JP2004207692A - 圧電体デバイス、液体吐出ヘッド、強誘電体デバイス及び電子機器並びにこれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板(11、52)の上にイオンビームアシスト法で下部電極(13、542)を形成し、前記下部電極上に強誘電体膜(24)又は圧電体膜(543)を形成し、前記強誘電体膜又は圧電体膜上に上部電極(25、541)を形成する。強誘電体膜又は圧電体膜は、エピタキシャル成長によって形成される。下部電極としては、金属材料又はペロブスカイト型構造の金属酸化物を用いることができる。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明の強誘電体デバイスであるキャパシタの断面図である。
基板11は、下部電極13等を支持する機能を有するものであり、平板状をなす部材で構成されている。この基板11には、その表面(図1中、上側)にアモルファス層15が形成されている。アモルファス層15は、アモルファス状態の物質で構成される部分であり、基板11と一体的に形成されたもの、基板11に対して固着されたもののいずれであってもよい。
基板11上には、下部電極13がイオンビームアシスト法により面内配向されて形成されている。
この下部電極13上には、強誘電体膜24が形成されている。下部電極13は、前述の通り面内配向しているので、この下部電極13上に強誘電体膜24を形成することにより、強誘電体膜24は、配向方位が揃ったものとなる。特に、強誘電体膜24は、下部電極上にエピタキシャル成長により形成することが望ましい。
強誘電体膜24上には、櫛歯状(または帯状)をなす上部電極25が形成されている。
次に、このような強誘電体デバイスであるキャパシタ200の製造方法について、図2を参照しつつ説明する。
まず、基板11のアモルファス層15上に下部電極13を形成する。この下部電極13は、例えば、次のようにして形成することができる。
次に、下部電極13上に強誘電体膜24を形成する。これは、例えば、次のようにして行うことができる。
次に、強誘電体膜24の一部を除去して、下部電極13を取り出す。これは、例えば、フォトリソグラフィー法を用いることにより、行うことができる。
次に、強誘電体膜24上に上部電極25を形成する。これは、例えば、次のようにして行うことができる。
図3は、本発明の圧電体デバイス及びこれを用いた液体吐出ヘッドの実施形態を示す断面図である。
次に、図4に基づき、圧電体デバイスの製造方法について説明する。
前記工程[1A]と同様にして、イオンビームアシスト法により行う。
次に、下部電極542上に圧電体膜543を形成する。これは、前記工程[2A]と同様にして行うことができる。
次に図4[3C]に示すように、圧電体薄膜543上に上部電極541を形成する。具体的には、上部電極541として白金(Pt)等を100nmの膜厚に直流スパッタ法で成膜する。
図4[4C]に示すように、圧電体薄膜543及び上部電極541を所定形状に加工して圧電体デバイスを形成する。具体的には、上部電極541上にレジストをスピンコートした後、所定形状に露光・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541、圧電体薄膜543をイオンミリング等でエッチングする。
次に、本発明の強誘電体デバイスをキャパシタとして備える強誘電体メモリについて説明する。
次に、強誘電体メモリ40の製造方法の一例について説明する。
本発明の圧電体デバイスを備える液体吐出ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドについて説明する。
次に、ヘッド50の製造方法の一例について説明する。前述したようなヘッド50は、例えば、次のようにして製造することができる。
本発明のインクジェット式記録ヘッドを備えた液体吐出装置であるインクジェットプリンタについて説明する。
以上、本発明の強誘電体デバイス、圧電体デバイス、強誘電体メモリ、電子機器、インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
Claims (19)
- 基板の上にイオンビームアシスト法で下部電極を形成し、前記下部電極上に圧電体膜を形成し、前記圧電体膜上に上部電極を形成する、圧電体デバイスの製造方法。
- 請求項1において、前記圧電体膜は、前記下部電極上にエピタキシャル成長によって形成する、圧電体デバイスの製造方法。
- 請求項1又は請求項2において、前記圧電体膜は、
Pb(M1/3N2/3)O3(M=Mg、Zn、Co、Ni、Mn、N=Nb、Ta)、Pb(M1/2N1/2)O3(M=Sc、Fe、In、Yb、Ho、Lu、N=Nb、Ta)、Pb(M1/2N1/2)O3(M=Mg、Cd、Mn、Co、N=W、Re)、Pb(M2/3N1/3)O3(M=Mn、Fe、N=W、Re)、のいずれかあるいは混相からなるリラクサ材料PMNと、
Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT、0.0≦x≦1.0)との固溶体PMNy−PZT1-yを含み、かつ立方晶(100)、正方晶(001)、菱面体晶(100)、擬立方晶(100)、のいずれかの方向で配向していることを特徴とする圧電体デバイスの製造方法。 - 請求項1乃至請求項3の何れか一項において、前記下部電極は、金属材料によって形成する、圧電体デバイスの製造方法。
- 請求項1乃至請求項3の何れか一項において、前記下部電極は、ペロブスカイト型結晶構造の導電性酸化物材料によって形成する、圧電体デバイスの製造方法。
