JP4735834B2 - Ferroelectric capacitor manufacturing method, ferroelectric memory manufacturing method, piezoelectric element manufacturing method, piezoelectric actuator manufacturing method, and liquid jet head manufacturing method - Google Patents

Ferroelectric capacitor manufacturing method, ferroelectric memory manufacturing method, piezoelectric element manufacturing method, piezoelectric actuator manufacturing method, and liquid jet head manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP4735834B2
JP4735834B2 JP2006007343A JP2006007343A JP4735834B2 JP 4735834 B2 JP4735834 B2 JP 4735834B2 JP 2006007343 A JP2006007343 A JP 2006007343A JP 2006007343 A JP2006007343 A JP 2006007343A JP 4735834 B2 JP4735834 B2 JP 4735834B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
manufacturing
ferroelectric
film
pzt
sol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006007343A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006182642A (en
JP2006182642A5 (en
Inventor
健 木島
泰彰 ▲濱▼田
栄治 名取
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2006007343A priority Critical patent/JP4735834B2/en
Publication of JP2006182642A publication Critical patent/JP2006182642A/en
Publication of JP2006182642A5 publication Critical patent/JP2006182642A5/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4735834B2 publication Critical patent/JP4735834B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、強誘電体キャパシタの製造方法、強誘電体メモリの製造方法、圧電素子の製造方法、圧電アクチュエータの製造方法、及び液体噴射ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a ferroelectric capacitor, a method for manufacturing a ferroelectric memory, a method for manufacturing a piezoelectric element, a method for manufacturing a piezoelectric actuator, and a method for manufacturing a liquid jet head.

近年、PZT、SBT等の強誘電体膜や、これを用いた強誘電体キャパシタ、強誘電体メモリ装置等の研究開発が盛んに行われている。強誘電体メモリ装置の構造は1T、1T1C、2T2C、単純マトリクス型に大別できる。この中で、1T型は構造上キャパシタに内部電界が発生するためリテンション(データ保持)が1ヶ月と短く、半導体一般で要求される10年保証は不可能といわれている。1T1C型、2T2C型は、DRAMと殆ど同じ構成であり、かつ選択用トランジスタを有するために、DRAMの製造技術を生かすことが出来、かつSRAM並みの書き込み速度が実現されるため、現在までに256kbit以下の小容量品が商品化されている。   In recent years, research and development of ferroelectric films such as PZT and SBT, ferroelectric capacitors using the films, and ferroelectric memory devices have been actively conducted. The structure of the ferroelectric memory device can be roughly classified into 1T, 1T1C, 2T2C, and a simple matrix type. Among them, the 1T type has an internal electric field generated in the capacitor because of its structure, so that the retention (data retention) is as short as one month, and it is said that the 10-year guarantee required in general semiconductors is impossible. The 1T1C type and 2T2C type have almost the same configuration as the DRAM and have a transistor for selection, so that the manufacturing technology of the DRAM can be utilized and the writing speed equivalent to that of the SRAM can be realized. The following small-capacity products have been commercialized.

これまで強誘電体材料としては、主にPb(Zr、Ti)O(PZT)が用いられているが、同材料の場合、Zr/Ti比が52/48あるいは40/60といった、稜面体晶及び正方晶の混在領域及びその近傍の組成が用いられ、かつLa、Sr、Caといった元素をドーピングされて用いられている。この領域が用いられているのは、メモリ素子に最も必要な信頼性を確保するためである。もともとヒステリシス形状はTiをリッチに含む正方晶領域が良好であるのだが、イオン性結晶構造に起因するショットキー欠陥が発生し、このことが原因で、リーク電流特性あるいはインプリント特性(いわゆるヒステリシスの変形の度合い)不良が発生してしまい、信頼性を確保することが困難である。 Up to now, Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT) has been mainly used as a ferroelectric material. In the case of the same material, a ridge face body having a Zr / Ti ratio of 52/48 or 40/60 is used. A mixed region of crystal and tetragonal crystals and a composition in the vicinity thereof are used, and elements such as La, Sr, and Ca are doped and used. This region is used in order to ensure the most necessary reliability of the memory element. Originally, the tetragonal region rich in Ti is good for the hysteresis shape, but Schottky defects due to the ionic crystal structure occur, which causes leakage current characteristics or imprint characteristics (so-called hysteresis characteristics). Degree of deformation) defects occur and it is difficult to ensure reliability.

一方、単純マトリックス型は、1T1C型、2T2C型に比べセルサイズが小さく、またキャパシタの多層化が可能であるため、高集積化、低コスト化が期待されている。   On the other hand, the simple matrix type has a smaller cell size than the 1T1C type and 2T2C type, and can be multi-layered with capacitors, so that high integration and cost reduction are expected.

また、従来の単純マトリクス型強誘電体メモリ装置に関しては、日本国特開平9−116107号公報等に開示されている。同公開公報においては、メモリセルへのデータ書き込み時に、非選択メモリセルへ書き込み電圧の1/3の電圧を印加する駆動方法が開示されている。   A conventional simple matrix ferroelectric memory device is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-116107. This publication discloses a driving method in which a voltage that is 1/3 of a write voltage is applied to an unselected memory cell when data is written to a memory cell.

しかしながら、この技術においては、動作に必要とされる強誘電体キャパシタのヒステリシスループに関しては、具体的に記載されていない。実際に動作が可能な単純マトリクス型強誘電体メモリ装置を得るには角型性の良好なヒステリシスループが必要不可欠である。これに対応可能な強誘電体材料としては、Tiリッチな正方晶のPZTが候補として考えられるが、既述の1T1C及び2T2C型強誘電体メモリ同様、信頼性の確保が最重要課題となる。   However, in this technique, the hysteresis loop of the ferroelectric capacitor required for operation is not specifically described. In order to obtain a simple matrix ferroelectric memory device that can actually operate, a hysteresis loop with good squareness is indispensable. Ti-rich tetragonal PZT is considered as a candidate for the ferroelectric material that can cope with this, but as with the 1T1C and 2T2C ferroelectric memories described above, ensuring reliability is the most important issue.

また、PZT正方晶は、メモリ用途に適した角型性を有するヒステリシス特性を示すが、信頼性に乏しく実用化されていない。その理由は、以下の通りである。   PZT tetragonal crystals exhibit a hysteresis characteristic having a squareness suitable for memory applications, but have low reliability and have not been put into practical use. The reason is as follows.

まず、結晶化後のPZT正方晶薄膜は、Ti含有率が高ければ高いほど、リーク電流密度が高くなる傾向がある。加えて、+あるいは−方向のどちらか一方に一回だけデータを書き込んで、100℃に加熱保持した後、データを読み出す、いわゆるスタティックインプリント試験を行うと、24h後には、殆ど書き込んだデータが残っていない。これらは、イオン性結晶であるPZT及びPZTの構成元素であるPbとTi自身の抱える本質的なものであり、このことが構成元素の大部分がPb及びTiからなるPZT正方晶薄膜の抱える最大の課題となっている。この課題は、PZTペロブスカイトがイオン性結晶であることが大きく、PZTが抱える本質的なものである。   First, the PZT tetragonal thin film after crystallization tends to have a higher leakage current density as the Ti content is higher. In addition, when a so-called static imprint test is performed in which data is written only once in either the + or-direction and the data is read after being heated and held at 100 ° C., the written data is almost all after 24 hours. Not left. These are essential elements possessed by PZT, which is an ionic crystal, and Pb, which is a constituent element of PZT, and Ti itself, and this is the maximum that a PZT tetragonal thin film, most of which comprises Pb and Ti. It has become an issue. This problem is essential for PZT because PZT perovskite is often an ionic crystal.

図35は、PZTの各構成元素の結合にまつわる主なエネルギーの一覧である。PZTは結晶化後に酸素空孔を多く含むことが知られている。すなわち、図35より、Pb−OはPZT構成元素中、結合エネルギーが最も小さく、焼成加熱時や、分極反転時に簡単に切れることが予想される。すなわち、Pbが抜けると電荷中性の原理よりOが抜けてしまう。   FIG. 35 is a list of main energies related to the bonding of each constituent element of PZT. PZT is known to contain many oxygen vacancies after crystallization. That is, it is expected from FIG. 35 that Pb—O has the smallest binding energy among the PZT constituent elements, and can be easily cut off during firing and polarization inversion. That is, when Pb is lost, O is lost due to the principle of charge neutrality.

次に、インプリント試験等の加熱保持時には、PZTの各構成元素は振動し衝突を繰り返していることになるが、PZT構成元素中でTiは最も軽く、高温保持時の振動衝突により抜け易い。したがって、Tiが抜けると電荷中性の原理よりOが抜ける。また、Pb:+2、Ti:+4の最大価数で結合に寄与しているため、Oが抜ける以外に電荷中性が成り立たない。すなわち、PZTはPb及びTiといった陽イオン1つに対しOという陰イオンが2つ抜けやすく、いわゆるショットキー欠陥を容易に形成する。   Next, during heating and holding such as in an imprint test, each constituent element of PZT vibrates and repeats collision, but Ti is the lightest among the PZT constituent elements and is easily removed by vibration collision during holding at a high temperature. Therefore, when Ti is released, O is released due to the principle of charge neutrality. In addition, since it contributes to bonding with the maximum valences of Pb: +2 and Ti: +4, charge neutrality does not hold except for the elimination of O. That is, in PZT, two anions such as O are easily removed with respect to one cation such as Pb and Ti, and so-called Schottky defects are easily formed.

ここで、PZT結晶中の酸素欠損によるリーク電流の発生のメカニズムについて説明する。図36(A)〜図36(C)は、一般式ABO2.5で表されるブラウンミラライト型結晶構造を有する酸化物結晶におけるリーク電流の発生を説明するための図である。図36(A)に示すように、ブラウンミラライト型結晶構造は、一般式ABOで表されるPZT結晶などが持つペロブスカイト型結晶構造に対して酸素欠損を有する結晶構造である。そして、図36(B)に示すように、ブラウンミラライト型結晶構造では、陽イオンの隣は酸素イオンが来るため、陽イオン欠陥は、あまりリーク電流増大の原因にはなりにくい。しかしながら、図36(C)に示すように、酸素イオンはPZT結晶全体に直列で繋がっており、酸素欠損が増えることにより結晶構造がブラウンミラライト型結晶構造となると、リーク電流もそれに従って増大してしまうのである。 Here, a mechanism of generation of leakage current due to oxygen deficiency in the PZT crystal will be described. FIGS. 36A to 36C are diagrams for explaining generation of leakage current in an oxide crystal having a brown mirrorite type crystal structure represented by a general formula ABO 2.5 . As shown in FIG. 36A, the brown mirrorlite type crystal structure is a crystal structure having an oxygen deficiency with respect to a perovskite type crystal structure possessed by a PZT crystal represented by the general formula ABO 3 or the like. Then, as shown in FIG. 36B, in the brown mirrorlite type crystal structure, oxygen ions come next to the cations, so that the cation defects are less likely to cause an increase in leakage current. However, as shown in FIG. 36 (C), oxygen ions are connected in series with the entire PZT crystal, and when the oxygen deficiency increases and the crystal structure becomes a brown mirrorite type crystal structure, the leakage current increases accordingly. It will end up.

また、上記したリーク電流の発生に加えて、PbおよびTiの欠損や、それに伴うOの欠損は、いわゆる格子欠陥であり、図37に示すような空間電荷分極の原因となる。すると、PZT結晶には強誘電体の分極による電界によって格子欠陥による反電界が生じてしまい、いわゆるバイアス電位が掛かった状態となり、この結果、ヒステリシスがシフトあるいは減極してしまう。さらに、この現象は、温度が高くなるほど速やかに生じてしまう。   Further, in addition to the occurrence of the leakage current described above, Pb and Ti deficiency and accompanying O deficiency are so-called lattice defects, which cause space charge polarization as shown in FIG. Then, in the PZT crystal, a counter electric field due to lattice defects is generated by the electric field due to the polarization of the ferroelectric, and a so-called bias potential is applied, and as a result, the hysteresis is shifted or depolarized. Furthermore, this phenomenon occurs more rapidly as the temperature increases.

以上はPZTの抱える本質的な問題であり、純粋なPZTでは上記の問題を解決困難であると考えられ、現在に至るまで正方晶のPZTを用いたメモリ素子で十分な特性を有するものは実現していない。
特開平9−116107号公報 特開平4−37076号公報 特開平6−150716号公報 特開平8−335676号公報 特開2001−80995号公報 木島健、石原宏,「FeRAM用強誘電体材料の新展開」,2002年(平成14年)春季 第49回応用物理学関係連合講演予稿集 第0分冊,2002年3月27日 応用物理学会発行,p.105
The above is an essential problem of PZT, and it is thought that pure PZT is difficult to solve the above problem. Up to the present, a memory device using tetragonal PZT has sufficient characteristics. Not done.
JP-A-9-116107 JP-A-4-37076 JP-A-6-150716 JP-A-8-335676 JP 2001-80995 A Ken Kijima, Hiroshi Ishihara, “New Development of Ferroelectric Materials for FeRAM”, Spring 2002, 49th Joint Physics Related Lecture Proceedings Vol. 0, March 27, 2002 Issue, p.105

本発明の目的は、1T1C、2T2C及び単純マトリクス型強誘電体メモリのいずれにも使用可能なヒステリシス特性を持つ強誘電体キャパシタを含む、1T1C、2T2C及び単純マトリクス型強誘電体メモリを提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記強誘電体メモリの製造方法及び上記強誘電体メモリの製造に好適な強誘電体キャパシタの製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、強誘電体膜を用いた圧電素子の製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記圧電素子の製造方法を用いた圧電アクチュエータの製造方法を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、上記圧電アクチュエータの製造方法を用いた液体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a 1T1C, 2T2C, and a simple matrix ferroelectric memory including a ferroelectric capacitor having a hysteresis characteristic that can be used for both 1T1C, 2T2C, and a simple matrix ferroelectric memory. It is in. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the ferroelectric memory and a method for manufacturing a ferroelectric capacitor suitable for manufacturing the ferroelectric memory. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric element using a ferroelectric film. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric actuator using the method for manufacturing a piezoelectric element. Furthermore, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid jet head using the method for manufacturing a piezoelectric actuator.

