JP2002043642A - 強誘電体薄膜素子およびその製造方法、ならびにこれを用いたインクジェット記録ヘッド及びインクジェットプリンタ - Google Patents
強誘電体薄膜素子およびその製造方法、ならびにこれを用いたインクジェット記録ヘッド及びインクジェットプリンタInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強誘電体薄膜の配向性を適切に制御しつつ、
鉛原子の下部電極への拡散および下部電極の酸化を防止
して、特性の優れた強誘電体薄膜素子およびその製造方
法を提供する。 【解決手段】 上部電極４４および下部電極４２を備
え、この間に強誘電体薄膜を備えてなる強誘電体薄膜素
子１００において、強誘電体薄膜４３は、初期層４３１
と後期層４３２とが積層されてなり、後期層４３２の結
晶粒の平均粒径のほうが、初期層４３１の結晶粒の平均
粒径よりも小さくなるように構成する。
鉛原子の下部電極への拡散および下部電極の酸化を防止
して、特性の優れた強誘電体薄膜素子およびその製造方
法を提供する。 【解決手段】 上部電極４４および下部電極４２を備
え、この間に強誘電体薄膜を備えてなる強誘電体薄膜素
子１００において、強誘電体薄膜４３は、初期層４３１
と後期層４３２とが積層されてなり、後期層４３２の結
晶粒の平均粒径のほうが、初期層４３１の結晶粒の平均
粒径よりも小さくなるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は強誘電体薄膜素子に
関し、特に、ゾルゲル法を用いた製造方法およびこれに
より得られた強誘電体薄膜素子に関する。
関し、特に、ゾルゲル法を用いた製造方法およびこれに
より得られた強誘電体薄膜素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジルコン酸チタン酸鉛に代表される強誘
電性薄膜は、自発分極、高誘電率、電気光学効果、圧電
効果、及び焦電効果等の機能を有し、広範なデバイス開
発に応用されている。
電性薄膜は、自発分極、高誘電率、電気光学効果、圧電
効果、及び焦電効果等の機能を有し、広範なデバイス開
発に応用されている。
【０００３】強誘電体薄膜は、それを構成する結晶の配
向性によって特性が変わるため、強誘電体薄膜を成膜す
る際には結晶配向の制御が必要である。
向性によって特性が変わるため、強誘電体薄膜を成膜す
る際には結晶配向の制御が必要である。
【０００４】強誘電体薄膜の成膜方法としては、スパッ
タリング法、ゾルゲル法、ＣＶＤ法、レーザアブレーシ
ョン法などがあるが、これらのうち、ゾルの塗布、乾
燥、焼成という一連の工程により成膜するゾルゲル法
は、結晶配向の制御性に優れていることが知られてい
る。
タリング法、ゾルゲル法、ＣＶＤ法、レーザアブレーシ
ョン法などがあるが、これらのうち、ゾルの塗布、乾
燥、焼成という一連の工程により成膜するゾルゲル法
は、結晶配向の制御性に優れていることが知られてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ゾルゲル法に
より強誘電体薄膜を成膜する際には、結晶を成長させ所
望の配向を得るために焼成温度を高くする必要がある一
方で、焼成温度を高くすると、ジルコン酸チタン酸鉛の
鉛原子が下部電極のほうへ拡散するとともに、下部電極
が酸化されてしまい、強誘電体薄膜素子としての所望の
特性を得ることができないという問題がある。
より強誘電体薄膜を成膜する際には、結晶を成長させ所
望の配向を得るために焼成温度を高くする必要がある一
方で、焼成温度を高くすると、ジルコン酸チタン酸鉛の
鉛原子が下部電極のほうへ拡散するとともに、下部電極
が酸化されてしまい、強誘電体薄膜素子としての所望の
特性を得ることができないという問題がある。
【０００６】これは、鉛原子の下部電極への拡散および
下部電極の酸化によって、強誘電体薄膜と下部電極との
密着力が低下するとともに、下部電極が劣化して機械的
強度が低下することに起因するものと考えられる。
下部電極の酸化によって、強誘電体薄膜と下部電極との
密着力が低下するとともに、下部電極が劣化して機械的
強度が低下することに起因するものと考えられる。
【０００７】強誘電体薄膜の配向性の改善について、特
開平６−５９４８号公報には、ゾルゲル法により複数回
の成膜工程を経て強誘電体薄膜を形成するにあたり、当
該複数回の成膜工程のうち初期の成膜工程では下地部材
の結晶配向性を受継ぐことのできるような高温で焼成
し、後期の成膜工程では低温で焼成する旨が記載されて
いる。
開平６−５９４８号公報には、ゾルゲル法により複数回
の成膜工程を経て強誘電体薄膜を形成するにあたり、当
該複数回の成膜工程のうち初期の成膜工程では下地部材
の結晶配向性を受継ぐことのできるような高温で焼成
し、後期の成膜工程では低温で焼成する旨が記載されて
いる。
【０００８】しかし、この方法においても、初期の成膜
工程において高温で焼成するために、依然として、ジル
コン酸チタン酸鉛の鉛原子が下部電極のほうへ拡散し、
また、下部電極が酸化されてしまい、強誘電体薄膜素子
の駆動中に下部電極が割れてしまうという問題がある。
工程において高温で焼成するために、依然として、ジル
コン酸チタン酸鉛の鉛原子が下部電極のほうへ拡散し、
また、下部電極が酸化されてしまい、強誘電体薄膜素子
の駆動中に下部電極が割れてしまうという問題がある。
【０００９】そこで、本発明は、強誘電体薄膜の配向性
を適切に制御しつつ、鉛原子の下部電極への拡散および
下部電極の酸化を防止して、特性の優れた強誘電体薄膜
素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
を適切に制御しつつ、鉛原子の下部電極への拡散および
下部電極の酸化を防止して、特性の優れた強誘電体薄膜
素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】また、この強誘電体薄膜素子をインク吐出
駆動源とするインクジェット記録ヘッドおよびこれを用
いたインクジェットプリンタを提供することを目的とす
る。
駆動源とするインクジェット記録ヘッドおよびこれを用
いたインクジェットプリンタを提供することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究の結
果、強誘電体薄膜のうち上部電極側の部分の圧電特性が
良好であれば、優れた強誘電体薄膜素子が得られること
を見出し、本発明をなすに至った。さらには、強誘電体
薄膜のうち下部電極側の部分については、下地である種
Ｔｉ膜を核として結晶成長させることにより、比較的低
い焼成温度によっても結晶を所望に配向させ得ることを
