧结工序中，使第1次的烧结温度比其它次的烧结温度高。当提高烧结温度后，在烧结初期结晶化的PbTiO3的比例增加，以其为核PZT进行生长。PbTiO3在居里点以上成为立方晶且100取向。可以得到100面取向度高的PZT被认为就是这一缘故。
另外，即使在使第1次烧结时间比其它次烧结时间长的情况下也可以得到同样的效果。并且，也可以同时使第1次烧结温度比其它次烧结温度高和使第1次烧结时间比其它次烧结时间长。
这样，在本实施方案中，可以在第1次的烧结工序中得到100面取向度高的压电体薄膜。由于在其它次的烧结工序中结晶化会受到第1次形成的压电体薄膜的结晶取向的影响，所以可以提高整个压电体薄膜43的压电特性。并且，在本实施方案中，在除了第1次的其它次的烧结工序中，不仅可以使下部电极42的相互扩散和氧化最小，还可以使Pb的扩散最小。这样，可以得到均匀且可靠性高的压电体薄膜43。
上部电极形成工序(S7)
在压电体薄膜43上，通过电子束蒸镀法或溅射法形成上部电极44。
压电体薄膜及上部电极去除工序(S8)
该工序是对压电体薄膜43及上部电极44图形化成压电体元件的规定形状的工序。具体地说，在上部电极44上旋转涂敷抗蚀材料后，在相应应形成压力室的位置进行曝光、显影而图形化。将留下的抗蚀材料作为掩膜通过离子研磨等方法蚀刻上部电极44和压电体薄膜43。在以上工序中形成压电体元件40。
细带电极形成工序(S9)
其次，形成与上部电极44和布线用下电极42a导通的细带电极45。细带电极45的材质刚性较低，最好是电阻较低的金。也可以采用铝和铜等。细带电极45形成为约0.2μm的膜厚，然后进行图形化，并留下各上部电极与布线用下电极的导通部。
压力室形成工序(S10)
其次，对形成有压电体元件40的压力室基板20的另一面，实施各向异性蚀刻或采用平行平板型反应性离子蚀刻等活性气体的各向异性蚀刻，形成压力室21。未经蚀刻而留下的部分成为侧壁22。
喷嘴粘接工序(S11)
最后，用粘接剂将喷嘴板10粘接到蚀刻后的压力室基板20上。在粘接时，将各喷嘴11调整配置到各压力室21的空间。将粘接了喷嘴板10的压力室20安装在图中没有表示的框体上，完成喷墨式打印头1。
(6、实施方案2的制造方法)
实施方案2的制造方法只有在压电体薄膜的烧结工序(S6)中的烧结条件与实施方案1不同，其它有实施方案1的制造方法相同。
在实施方案1中，使第1次烧结温度比其它次的烧结温度要高，但即使各层的烧结温度相同，也可以得到可靠性高的压电体薄膜。特别是，在下部电极上形成Ti核(膜)后，通过多次重复形成压电体前驱体膜的工序和从下部电极对其进行加热的工序，得到了上部电极侧的(100)面取向度比下部电极侧的(100)面取向度高的压电体薄膜。
图6是表示通过实施方案2的制造方法所制造的压电体薄膜的各层的100取向度的曲线。如图所示，在靠近下部电极侧的层中100面取向度约为65％，但随着层数的叠加100面取向度连续上升，到第6层时约为80％，第10层时约为92％。
从该压电体薄膜的结晶构造可以看出，具有从下部电极侧开始向上部电极侧延伸的连续的柱状结晶。图7是示意性地表示通过实施方案2的制造方法所制造的压电体薄膜的柱状结晶的情况的剖面图。如图所示，形成在紧靠下部电极上压电体薄膜的第1层(111)面取向的所占的比例较大。在(111)面上取向的PZT的上面，虽然容易形成(111)面取向的PZT，但随着向上部电极侧靠近(100)面取向的所占比例逐渐增加。在(100)面上取向的PZT的上面，形成(100)面取向的PZT。其结果，如图所示，形成了(111)面取向的PZT柱状结晶和(100)面取向的PZT柱状结晶。这是因为100面取向的PZT膜的结晶生长速度比111面取向的PZT膜要快。