(1)本発明に係る強誘電体膜は、AB1−xNbの一般式で示され、A元素は、少なくともPbからなり、B元素は、Zr、Ti、V、W及びHfのうち、少なくとも一つ以上の組み合わせからなり、0.05≦x<1の範囲でNbを含む。 (1) The ferroelectric film according to the present invention is represented by a general formula of AB 1-x Nb x O 3 , wherein the A element is composed of at least Pb, and the B element is Zr, Ti, V, W, and Hf Of Nb in the range of 0.05 ≦ x <1.

また、本発明に係る強誘電体膜において、A元素は、Pb1−yLnからなり、Lnは、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及びLuのうち、少なくとも一つ以上の組み合わせからなり、かつ0<y≦0.2の範囲であることができる。 Further, the ferroelectric film in accordance with the present invention, A element consists Pb 1-y Ln y, Ln is, La, Ce, Pr, Nd , Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, It is composed of a combination of at least one of Er, Tm, Yb, and Lu, and can be in a range of 0 <y ≦ 0.2.

(2)また、本発明に係る強誘電体膜は、(Pb1−y)(B1−xNb)Oの一般式で示され、A元素は、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及びLuのうち、少なくとも一つ以上の組み合わせからなり、B元素は、Zr、Ti、V、W及びHfのうち、一つ以上の組み合わせからなり、0.05≦x<1の範囲でNbを含む。 (2) The ferroelectric film according to the present invention is represented by a general formula of (Pb 1-y A y ) (B 1-x Nb x ) O 3 , and the A element includes La, Ce, Pr, It consists of a combination of at least one of Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu, and the B element is Zr, Ti, V, W and Hf. , One or more combinations, and includes Nb in the range of 0.05 ≦ x <1.

また、本発明に係る強誘電体膜において、0.1≦x≦0.3の範囲でNbを含むことができる。   Further, the ferroelectric film according to the present invention may contain Nb in a range of 0.1 ≦ x ≦ 0.3.

(3)また、本発明に係る強誘電体膜は、PZT系強誘電体膜であって、Zr組成よりもTi組成が多く、かつTi組成のうち、2.5モル%以上40モル%以下がNbに置換されている。   (3) The ferroelectric film according to the present invention is a PZT-based ferroelectric film having a Ti composition higher than the Zr composition, and 2.5 mol% or more and 40 mol% or less of the Ti composition. Is replaced by Nb.

また、本発明に係る強誘電体膜において、Ti組成のうち、10モル%以上30モル%以下をNbに置換することができる。   Further, in the ferroelectric film according to the present invention, Nb can be substituted for 10 mol% or more and 30 mol% or less of the Ti composition.

また、本発明に係る強誘電体膜において、前記PZT系強誘電体膜は、正方晶系および稜面体晶系の少なくとも一方の結晶構造を有することができる。   In the ferroelectric film according to the present invention, the PZT ferroelectric film may have a crystal structure of at least one of a tetragonal system and a rhombohedral system.

また、本発明に係る強誘電体膜において、0.5モル%以上のSi或いはSi及びGeを含むことができる。   Further, the ferroelectric film according to the present invention may contain 0.5 mol% or more of Si or Si and Ge.

また、本発明に係る強誘電体膜において、0.5モル%以上、5モル%未満のSi或いはSi及びGeを含むことができる。   Further, the ferroelectric film according to the present invention may contain 0.5 mol% or more and less than 5 mol% of Si or Si and Ge.

(4)また、本発明に係る強誘電体膜は、ABOの一般式で表され、Aサイトの構成元素としてPbを含み、Bサイトの構成元素として少なくともZrおよびTiを含むPZT系強誘電体膜において、AサイトのPb欠損量が前記ABOの化学量論的組成に対して多くとも20モル%以下である。 (4) Further, the ferroelectric film according to the present invention is represented by a general formula of ABO 3 , and includes Pb as a constituent element of the A site, and PZT type ferroelectric including at least Zr and Ti as constituent elements of the B site. In the body membrane, the amount of Pb deficiency at the A site is at most 20 mol% with respect to the stoichiometric composition of the ABO 3 .

また、本発明の強誘電体膜において、前記AサイトのPb欠損量の2倍に相当する組成比でBサイトにNbを含むことができる。   In the ferroelectric film of the present invention, the B site can contain Nb at a composition ratio corresponding to twice the amount of Pb deficiency at the A site.

また、本発明に係る強誘電体膜おいて、BサイトにおけるTi組成がZr組成よりも高く、かつ稜面体晶系の結晶構造を有することができる。   Further, in the ferroelectric film according to the present invention, the Ti composition at the B site is higher than the Zr composition, and it can have a rhombohedral crystal structure.

また、本発明に係る上記(3)および(4)の強誘電体膜は、ゾルゲル溶液を用いて形成することができる。   The ferroelectric films (3) and (4) according to the present invention can be formed using a sol-gel solution.

(5)また、本発明に係る強誘電体膜の製造方法は、上記(3)および(4)の強誘電体膜の製造方法であって、前記ゾルゲル溶液として、PbZrO用ゾルゲル溶液、PbTiO用ゾルゲル溶液、およびPbNbO用ゾルゲル溶液を混合したものを用いる。 (5) Moreover, the manufacturing method of the ferroelectric film according to the present invention is the manufacturing method of the ferroelectric film according to the above (3) and (4), and the sol-gel solution includes a sol-gel solution for PbZrO 3 , PbTiO 3. A mixture of a sol-gel solution for 3 and a sol-gel solution for PbNbO 3 is used.

また、本発明に係る強誘電体膜の製造方法において、前記ゾルゲル溶液として、さらにPbSiO用ゾルゲル溶液を混合したものを用いることができる。 In the method for manufacturing a ferroelectric film according to the present invention, a sol-gel solution further mixed with a sol-gel solution for PbSiO 3 can be used.

(6)また、本発明の強誘電体膜の製造方法は、上記(4)の強誘電体膜の製造方法であって、Aサイトの構成元素であるPbの化学量論的組成を1とした場合に、Pbが0.9〜1.2の範囲で含まれるゾルゲル溶液を用いて形成する。   (6) The method for manufacturing a ferroelectric film according to the present invention is the method for manufacturing a ferroelectric film according to (4) above, wherein the stoichiometric composition of Pb, which is a constituent element of the A site, is 1. In this case, a sol-gel solution containing Pb in the range of 0.9 to 1.2 is used.

(7)また、本発明の強誘電体膜の製造方法は、前記PZT系強誘電体膜を、白金系金属からなる金属膜上に形成することを含むことができる。   (7) Moreover, the manufacturing method of the ferroelectric film of this invention can include forming the said PZT type ferroelectric film on the metal film which consists of a platinum type metal.

(8)また、本発明の強誘電体膜の製造方法において、前記白金系金属は、PtおよびIrの少なくともいずれか一つであることができる。   (8) In the method for manufacturing a ferroelectric film of the present invention, the platinum metal may be at least one of Pt and Ir.

(9)また、本発明は、上記強誘電体膜を用いた、強誘電体メモリ装置、圧電素子、および半導体素子に適用することができる。また、本発明は、上記圧電素子を用いた圧電アクチュエータに適用することができる。また、本発明は、上記圧電アクチュエータを用いた液体噴射ヘッドに適用することができる。また、本発明は、上記液体噴射ヘッドを用いたプリンタに適用することができる。また、本発明は、上記強誘電体膜の製造方法を用いた強誘電体キャパシタの製造方法や圧電素子の製造方法に適用することができる。また、本発明は、上記強誘電体キャパシタの製造法を用いた強誘電体メモリの製造方法や上記圧電素子の製造方法を用いた圧電アクチュエータの製造方法に適用することができる。さらに、本発明は、上記圧電アクチュエータの製造方法を用いた液体噴射ヘッドの製造方法に適用することができる。   (9) Further, the present invention can be applied to a ferroelectric memory device, a piezoelectric element, and a semiconductor element using the above ferroelectric film. Further, the present invention can be applied to a piezoelectric actuator using the above piezoelectric element. Further, the present invention can be applied to a liquid ejecting head using the above piezoelectric actuator. Further, the present invention can be applied to a printer using the liquid ejecting head. In addition, the present invention can be applied to a ferroelectric capacitor manufacturing method and a piezoelectric element manufacturing method using the ferroelectric film manufacturing method. Further, the present invention can be applied to a manufacturing method of a ferroelectric memory using the manufacturing method of the ferroelectric capacitor and a manufacturing method of a piezoelectric actuator using the manufacturing method of the piezoelectric element. Furthermore, the present invention can be applied to a method for manufacturing a liquid jet head using the method for manufacturing a piezoelectric actuator.

(10)本発明に係る強誘電体メモリは、予めSiウェハ上に形成されたCMOSトランジスタのソース或いはドレイン電極のどちらかと導通している第1電極と前記第1電極上に形成された強誘電体膜、前記強誘電体膜上に形成された第2電極、とを含み、前記第1電極、前記強誘電体膜及び前記第2電極によって構成されるキャパシタが、予めSiウェハ上に形成されたCMOSトランジスタによって選択動作を行う強誘電体メモリであって、前記強誘電体膜は、Ti比率が50%以上の正方晶PZTからなり、Ti組成のうち5モル%以上40モル%以下がNbで置換され、同時に1モル%以上のSi及びGeを含む強誘電体膜からなる。   (10) A ferroelectric memory according to the present invention includes a first electrode electrically connected to either a source or drain electrode of a CMOS transistor previously formed on a Si wafer and a ferroelectric formed on the first electrode. A capacitor composed of the first electrode, the ferroelectric film and the second electrode is previously formed on the Si wafer. A ferroelectric memory that performs a selective operation using a CMOS transistor, wherein the ferroelectric film is composed of tetragonal PZT having a Ti ratio of 50% or more, and 5 mol% to 40 mol% of the Ti composition is Nb. And a ferroelectric film containing 1 mol% or more of Si and Ge at the same time.

(11)また、本発明に係る強誘電体メモリは、予め作りこまれた第1電極と、前記第1電極と交差する方向に配列された第2電極と、少なくとも前記第1電極と前記第2電極との交差領域に配置された強誘電体膜とを、含み、前記第1電極、前記強誘電体膜及び前記第2電極によって構成されるキャパシタがマトリクス状に配置された強誘電体メモリであって、前記強誘電体膜は、Ti比率が50%以上の正方晶PZTからなり、Ti組成のうち5モル%以上40モル%以下がNbで置換され、同時に1モル%以上のSi及びGeを含む強誘電体膜からなる。   (11) Further, the ferroelectric memory according to the present invention includes a first electrode built in advance, a second electrode arranged in a direction crossing the first electrode, at least the first electrode, and the first electrode. A ferroelectric memory including a ferroelectric film disposed in a region intersecting with the two electrodes, and a capacitor constituted by the first electrode, the ferroelectric film, and the second electrode disposed in a matrix The ferroelectric film is made of tetragonal PZT having a Ti ratio of 50% or more, and 5 mol% or more and 40 mol% or less of Ti composition is substituted with Nb, and at the same time, 1 mol% or more of Si and It consists of a ferroelectric film containing Ge.

(12)本発明に係る強誘電体メモリの製造方法は、第1の原料溶液であるPbZrO形成用ゾルゲル溶液と第2の原料溶液であるPbTiO形成用ゾルゲル溶液と第3の原料溶液であるPbNbO形成用ゾルゲル溶液と第4の原料溶液であるPbSiO形成用ゾルゲル溶液をコート後に結晶化する工程を含み、前記、第1、第2、及び第3の原料溶液は、強誘電体層を形成するための原料液であり、第4の原料溶液は、第1、第2、及び第3の原料溶液を強誘電体層として形成するために必要不可欠な触媒効果を有する常誘電体層を生成するための原料液である。 (12) A method for manufacturing a ferroelectric memory according to the present invention includes a sol-gel solution for forming PbZrO 3 that is a first raw material solution, a sol-gel solution for forming PbTiO 3 that is a second raw material solution, and a third raw material solution. comprising the step of crystallizing a certain PbNbO 3 sol-gel solution for forming a PbSiO 3 sol-gel solution for forming a fourth raw material solution after coating, the first, second, and third raw material solutions, the ferroelectric The fourth raw material solution is a paraelectric material having a catalytic effect that is indispensable for forming the first, second, and third raw material solutions as ferroelectric layers. It is the raw material liquid for producing | generating a layer.

以下、本発明に好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

1.強誘電体膜、強誘電体キャパシタ、およびそれらの製造方法
図1は、本発明の実施形態に係る強誘電体膜101を用いた強誘電体キャパシタ100を模式的に示す断面図である。
1. Ferroelectric Film, Ferroelectric Capacitor, and Manufacturing Method Thereof FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a ferroelectric capacitor 100 using a ferroelectric film 101 according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、強誘電体キャパシタ100は、強誘電体膜101、第1電極102、および第2電極103から構成される。   As shown in FIG. 1, the ferroelectric capacitor 100 includes a ferroelectric film 101, a first electrode 102, and a second electrode 103.