見出し、本発明をなすに至った。
果、強誘電体薄膜のうち上部電極側の部分の圧電特性が
良好であれば、優れた強誘電体薄膜素子が得られること
を見出し、本発明をなすに至った。さらには、強誘電体
薄膜のうち下部電極側の部分については、下地である種
Ｔｉ膜を核として結晶成長させることにより、比較的低
い焼成温度によっても結晶を所望に配向させ得ることを
見出し、本発明をなすに至った。
【００１２】本発明に係る強誘電体薄膜素子は、上部電
極および下部電極を備え、この間に強誘電体薄膜を備え
てなる強誘電体薄膜素子であって、前記強誘電体薄膜
は、複数の層が積層されてなり、当該複数の層におい
て、上部電極側の層の結晶粒の平均粒径のほうが、下部
電極側の層の結晶粒の平均粒径よりも小さいことを特徴
とする。結晶粒の平均粒径を上部電極側と下部電極側と
で変化させかつ上部電極側を小さくすることにより、圧
電特性を低下させることなく、鉛原子の拡散および酸化
を防止した優れた強誘電体薄膜素子を得ることができ
る。
極および下部電極を備え、この間に強誘電体薄膜を備え
てなる強誘電体薄膜素子であって、前記強誘電体薄膜
は、複数の層が積層されてなり、当該複数の層におい
て、上部電極側の層の結晶粒の平均粒径のほうが、下部
電極側の層の結晶粒の平均粒径よりも小さいことを特徴
とする。結晶粒の平均粒径を上部電極側と下部電極側と
で変化させかつ上部電極側を小さくすることにより、圧
電特性を低下させることなく、鉛原子の拡散および酸化
を防止した優れた強誘電体薄膜素子を得ることができ
る。
【００１３】上部電極側の層の結晶粒の平均粒径が小さ
いということは、上部電極側の層の緻密度のほうが、下
部電極側の層の緻密度よりも高いということである。上
部電極側の層における緻密度が高いことにより、優れた
強誘電体薄膜素子を得ることができる。さらに、強誘電
体薄膜は、ペロブスカイト結晶構造を有しており、これ
は単位格子が単純立方格子から多少ゆがんだ結晶構造で
ある。上部電極側の層の結晶粒の緻密度が高いというこ
とは、上部電極側の層の格子定数ａのほうが下部電極側
の層の格子定数ａよりも小さいといえる。上部電極側の
層における格子定数ａが小さいことにより、優れた強誘
電体薄膜素子を得ることができる。
いということは、上部電極側の層の緻密度のほうが、下
部電極側の層の緻密度よりも高いということである。上
部電極側の層における緻密度が高いことにより、優れた
強誘電体薄膜素子を得ることができる。さらに、強誘電
体薄膜は、ペロブスカイト結晶構造を有しており、これ
は単位格子が単純立方格子から多少ゆがんだ結晶構造で
ある。上部電極側の層の結晶粒の緻密度が高いというこ
とは、上部電極側の層の格子定数ａのほうが下部電極側
の層の格子定数ａよりも小さいといえる。上部電極側の
層における格子定数ａが小さいことにより、優れた強誘
電体薄膜素子を得ることができる。
【００１４】また、本発明に係る強誘電体薄膜素子は、
上部電極側の層の厚みのほうが、下部電極側の層の厚み
よりも大きいことが好ましい。これにより、圧電特性を
低下させることなく、鉛原子の拡散および酸化を防止し
た優れた強誘電体薄膜素子を得ることができる。
上部電極側の層の厚みのほうが、下部電極側の層の厚み
よりも大きいことが好ましい。これにより、圧電特性を
低下させることなく、鉛原子の拡散および酸化を防止し
た優れた強誘電体薄膜素子を得ることができる。
【００１５】本発明においては上部電極側の層の厚みの
ほうが、下部電極側の層の厚みよりも大きいことが好ま
しい。
ほうが、下部電極側の層の厚みよりも大きいことが好ま
しい。
【００１６】本発明においては、下部電極と強誘電体薄
膜との間に、種Ｔｉ膜が形成されていることが好まし
い。
膜との間に、種Ｔｉ膜が形成されていることが好まし
い。
【００１７】本発明においては、下部電極側の層が２成
分系の強誘電体材料からなり、上部電極側の層が３成分
系の強誘電体材料からなることが好ましい。
分系の強誘電体材料からなり、上部電極側の層が３成分
系の強誘電体材料からなることが好ましい。
【００１８】本発明においては、下部電極がイリジウム
を含んでいることが好ましい。
を含んでいることが好ましい。
【００１９】また、本発明においては、強誘電体薄膜の
膜厚が０．８ｍ以上２．０μｍ以下であることが好まし
い。
膜厚が０．８ｍ以上２．０μｍ以下であることが好まし
い。
【００２０】本発明によるインクジェット記録ヘッド
は、インクを吐出させるための圧電アクチュエータとし
て、上記強誘電体薄膜素子を備えてなる。
は、インクを吐出させるための圧電アクチュエータとし
て、上記強誘電体薄膜素子を備えてなる。
【００２１】本発明によるインクジェットプリンタは、
上記インクジェット記録ヘッドを印字手段として備えて
なる。
上記インクジェット記録ヘッドを印字手段として備えて
なる。
【００２２】本発明に係る強誘電体薄膜素子の製造方法
は、下部電極の上にゾルを塗布した後に焼成する成膜工
程を複数回行って強誘電体薄膜を形成した後、上部電極
を形成する方法であって、下部電極側の層の成膜工程に
おける焼成温度のほうが、上部電極側の層の成膜工程に
おける焼成温度よりも低いことを特徴とする。下地であ
る種Ｔｉ膜を核として、下部電極側の部分を結晶成長さ
せることにより、比較的低い焼成温度によっても結晶を
所望に配向させることができるので、高温に焼成するこ
とによる下部電極への鉛原子の拡散および下部電極の酸
化を防止することができる。また、上部電極側の部分に
ついては、比較的高温にて焼成することにより、十分に
結晶化をさせ所望に配向させ、優れた圧電特性を得るこ
とができる。
は、下部電極の上にゾルを塗布した後に焼成する成膜工
程を複数回行って強誘電体薄膜を形成した後、上部電極
を形成する方法であって、下部電極側の層の成膜工程に
おける焼成温度のほうが、上部電極側の層の成膜工程に
おける焼成温度よりも低いことを特徴とする。下地であ
る種Ｔｉ膜を核として、下部電極側の部分を結晶成長さ
せることにより、比較的低い焼成温度によっても結晶を
所望に配向させることができるので、高温に焼成するこ
とによる下部電極への鉛原子の拡散および下部電極の酸
化を防止することができる。また、上部電極側の部分に
ついては、比較的高温にて焼成することにより、十分に
結晶化をさせ所望に配向させ、優れた圧電特性を得るこ
とができる。
【００２３】本発明においては、下部電極側の層の成膜
工程における焼成温度と、上部電極側の層の成膜工程に
おける焼成温度との差が、１００℃以上２００℃以下で
あることが好ましい。両者の焼成温度の差が１００℃未
満では、十分に結晶化することができないか、あるいは
下部電極への鉛原子の拡散および下部電極の酸化による
特性劣化が生じてしまう。一方、両者の焼成温度の差が