- 請求項1乃至請求項3の何れか一項において、前記下部電極は、M2RuO4(M=Ca、Sr、Ba)、RE2NiO4(RE=La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y)、REBa2Cu3Ox(RE=La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y)、MRuO3(M=Ca、Sr、Ba)、(RE、M)CrO3(RE=La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、M=Ca、Sr、Ba)、(RE、M)MnO3(RE=La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、M=Ca、Sr、Ba)、(RE、M)CoO3(RE=La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、M=Ca、Sr、Ba)、RENiO3(RE=La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y)、のいずれかあるいは固溶体を含み、かつ立方晶(100)、正方晶(001)、菱面体晶(100)、擬立方晶(100)、のいずれかの方向で配向していることを特徴とする圧電体デバイスの製造方法。
- 請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の製造方法により圧電体デバイスを形成する工程と、
前記圧電体デバイスの前記圧電体膜の変形によって内容積が変化するキャビティを、前記圧電体デバイスの前記基板に形成する工程と、
を備えた液体吐出ヘッドの製造方法。 - 請求項7に記載の製造方法により形成された液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする、液体吐出装置の製造方法。
- 基板の上にイオンビームアシスト法で下部電極を形成し、前記下部電極上に強誘電体膜を形成し、前記強誘電体膜上に上部電極を形成する、強誘電体デバイスの製造方法。
- 請求項9において、前記強誘電体膜は、
Pb(M1/3N2/3)O3(M=Mg、Zn、Co、Ni、Mn、N=Nb、Ta)、Pb(M1/2N1/2)O3(M=Sc、Fe、In、Yb、Ho、Lu、N=Nb、Ta)、Pb(M1/2N1/2)O3(M=Mg、Cd、Mn、Co、N=W、Re)、Pb(M2/3N1/3)O3(M=Mn、Fe、N=W、Re)、のいずれかあるいは混相からなるリラクサ材料PMNと、
Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT、0.0≦x≦1.0)との固溶体PMNy−PZT1-yを含み、かつ立方晶(100)、正方晶(001)、菱面体晶(100)、擬立方晶(100)、のいずれかの方向で配向していることを特徴とする強誘電体デバイスの製造方法。 - 請求項9又は請求項10において、前記下部電極は、M2RuO4(M=Ca、Sr、Ba)、RE2NiO4(RE=La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y)、REBa2Cu3Ox(RE=La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y)、MRuO3(M=Ca、Sr、Ba)、(RE、M)CrO3(RE=La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、M=Ca、Sr、Ba)、(RE、M)MnO3(RE=La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、M=Ca、Sr、Ba)、(RE、M)CoO3(RE=La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、M=Ca、Sr、Ba)、RENiO3(RE=La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y)、のいずれかあるいは固溶体を含み、かつ立方晶(100)、正方晶(001)、菱面体晶(100)、擬立方晶(100)、のいずれかの方向で配向していることを特徴とする強誘電体デバイスの製造方法。
- 請求項9乃至請求項11の何れか一項に記載の製造方法により強誘電体デバイスを形成する工程と、
前記強誘電体デバイスに対して選択的に信号電圧を印加する駆動回路を電気的に接続する工程と、を備えた、強誘電体メモリの製造方法。 - 請求項9乃至請求項11の何れか一項に記載の製造方法により形成された強誘電体デバイスを用いることを特徴とする、電子機器の製造方法。
- 基板の上に、下部電極、圧電体膜及び上部電極を形成してなる圧電体デバイスであって、前記下部電極はイオンビームアシスト法で形成された面内配向の膜である、圧電体デバイス。
- 請求項14の圧電体デバイスを備えた液体吐出ヘッドであって、前記基板に、前記圧電体膜の変形によって内容積が変化するキャビティを形成した、液体吐出ヘッド。
- 請求項15に記載の液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置。
- 基板の上に、下部電極、強誘電体膜及び上部電極を形成してなる強誘電体デバイスであって、前記下部電極はイオンビームアシスト法で形成された面内配向の膜である、強誘電体デバイス。
- 請求項17に記載の強誘電体デバイスと、
前記強誘電体デバイスに対して電気的に接続され、選択的に信号電圧を印加する駆動回路と、を備えた、強誘電体メモリ。 - 請求項17に記載の強誘電体デバイスを備えることを特徴とする、電子機器。
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