第1電極102及び第2電極103は、Pt、Ir、Ru等の貴金属の単体または前記貴金属を主体とした複合材料よりなる。第1電極102及び第2電極103に強誘電体の元素が拡散すると電極と強誘電体膜101との界面部に組成ずれが生じヒステリシスの角型性が低下するため、第1電極102及び第2電極103には強誘電体の元素が拡散しない緻密性が要求される。第1電極102及び第2電極103の緻密性を上げるためには、例えば、質量の重いガスでスパッタ成膜する方法、Y、La等の酸化物を貴金属電極中に分散させる等の方法がとられる。   The first electrode 102 and the second electrode 103 are made of a single noble metal such as Pt, Ir, or Ru or a composite material mainly composed of the noble metal. When a ferroelectric element diffuses into the first electrode 102 and the second electrode 103, a composition shift occurs at the interface between the electrode and the ferroelectric film 101, and the squareness of the hysteresis is lowered. The two electrodes 103 are required to be dense so that ferroelectric elements do not diffuse. In order to increase the density of the first electrode 102 and the second electrode 103, for example, a method of forming a sputter film with a gas having a heavy mass, a method of dispersing an oxide such as Y, La, or the like in a noble metal electrode is used. It is done.

強誘電体膜101は、Pb、Zr、Tiを構成元素として含む酸化物からなるPZT系強誘電体を用いて形成される。特に、本実施の形態では、この強誘電体膜101をTiサイトにNbをドーピングしたPb(Zr、Ti、Nb)O(PZTN)を採用することを特徴とする。 The ferroelectric film 101 is formed using a PZT-based ferroelectric made of an oxide containing Pb, Zr, and Ti as constituent elements. In particular, the present embodiment is characterized in that this ferroelectric film 101 employs Pb (Zr, Ti, Nb) O 3 (PZTN) in which Nb is doped at the Ti site.

NbはTiとサイズ(イオン半径が近く、原子半径は同一である。)がほぼ同じで、重さが2倍あり、格子振動による原子間の衝突によっても格子から原子が抜けにくい。また原子価は、+5価で安定であり、たとえPbが抜けても、Nb5+によりPb抜けの価数を補うことができる。また結晶化時に、Pb抜けが発生したとしても、サイズの大きなOが抜けるより、サイズの小さなNbが入る方が容易である。 Nb is substantially the same size as Ti (the ionic radius is the same and the atomic radius is the same), is twice as heavy, and does not easily escape from the lattice due to collisions between atoms due to lattice vibration. Also, the valence is +5 and stable, and even if Pb is lost, the valence of Pb loss can be compensated by Nb 5+ . Further, even if Pb loss occurs during crystallization, it is easier to enter small Nb than large O loss.

また、Nbは+4価も存在するため、Ti4+の代わりは十分に行うことが可能である。更に、実際にはNbは共有結合性が非常に強く、Pbも抜け難くなっていると考えられる(H.Miyazawa,E.Natori,S.Miyashita;Jpn.J.Appl.Phys.39(2000)5679)。 In addition, since Nb also has a +4 valence, Ti 4+ can be sufficiently replaced. Furthermore, in fact, Nb has a very strong covalent bond, and Pb is considered to be difficult to escape (H. Miyazawa, E. Natori, S. Miyashita; Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2000). 5679).

これまでも、PZTへのNbドーピングは、主にZrリッチの稜面体晶領域で行われてきたが、その量は、0.2〜0.025mol%(J.Am.Ceram.Soc,84(2001)902;Phys.Rev.Let,83(1999)1347)程度と、極僅かなものである。このようにNbを多量にドーピングすることができなかった要因は、Nbを例えば10モル%添加すると、結晶化温度が800℃以上に上昇してしまうことによるものであったと考えられる。   So far, Nb doping to PZT has been mainly performed in the Zr-rich rhombohedral region, but the amount is 0.2-0.025 mol% (J. Am. Ceram. Soc, 84 ( 2001) 902; Phys. Rev. Let, 83 (1999) 1347) and so on. It is considered that the reason why Nb could not be doped in a large amount as described above was that the crystallization temperature increased to 800 ° C. or more when Nb was added at, for example, 10 mol%.

そこで、強誘電体膜101を形成する際には、更にPbSiOシリケートを例えば、1〜5モル%の割合で添加することが好ましい。これによりPZTNの結晶化エネルギーを軽減させることができる。すなわち、強誘電体膜101の材料としてPZTNを用いる場合、Nb添加とともに、PbSiOシリケートとを添加することでPZTNの結晶化温度の低減を図ることができる。 Therefore, when forming the ferroelectric film 101, it is preferable to further add PbSiO 3 silicate at a ratio of 1 to 5 mol%, for example. Thereby, the crystallization energy of PZTN can be reduced. That is, when PZTN is used as the material of the ferroelectric film 101, the crystallization temperature of PZTN can be reduced by adding PbSiO 3 silicate together with Nb.

また、本実施の形態において、強誘電体膜101には、PZTに対してNbに代えてTa、W、V、Moを添加物質として加えても同等の効果を有する。また、Mnを添加物質として用いてもNbに準じた効果を有する。また、同様の考え方で、Pb抜けを防止するために、+3価以上の元素でPbを置換することも考えられ、これらの候補として、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及びLuなどのランタノイド系が挙げられる。加えて、結晶化を促進する添加剤として、シリケート(Si)ではなくゲルマネート(Ge)を用いることもできる。図42(A)に、PZTに対してNbに代えて10モル%のTaを添加物質として用いた場合のヒステリシス特性を示す。また、図42(B)に、PZTに対してNbに代えて10モル%のWを添加物質として用いた場合のヒステリシス特性を示す。Taを用いた場合にもNb添加と同等の効果が得られることが分かる。また、Wを用いた場合にも絶縁性の良好なヒステリシス特性が得られる点でNb添加と同等の効果があることが分かる。   In the present embodiment, the ferroelectric film 101 has the same effect even if Ta, W, V, or Mo is added as an additive to PZT instead of Nb. Moreover, even if Mn is used as an additive substance, it has an effect equivalent to Nb. Further, in the same way of thinking, in order to prevent the loss of Pb, substitution of Pb with an element having a valence of +3 or more may be considered, and these candidates include La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd. Lanthanoids such as Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu. In addition, germanate (Ge) can be used instead of silicate (Si) as an additive for promoting crystallization. FIG. 42 (A) shows the hysteresis characteristics when 10 mol% Ta is used as the additive substance in place of Nb with respect to PZT. FIG. 42B shows hysteresis characteristics in the case where 10 mol% of W is used as an additive in place of Nb with respect to PZT. It can be seen that the same effect as that of Nb addition can be obtained even when Ta is used. It can also be seen that even when W is used, the same effect as that of Nb addition can be obtained in that a good hysteresis characteristic can be obtained.

次に、本実施の形態の強誘電体キャパシタ100に適用されるPZTN強誘電体膜101の成膜方法の一例を述べる。   Next, an example of a method for forming the PZTN ferroelectric film 101 applied to the ferroelectric capacitor 100 of the present embodiment will be described.

PZTN強誘電体膜101は、Pb、Zr、Ti、およびNbの少なくともいずれかを含む第1〜第3の原料溶液からなる混合溶液を用意し、これらの混合液に含まれる酸化物を熱処理等により結晶化させて得ることができる。   The PZTN ferroelectric film 101 is prepared by preparing a mixed solution composed of first to third raw material solutions containing at least one of Pb, Zr, Ti, and Nb, and heat-treating oxides contained in these mixed solutions. Can be obtained by crystallization.

第1の原料溶液としては、PZTN強誘電体相の構成金属元素のうち、Pb及びZrによるPbZrOペロブスカイト結晶を形成するため縮重合体をn−ブタノール等の溶媒に無水状態で溶解した溶液が例示できる。 As the first raw material solution, among the constituent metal elements of the PZTN ferroelectric phase, a solution obtained by dissolving a condensation polymer in a solvent such as n-butanol in an anhydrous state in order to form a PbZrO 3 perovskite crystal by Pb and Zr. It can be illustrated.

第2の原料溶液としは、PZTN強誘電体相の構成金属元素のうち、Pb及びTiによるPbTiOペロブスカイト結晶を形成するため縮重合体をn−ブタノール等の溶媒に無水状態で溶解した溶液が例示できる。 As the second raw material solution, among the constituent metal elements of the PZTN ferroelectric phase, a solution obtained by dissolving a condensation polymer in a solvent such as n-butanol in an anhydrous state in order to form a PbTiO 3 perovskite crystal with Pb and Ti. It can be illustrated.

第3の原料溶液としては、PZTN強誘電体相の構成金属元素のうち、Pb及びNbによるPbNbOペロブスカイト結晶を形成するため縮重合体をn−ブタノール等の溶媒に無水状態で溶解した溶液が例示できる。 As the third raw material solution, among the constituent metal elements of the PZTN ferroelectric phase, a solution obtained by dissolving a condensation polymer in an anhydrous state in a solvent such as n-butanol in order to form a PbNbO 3 perovskite crystal by Pb and Nb. It can be illustrated.

上記第1、第2及び第3の原料溶液を用いて、例えば、PbZr0.2Ti 0.6 Nb0.2(PZTN)からなる強誘電体膜101を形成する場合、第1の原料溶液:第2の原料溶液:第3の原料溶液=2:6:2の比で混合することになるが、この混合溶液をそのまま結晶化させようとしても、PZTN強誘電体膜101を作製するには、高い結晶化温度を必要とする。すなわち、Nbを混合すると、結晶化温度が急激に上昇してしまい、700℃以下の素子化可能な温度範囲では結晶化が不可能なため、従来では5モル%以上のNbはTiの置換元素としては用いられておらず、これまでは添加剤の域を出ていなかった。加えて、TiがZrよりも多く含まれるPZT正方晶では全く例がなかった。このことは、参考文献J.Am.Ceram.Soc,84(20001)902やPhys.Rev.Let,83(1999)1347等より明らかである。 When the ferroelectric film 101 made of, for example, PbZr 0.2 Ti 0.6 Nb 0.2 O 3 (PZTN) is formed using the first, second, and third raw material solutions, the first The raw material solution: the second raw material solution: the third raw material solution = 2: 6: 2 is mixed, but the PZTN ferroelectric film 101 is produced even if this mixed solution is crystallized as it is. In order to achieve this, a high crystallization temperature is required. That is, when Nb is mixed, the crystallization temperature rises rapidly, and crystallization is impossible in the temperature range where the element can be formed at 700 ° C. or less. It has not been used as an additive until now. In addition, there was no example of PZT tetragonal crystals containing more Ti than Zr. This is described in reference J.A. Am. Ceram. Soc, 84 (20001) 902 and Phys. Rev. Let, 83 (1999) 1347 and the like.

そこで、本実施の形態では、上記課題を、第4の原料溶液としての、PbSiO結晶を形成するため縮重合体をn−ブタノール等の溶媒に無水状態で溶解した溶液を例えば、1モル%以上5モル%未満で上記混合溶液中に更に添加することで解決することができる。 Therefore, in the present embodiment, the above-described problem is solved by, for example, adding 1 mol% of a solution obtained by dissolving a condensation polymer in a solvent such as n-butanol to form PbSiO 3 crystals as a fourth raw material solution. This can be solved by further adding less than 5 mol% in the mixed solution.

すなわち、上記第1、第2、第3及び第4溶液の混合溶液を用いることで、PZTNの結晶化温度を700℃以下の素子化可能な温度範囲で結晶化させることが可能となる。   That is, by using the mixed solution of the first, second, third, and fourth solutions, it becomes possible to crystallize PZTN at a crystallization temperature range of 700 ° C. or less in which the element can be formed.

具体的には、図2に示したフローチャートに従い強誘電体膜101を成膜する。混合溶液塗布工程(ステップST11)、アルコール除去工程〜乾燥熱処理工程〜脱脂熱処理工程(ステップST12,ステップST13)の一連の工程を所望の回数行い、その後に結晶化アニール(ステップST14)により焼成して強誘電体膜101を形成する。   Specifically, the ferroelectric film 101 is formed according to the flowchart shown in FIG. A series of processes including a mixed solution coating process (step ST11), an alcohol removal process, a drying heat treatment process, a degreasing heat treatment process (step ST12, step ST13) are performed a desired number of times, and then baked by crystallization annealing (step ST14). A ferroelectric film 101 is formed.

各工程における条件の例を下記に示す。   Examples of conditions in each step are shown below.

初めにSi基板上にPt等の電極用貴金属を被覆して下部電極を成膜する(ステップST10)。次に、混合液の塗布をスピンコートなどの塗布法で行う(ステップST11)。具体的には、Pt被覆基板上に混合溶液を滴下する。滴下された溶液を基板全面に行き渡らせる目的で500rpm程度でスピンを行った後、50rpm以下に回転数を低下させて10秒ほど回転させる。乾燥熱処理工程は150℃〜180℃で行う(ステップST13)。乾燥熱処理は大気雰囲気下でホットプレート等を用いて行う。同様に脱脂熱処理工程では300℃〜350℃に保持されたホットプレート上で、大気雰囲気下で行う(ステップST13)。結晶化のための焼成は、酸素雰囲気中でサーマルラピッドアニール(RTA)等を用いて行う(ステップST14)。   First, a noble metal for an electrode such as Pt is coated on a Si substrate to form a lower electrode (step ST10). Next, the liquid mixture is applied by a coating method such as spin coating (step ST11). Specifically, the mixed solution is dropped on the Pt-coated substrate. For the purpose of spreading the dropped solution over the entire surface of the substrate, spinning is performed at about 500 rpm, and then the number of rotations is reduced to 50 rpm or less and the rotation is performed for about 10 seconds. The drying heat treatment step is performed at 150 ° C. to 180 ° C. (step ST13). The drying heat treatment is performed using a hot plate or the like in an air atmosphere. Similarly, the degreasing heat treatment step is performed in an air atmosphere on a hot plate maintained at 300 ° C. to 350 ° C. (step ST13). Firing for crystallization is performed using thermal rapid annealing (RTA) or the like in an oxygen atmosphere (step ST14).