２００℃より大きいと、下部電極側の層が十分に結晶化
されず良好な特性が得られないという問題がある。
工程における焼成温度と、上部電極側の層の成膜工程に
おける焼成温度との差が、１００℃以上２００℃以下で
あることが好ましい。両者の焼成温度の差が１００℃未
満では、十分に結晶化することができないか、あるいは
下部電極への鉛原子の拡散および下部電極の酸化による
特性劣化が生じてしまう。一方、両者の焼成温度の差が
２００℃より大きいと、下部電極側の層が十分に結晶化
されず良好な特性が得られないという問題がある。
【００２４】本発明においては、最も下部電極側の層の
成膜工程において、焼成を５５０℃以上７５０℃以下の
温度範囲で行うことが好ましい。５５０℃未満では、下
部電極側の層の結晶化が十分図られず、一方、７５０℃
より大きいと下部電極への鉛原子の拡散および下部電極
の酸化による特性劣化が生じてしまう。
成膜工程において、焼成を５５０℃以上７５０℃以下の
温度範囲で行うことが好ましい。５５０℃未満では、下
部電極側の層の結晶化が十分図られず、一方、７５０℃
より大きいと下部電極への鉛原子の拡散および下部電極
の酸化による特性劣化が生じてしまう。
【００２５】上記強誘電体薄膜は、ゾルの塗布、乾燥、
脱脂、比較的低温での焼成を３回繰り返して３層からな
る初期層を形成した後、ゾルの塗布、乾燥、脱脂、比較
的高温での焼成を３回以上繰り返して３層以上からなる
後期層を形成して、合計６層以上とすることが好まし
い。
脱脂、比較的低温での焼成を３回繰り返して３層からな
る初期層を形成した後、ゾルの塗布、乾燥、脱脂、比較
的高温での焼成を３回以上繰り返して３層以上からなる
後期層を形成して、合計６層以上とすることが好まし
い。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつ説明する。
面を参照しつつ説明する。
【００２７】（インクジェットプリンタの全体構成）図
１に、インクジェットプリンタの斜視図を示す。プリン
タには、本体２に、トレイ３、排出口４および操作ボタ
ン９が設けられている。
１に、インクジェットプリンタの斜視図を示す。プリン
タには、本体２に、トレイ３、排出口４および操作ボタ
ン９が設けられている。
【００２８】本体２はプリンタの筐体であって、用紙５
をトレイ３から供給可能な位置に給紙機構６を備え、用
紙５に印字できるようにインクジェット記録ヘッド１が
配置されている。また、本体２の内部には制御回路８が
設けられている。
をトレイ３から供給可能な位置に給紙機構６を備え、用
紙５に印字できるようにインクジェット記録ヘッド１が
配置されている。また、本体２の内部には制御回路８が
設けられている。
【００２９】トレイ３は、印字前の用紙５を供給機構６
に供給可能に構成され、排出口４は、印刷が終了した用
紙５を排出する出口である。
に供給可能に構成され、排出口４は、印刷が終了した用
紙５を排出する出口である。
【００３０】インクジェット記録ヘッド１は、本発明に
係る強誘電体薄膜素子を備えており、制御回路８から出
力される信号Ｓｄに対応して、ノズルからインクを吐出
可能に構成されている。
係る強誘電体薄膜素子を備えており、制御回路８から出
力される信号Ｓｄに対応して、ノズルからインクを吐出
可能に構成されている。
【００３１】給紙機構６は、モータ６００、ローラ６０
１、６０２を備えている。モータ６００は制御回路８か
ら出力される信号Ｓｈに対応して回転し、この回転力が
ローラ６０１、６０２に伝達され、ローラ６０１、６０
２の回転によってトレイ３にセットされた用紙５を引き
込み、ヘッド１によって印字可能に供給するようになっ
ている。
１、６０２を備えている。モータ６００は制御回路８か
ら出力される信号Ｓｈに対応して回転し、この回転力が
ローラ６０１、６０２に伝達され、ローラ６０１、６０
２の回転によってトレイ３にセットされた用紙５を引き
込み、ヘッド１によって印字可能に供給するようになっ
ている。
【００３２】制御回路８は、図示しないＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、インターフェース回路などを備えている。
制御回路８は、図示しないコネクタを介してコンピュー
タから供給される印字情報に対応させて、信号を給紙機
構６やヘッド１の駆動機構に出力する。
Ｍ、ＲＡＭ、インターフェース回路などを備えている。
制御回路８は、図示しないコネクタを介してコンピュー
タから供給される印字情報に対応させて、信号を給紙機
構６やヘッド１の駆動機構に出力する。
【００３３】（インクジェット記録ヘッドの構成）図２
に、本発明に係る強誘電体薄膜素子の分解斜視図を示
す。
に、本発明に係る強誘電体薄膜素子の分解斜視図を示
す。
【００３４】ヘッドは、ノズル板１０、圧力室基板２
０、振動板３０、下部電極４２、強誘電体薄膜４３およ
び上部電極４４から構成される。
０、振動板３０、下部電極４２、強誘電体薄膜４３およ
び上部電極４４から構成される。
【００３５】圧力室基板２０は、圧力室２１、側壁２
２、リザーバ２３および供給口２４を備えている。圧力
室２１は、シリコン等の基板をエッチングすることによ
りインクなどを吐出するために貯蔵する空間として形成
されたものである。側壁２２は、圧力室２１を仕切るよ
う形成されている。リザーバ２３は、インクを共通して
各圧力室２１に充たすための流路となっている。供給口
２４は、リザーバ２３から各圧力室２１へインクを導入
できるように形成されている。
２、リザーバ２３および供給口２４を備えている。圧力
室２１は、シリコン等の基板をエッチングすることによ
りインクなどを吐出するために貯蔵する空間として形成
されたものである。側壁２２は、圧力室２１を仕切るよ
う形成されている。リザーバ２３は、インクを共通して
各圧力室２１に充たすための流路となっている。供給口
２４は、リザーバ２３から各圧力室２１へインクを導入
できるように形成されている。
【００３６】ノズル板１０は、圧力室基板２０に設けら
れた圧力室２１の各々に対応する位置にそのノズル穴１
１が配置されるよう、圧力室基板２０の一方の面に貼り
あわせられている。
れた圧力室２１の各々に対応する位置にそのノズル穴１
１が配置されるよう、圧力室基板２０の一方の面に貼り
あわせられている。
【００３７】圧力室２１およびノズル穴１１は、一定の
ピッチで連設されて構成されている。このノズル間のピ
ッチは、印刷精度に応じて適時設計変更が可能であり、
例えば４００ｄｐｉ（dot per inch）となるように配置
される。
ピッチで連設されて構成されている。このノズル間のピ
ッチは、印刷精度に応じて適時設計変更が可能であり、
例えば４００ｄｐｉ（dot per inch）となるように配置
される。