但是，如图7所示，包含压电体薄膜43压电体元件，因叠加在包含氧化膜31及ZrO2膜32的振动板上，所以振动的中立线比压电体薄膜的中心更靠近下部电极侧。因此，通过降低靠近中立线的下部电极侧的压电特性，提高远离中立线的上部电极侧的压电特性，可以减轻在压电体薄膜及下部电极中产生的内部应力。实施方案2的压电体薄膜，因将上部电极侧的(100)面取向度比下部电极侧高，所以叠加在振动板上作为驱动器使用时，不易产生内部应力，可以实现可靠性高的压电体薄膜。
(7、实施例)
将每2次涂敷PZT前驱体膜进行烧结形成PZT薄膜的工序，重复6次，得到整体具有1.3μm膜厚的PZT薄膜。下面表示使上述6次中除了第1次外的5次的烧结条件为700℃，30分钟，改变各种第1次的烧结条件时所得到的PZT的100面取向度。此外，叠层的下部电极相互进行扩散的温度为700℃。
第1次烧结条件/100面取向度
700℃，30分钟/72％(实施例B1)
700℃，60分钟/83％(实施例A1)
750℃，30分钟/75％(实施例A2)
800℃，30分钟/86％(实施例A3)
根据实施方案1，如实施例A1所示，通过使第1次的烧结时间比其它次的烧结时间长，得到了所希望的100面取向度。另外，如实施例A2及A3所示，通过使第1次的烧结温度比其它次的烧结温度高，得到了所希望的100面取向度。特别是，使第1次的烧结温度为800℃时，得到了更加理想的100面取向度。
实施例B1的100面取向度虽然是压电体薄膜整体的平均值，但该实施例B1的详细，如实施方案2的制造方法所述。
(8、实施方案3的制造方法)
在实施方案3的制造方法中，除了在压电体前驱体膜的形成工序(S5)中，采用了与实施方案1组成不同的溶解胶的溶胶凝胶法之外，其余与实施方案1的制造方法相同。
在实施方案3中，在通过多次形成由PZT组成的压电体层而形成压电体薄膜的工序中，使在第1次形成膜中所涂敷的2层压电体前驱体膜中的第1层溶解胶的Zr/Ti比，高于第2层溶解胶或其它次形成膜中所涂敷的压电体前驱体膜的Zr/Ti比。例如，以100nm的厚度涂敷所述第1层溶解胶时，使所述第1层溶解胶的Zr/Ti比为58/42，而使其余层溶解胶的Zr/Ti比为55/45。该Zr/Ti比，最好根据形成在下部电极上的所述Ti层的厚度和所述涂敷的第1层的溶解胶的厚度，改变为适当的值。
这样得到的压电体薄膜43，与下部电极42的交界面附近的组成、尤其是Zr/Ti比在膜厚方向成为均匀状态。图8及图9是使所有层的溶解胶的Zr/Ti比为55/45时的TEM照片。在下部电极上存在5nm左右的不连续。这是富钛的压电体。在本发明的压电体膜中观察不到富钛的压电体层。
(9、其它应用例)
本发明可以不受所述实施方案的限制地进行各种变形。例如，用本发明制造的压电体元件不但可以是所述喷墨式打印头的压电体元件，也可以应用于非易失性半导体存储装置、薄膜电容器、热电检测器、传感器、表面弹性波光学导波管、光学存储装置、空间光调制器、类似用于二极管激光器的频率二倍器等的铁电装置、介质装置、热电装置、压电体装置、以及电光学装置的制造中。
另外，本发明的液体喷头除了喷出用于喷墨式打印装置的墨水的打印头之外，也可以应用于喷出各种液体，例如喷出含有用于液晶显示器等的彩色滤光膜的制造的颜料的液体的喷头、喷出含有用于有机EL显示器或FED(面发光显示器)等的电极形成的电极材料的液体的喷头、以及喷出含有用于防生物功能集成电路芯片制造的未加工有机物的液体的喷头等。
依据本发明，通过稳定地再现性良好地获得适应压电体薄膜的取向度，可以提供一种具有稳定的高压电特性的压电体元件及使用它的液体喷头。另外，可以减轻压电体膜及下部电极的膜内应力，提供一种高可靠性的压电体元件及使用它的液体喷头。