また焼結後の膜厚は100〜200nm程度とすることができる。次に、上部電極をスパッタ法等により形成した後に(ステップST15)、第2電極と強誘電体薄膜との界面形成、および強誘電体薄膜の結晶性改善を目的としてポストアニールを、焼成時と同様に、酸素雰囲気中でRTA等を用いて行い(ステップST16)、強誘電体キャパシタ100を得る。   The film thickness after sintering can be about 100 to 200 nm. Next, after the upper electrode is formed by sputtering or the like (step ST15), post-annealing is performed for the purpose of forming the interface between the second electrode and the ferroelectric thin film and improving the crystallinity of the ferroelectric thin film. Similarly, the ferroelectric capacitor 100 is obtained by using RTA or the like in an oxygen atmosphere (step ST16).

以下では、PZTN強誘電体膜101を用いることによる強誘電体キャパシタ100へのヒステリシス特性への影響を考察する。   Below, the influence on the hysteresis characteristic to the ferroelectric capacitor 100 by using the PZTN ferroelectric film 101 is considered.

図3は、強誘電体キャパシタ100のP(分極)−V(電圧)ヒステリシス曲線を模式的に示した図である。まず、電圧十Vs印加すると分極量P(十Vs)となり、その俊、電圧を0にすると分極量Prとなる。さらに、電圧を−1/3Vsとした時、分極量はP(−1/3Vs)となる。そして、電圧を−Vsとした時には分極量はP(−Vs)となり、再び電圧0とした時に分極量−Prとなる。また、電圧を+1/3Vsとした時には、分極量はP(+1/3Vs)となり、再び電圧を+Vsとした時、分極量は再びP(+Vs)に戻る。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a P (polarization) -V (voltage) hysteresis curve of the ferroelectric capacitor 100. First, when a voltage of 10 Vs is applied, the polarization amount P (10 Vs) is obtained, and when the voltage is reduced to 0, the polarization amount Pr is obtained. Furthermore, when the voltage is set to -1/3 Vs, the polarization amount is P (-1/3 Vs). When the voltage is −Vs, the polarization amount is P (−Vs), and when the voltage is 0 again, the polarization amount is −Pr. Further, when the voltage is set to +1/3 Vs, the polarization amount becomes P (+1/3 Vs), and when the voltage is set again to + Vs, the polarization amount returns to P (+ Vs) again.

また、強誘電体キャパシタ100は、ヒステリシス特性において以下のような特徴をも有する。まず、一旦電圧Vsを印加して分極量P(+Vs)にした後、−1/3Vsの電圧を印加して、さらに印加電圧を0とした時、ヒステリシスループは図3中矢印Aに示す軌跡をたどり、分極量は安定な値PO(0)を持つ。また、一旦電圧−Vsを印加して分極量をP(−Vs)にした後、+1/3Vsの電圧を印加して、さらに印加電圧を0とした時、ヒステリシスループは図2中矢印Bに示す軌跡をたどり、分極量は安定な値PO(1)を持つ。この分極量PO(0)と分極量PO(1)の差が充分にとれていれば、前記特開平9−116107号公報等に開示されている駆動法により単純マトリクス型強誘電体メモリ装置を動作させることが可能である。   The ferroelectric capacitor 100 also has the following characteristics in hysteresis characteristics. First, once the voltage Vs is applied to obtain a polarization amount P (+ Vs), a voltage of −1/3 Vs is applied, and when the applied voltage is set to 0, the hysteresis loop is a locus indicated by an arrow A in FIG. The amount of polarization has a stable value PO (0). Further, once the voltage −Vs is applied and the amount of polarization is set to P (−Vs), then a voltage of + 1/3 Vs is applied and the applied voltage is further set to 0, the hysteresis loop is indicated by an arrow B in FIG. Following the trajectory shown, the amount of polarization has a stable value PO (1). If the difference between the polarization amount PO (0) and the polarization amount PO (1) is sufficiently large, a simple matrix type ferroelectric memory device can be manufactured by the driving method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-116107. It is possible to operate.

そして、本実施の形態の強誘電体キャパシタ100によれば、結晶化温度の低温化、ヒステリシスの角型性の向上、Prの向上が図れる。また、強誘電体キャパシタ100によるヒステリシスの角型性の向上は、単純マトリクス型の強誘電体メモリ装置の駆動にとって重要なディスターブの安定性に顕著な効果がある。単純マトリクス型強誘電体メモリ装置においては、書き込み、読み出しを行わないセルにも±1/3Vsの電圧がかかるため、この電圧で分極が変化しないこと、いわゆるディスターブ特性が安定である必要がある。実際に、本願発明者は、一般的なPZTでは分極の安定した状態から分極を反転させる方向に1/3Vsパルスを10回与えると分極量は80%程度の低下が見られるが、本実施の形態の強誘電体キャパシタ100によると10%以下の低下量であることを確認した。従って、本実施の形態の強誘電体キャパシタ100を強誘電体メモリ装置に適用すれば、単純マトリクス型メモリの実用化が可能となる。 According to the ferroelectric capacitor 100 of the present embodiment, the crystallization temperature can be lowered, the squareness of hysteresis can be improved, and Pr can be improved. Further, the improvement in the squareness of hysteresis by the ferroelectric capacitor 100 has a significant effect on the stability of disturbance, which is important for driving a simple matrix ferroelectric memory device. In a simple matrix ferroelectric memory device, a voltage of ± 1/3 Vs is applied to a cell that is not written to or read from, so that the polarization does not change at this voltage, and so-called disturb characteristics must be stable. Actually, the inventor of the present application shows that when the 1/3 Vs pulse is applied 10 8 times in the direction of reversing the polarization from a stable state of polarization in general PZT, the polarization amount is reduced by about 80%. According to the ferroelectric capacitor 100 of the form, it was confirmed that the amount of decrease was 10% or less. Therefore, if the ferroelectric capacitor 100 of the present embodiment is applied to a ferroelectric memory device, a simple matrix memory can be put into practical use.

以下に、本実施の形態についての詳細な実施例を説明する。   Hereinafter, a detailed example of the present embodiment will be described.

本実施例では、本願発明によるPZTNと従来のPZTとを比較する。成膜フローは全て前述の図2を用いた。   In this embodiment, PZTN according to the present invention is compared with conventional PZT. The film formation flow shown in FIG.

Pb:Zr:Ti:Nb=1:0.2:0.6:0.2とした。ここにPbSiOを0〜1モル%添加した。 Pb: Zr: Ti: Nb = 1: 0.2: 0.6: 0.2. It was added PbSiO 3 0 to 1 mol% here.

この時の膜の表面モフォロジーを図4(A)〜図4(C)に示す。また、この膜の結晶性をX線回折法により測定すると、図5(A)〜図5(C)に示すようであった。図5(A)に示される0%(なし)の場合、結晶化温度を800℃まであげても、常誘電体パイロクロアのみが得られた。また、図5(B)に示される0.5%の場合、PZTとパイロクロアの混在であった。また、図5(C)に示される1%の場合、PZT(111)単一配向膜が得られた。また結晶性もこれまで得られたことがないほど良好なものであった。   The surface morphology of the film at this time is shown in FIGS. 4 (A) to 4 (C). Further, when the crystallinity of this film was measured by the X-ray diffraction method, it was as shown in FIG. 5 (A) to FIG. 5 (C). In the case of 0% (none) shown in FIG. 5A, only paraelectric pyrochlore was obtained even when the crystallization temperature was increased to 800 ° C. Further, in the case of 0.5% shown in FIG. 5B, PZT and pyrochlore were mixed. In the case of 1% shown in FIG. 5C, a PZT (111) single alignment film was obtained. Also, the crystallinity was so good that it had never been obtained.

次にPbSiOの1%添加PZTN薄膜に対して、膜厚を120〜200nmとしたところ、図6(A)〜図6(C)ならびに図7(A)〜図7(C)に示すように、それぞれ膜厚に比例した結晶性を示した。なお、図6(A)〜図6(C)は、膜厚120nm〜200nmにおける表面モフォロジーを示す電子顕微鏡写真であり、図7(A)〜図7(C)は、膜厚120nm〜200nmにおけるPZTN薄膜の結晶性を示すX線回折法による測定結果である。また、図8(A)〜図8(C)および図9(A)〜図9(C)に示すように、膜厚が120nm〜200nmの範囲の全てにおいて角型性の良好なヒステリシス特性が得られた。なお、図9(A)〜図9(C)は、図8(A)〜図8(C)のヒステリシスカーブの拡大図である。特に、図9(A)〜図9(C)に示すように、本例のPZTN薄膜では、2V以下という低い電圧でしっかりとヒステリシスが開き、かつ飽和していることが確認された。 Next, when the film thickness was set to 120 to 200 nm with respect to the 1% -added PZTN thin film of PbSiO 3 , as shown in FIGS. 6 (A) to 6 (C) and FIGS. 7 (A) to 7 (C). The crystallinity was proportional to the film thickness. 6A to 6C are electron micrographs showing surface morphology at a film thickness of 120 nm to 200 nm, and FIGS. 7A to 7C are those at a film thickness of 120 nm to 200 nm. It is a measurement result by the X ray diffraction method which shows the crystallinity of a PZTN thin film. In addition, as shown in FIGS. 8A to 8C and FIGS. 9A to 9C, hysteresis characteristics with good squareness are obtained in the entire film thickness range of 120 nm to 200 nm. Obtained. 9A to 9C are enlarged views of the hysteresis curves of FIGS. 8A to 8C. In particular, as shown in FIGS. 9 (A) to 9 (C), it was confirmed that the PZTN thin film of the present example was firmly opened and saturated at a voltage as low as 2 V or less.

また、リーク特性についても、図10(A)及び図10(B)に示すように、膜組成や膜厚によらず、2V印加時(飽和時)で5×10−8〜7×10−9A/cmと非常に良好であった
次に、PbZr0.2Ti0.6Nb0.2薄膜の疲労特性、及びスタティックインプリントを測定したところ、図11(A)及び図11(B)に示すように、非常に良好であった。特に、図11(A)に示す疲労特性は、上下電極にPtを用いているにもかかわらず、非常に良好である。
As for the leakage characteristics, as shown in FIGS. 10A and 10B, 5 × 10 −8 to 7 × 10 when 2 V is applied (at saturation) regardless of the film composition and film thickness. 9 a / cm 2 and then was very good, was measured PbZr 0.2 Ti 0.6 Nb 0.2 O 3 fatigue characteristics of the thin film, and the static imprint, FIG. 11 (a) and FIG. As shown in 11 (B), it was very good. In particular, the fatigue characteristics shown in FIG. 11A are very good despite using Pt for the upper and lower electrodes.

さらに、図12に示すように、基板601上に、下部電極601、本実施例のPZTN強誘電体膜603、上部電極603を形成した強誘電体キャパシタ600の上にオゾンTEOSによるSiO膜604の形成を試みた。従来からあるPZTはオゾンTEOSによるSiO膜形成を行うと、TEOSから発生する水素が上部Ptを通してPZTを還元し、全くヒステリシスを示さなくなるほど、PZT結晶が壊れてしまうことが知られている。 Further, as shown in FIG. 12, an SiO 2 film 604 made of ozone TEOS is formed on a ferroelectric capacitor 600 on which a lower electrode 601, a PZTN ferroelectric film 603 of this embodiment, and an upper electrode 603 are formed on a substrate 601. Tried to form. It is known that conventional PZT forms a SiO 2 film by ozone TEOS, so that hydrogen generated from TEOS reduces PZT through the upper Pt, and the PZT crystal breaks to such an extent that no hysteresis is shown.

しかしながら本実施例によるPZTN強誘電体膜603は、図13に示すように、ほとんど劣化せず、良好なヒステリシスを保持していた。すなわち、本実施例によるPZTN強誘電体膜603は耐還元性にも強いことが分かった。また、本願発明による正方晶PZTN強誘電体膜603ではNbが40モル%を超えない場合、Nbの添加量に応じて、良好なヒステリシスが得られた。   However, as shown in FIG. 13, the PZTN ferroelectric film 603 according to this example hardly deteriorates and maintains good hysteresis. That is, it was found that the PZTN ferroelectric film 603 according to the present example was also strong in reduction resistance. In addition, in the tetragonal PZTN ferroelectric film 603 according to the present invention, when Nb did not exceed 40 mol%, good hysteresis was obtained according to the amount of Nb added.