【００３８】振動板３０の上には、各圧力室２１に対応
する位置に、下部電極４２、強誘電体薄膜４３および上
部電極４４が設けられており、これらは圧電アクチュエ
ータとして機能する。振動板３０には、インクタンク口
３５が設けられて、図示しないインクタンクに貯蔵され
ているインクを圧力室基板２０内部に供給可能になって
いる。
する位置に、下部電極４２、強誘電体薄膜４３および上
部電極４４が設けられており、これらは圧電アクチュエ
ータとして機能する。振動板３０には、インクタンク口
３５が設けられて、図示しないインクタンクに貯蔵され
ているインクを圧力室基板２０内部に供給可能になって
いる。
【００３９】（層構成）図３に、強誘電体薄膜素子の断
面図を示す。図３に示すように、強誘電体薄膜素子１０
０は、ノズル板１０を備えた圧力室基板２０の上に振動
板３０が積層され、この上に下部電極４２、種Ｔｉ膜４
５、強誘電体薄膜４３、上部電極４４が順次積層されて
構成されている。
面図を示す。図３に示すように、強誘電体薄膜素子１０
０は、ノズル板１０を備えた圧力室基板２０の上に振動
板３０が積層され、この上に下部電極４２、種Ｔｉ膜４
５、強誘電体薄膜４３、上部電極４４が順次積層されて
構成されている。
【００４０】圧力室基板２０としては、厚さ２２０μｍ
程度のシリコン単結晶基板が好ましい。
程度のシリコン単結晶基板が好ましい。
【００４１】振動板３０は、二酸化ケイ素膜、酸化ジル
コニウム膜、酸化タンタル膜、窒化シリコン膜、酸化ア
ルミニウム膜などか好適である。特に、圧力室基板２０
の上に形成される二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなるＳ
ｉＯ２膜３１と、当該ＳｉＯ ２膜３１の上に形成される
酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなるＺｒＯ２膜３２
との積層からなることが好ましい。
コニウム膜、酸化タンタル膜、窒化シリコン膜、酸化ア
ルミニウム膜などか好適である。特に、圧力室基板２０
の上に形成される二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなるＳ
ｉＯ２膜３１と、当該ＳｉＯ ２膜３１の上に形成される
酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなるＺｒＯ２膜３２
との積層からなることが好ましい。
【００４２】下部電極４２は、イリジウムの単層膜で構
成されるか、または、振動板３０側からイリジウム層／
白金層、白金層／イリジウム層、イリジウム層／白金層
／イリジウム層といった積層構造を有していることが好
ましい。または、イリジウムと白金の合金からなる膜と
してもよい。
成されるか、または、振動板３０側からイリジウム層／
白金層、白金層／イリジウム層、イリジウム層／白金層
／イリジウム層といった積層構造を有していることが好
ましい。または、イリジウムと白金の合金からなる膜と
してもよい。
【００４３】下部電極４２の上には、種Ｔｉ膜４５を形
成する。種Ｔｉ膜４５を形成することにより、その上に
成膜される強誘電体薄膜４３の配向を制御することがで
きる。種Ｔｉ膜４５の膜厚は、好ましくは３ｎｍ〜１０
ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍである。この種Ｔｉ
膜は一様の厚みで形成するほかに、島状となっていても
よい。
成する。種Ｔｉ膜４５を形成することにより、その上に
成膜される強誘電体薄膜４３の配向を制御することがで
きる。種Ｔｉ膜４５の膜厚は、好ましくは３ｎｍ〜１０
ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍである。この種Ｔｉ
膜は一様の厚みで形成するほかに、島状となっていても
よい。
【００４４】振動板３０と下部電極４２との間には、両
者間の密着力を向上させるために、極薄のチタン薄膜や
クロム薄膜等の適当なバッファ層を介在させてもよい。
チタン薄膜の膜厚としては、１０ｎｍ以上２０ｎｍ未満
が好適である。
者間の密着力を向上させるために、極薄のチタン薄膜や
クロム薄膜等の適当なバッファ層を介在させてもよい。
チタン薄膜の膜厚としては、１０ｎｍ以上２０ｎｍ未満
が好適である。
【００４５】強誘電体薄膜４３は、下部電極側の初期層
４３１と、上部電極側の後期層４３２との積層からな
る。初期層４３１および後期層４３２は、チタン酸鉛
（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、ジ
ルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタ
ン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ３），マグネシ
ウム酸ニオブ酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）、ジルコ
ン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）Ｏ３）、又は、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）
などからなることが好ましい。特に、チタン酸鉛（Ｐｂ
ＴｉＯ３）とジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）との二成分
系や、マグネシウム酸ニオブ酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）
Ｏ３）とジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛
（ＰｂＴｉＯ３）との三成分系からなることが好まし
い。
４３１と、上部電極側の後期層４３２との積層からな
る。初期層４３１および後期層４３２は、チタン酸鉛
（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、ジ
ルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタ
ン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ３），マグネシ
ウム酸ニオブ酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）、ジルコ
ン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）Ｏ３）、又は、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）