另外，可以提供一种可以获得在膜厚方向上有均匀组成的压电体薄膜，并可降低膜内应力的方法，可以提供一种具有良好的压电特性及可靠性的压电体元件及使用它的喷墨式打印头。

Claims (14)

1.一种压电体元件的制造方法，在叠层的下部电极上形成Ti膜后，通过多次形成压电体层膜而形成100面优先取向的PZT的压电体薄膜，并在该压电体薄膜上形成上部电极，其特征在于，
在多次形成所述压电体层膜时，使第1次形成膜的烧结温度比其它各次形成膜的烧结温度高。
2.根据权利要求1所述的压电体元件的制造方法，其特征在于，所述第1次形成膜的烧结温度在所述叠层的下部电极形成相互扩散状态的温度以上。
3.一种压电体元件的制造方法，在下部电极上形成Ti膜后，通过多次形成压电体层膜而形成100面优先取向的PZT的压电体薄膜，并在该压电体薄膜上形成上部电极，其特征在于，
在多次形成所述压电体层膜时，使第1次形成膜的烧结时间比其它各次形成膜的烧结时间长。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的压电体元件的制造方法，其特征在于，所述各压电体层的形成膜的烧结，是通过从所述下部电极侧加热而进行的。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的压电体元件的制造方法，其特征在于，所述各压电体层的形成膜，是通过溶胶凝胶法或MOD法进行的。
6.一种压电体元件的制造方法，在下部电极上形成Ti膜后，通过溶胶凝胶法多次形成由PZT组成的压电体层膜而形成压电体薄膜，并在该压电体薄膜上形成上部电极，其特征在于，
在多次形成所述压电体层膜时，使第1次形成膜时所涂敷的第1层溶胶的Zr/Ti比，比其它层溶胶的Zr/Ti比高。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的压电体元件的制造方法，其特征在于，所述Ti膜形成的膜厚在3nm以上7nm以下。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的压电体元件的制造方法，其特征在于，所述下部电极至少包含Ir。
9.一种液体喷头的制造方法，具有通过权利要求1～8中任一项所述的制造方法而制造的压电体元件，其特征在于，包括：
在基板的一面形成振动板的工序；
在所述振动板上形成所述压电体元件的工序；以及
对所述基板进行蚀刻形成压力室的工序。
10.一种压电体元件，由依次叠加的振动板、下部电极、压电体薄膜及上部电极构成，其特征在于，
所述压电体薄膜是100面优先取向的PZT，在所述下部电极侧与所述上部电极侧中(100)面取向度不同。
11.根据权利要求10所述的压电体元件，其特征在于，所述压电体薄膜中的所述上部电极侧的部分的(100)面取向度，比所述下部电极侧的部分的(100)面取向度高。
12.根据权利要求10或11所述的压电体元件，其特征在于，所述压电体元件具有从所述下部电极侧向所述上部电极侧延伸的连续的柱状结晶。
13.一种压电体元件，具有：下部电极、形成在所述下部电极上的压电体薄膜、以及形成在所述压电体薄膜上的上部电极，其特征在于，
在所述压电体薄膜的、与所述下部电极的交界面附近中，至少压电体的结晶粒界以外的部分的组成在膜厚方向上均匀。
14.一种液体喷头，其特征在于，包括：具有权利要求10～13中任一项所述的压电体元件、相应所述压电体元件的机械变位其内部容积会产生变化的压力室、以及与所述压力室连通的喷出液滴的喷出口。
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