次に、比較のために従来のPZT強誘電体膜の評価を行った。従来PZTとしては、それぞれPb:Zr:Ti=1:0.2:0.8、1:0.3:0.7、及び1:0.6:0.4とした。そのリーク特性は、図14に示すように、Ti含有量が増加するほどリーク特性は劣化してしまい、Ti:80%の場合、2V印加時に、10−5A/cmとなり、メモリ応用に適していないことが分かった。同様に疲労特性も図15に示すように、Ti含有量が増加するほど疲労特性は劣化した。またインプリント後には、図16に示すように、殆どデータが読み出せないことが分かった。 Next, a conventional PZT ferroelectric film was evaluated for comparison. As conventional PZT, Pb: Zr: Ti = 1: 0.2: 0.8, 1: 0.3: 0.7, and 1: 0.6: 0.4, respectively. As shown in FIG. 14, the leak characteristics deteriorate as the Ti content increases. When Ti is 80%, the leak characteristics are 10 −5 A / cm 2 when 2 V is applied. It turns out that it is not suitable. Similarly, as shown in FIG. 15, the fatigue properties deteriorated as the Ti content increased. Further, it was found that almost no data could be read after imprinting as shown in FIG.

以上の実施例から分かるように、本実施例によるPZTN強誘電体膜は、従来、PZTの本質が原因と考えられるリーク電流増大並びにインプリント特性劣化という問題を解決したばかりか、これまで、上記理由から使われてこなかった、正方晶PZTをメモリの種類、構造によらずにメモリ用途に用いることが可能となる。加えて、同じ理由から正方晶PZTが使われなかった圧電素子用途にも本材料は適用可能である。   As can be seen from the above examples, the PZTN ferroelectric film according to this example has not only solved the problems of increase in leakage current and deterioration of imprint characteristics, which are considered to be caused by the essence of PZT. Tetragonal PZT, which has not been used for the reason, can be used for memory regardless of the type and structure of the memory. In addition, for the same reason, this material can be applied to piezoelectric element applications in which tetragonal PZT is not used.

本実施例では、PZTN強誘電体膜において、Nb添加量を0、5、10、20、30、40モル%と変化させて強誘電特性を比較した。全ての試料においてPbSiOシリケートを5モル%添加している。また、膜形成のための原料となる強誘電体膜形成用ゾルゲル溶液には、コハク酸メチルを添加してpHを6とした。成膜フローは全て前述の図2を用いている。 In this example, in the PZTN ferroelectric film, the Nb addition amount was changed to 0, 5, 10, 20, 30, and 40 mol%, and the ferroelectric characteristics were compared. In all samples, 5 mol% of PbSiO 3 silicate was added. Further, the pH of the sol-gel solution for forming a ferroelectric film, which is a raw material for film formation, was adjusted to 6 by adding methyl succinate. The film formation flow is the same as that shown in FIG.

図17〜図19に、本実施例のPZTN強誘電体膜を測定したヒステリシス特性を示す。   17 to 19 show hysteresis characteristics obtained by measuring the PZTN ferroelectric film of this example.

図17(A)に示すように、Nb添加量が0の場合、リーキーなヒステリシスが得られたが、図17(B)に示すように、Nb添加量が5モル%となると、絶縁性の高い良好なヒステリシス特性が得られた。   As shown in FIG. 17A, a leaky hysteresis was obtained when the Nb addition amount was 0, but when the Nb addition amount was 5 mol% as shown in FIG. High and good hysteresis characteristics were obtained.

また、図18(A)に示すように、強誘電特性は、Nb添加量が10モル%までは、殆ど変化が見られなかった。Nb添加量が0の場合も、リーキーではあるが、強誘電特性には変化が見られていない。また、図18(B)に示すように、Nb添加量が20モル%の場合は、非常に角型性の良いヒステリシス特性が得られた。   Further, as shown in FIG. 18A, the ferroelectric characteristics hardly changed until the Nb addition amount was 10 mol%. Even when the amount of Nb added is 0, although it is leaky, no change is observed in the ferroelectric characteristics. Further, as shown in FIG. 18B, when the Nb addition amount is 20 mol%, a hysteresis characteristic having a very good squareness was obtained.

しかしながら、図19(A)及び図19(B)に示すように、Nb添加量が20モル%を超えると、ヒステリシス特性が大きく変化し、劣化していくことが確認された。   However, as shown in FIG. 19A and FIG. 19B, it was confirmed that when the Nb addition amount exceeds 20 mol%, the hysteresis characteristics greatly change and deteriorate.

そこで、X線回折パターンを比較したところ図20のようであった。Nb添加量が5モル%(Zr/Ti/Nb=20/75/5)の場合、(111)ピーク位置は、従来からあるNbが添加されていないPZT膜の時と変わらないが、Nb添加量が20モル%(Zr/Ti/Nb=20/60/20)、40モル%(Zr/Ti/Nb=20/40/40)と増加するに従って、(111)ピークは低角側にシフトした。すなわち、PZTの組成はTiリッチで正方晶領域であるにもかかわらず、実際の結晶は、稜面体晶となっていることが分かる。また結晶系が変化するに従って、強誘電体特性が変化していることが分かる。   Therefore, the X-ray diffraction patterns were compared as shown in FIG. When the amount of Nb added is 5 mol% (Zr / Ti / Nb = 20/75/5), the (111) peak position is the same as that of the conventional PZT film to which Nb is not added. As the amount increases to 20 mol% (Zr / Ti / Nb = 20/60/20) and 40 mol% (Zr / Ti / Nb = 20/40/40), the (111) peak shifts to the lower angle side. did. That is, although the composition of PZT is Ti-rich and a tetragonal region, it can be seen that the actual crystal is a rhombohedral crystal. It can also be seen that the ferroelectric properties change as the crystal system changes.

加えて、Nbを45モル%添加したところ、ヒステリシスは開かず、強誘電特性を確認できなかった(図示省略)。   In addition, when 45 mol% of Nb was added, the hysteresis did not open and the ferroelectric characteristics could not be confirmed (not shown).

また、本願発明によるPZTN膜は、非常に絶縁性が高いことは既に述べたが、ここでPZTNが絶縁体であるための条件を求めてみたところ、図21のようであった。   In addition, the PZTN film according to the present invention has already been described to have very high insulating properties, but when the conditions for PZTN being an insulator are obtained here, it is as shown in FIG.

すなわち、本願発明によるPZTN膜は、非常に絶縁性が高く、このことはPbの欠損量の2倍に相当する組成比で、TiサイトにNbが添加されていることとなる。また、ペロブスカイト結晶は図22に示されるWOの結晶構造からも分かるように、Aサイトイオンが100%欠損していても成り立ち、かつWOは結晶系が変化し易いことが知られている。 That is, the PZTN film according to the present invention has a very high insulating property, which means that Nb is added to the Ti site at a composition ratio corresponding to twice the amount of Pb deficiency. In addition, as can be seen from the crystal structure of WO 3 shown in FIG. 22, the perovskite crystal is established even if the A-site ion is 100% deficient, and WO 3 is known to change its crystal system easily. .

従って、PZTNの場合は、Nbを添加することで、Pb欠損量を積極的に制御して、かつ結晶系を制御していることとなる。   Therefore, in the case of PZTN, by adding Nb, the amount of Pb deficiency is positively controlled and the crystal system is controlled.

このことは、本実施の形態のPZTN膜が、圧電素子への応用にも非常に有効であることを示している。一般的に、PZTを圧電素子に応用する場合、Zrリッチ組成の稜面体晶領域を用いる。このとき、ZrリッチなPZTはソフト系PZTと呼ばれる。このことは文字通り、結晶が軟らかいことを意味している。例えば、インクジェットプリンターのインク吐き出しノズルにも、ソフト系PZTが使われているが、あまりにもソフトであるため、あまり粘度の高いインクでは、インクの圧力に負けて押し出すことが出来ない。   This indicates that the PZTN film of the present embodiment is very effective for application to piezoelectric elements. In general, when PZT is applied to a piezoelectric element, a rhombohedral crystal region having a Zr rich composition is used. At this time, the Zr-rich PZT is called a soft PZT. This literally means that the crystal is soft. For example, a soft PZT is used for an ink discharge nozzle of an ink jet printer. However, since the soft PZT is too soft, an ink with a very high viscosity cannot be pushed out against the pressure of the ink.

一方で、Tiリッチな正方晶PZTはハード系PZTと呼ばれ、固くて脆いことを意味している。しかしながら、本願発明のPZTN膜ではハード系でありながら、人工的に結晶系を稜面体晶に変化させることが出来る。その上、結晶系をNbの添加量によって任意に変化させることが可能で、かつTiリッチなPZT系強誘電体膜は比誘電率が小さいため、素子を低電圧で駆動することも可能となる。   On the other hand, Ti-rich tetragonal PZT is called hard PZT, which means that it is hard and brittle. However, although the PZTN film of the present invention is a hard system, the crystal system can be artificially changed to a rhombohedral crystal. In addition, the crystal system can be arbitrarily changed by the amount of Nb added, and the Ti-rich PZT ferroelectric film has a small relative dielectric constant, so that the device can be driven at a low voltage. .

このことにより、これまで用いられることのなかった、ハード系PZTを例えば、インクジェットプリンターのインク吐き出しノズルに用いることが可能となる。加えて、NbはPZTに軟らかさをもたらすため、適度に硬いが、脆くないPZTを提供することが可能となる。   This makes it possible to use a hard PZT that has not been used so far, for example, as an ink discharge nozzle of an ink jet printer. In addition, since Nb brings softness to PZT, it is possible to provide PZT that is moderately hard but not brittle.

最後に、これまで述べたように、本実施例ではNb添加するだけでなく、Nb添加と同時に、シリケートを添加することで、結晶化温度をも低減することが出来る。   Finally, as described above, in this embodiment, not only Nb is added, but also silicate is added simultaneously with Nb addition, so that the crystallization temperature can be reduced.

本実施例では、例えば、強誘電体メモリのメモリセル部分を構成する強誘電体キャパシタや例えば、インクジェットプリンターのインク吐き出しノズル部分を構成する圧電アクチュエータの電極材料として用いられるPtやIrなどの白金系金属からなる金属膜上にPZTN膜を形成した場合における格子整合性の点からPZTN膜を用いることの有効性を検討した。白金系金属は、PZT系強誘電体膜を素子応用する場合に、強誘電体膜の結晶配向性を決める下地膜となるとともに、電極材料としても有用な材料である。しかし、両者の格子整合性が十分でないため、素子応用に関しては、強誘電体膜の疲労特性が問題となってくる。   In this embodiment, for example, a ferroelectric capacitor constituting a memory cell portion of a ferroelectric memory or a platinum-based material such as Pt or Ir used as an electrode material of a piezoelectric actuator constituting an ink discharge nozzle portion of an ink jet printer, for example. The effectiveness of using a PZTN film was examined from the viewpoint of lattice matching when a PZTN film was formed on a metal film made of metal. The platinum-based metal is a material useful as an electrode material as well as a base film that determines the crystal orientation of the ferroelectric film when a PZT-based ferroelectric film is applied to the device. However, since the lattice matching between the two is not sufficient, the fatigue characteristics of the ferroelectric film become a problem for device application.

そこで、本願発明者らは、PZT系強誘電体膜の構成元素中にNbを含ませることで、PZT系強誘電体膜と白金系金属薄膜との間の格子不整合の改善を図る技術を開発した。この場合のPZT系強誘電体膜の成膜工程を図23(A)〜図23(C)に示す。   Accordingly, the inventors of the present application have developed a technique for improving the lattice mismatch between the PZT-based ferroelectric film and the platinum-based metal thin film by including Nb in the constituent elements of the PZT-based ferroelectric film. developed. FIG. 23A to FIG. 23C show the film forming process of the PZT ferroelectric film in this case.

まず、図23(A)に示すように、所与の基板10を用意する。基板10としては、SOI基板上にTiOx層が形成されたものを用いた。なお、基板10としては、公知の材料からなるものの中から好適なものを選択して用いることができる。   First, as shown in FIG. 23A, a given substrate 10 is prepared. As the substrate 10, a substrate in which a TiOx layer was formed on an SOI substrate was used. In addition, as the board | substrate 10, a suitable thing can be selected and used from what consists of a well-known material.

次に、図23(B)に示すように、基板100上に例えば、スパッタ法を用いてPtからなる金属膜(第1電極)102を形成し、その後、図23(C)に示すように、金属膜102上に強誘電体膜101としてPZTN膜を形成する。PZTN膜を形成するための材料としては、例えば、ゾルゲル溶液を用いることができる。より具体的には、PbZrO用ゾルゲル溶液、PbTiO用ゾルゲル溶液、およびPbNbO用ゾルゲル溶液を混合したものに、さらにPbNbO用ゾルゲル溶液を添加したものを用いる。なお、PZTN膜は、構成元素にNbを含むため、結晶化温度が高い。このため、結晶化温度を低減させるためには、PbSiO用ゾルゲル溶液をさらに添加したものを用いることが好ましい。本実施例では、上記したゾルゲル混合溶液をPt金属膜102上にスピンコート法で塗布し、所定の熱処理を行って結晶化する。成膜工程のフローは、図2に示したものと同様である。 Next, as shown in FIG. 23B, a metal film (first electrode) 102 made of Pt is formed on the substrate 100 by using, for example, a sputtering method, and thereafter, as shown in FIG. Then, a PZTN film is formed as the ferroelectric film 101 on the metal film 102. As a material for forming the PZTN film, for example, a sol-gel solution can be used. More specifically, a sol-gel solution for PbZrO 3, a sol-gel solution for PbTiO 3, and PbNbO 3 that the sol-gel solution was mixed for uses which was further added PbNbO 3 sol-gel solution. Note that since the PZTN film contains Nb as a constituent element, the crystallization temperature is high. For this reason, in order to reduce the crystallization temperature, it is preferable to use one further added with a sol-gel solution for PbSiO 3 . In this embodiment, the above-described sol-gel mixed solution is applied onto the Pt metal film 102 by a spin coating method and crystallized by performing a predetermined heat treatment. The flow of the film forming process is the same as that shown in FIG.