などからなることが好ましい。特に、チタン酸鉛（Ｐｂ
ＴｉＯ３）とジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）との二成分
系や、マグネシウム酸ニオブ酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）
Ｏ３）とジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛
（ＰｂＴｉＯ３）との三成分系からなることが好まし
い。
【００４６】初期層４３１は後期層４３２に比べて、結
晶密度が低く、格子定数ａが大きく、または（１００）
面が膜厚方向に配向する配向率が低くなっている。
晶密度が低く、格子定数ａが大きく、または（１００）
面が膜厚方向に配向する配向率が低くなっている。
【００４７】初期層４３１の厚みは、後期層４３２の厚
みより小さいことが好ましく、初期層４３１の厚みは強
誘電体薄膜の全体の膜厚の半分以下、後期層の４３２の
厚みは強誘電体薄膜の全体の膜厚の半分以上であること
が好ましい。初期層と後期層とからなる強誘電体薄膜の
全体の膜厚は０．８μｍ以上２．０μｍ以下であること
が好ましい。
みより小さいことが好ましく、初期層４３１の厚みは強
誘電体薄膜の全体の膜厚の半分以下、後期層の４３２の
厚みは強誘電体薄膜の全体の膜厚の半分以上であること
が好ましい。初期層と後期層とからなる強誘電体薄膜の
全体の膜厚は０．８μｍ以上２．０μｍ以下であること
が好ましい。
【００４８】上部電極４４は、通常電極として用いるこ
とができる導電性材料であれば特に限定されるものでは
なく、例えば、Ｐｔ、ＲｕＯ2 、Ｉｒ、ＩｒＯ2 等の単
層膜又はＰｔ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｐｔ／Ｔｉ
Ｎ／Ｐｔ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ、ＴｉＮ／Ｐｔ／ＴｉＮ、
Ｐｔ／Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｔｉ、ＲｕＯ2 ／ＴｉＮ、ＩｒＯ
2 ／Ｉｒ、ＩｒＯ2 ／ＴｉＮ等の２層以上の積層膜であ
ってもよい。
とができる導電性材料であれば特に限定されるものでは
なく、例えば、Ｐｔ、ＲｕＯ2 、Ｉｒ、ＩｒＯ2 等の単
層膜又はＰｔ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｐｔ／Ｔｉ
Ｎ／Ｐｔ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ、ＴｉＮ／Ｐｔ／ＴｉＮ、
Ｐｔ／Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｔｉ、ＲｕＯ2 ／ＴｉＮ、ＩｒＯ
2 ／Ｉｒ、ＩｒＯ2 ／ＴｉＮ等の２層以上の積層膜であ
ってもよい。
【００４９】（印刷動作）以下に、上記インクジェット
記録ヘッドの印刷動作を説明する。制御回路から駆動信
号が出力されると、供給機構が動作し用紙がヘッドによ
って印刷可能な位置まで搬送される。制御回路から吐出
信号が供給されず圧電体素子の下部電極と上部電極との
間に電圧が印加されていない場合、圧電体薄膜層には変
化を生じない。吐出信号が供給されていない圧電体素子
が設けられている圧力室には圧力変化が生じず、そのノ
ズル穴からインク滴は吐出されない。
記録ヘッドの印刷動作を説明する。制御回路から駆動信
号が出力されると、供給機構が動作し用紙がヘッドによ
って印刷可能な位置まで搬送される。制御回路から吐出
信号が供給されず圧電体素子の下部電極と上部電極との
間に電圧が印加されていない場合、圧電体薄膜層には変
化を生じない。吐出信号が供給されていない圧電体素子
が設けられている圧力室には圧力変化が生じず、そのノ
ズル穴からインク滴は吐出されない。
【００５０】一方、制御回路から吐出信号が供給され圧
電体素子の下部電極と上部電極との間に一定電圧が印加
された場合、圧電体薄膜層に変形を生じる。吐出信号が
供給された圧電体素子が設けられている圧力室ではその
振動板が大きくたわむ。このため圧力室内の圧力が瞬間
的に高まり、ノズル穴からインク滴が吐出される。ヘッ
ド中で印刷させたい位置の圧電体素子に吐出信号を個別
に供給することで、任意の文字や図形を印刷させること
ができる。
電体素子の下部電極と上部電極との間に一定電圧が印加
された場合、圧電体薄膜層に変形を生じる。吐出信号が
供給された圧電体素子が設けられている圧力室ではその
振動板が大きくたわむ。このため圧力室内の圧力が瞬間
的に高まり、ノズル穴からインク滴が吐出される。ヘッ
ド中で印刷させたい位置の圧電体素子に吐出信号を個別
に供給することで、任意の文字や図形を印刷させること
ができる。
【００５１】（製造方法）次に、図４および５を参照し
ながら、強誘電体薄膜素子の製造工程を説明する。
ながら、強誘電体薄膜素子の製造工程を説明する。
【００５２】振動板の成膜工程 まず、図４（Ａ）に示すように、シリコンからなる圧力
室基板２０上に、熱酸化やＣＶＤ法等の成膜法を用い
て、膜厚約１μｍのＳｉＯ２膜３１を形成する。
室基板２０上に、熱酸化やＣＶＤ法等の成膜法を用い
て、膜厚約１μｍのＳｉＯ２膜３１を形成する。
【００５３】次に、図４（Ｂ）に示すように、ＳｉＯ２
膜３１の上に、膜厚４００ｎｍ程度のＺｒＯ２膜３２を
成膜する。ＺｒＯ２膜３２の成膜法としては、ジルコニ
ウムをターゲットとした酸素ガスの導入による反応性ス
パッタリング法や、酸化ジルコニウムをターゲットとし
たＲＦスパッタリング法や、あるいは、ＤＣスパッタリ
ング法でジルコニウムを成膜した後に熱酸化する方法な
どを用いる。
膜３１の上に、膜厚４００ｎｍ程度のＺｒＯ２膜３２を
成膜する。ＺｒＯ２膜３２の成膜法としては、ジルコニ
ウムをターゲットとした酸素ガスの導入による反応性ス
パッタリング法や、酸化ジルコニウムをターゲットとし
たＲＦスパッタリング法や、あるいは、ＤＣスパッタリ
ング法でジルコニウムを成膜した後に熱酸化する方法な
どを用いる。
【００５４】下部電極の成膜工程 次いで、図４（Ｃ）に示すように、振動板の上に、下部
電極４２を形成する。下部電極４２の成膜は、ＣＶＤ
法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法などを用いる。例え
ば、膜厚２００ｎｍ程度の白金層を形成したり、あるい
は、膜厚１００ｎｍ程度の白金層を形成した後、この上
に膜厚１００ｎｍ程度のイリジウム層を形成する。
電極４２を形成する。下部電極４２の成膜は、ＣＶＤ