本実施例では、Nbの添加量を0mol%〜30mol%の範囲として得られたPZTN膜について、X線回折法を用いて結晶の格子定数を測定したところ図24(A)及び図24(B)のようであった。図24(A)及び図24(B)によれば、Nbの添加量が多くなるほど、a軸(またはb軸)における格子定数とc軸における格子定数とが近づいていくことがわかる。また、図24(A)中におけるV(abc)は、格子定数(a,b,c)を体積変換した指数である。また、図24(A)中のV/Vは、Nbが添加されていないPZT結晶の格子定数を体積変換した指数Vに対するPZTN結晶についてのV(abc)との比である。このように、V(abc)あるいはV/Vの欄からも、PZTN結晶は、Nbの添加量が増加するに従って結晶格子が小さくなっていくことが確認できる。 In this example, when the lattice constant of a crystal was measured using an X-ray diffraction method for a PZTN film obtained with an addition amount of Nb in the range of 0 mol% to 30 mol%, FIG. 24 (A) and FIG. ). According to FIGS. 24A and 24B, it can be seen that as the amount of Nb added increases, the lattice constant on the a-axis (or b-axis) approaches the lattice constant on the c-axis. In addition, V (abc) in FIG. 24A is an index obtained by volume-converting the lattice constant (a, b, c). Further, V / V 0 in FIG. 24A is a ratio of V (abc) for the PZTN crystal to an index V 0 obtained by volume conversion of the lattice constant of the PZT crystal to which Nb is not added. Thus, it can be confirmed from the column of V (abc) or V / V 0 that the crystal lattice of the PZTN crystal becomes smaller as the amount of Nb added increases.

そして、このようにNbを添加して形成されたPZTN膜の格子定数から、Pt金属膜の格子定数(a,b,c=3.96)との格子不整合率を計算してNbの添加量(mol%)を横軸としてプロットしたものが図25に示される。図25によれば、PZT系強誘電体膜に対してNbが含まれることの効果は、上述した各実施例のごとく強誘電体特性が向上する効果のみならず、その格子定数をPtなどの白金系金属結晶の格子定数に近づける効果もあることが確認された。特に、Nbの添加量が5mol%以上の領域では、その効果が顕著に表れることが確認された。   Then, from the lattice constant of the PZTN film formed by adding Nb in this way, the lattice mismatch rate with the lattice constant (a, b, c = 3.96) of the Pt metal film is calculated to add Nb. A plot of the amount (mol%) on the horizontal axis is shown in FIG. According to FIG. 25, the effect of including Nb in the PZT-based ferroelectric film is not only the effect of improving the ferroelectric characteristics as in the above-described embodiments, but also the lattice constant of Pt or the like. It was confirmed that there is also an effect of bringing it close to the lattice constant of platinum-based metal crystals. In particular, it was confirmed that the effect appears remarkably in the region where the amount of Nb added is 5 mol% or more.

従って、本発明の手法を用いれば、電極材である金属膜と強誘電体膜との間の格子不整合が軽減され、例えば、Nbの添加量が30mol%では、格子不整合率が2%程度まで改善されることが確認された。これは、PZTNの結晶構造において、BサイトのTi原子を置換したNb原子がO原子との間でイオン結合性と共有結合性とを併せ持つ強い結合が生じ、その結合力が結晶格子を圧縮する方向に働いて、格子定数が小さくなる方向に変化していったものと考えられる。   Therefore, by using the method of the present invention, the lattice mismatch between the metal film as the electrode material and the ferroelectric film is reduced. For example, when the addition amount of Nb is 30 mol%, the lattice mismatch rate is 2%. It was confirmed that it was improved to the extent. This is because, in the crystal structure of PZTN, a strong bond having both an ionic bond and a covalent bond occurs between the Nb atom substituted for the Ti atom at the B site and the O atom, and the bond force compresses the crystal lattice. It is considered that the lattice constant changed in the direction of decreasing in the direction of the direction.

また、Ptなどの白金系金属は化学的に安定な物質であって、強誘電体メモリや圧電アクチュエータの電極材料としては好適であり、本実施例の手法によれば、このPt金属膜上に直接PZTN膜を形成しても、格子不整合を従来よりも緩和させることができるとともに、界面特性を向上させることができる。従って、本実施例の手法は、PZT系強誘電体膜の疲労劣化を軽減することができ、強誘電体メモリや圧電アクチュエータなどへの素子応用にも適しているといえる。   Further, platinum-based metals such as Pt are chemically stable substances and are suitable as electrode materials for ferroelectric memories and piezoelectric actuators. According to the method of this embodiment, the platinum metal is formed on the Pt metal film. Even if the PZTN film is directly formed, the lattice mismatch can be relaxed as compared with the conventional case, and the interface characteristics can be improved. Therefore, it can be said that the method of this embodiment can reduce the fatigue deterioration of the PZT ferroelectric film, and is suitable for element application to a ferroelectric memory, a piezoelectric actuator, and the like.

(参考例)
本例ではPbZr0.4Ti0.6強誘電体膜を作製した。
(Reference example)
In this example, a PbZr 0.4 Ti 0.6 O 3 ferroelectric film was produced.

従来の方法では、20%程度Pbを過剰に含む溶液を用いるが、これは、揮発Pbの抑制及び結晶化温度低減のためである。しかしながら、出来た薄膜で過剰Pbが、どのようになっているかは不明であり、本来ならば最小限のPb過剰量で抑えるべきである。   In the conventional method, a solution containing about 20% Pb in excess is used for the purpose of suppressing volatile Pb and reducing the crystallization temperature. However, it is unclear how excess Pb is formed in the thin film thus produced, and should be suppressed with a minimum Pb excess.

そこで、過剰Pbが0、5、10、15、20%である10重量%濃度のPbZr0.4Ti0.6形成用ゾルゲル溶液(溶媒:n−ブタノール)を用い、更に10重量%濃度のPbSiO形成用ゾルゲル溶液(溶媒:n−ブタノール)を、それぞれ1モル%添加して、図26に示すステップST20〜ステップST25の各工程を行い、200nmのPbZr0.4Ti0.6強誘電体膜を形成した。この時の表面モフォロジーは図27(A)〜図27(C)に示すようであり、XRDパターンは図28(A)〜図28(C)に示すようであった。 Therefore, a 10% by weight PbZr 0.4 Ti 0.6 O 3 forming sol-gel solution (solvent: n-butanol) having an excess Pb of 0, 5, 10, 15, 20% is used, and further 10% by weight. A sol-gel solution for forming PbSiO 3 having a concentration (solvent: n-butanol) was added in an amount of 1 mol%, and steps ST20 to ST25 shown in FIG. 26 were performed to obtain 200 nm of PbZr 0.4 Ti 0.6. An O 3 ferroelectric film was formed. The surface morphology at this time was as shown in FIGS. 27 (A) to 27 (C), and the XRD pattern was as shown in FIGS. 28 (A) to 28 (C).

従来は20%程度過剰なPbが必要であったが、5%過剰のPbで十分に結晶化が進行していることが示された。このことは、わずか1モル%のPbSiO触媒が、PZTの結晶化温度を下げたために、過剰Pbは殆どいらないことを示している。以降、PZT、PbTiO、及びPbZrTiO形成用溶液としては、全て5%Pb過剰溶液を用いている。 Conventionally, an excess of Pb of about 20% was required, but it was shown that crystallization progressed sufficiently with an excess of Pb of 5%. This indicates that as little as 1 mol% of PbSiO 3 catalyst has lowered the crystallization temperature of PZT, so little excess Pb is needed. Thereafter, as the PZT, PbTiO 3 , and PbZrTiO 3 forming solutions, all 5% Pb excess solutions are used.

次に、10重量%濃度のPbZrO形成用ゾルゲル溶液(溶媒:n−ブタノール)及び10重量%濃度のPbTiO形成用ゾルゲル溶液(溶媒:n−ブタノール)を4:6の割合で混合した溶液に10重量%濃度のPbSiO形成用ゾルゲル溶液(溶媒:n−ブタノール)を、1モル%添加した混合溶液を用いて図2のフローにしたがって、200nm−PbZr0.4Ti0.6強誘電体膜を作製した。この時の、ヒステリシス特性は、図29(A)及び図29(B)に示すように、角型性の良好なものであった。しかしながら、同時にリーキーであることがわかった。 Next, a 10% by weight PbZrO 3 forming sol-gel solution (solvent: n-butanol) and 10% by weight PbTiO 3 forming sol-gel solution (solvent: n-butanol) are mixed at a ratio of 4: 6. 10 wt% concentration of PbSiO 3 sol-gel solution for forming the (solvent: n-butanol), was prepared in accordance with the flow of FIG. 2 with 1 mol% added with the mixed solution, 200nm-PbZr 0.4 Ti 0.6 O 3 A ferroelectric film was prepared. The hysteresis characteristics at this time were excellent in squareness as shown in FIGS. 29 (A) and 29 (B). However, it turned out to be leaky at the same time.

また、比較のために、従来の方法で、前述の図26のフローを用いて、10重量%濃度のPbZr0.4Ti0.6形成用ゾルゲル溶液(溶媒:n−ブタノール)に10重量%濃度のPbSiO形成用ゾルゲル溶液(溶媒:n−ブタノール)を、1モル%添加した混合溶液を用いて、200nm−PbZr0.4Ti0.6強誘電体薄膜を作製した。この時、ヒステリシス特性は、図30に示すように、あまり良好なヒステリシスはえられなかった。 For comparison, 10% is added to a sol-gel solution for forming PbZr 0.4 Ti 0.6 O 3 (solvent: n-butanol) having a concentration of 10% by weight using the flow of FIG. A 200 nm-PbZr 0.4 Ti 0.6 O 3 ferroelectric thin film was prepared using a mixed solution to which 1 mol% of a sol-gel solution for PbSiO 3 formation (solvent: n-butanol) having a concentration by weight of 1% was added. At this time, the hysteresis characteristic was not very good as shown in FIG.

そこで、それぞれの強誘電体膜を用いて脱ガス分析を行ったところ、図31(A)及び図31(B)のようであった。   Then, when degassing analysis was performed using each ferroelectric film, it was as shown in FIG. 31 (A) and FIG. 31 (B).

図31(A)に示すように、PZTゾルゲル溶液で作製した従来の強誘電体膜は、室温から1000℃までの温度上昇に対して、常にHやCに纏わる脱ガスが確認された。   As shown in FIG. 31 (A), in the conventional ferroelectric film produced with the PZT sol-gel solution, degassing that is always associated with H and C was confirmed as the temperature rose from room temperature to 1000 ° C.

一方、図31(B)に示すように、10重量%濃度のPbZrO形成用ゾルゲル溶液(溶媒:n−ブタノール)及び10重量%濃度のPbTiO形成用ゾルゲル溶液(溶媒:n−ブタノール)を4:6の割合で混合した溶液を用いた本願発明による強誘電体膜の場合は、分解するまで殆ど脱ガスが見られないことが判った。 On the other hand, as shown in FIG. 31 (B), a 10 wt% PbZrO 3 forming sol-gel solution (solvent: n-butanol) and a 10 wt% PbTiO 3 forming sol-gel solution (solvent: n-butanol) were used. In the case of the ferroelectric film according to the present invention using the solution mixed at a ratio of 4: 6, it was found that almost no degassing was observed until the film was decomposed.

このことは、10重量%濃度のPbZrO形成用ゾルゲル溶液(溶媒:n−ブタノール)及び10重量%濃度のPbTiO形成用ゾルゲル溶液(溶媒:n−ブタノール)を4:6の割合で混合した溶液を用いることで、初めに混合溶液中の10重量%濃度のPbTiO形成用ゾルゲル溶液(溶媒:n−ブタノール)によりPt上でPbTiOが結晶化し、これが結晶初期核となり、またPtとPZTとの格子ミスマッチを解消し、PZTが容易に結晶化したものと思われた。かつ、混合溶液を用いることで、PbTiOとPZTが良好な界面で連続して形成され、良好なヒステリシスの角型性へと繋がったものと考えられる。 This is because 10% by weight PbZrO 3 forming sol-gel solution (solvent: n-butanol) and 10% by weight PbTiO 3 forming sol-gel solution (solvent: n-butanol) were mixed at a ratio of 4: 6. By using the solution, PbTiO 3 is first crystallized on Pt by a 10% by weight sol-gel solution for forming PbTiO 3 (solvent: n-butanol) in the mixed solution, which becomes a crystal initial nucleus, and Pt and PZT It was thought that PZT crystallized easily. Moreover, it is considered that by using the mixed solution, PbTiO 3 and PZT were continuously formed at a good interface, which led to good hysteresis squareness.

2.強誘電体メモリ装置
図32(A)及び図32(B)は、本発明の実施形態における、単純マトリクス型の強誘電体メモリ装置300の構成を示した図である。図32(A)はその平面図、図32(B)は図32(A)のA−A線に沿った断面図である。強誘電体メモリ装置300は、図32(A)及び図32(B)に示すように、基板308上に形成された所定の数配列されたワード線301〜303と、所定の数配列されたビット線304〜306とを有する。ワード線301〜303とビット線304〜306との間には、上記実施の形態において説明したPZTNからなる強誘電体膜307が挿入され、ワード線301〜303とビット線304〜306との交差領域に強誘電体キャパシタが形成される。
2. Ferroelectric Memory Device FIGS. 32A and 32B are diagrams showing a configuration of a simple matrix ferroelectric memory device 300 in the embodiment of the present invention. 32A is a plan view thereof, and FIG. 32B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 32A. As shown in FIGS. 32A and 32B, the ferroelectric memory device 300 has a predetermined number of word lines 301 to 303 formed on the substrate 308 and a predetermined number of the word lines. Bit lines 304 to 306. The ferroelectric film 307 made of PZTN described in the above embodiment is inserted between the word lines 301 to 303 and the bit lines 304 to 306, and the word lines 301 to 303 and the bit lines 304 to 306 intersect. A ferroelectric capacitor is formed in the region.