法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法などを用いる。例え
ば、膜厚２００ｎｍ程度の白金層を形成したり、あるい
は、膜厚１００ｎｍ程度の白金層を形成した後、この上
に膜厚１００ｎｍ程度のイリジウム層を形成する。
【００５５】種Ｔｉ膜の成膜工程 続いて、図４（Ｄ）に示すように、ＤＣマグネトロンス
パッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等の成膜法を用いて、下部
電極４２の上に種Ｔｉ膜４５を形成する。種Ｔｉ膜４５
の膜厚は、３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲が好ましい。この種
Ｔｉ膜は一様の厚みで形成するほかに、島状となってい
てもよい。
パッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等の成膜法を用いて、下部
電極４２の上に種Ｔｉ膜４５を形成する。種Ｔｉ膜４５
の膜厚は、３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲が好ましい。この種
Ｔｉ膜は一様の厚みで形成するほかに、島状となってい
てもよい。
【００５６】強誘電体薄膜の成膜工程 次に、図４（Ｅ）に示すように、ゾルゲル法やＭＯＤ法
（Metal Organic Decomposition）などを用いて、種Ｔ
ｉ膜４５の上に強誘電体薄膜４３を成膜する。ゾルゲル
法は、金属の水酸化物の水和錯体（ゾル）を、脱水処理
してゲルとし、このゲルを加熱焼成して無機酸化物を成
膜するというものである。ゾルゲル法を用いると、下部
電極４２上に設けられた種Ｔｉ膜４５側から上方に向け
て順にＰＺＴ結晶が成長していくため、配向性に優れた
ＰＺＴ膜を成膜することができる。
（Metal Organic Decomposition）などを用いて、種Ｔ
ｉ膜４５の上に強誘電体薄膜４３を成膜する。ゾルゲル
法は、金属の水酸化物の水和錯体（ゾル）を、脱水処理
してゲルとし、このゲルを加熱焼成して無機酸化物を成
膜するというものである。ゾルゲル法を用いると、下部
電極４２上に設けられた種Ｔｉ膜４５側から上方に向け
て順にＰＺＴ結晶が成長していくため、配向性に優れた
ＰＺＴ膜を成膜することができる。
【００５７】まず、チタン、ジルコニウム、鉛、亜鉛な
どの金属のメトキシド、エトキシド、プロポキシドもし
くはブトキシドなどのアルコキシドまたはアセテート化
合物を、酸などで加水分解して、ゾルを調整する。
どの金属のメトキシド、エトキシド、プロポキシドもし
くはブトキシドなどのアルコキシドまたはアセテート化
合物を、酸などで加水分解して、ゾルを調整する。
【００５８】次いで、調整したゾルを種Ｔｉ膜４５の上
に塗布する。塗布に際しては、スピンコート、ディップ
コート、ロールコート、バーコート、フレキソ印刷、ス
クリーン印刷、オフセット印刷などの方法を用いる。
に塗布する。塗布に際しては、スピンコート、ディップ
コート、ロールコート、バーコート、フレキソ印刷、ス
クリーン印刷、オフセット印刷などの方法を用いる。
【００５９】ゾルを塗布した後、これを一定温度下にて
一定時間乾燥させ、ゾルの溶媒を蒸発させる。乾燥温度
は１５０℃以上２００℃以下であることが好ましく、乾
燥時間は５分以上１５分以下であることが好ましい。よ
り好ましくは、１８０℃にて１０分乾燥させる。
一定時間乾燥させ、ゾルの溶媒を蒸発させる。乾燥温度
は１５０℃以上２００℃以下であることが好ましく、乾
燥時間は５分以上１５分以下であることが好ましい。よ
り好ましくは、１８０℃にて１０分乾燥させる。
【００６０】乾燥後、さらに大気雰囲気下において一定
の脱脂温度にて一定時間脱脂する。脱脂の方法として
は、基板全体をホットプレートに密着させ、ホットプレ
ートからの熱が基板全体に熱伝導するようにして加熱す
る方法が好ましい。脱脂温度は３００℃以上５００℃以
下であることが好ましい。５００℃以下とすることによ
り、結晶化が開始してしまうのを防止することができ、
３００℃以上とすることにより、十分に脱脂することが
できる。脱脂時間は５分以上９０分以下であることが好
ましい。９０分以下とすることにより、結晶化が開始し
てしまうのを防止することができ、５分以上とすること
により、十分に脱脂することができる。より好ましくは
３６０℃以上４００℃以下にて１０分脱脂する。脱脂に
より金属に配位している有機物が金属から解離し酸化燃
焼反応を生じ、大気中に飛散する。
の脱脂温度にて一定時間脱脂する。脱脂の方法として
は、基板全体をホットプレートに密着させ、ホットプレ
ートからの熱が基板全体に熱伝導するようにして加熱す
る方法が好ましい。脱脂温度は３００℃以上５００℃以
下であることが好ましい。５００℃以下とすることによ
り、結晶化が開始してしまうのを防止することができ、
３００℃以上とすることにより、十分に脱脂することが
できる。脱脂時間は５分以上９０分以下であることが好
ましい。９０分以下とすることにより、結晶化が開始し
てしまうのを防止することができ、５分以上とすること
により、十分に脱脂することができる。より好ましくは
３６０℃以上４００℃以下にて１０分脱脂する。脱脂に
より金属に配位している有機物が金属から解離し酸化燃
焼反応を生じ、大気中に飛散する。
【００６１】次に、これを焼成して、結晶化させて初期
層４３１とする。焼成には、ＲＴＡ（Rapid Thermal An
nealing）装置や拡散炉などを用いる。焼成温度は、５
５０℃以上７５０℃以下であることが好ましい。５５０
℃未満では、下部電極側の層の結晶化が十分図られず、
一方、７５０℃より大きいと下部電極への鉛原子の拡散
および下部電極の酸化による特性劣化が生じてしまう。
層４３１とする。焼成には、ＲＴＡ（Rapid Thermal An
nealing）装置や拡散炉などを用いる。焼成温度は、５
５０℃以上７５０℃以下であることが好ましい。５５０
℃未満では、下部電極側の層の結晶化が十分図られず、
一方、７５０℃より大きいと下部電極への鉛原子の拡散
および下部電極の酸化による特性劣化が生じてしまう。
【００６２】上記のようにして、単層からなる初期層４
３１を成膜する場合に限られず、必要に応じて、上記の
塗布、乾燥、脱脂、焼成の工程を複数回繰り返して、複
数層からなる初期層を成膜してもよい。あるいは、塗
布、乾燥、脱脂の工程を複数回繰り返した後に焼成して
初期層を成膜してもよい。
３１を成膜する場合に限られず、必要に応じて、上記の
塗布、乾燥、脱脂、焼成の工程を複数回繰り返して、複
数層からなる初期層を成膜してもよい。あるいは、塗
布、乾燥、脱脂の工程を複数回繰り返した後に焼成して
初期層を成膜してもよい。