この単純マトリクスにより構成されるメモリセルを配列した強誘電体メモリ装置300において、ワード線301〜303とビット線304〜306との交差領域に形成される強誘電体キャパシタヘの書き込みと読み出しは、図示しない周辺の駆動回路や読み出し用の増幅回路等(これらを「周辺回路」と称す)により行う。この周辺回路は、メモリセルアレイと別の基板上にMOSトランジスタにより形成して、ワード線301〜303及びビット線304〜306に接続するようにしてもよいし、あるいは基板308に単結晶シリコン基板を用いることにより、周辺回路をメモリセルアレイと同一基板上に集積化することも可能である。   In the ferroelectric memory device 300 in which memory cells configured by this simple matrix are arranged, writing to and reading from the ferroelectric capacitors formed in the intersecting regions of the word lines 301 to 303 and the bit lines 304 to 306 are as follows: This is performed by a peripheral drive circuit, a read amplifier circuit (not shown) or the like (referred to as “peripheral circuit”). This peripheral circuit may be formed by a MOS transistor on a substrate different from the memory cell array and connected to the word lines 301 to 303 and the bit lines 304 to 306, or a single crystal silicon substrate may be used as the substrate 308. By using the peripheral circuit, it is possible to integrate the peripheral circuit on the same substrate as the memory cell array.

図33は、本実施の形態における、メモリセルアレイが周辺回路と共に同一基板上に集積化されている強誘電体メモリ装置300の一例を示す断面図である。   FIG. 33 is a cross-sectional view showing an example of a ferroelectric memory device 300 in which the memory cell array is integrated with peripheral circuits on the same substrate in the present embodiment.

図33において、単結晶シリコン基板401上にMOSトランジスタ402が形成され、このトランジスタ形成領域が周辺回路部となる。MOSトランジスタ402は、単結晶シリコン基板401、ソース・ドレイン領域405、ゲート絶縁膜403、およびゲート電極404により構成される。   In FIG. 33, a MOS transistor 402 is formed on a single crystal silicon substrate 401, and this transistor formation region becomes a peripheral circuit portion. The MOS transistor 402 includes a single crystal silicon substrate 401, source / drain regions 405, a gate insulating film 403, and a gate electrode 404.

また、強誘電体メモリ装置300は、素子分離用酸化膜406、第1の層間絶縁膜407、第1の配線層408、および第2の層間絶縁膜409を有する。   The ferroelectric memory device 300 includes an element isolation oxide film 406, a first interlayer insulating film 407, a first wiring layer 408, and a second interlayer insulating film 409.

また、強誘電体メモリ装置300は、強誘電体キャパシタ420からなるメモリセルアレイを有し、強誘電体メモリ420は、ワード線またはビット線となる下部電極(第1電極または第2電極)410、強誘電体相と常誘電体相とを含む強誘電体膜411、および強誘電体膜411の上に形成されてビット線またはワード線となる上部電極(第2電極または第1電極)412から構成される。   The ferroelectric memory device 300 includes a memory cell array including ferroelectric capacitors 420. The ferroelectric memory 420 includes a lower electrode (first electrode or second electrode) 410 serving as a word line or a bit line, From a ferroelectric film 411 including a ferroelectric phase and a paraelectric phase, and an upper electrode (second electrode or first electrode) 412 formed on the ferroelectric film 411 and serving as a bit line or a word line Composed.

さらに、強誘電体メモリ装置300は、強誘電体キャパシタ420の上に第3の層間絶縁膜413を有し、第2の配線層414により、メモリセルアレイと周辺回路部が接続される。なお、強誘電体メモリ装置300において、第3の層間絶縁膜413と第2の配線層414との上には保護膜415が形成されている。   Further, the ferroelectric memory device 300 includes a third interlayer insulating film 413 on the ferroelectric capacitor 420, and the memory cell array and the peripheral circuit portion are connected by the second wiring layer 414. In the ferroelectric memory device 300, a protective film 415 is formed on the third interlayer insulating film 413 and the second wiring layer 414.

以上の構成を有する強誘電体メモリ装置300によれば、メモリセルアレイと周辺回路部とを同一基板上に集積することができる。なお、図4に示される強誘電体メモリ装置300は、周辺回路部上にメモリセルアレイが形成されている構成であるが、もちろん、周辺回路部上にメモリセルアレイが配置されず、メモリセルアレイは周辺回路部と平面的に接しているような構成としてもよい。   According to the ferroelectric memory device 300 having the above configuration, the memory cell array and the peripheral circuit portion can be integrated on the same substrate. Note that the ferroelectric memory device 300 shown in FIG. 4 has a configuration in which a memory cell array is formed on the peripheral circuit portion, but, of course, no memory cell array is arranged on the peripheral circuit portion, It is good also as a structure which is in contact with the circuit part planarly.

本実施の形態で用いられる強誘電体キャパシタ420は、上記実施の形態に係るPZTNから構成されるため、ヒステリシスの角形性が非常に良く、安定なディスターブ特性を有する。さらに、この強誘電体キャパシタ420は、プロセス温度の低温化により周辺回路等や他の素子へのダメージが少なく、またプロセスダメージ(特に水素の還元)が少ないので、ダメージによるヒステリシスの劣化を抑えることができる。したがって、かかる強誘電体キャパシタ420を用いることで、単純マトリクス型強誘電体メモリ装置300の実用化が可能になる。   Since the ferroelectric capacitor 420 used in this embodiment is composed of the PZTN according to the above-described embodiment, the squareness of hysteresis is very good and it has a stable disturb characteristic. Furthermore, the ferroelectric capacitor 420 has less damage to peripheral circuits and other elements due to lower process temperature, and less process damage (especially hydrogen reduction), thereby suppressing deterioration of hysteresis due to damage. Can do. Therefore, by using the ferroelectric capacitor 420, the simple matrix ferroelectric memory device 300 can be put into practical use.

また図34(A)には、変形例として1T1C型強誘電体メモリ装置500の構造図を示す。図34(B)は、強誘電体メモリ装置500の等価回路図である。   FIG. 34A shows a structural diagram of a 1T1C type ferroelectric memory device 500 as a modification. FIG. 34B is an equivalent circuit diagram of the ferroelectric memory device 500.

強誘電体メモリ装置500は、図34に示すように、下部電極501、プレート線に接続される上部電極502、および本実施の形態のPZTN強誘電体を適用した強誘電体膜503からなるキャパシタ504(1C)と、ソース/ドレイン電極の一方がデータ線505に接続され、ワード線に接続されるゲート電極506を有するスイッチ用のトランジスタ素子507(1T)からなるDRAMに良く似た構造のメモリ素子である。1T1C型のメモリは書き込み及び読み出しが100ns以下と高速で行うことが出来、かつ書き込んだデータは不揮発であるため、SRAMの置き換え等に有望である。   As shown in FIG. 34, the ferroelectric memory device 500 includes a capacitor comprising a lower electrode 501, an upper electrode 502 connected to a plate line, and a ferroelectric film 503 to which the PZTN ferroelectric of the present embodiment is applied. 504 (1C) and a memory having a structure similar to that of a DRAM comprising a switching transistor element 507 (1T) having one of source / drain electrodes connected to a data line 505 and a gate electrode 506 connected to a word line It is an element. Since the 1T1C type memory can perform writing and reading at a high speed of 100 ns or less and the written data is nonvolatile, it is promising for the replacement of SRAM.

3.圧電素子およびインクジェット式記録ヘッド
以下に、本発明の実施形態における、インクジェット式記録ヘッドについて詳細に説明する。
3. Piezoelectric Element and Inkjet Recording Head Hereinafter, an inkjet recording head in an embodiment of the present invention will be described in detail.

インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの2種類が実用化されている。   A part of the pressure generation chamber communicating with the nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a vibration plate, and the vibration plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize the ink in the pressure generation chamber to discharge ink droplets from the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads have been put into practical use: those using a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that extends and contracts in the axial direction of the piezoelectric element, and those using a flexural vibration mode piezoelectric actuator.

そして、たわみ振動モードのアクチュエータを使用したものとしては、例えば、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電体層を形成し、この圧電体層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものが知られている。   As an example of using an actuator in a flexural vibration mode, for example, a uniform piezoelectric layer is formed by a film forming technique over the entire surface of the diaphragm, and this piezoelectric layer is formed into a pressure generating chamber by a lithography method. A device in which a piezoelectric element is formed so as to be cut into a corresponding shape and independent for each pressure generating chamber is known.

図38は、本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの概略を示す分解斜視図であり、図39は、図38の平面図及びA−A’断面図であり、図40は、圧電素子700の層構造を示す概略図である。図示するように、流路形成基板10は、本実施形態では面方位(110)のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ1〜2μmの弾性膜50が形成されている。流路形成基板10には、複数の圧力発生室12がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板10の圧力発生室12の長手方向外側の領域には連通部13が形成され、連通部13と各圧力発生室12とが、各圧力発生室12毎に設けられたインク供給路14を介して連通されている。なお、連通部13は、後述する封止基板30のリザーバ部32と連通して各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ800の一部を構成する。インク供給路14は、圧力発生室12よりも狭い幅で形成されており、連通部13から圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。   38 is an exploded perspective view showing an outline of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention, FIG. 39 is a plan view and a cross-sectional view along AA ′ of FIG. 38, and FIG. 3 is a schematic diagram showing a layer structure of an element 700. FIG. As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is made of a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110) in the present embodiment, and one surface thereof is made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation. A 2 μm elastic film 50 is formed. A plurality of pressure generating chambers 12 are arranged in parallel in the width direction of the flow path forming substrate 10. In addition, a communication portion 13 is formed in a region outside the longitudinal direction of the pressure generation chamber 12 of the flow path forming substrate 10, and the communication portion 13 and each pressure generation chamber 12 are provided for each pressure generation chamber 12. Communication is made via a supply path 14. The communication part 13 constitutes a part of a reservoir 800 that communicates with a reservoir part 32 of the sealing substrate 30 described later and serves as a common ink chamber for the pressure generation chambers 12. The ink supply path 14 is formed with a narrower width than the pressure generation chamber 12, and maintains a constant flow path resistance of ink flowing into the pressure generation chamber 12 from the communication portion 13.

また、流路形成基板10の開口面側には、各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。   Further, on the opening surface side of the flow path forming substrate 10, a nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating with the vicinity of the end portion of each pressure generating chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 14 is provided with an adhesive or It is fixed via a heat welding film or the like.

一方、このような流路形成基板10の開口面とは反対側には、上述したように、厚さが例えば約1.0μmの弾性膜50が形成され、この弾性膜50上には、厚さが例えば、約0.4μmの絶縁体膜55が形成されている。さらに、この絶縁体膜55上には、厚さが例えば、約0.2μmの下電極膜60と、厚さが例えば、約1.0μmの圧電体層70と、厚さが例えば、約0.05μmの上電極膜80とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子700を構成している。ここで、圧電素子700は、下電極膜60、圧電体層70及び上電極膜80を含む部分をいう。一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を各圧力発生室12毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜60は圧電素子700の共通電極とし、上電極膜80を圧電素子700の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子700と当該圧電素子700の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、圧電体層70は、各圧力発生室12毎に独立して設けられ、図40に示すように、複数層の強誘電体膜71(71a〜71f)で構成されている。   On the other hand, as described above, the elastic film 50 having a thickness of, for example, about 1.0 μm is formed on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10. For example, an insulator film 55 having a thickness of about 0.4 μm is formed. Further, on the insulator film 55, a lower electrode film 60 having a thickness of, for example, about 0.2 μm, a piezoelectric layer 70 having a thickness of, for example, about 1.0 μm, and a thickness of, for example, about 0 The upper electrode film 80 having a thickness of 0.05 μm is laminated by a process described later to constitute the piezoelectric element 700. Here, the piezoelectric element 700 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80. In general, one electrode of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are patterned for each pressure generating chamber 12. In addition, here, a portion that is configured by any one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which piezoelectric distortion is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion. In this embodiment, the lower electrode film 60 is a common electrode of the piezoelectric element 700, and the upper electrode film 80 is an individual electrode of the piezoelectric element 700. However, there is no problem even if this is reversed for the convenience of the drive circuit and wiring. In either case, a piezoelectric active part is formed for each pressure generating chamber. Further, here, the piezoelectric element 700 and a vibration plate that is displaced by driving the piezoelectric element 700 are collectively referred to as a piezoelectric actuator. The piezoelectric layer 70 is provided independently for each pressure generating chamber 12, and is composed of a plurality of layers of ferroelectric films 71 (71a to 71f) as shown in FIG.

インクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図41は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図41に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット1A及び1Bは、インク供給手段を構成するカートリッジ2A及び2Bが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット1A及び1Bは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ6の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリッジ3に伝達されることで、記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿って移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5に沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン8上に搬送されるようになっている。   The ink jet recording head constitutes a part of a recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on the ink jet recording apparatus. FIG. 41 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus. As shown in FIG. 41, recording head units 1A and 1B having an ink jet recording head are provided with cartridges 2A and 2B constituting an ink supply means in a detachable manner, and a carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted. Is provided on a carriage shaft 5 attached to the apparatus body 4 so as to be movable in the axial direction. The recording head units 1A and 1B, for example, are configured to eject a black ink composition and a color ink composition, respectively. The driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and timing belt 7 (not shown), so that the carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is moved along the carriage shaft 5. The On the other hand, the apparatus body 4 is provided with a platen 8 along the carriage shaft 5, and a recording sheet S which is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller (not shown) is conveyed onto the platen 8. It is like that.