【００６３】さらに、初期層４３１の上に所望に調整し
たゾルを塗布し、上記同様に乾燥、脱脂、焼成の工程を
適宜行い後期層４３２を成膜する。後期層４３２におけ
る焼成温度は、７００℃以上９００℃以下であることが
好ましい。７００℃未満では、上部電極側の層の結晶化
が十分図られず、強誘電体薄膜全体としての圧電特性を
十分に確保できない一方、９００℃より大きいと空気中
への鉛原子の飛散による特性劣化が生じてしまう。ある
いは、鉛原子が初期層を通して下部電極に拡散してしま
う。また、初期層４３１の焼成温度との差が、１００℃
以上２００℃以下であることが好ましい。
たゾルを塗布し、上記同様に乾燥、脱脂、焼成の工程を
適宜行い後期層４３２を成膜する。後期層４３２におけ
る焼成温度は、７００℃以上９００℃以下であることが
好ましい。７００℃未満では、上部電極側の層の結晶化
が十分図られず、強誘電体薄膜全体としての圧電特性を
十分に確保できない一方、９００℃より大きいと空気中
への鉛原子の飛散による特性劣化が生じてしまう。ある
いは、鉛原子が初期層を通して下部電極に拡散してしま
う。また、初期層４３１の焼成温度との差が、１００℃
以上２００℃以下であることが好ましい。
【００６４】上記のようにして、単層からなる後期層４
３２を成膜する場合に限られず、必要に応じて、上記の
塗布、乾燥、脱脂、焼成の工程を複数回繰り返して、複
数層からなる後期層を成膜してもよい。あるいは、塗
布、乾燥、脱脂の工程を複数回繰り返した後に焼成して
後期層を成膜してもよい。 上部電極の成膜工程 以上により形成された強誘電体薄膜４３上に、図４
（Ｆ）に示すように、上部電極４４を形成する。例え
ば、イリジウムを１００ｎｍの膜厚となるようにＤＣス
パッタ法により成膜する。
３２を成膜する場合に限られず、必要に応じて、上記の
塗布、乾燥、脱脂、焼成の工程を複数回繰り返して、複
数層からなる後期層を成膜してもよい。あるいは、塗
布、乾燥、脱脂の工程を複数回繰り返した後に焼成して
後期層を成膜してもよい。 上部電極の成膜工程 以上により形成された強誘電体薄膜４３上に、図４
（Ｆ）に示すように、上部電極４４を形成する。例え
ば、イリジウムを１００ｎｍの膜厚となるようにＤＣス
パッタ法により成膜する。
【００６５】エッチング工程 次に、図５（Ａ）に示すように、上部電極４４上にレジ
ストをスピンコートし、圧力室が形成されるべき位置に
合わせて露光・現像してパターニングする。残ったレジ
ストをマスクとして上部電極４４、強誘電体薄膜４３
１、４３２、種Ｔｉ膜４５および下部電極４２をイオン
ミリングやドライエッチン法などでエッチングする。
ストをスピンコートし、圧力室が形成されるべき位置に
合わせて露光・現像してパターニングする。残ったレジ
ストをマスクとして上部電極４４、強誘電体薄膜４３
１、４３２、種Ｔｉ膜４５および下部電極４２をイオン
ミリングやドライエッチン法などでエッチングする。
【００６６】圧力室形成工程 続いて、図５（Ｂ）に示すように、圧力室が形成される
べき位置に合わせてエッチングマスクを施し、平行平板
型反応性イオンエッチングなどの活性気体を用いたドラ
イエッチングにより、予め定められた深さまで圧力室基
板２０をエッチングし、圧力室２１を形成する。ドライ
エッチングされずに残った部分は側壁２２となる。
べき位置に合わせてエッチングマスクを施し、平行平板
型反応性イオンエッチングなどの活性気体を用いたドラ
イエッチングにより、予め定められた深さまで圧力室基
板２０をエッチングし、圧力室２１を形成する。ドライ
エッチングされずに残った部分は側壁２２となる。
【００６７】ノズル板貼り合わせ工程 最後に、図５（Ｃ）に示すように、接着剤を用いてノズ
ル板１０を圧力室基板２０に貼り合わせる。この際に
は、各ノズル１１が圧力室２１の各々の空間に対応して
配置されるよう位置合せする。ノズル板１０を貼り合わ
せた圧力室基板２０を図示しない筐体に取り付け、イン
クジェット記録ヘッドを完成させる。
ル板１０を圧力室基板２０に貼り合わせる。この際に
は、各ノズル１１が圧力室２１の各々の空間に対応して
配置されるよう位置合せする。ノズル板１０を貼り合わ
せた圧力室基板２０を図示しない筐体に取り付け、イン
クジェット記録ヘッドを完成させる。
【００６８】
【実施例】まず、シリコンからなり厚み２００μｍの圧
力室基板上に、熱酸化によって膜厚１μｍのＳｉＯ２膜
を形成し、さらにその上に、反応性スパッタリング法に
よって膜厚４００ｎｍのＺｒＯ２膜を形成した。次い
で、ＣＶＤ法によって膜厚１００ｎｍの白金層を成膜し
た後ＣＶＤ法によって膜厚１００ｎｍのイリジウム層を
成膜して、下部電極を形成した。続いて、ＤＣマグネト
ロンスパッタ法によって、下部電極の上に膜厚５ｎｍの
種Ｔｉ膜を形成した。
力室基板上に、熱酸化によって膜厚１μｍのＳｉＯ２膜
を形成し、さらにその上に、反応性スパッタリング法に
よって膜厚４００ｎｍのＺｒＯ２膜を形成した。次い
で、ＣＶＤ法によって膜厚１００ｎｍの白金層を成膜し
た後ＣＶＤ法によって膜厚１００ｎｍのイリジウム層を
成膜して、下部電極を形成した。続いて、ＤＣマグネト
ロンスパッタ法によって、下部電極の上に膜厚５ｎｍの
種Ｔｉ膜を形成した。
【００６９】そして、ＰＺＴ膜の出発原料として、Ｐｂ
ＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３の混合溶液からなる２成分系の
ゾルを調整した。また、Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３、Ｐｂ
ＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３の混合溶液からなる３成分系の
ゾルを別途調整した。
ＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３の混合溶液からなる２成分系の
ゾルを調整した。また、Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３、Ｐｂ
ＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３の混合溶液からなる３成分系の
ゾルを別途調整した。
【００７０】この２成分系のゾルを１５００ｒｐｍ条件
下にて種Ｔｉ膜の上に０．１μｍの厚さにスピンコーテ
ィングした。次いで、これを４００℃の温度環境下で脱
脂してゲル化した。そして、このゲルを焼成温度６５０
℃にて５分間の焼成を行い結晶化させた。
下にて種Ｔｉ膜の上に０．１μｍの厚さにスピンコーテ
ィングした。次いで、これを４００℃の温度環境下で脱
脂してゲル化した。そして、このゲルを焼成温度６５０
℃にて５分間の焼成を行い結晶化させた。
【００７１】以上の２成分系ゾルのスピンコーティン
グ、ゲル化、脱脂、結晶化の工程を３回繰り返すことに
より、３層の積層からなり、３層の膜厚の合計が０．２
μｍである強誘電体薄膜の初期層を得た。
グ、ゲル化、脱脂、結晶化の工程を３回繰り返すことに
より、３層の積層からなり、３層の膜厚の合計が０．２
μｍである強誘電体薄膜の初期層を得た。
【００７２】次に、上記３成分系のゾルを１５００ｒｐ
ｍ条件下にて種Ｔｉ膜の上にスピンコーティングした。
次いで、これを４００℃の温度環境下で脱脂してゲル化
した。そして、このゲルをＲＴＡ装置を用いて焼成温度
８００℃にて５分間の焼成を行い結晶化させた。
ｍ条件下にて種Ｔｉ膜の上にスピンコーティングした。
次いで、これを４００℃の温度環境下で脱脂してゲル化
した。そして、このゲルをＲＴＡ装置を用いて焼成温度
８００℃にて５分間の焼成を行い結晶化させた。
【００７３】以上の３成分系ゾルのスピンコーティン
グ、ゲル化、結晶化の工程を８回繰り返すことにより、
８層の積層からなり、８層の膜厚の合計が０．８μｍで
ある強誘電体薄膜の後期層を得た。
グ、ゲル化、結晶化の工程を８回繰り返すことにより、
８層の積層からなり、８層の膜厚の合計が０．８μｍで
ある強誘電体薄膜の後期層を得た。
【００７４】次に、強誘電体薄膜の後期層の上に、ＤＣ
スパッタ法を用いて、イリジウムを成膜し、膜厚１００
ｎｍの上部電極を形成した。
スパッタ法を用いて、イリジウムを成膜し、膜厚１００
ｎｍの上部電極を形成した。
【００７５】以上のようにして形成された強誘電体薄膜
素子は、膜厚方向における結晶配向は１００面優先配向
となり、良好な圧電特性が得られた。また、強誘電体薄
膜の格子定数は初期層では４．０７Å、後期層では４．
０６Åであった。
素子は、膜厚方向における結晶配向は１００面優先配向
となり、良好な圧電特性が得られた。また、強誘電体薄
膜の格子定数は初期層では４．０７Å、後期層では４．
０６Åであった。
【００７６】
【発明の効果】本発明によれば、鉛原子の下部電極への
拡散および下部電極の酸化を防止しつつ、特性の優れた
強誘電体薄膜素子ならびにこれを用いたインクジェット
記録ヘッドおよびインクジェットプリンタを得ることが
できる。
拡散および下部電極の酸化を防止しつつ、特性の優れた
強誘電体薄膜素子ならびにこれを用いたインクジェット
記録ヘッドおよびインクジェットプリンタを得ることが
できる。
【００７７】特に、結晶化に高い焼成温度が必要とされ
る場合においても、鉛原子の下部電極への拡散および下
部電極の酸化を防止しつつ、十分に結晶化することがで
きる。
る場合においても、鉛原子の下部電極への拡散および下
部電極の酸化を防止しつつ、十分に結晶化することがで
きる。
【図１】 インクジェットプリンタの斜視図である。
【図２】 インクジェット記録ヘッドの分解斜視図であ
る。
る。
【図３】 強誘電体薄膜素子の断面図である。
【図４】 強誘電体薄膜素子の製造工程断面図である。
【図５】 強誘電体薄膜素子の製造工程断面図である。
１０…ノズル板、１１…ノズル穴、２０…圧力室基板、
３０…振動板、３１…ＳｉＯ２膜、３２…ＺｒＯ２膜、
４２…下部電極、４３…強誘電体薄膜、４３１…初期
層、４３２…後期層、４４…上部電極、４５…種Ｔｉ
膜、１００…強誘電体薄膜素子、１…インクジェット記
録ヘッド、２…本体、３…トレイ、４…排出口、５…用
紙、６…給紙機構、８…制御回路、６００…モータ、６
０１…ローラ、６０２…ローラ、９…操作ボタン
３０…振動板、３１…ＳｉＯ２膜、３２…ＺｒＯ２膜、
４２…下部電極、４３…強誘電体薄膜、４３１…初期
層、４３２…後期層、４４…上部電極、４５…種Ｔｉ
膜、１００…強誘電体薄膜素子、１…インクジェット記
録ヘッド、２…本体、３…トレイ、４…排出口、５…用
紙、６…給紙機構、８…制御回路、６００…モータ、６
０１…ローラ、６０２…ローラ、９…操作ボタン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/822 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｕ 41/187 41/18 １０１Ｄ 41/22 41/22 Ｚ
Claims (11)
- 【請求項１】 上部電極および下部電極を備え、この間
に強誘電体薄膜を備えてなる強誘電体薄膜素子であっ
て、 前記強誘電体薄膜は、複数の層が積層されてなり、 当該複数の層において、上部電極側の層の結晶粒の平均
粒径のほうが、下部電極側の層の結晶粒の平均粒径より
も小さいことを特徴とする、強誘電体薄膜素子。 - 【請求項２】 上部電極側の層の厚みのほうが、下部電
極側の層の厚みよりも大きいことを特徴とする、請求項
１記載の強誘電体薄膜素子。 - 【請求項３】 下部電極と強誘電体薄膜との間に、種Ｔ
ｉ膜が形成されていることを特徴とする、請求項１また
は２記載の強誘電体薄膜素子。 - 【請求項４】 下部電極側の層が２成分系の強誘電体材
料からなり、上部電極側の層が３成分系の強誘電体材料
からなることを特徴とする、請求項１ないし３記載の強
誘電体薄膜素子。 - 【請求項５】 下部電極がイリジウムを含むことを特徴
とする、請求項１ないし４記載の強誘電体薄膜素子。 - 【請求項６】 強誘電体薄膜の膜厚が、０．８μｍ以上
２．０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１ない
し５記載の強誘電体薄膜素子。 - 【請求項７】 請求項１または６のいずれかに記載の強
誘電体薄膜素子を、インクを吐出させるための圧電アク
チュエータとして備えてなる、インクジェット記録ヘッ
ド。 - 【請求項８】 請求項７記載のインクジェット記録ヘッ
ドを印字手段として備えてなる、インクジェットプリン
タ。 - 【請求項９】 下部電極の上にゾルを塗布した後に焼成
する成膜工程を複数回行って強誘電体薄膜を形成した
後、上部電極を形成して強誘電体薄膜素子を製造する方
法であって、 下部電極側の層の成膜工程における焼成温度のほうが、
上部電極側の層の成膜工程における焼成温度よりも低い
ことを特徴とする、強誘電体薄膜素子の製造方法。 - 【請求項１０】 下部電極側の層の成膜工程における焼
成温度と、上部電極側の層の成膜工程における焼成温度
との差が、１００℃以上２００℃以下であることを特徴
とする、請求項９記載の強誘電体薄膜素子の製造方法。 - 【請求項１１】 最も下部電極側の層の成膜工程におい
て、焼成を５５０℃以上７５０℃以下の温度範囲で行う
ことを特徴とする、請求項９記載の強誘電体薄膜素子の
製造方法。
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