なお、液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、本発明は、圧電素子を用いた液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。   Although an ink jet recording head that discharges ink has been described as an example of the liquid ejecting head, the present invention is intended for liquid ejecting heads and liquid ejecting apparatuses that use piezoelectric elements. Examples of the liquid ejecting head include a recording head used in an image recording apparatus such as a printer, a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an organic EL display, and an electrode formation such as an FED (surface emitting display). Electrode material ejecting heads used in manufacturing, bioorganic matter ejecting heads used in biochip production, and the like.

本実施の形態の圧電素子は、上記実施の形態に係るPZTN膜を圧電体層に用いるため、次の効果が得られる。   Since the piezoelectric element according to the present embodiment uses the PZTN film according to the above-described embodiment as a piezoelectric layer, the following effects can be obtained.

(1)圧電体層中の共有結合性が向上するため、圧電定数を向上させることができる。   (1) Since the covalent bond in the piezoelectric layer is improved, the piezoelectric constant can be improved.

(2)圧電体層中のPbOの欠損を抑えることができるため、圧電体層の電極との界面における異相の発生が抑制されて電界が加わり易くなり、圧電素子としての効率を向上させることができる。   (2) Since defects of PbO in the piezoelectric layer can be suppressed, generation of a different phase at the interface with the electrode of the piezoelectric layer is suppressed, and an electric field is easily applied, thereby improving the efficiency as a piezoelectric element. it can.

(3)圧電体層のリーク電流が抑えられるため、圧電体層を薄膜化することができる。   (3) Since the leakage current of the piezoelectric layer can be suppressed, the piezoelectric layer can be thinned.

また、本実施の形態の液体噴射ヘッド及び液体噴射装置は、上記の圧電体層を含む圧電素子を用いるため、特に次の効果が得られる。   In addition, since the liquid ejecting head and the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment use the piezoelectric element including the piezoelectric layer described above, the following effects can be obtained.

(4)圧電体層の疲労劣化を軽減することができるため、圧電体層の変位量の経時変化を抑えて、信頼性を向上させることができる。   (4) Since the fatigue deterioration of the piezoelectric layer can be reduced, the change in the displacement amount of the piezoelectric layer with time can be suppressed and the reliability can be improved.

以上に、本発明に好適な実施の形態について述べてきたが、本発明は、上述したものに限られず、発明の要旨の範囲内において種々の変形態様により実施することができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention.

本実施形態における強誘電体キャパシタを模式的に示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a ferroelectric capacitor in the present embodiment. 本実施形態におけるPZTN膜をスピンコート法で形成するためのフローチャートを示す図。The figure which shows the flowchart for forming the PZTN film | membrane in this embodiment by a spin coat method. 本実施形態における強誘電体キャパシタのP(分極)−V(電圧)ヒステリシス曲線を示す図。The figure which shows the P (polarization) -V (voltage) hysteresis curve of the ferroelectric capacitor in this embodiment. 本実施形態に係る実施例1におけるPZTN膜の表面モフォロジーを示す図。The figure which shows the surface morphology of the PZTN film | membrane in Example 1 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例1におけるPZTN膜の結晶性を示す図。The figure which shows the crystallinity of the PZTN film | membrane in Example 1 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例1におけるPZTN膜の膜厚と表面モフォロジーとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the film thickness of PZTN film | membrane in Example 1 which concerns on this embodiment, and surface morphology. 本実施形態に係る実施例1におけるPZTN膜の膜厚と結晶性との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the film thickness and crystallinity of the PZTN film | membrane in Example 1 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例1におけるPZTN膜の膜厚とヒステリシス特性を示す図。The figure which shows the film thickness and hysteresis characteristic of the PZTN film | membrane in Example 1 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例1におけるPZTN膜の膜厚とヒステリシス特性を示す図。The figure which shows the film thickness and hysteresis characteristic of the PZTN film | membrane in Example 1 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例1におけるPZTN膜のリーク電流特性を示す図。The figure which shows the leakage current characteristic of the PZTN film | membrane in Example 1 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例1におけるPZTN膜の疲労特性およびスタティックインプリント特性を示す図。The figure which shows the fatigue characteristic and static imprint characteristic of the PZTN film | membrane in Example 1 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例1におけるオゾンTEOSによるSiO保護膜形成のキャパシタ構造を示す図。It shows a capacitor structure of the SiO 2 protective film formed by ozone TEOS in Example 1 of the present embodiment. 本実施形態に係る実施例1におけるオゾンTEOSによるSiO保護膜形成後のキャパシタのヒステリシス特性を示す図。It shows the hysteresis characteristics of the capacitor after the SiO 2 protective film formed by ozone TEOS in Example 1 of the present embodiment. 本実施形態に係る実施例1における従来PZT膜のリーク電流特性を示す図。The figure which shows the leakage current characteristic of the conventional PZT film | membrane in Example 1 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例1における従来PZTキャパシタの疲労特性を示す図。The figure which shows the fatigue characteristic of the conventional PZT capacitor in Example 1 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例1における従来PZTキャパシタのスタティックインプリント特性を示す図。The figure which shows the static imprint characteristic of the conventional PZT capacitor in Example 1 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例2におけるPZTN膜のヒステリシス特性を示す図。The figure which shows the hysteresis characteristic of the PZTN film | membrane in Example 2 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例2におけるPZTN膜のヒステリシス特性を示す図。The figure which shows the hysteresis characteristic of the PZTN film | membrane in Example 2 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例2におけるPZTN膜のヒステリシス特性を示す図。The figure which shows the hysteresis characteristic of the PZTN film | membrane in Example 2 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例2におけるPZTN膜のX線回折パターンを示す図。The figure which shows the X-ray-diffraction pattern of the PZTN film | membrane in Example 2 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例2におけるPZTN結晶中のPb欠損量とNbの組成比の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the Pb defect | deletion amount in the PZTN crystal | crystallization in Example 2 which concerns on this embodiment, and the composition ratio of Nb. ペロブスカイト結晶であるWOの結晶構造を説明するための図。Diagram for explaining the crystal structure of WO 3 is perovskite crystal. 本実施形態に係る実施例3におけるPZTN膜の形成工程を模式的に示す図。The figure which shows typically the formation process of the PZTN film | membrane in Example 3 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例3におけるPZTN膜の格子定数の変化を説明するための図。The figure for demonstrating the change of the lattice constant of the PZTN film | membrane in Example 3 which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る実施例3におけるPZTN膜とPt金属膜との格子不整合率の変化を説明するための図。The figure for demonstrating the change of the lattice mismatch rate of the PZTN film | membrane and Pt metal film in Example 3 which concerns on this embodiment. 本実施形態の参考例における、従来のPZT膜をスピンコート法で形成するためのフローチャートを示す図。The figure which shows the flowchart for forming the conventional PZT film | membrane in the reference example of this embodiment by a spin coat method. 本実施形態の参考例におけるPZT膜の表面モフォロジーを示す図。The figure which shows the surface morphology of the PZT film | membrane in the reference example of this embodiment. 本実施形態の参考例におけるPZT膜の結晶性を示す図。The figure which shows the crystallinity of the PZT film | membrane in the reference example of this embodiment. 本実施形態の参考例における正方晶PZT膜のヒステリシスを示す図。The figure which shows the hysteresis of the tetragonal PZT film | membrane in the reference example of this embodiment. 本実施形態の参考例における従来の正方晶PZT膜のヒステリシスを示す図。The figure which shows the hysteresis of the conventional tetragonal PZT film | membrane in the reference example of this embodiment. 本実施形態の参考例における正方晶PZT膜の脱ガス分析結果を示す図。The figure which shows the degassing analysis result of the tetragonal PZT film | membrane in the reference example of this embodiment. 本実施形態における単純マトリクス型の強誘電体メモリ装置を模式的に示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view schematically showing a simple matrix ferroelectric memory device according to an embodiment. 本実施形態における、メモリセルアレイが周辺回路と共に同一基板上に集積化されている強誘電体メモリ装置の一例を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing an example of a ferroelectric memory device in which a memory cell array is integrated with peripheral circuits on the same substrate in the present embodiment. 本実施形態の変形例における1T1C型強誘電体メモリを模式的に示す断面図及びその回路図。Sectional drawing and its circuit diagram which show typically the 1T1C type ferroelectric memory in the modification of this embodiment. PZT系強誘電体の構成元素の結合に関する諸特性を示す図。The figure which shows the various characteristics regarding the coupling | bonding of the constituent element of a PZT type ferroelectric. ブラウンミラライト型結晶構造のショットキー欠陥を説明するための図。The figure for demonstrating the Schottky defect of a brown mirror light type crystal structure. 強誘電体の空間電荷分極を説明するための図。The figure for demonstrating the space charge polarization of a ferroelectric. 本実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view of the recording head according to the embodiment. 本実施形態に係る記録ヘッドの平面図及び断面図。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of a recording head according to the present embodiment. 本実施形態に係る圧電素子の層構造を示す概略図。Schematic which shows the layer structure of the piezoelectric element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るインクジェット式記録装置の一例を示す概略図。1 is a schematic diagram illustrating an example of an ink jet recording apparatus according to an embodiment. 本実施形態に係るPZTにTa又はWを添加した強誘電体膜のヒステリシス特性を示す図。The figure which shows the hysteresis characteristic of the ferroelectric film which added Ta or W to PZT which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101 強誘電体膜、102 第1電極、103 第2電極 101 Ferroelectric film, 102 1st electrode, 103 2nd electrode

Claims (17)

基板上に下部電極を形成する工程と、
Pb、Zr、TiおよびNbを含む第1混合溶液にPbSiO用ゾルゲル溶液が添加された第2混合溶液を用意する工程と、
前記下部電極上に、前記第2混合溶液を塗布する工程と、
塗布された前記第2混合溶液を乾燥熱処理と脱脂熱処理とラピッドサーマルアニールとにより結晶化させ、AB1−xNbで表される強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜上に上部電極を形成する工程と、を含み、
前記Aで示す元素は鉛であり、
前記Bで示す元素はジルコニウムおよびチタンであり、
0.1≦x≦0.4であり、かつ、
前記強誘電体膜は、0.5モル%以上、5モル%未満のSiを含む、強誘電体キャパシタの製造方法。
Forming a lower electrode on the substrate;
Preparing a second mixed solution in which a sol-gel solution for PbSiO 3 is added to a first mixed solution containing Pb, Zr, Ti, and Nb;
Applying the second mixed solution on the lower electrode;
Crystallizing the applied second mixed solution by dry heat treatment, degreasing heat treatment, and rapid thermal annealing to form a ferroelectric film represented by AB 1-x Nb x O 3 ;
Forming an upper electrode on the ferroelectric film,
The element represented by A is lead,
The elements represented by B are zirconium and titanium,
0.1 ≦ x ≦ 0.4, and
The method of manufacturing a ferroelectric capacitor, wherein the ferroelectric film includes Si of 0.5 mol% or more and less than 5 mol%.
請求項1において、
前記第1混合溶液は、PbZrO用ゾルゲル溶液、PbTiO用ゾルゲル溶液およびPbNbO用ゾルゲル溶液が混合されている、強誘電体キャパシタの製造方法。
In claim 1,
The method of manufacturing a ferroelectric capacitor, wherein the first mixed solution is a sol-gel solution for PbZrO 3 , a sol-gel solution for PbTiO 3 , and a sol-gel solution for PbNbO 3 .
請求項1または2において、
前記第2混合溶液にはコハク酸メチルが添加されている、強誘電体キャパシタの製造方法。
In claim 1 or 2,
A method for manufacturing a ferroelectric capacitor, wherein methyl succinate is added to the second mixed solution.
請求項1〜3のいずれかにおいて、
0.2≦x≦0.4である、強誘電体キャパシタの製造方法。
In any one of Claims 1-3,
A method for manufacturing a ferroelectric capacitor, wherein 0.2 ≦ x ≦ 0.4.
請求項1〜3のいずれかにおいて、
0.1≦x≦0.3である、強誘電体キャパシタの製造方法。
In any one of Claims 1-3,
A method for manufacturing a ferroelectric capacitor, wherein 0.1 ≦ x ≦ 0.3.
請求項1〜3のいずれかにおいて、
0.2≦x≦0.3である、強誘電体キャパシタの製造方法。
In any one of Claims 1-3,
A method for manufacturing a ferroelectric capacitor, wherein 0.2 ≦ x ≦ 0.3.
請求項1〜6のいずれかにおいて、
前記強誘電体膜は、Pbの欠損量の2倍に相当する組成比でNbを含む、強誘電体キャパシタの製造方法。
In any one of Claims 1-6,
The method for manufacturing a ferroelectric capacitor, wherein the ferroelectric film includes Nb at a composition ratio corresponding to twice the amount of Pb deficiency.
請求項1〜7のいずれかの強誘電体キャパシタの製造方法を用いた、強誘電体メモリの製造方法。   A method for manufacturing a ferroelectric memory using the method for manufacturing a ferroelectric capacitor according to claim 1. 基板上に下部電極を形成する工程と、
Pb、Zr、TiおよびNbを含む第1混合溶液にPbSiO用ゾルゲル溶液が添加された第2混合溶液を用意する工程と、
前記下部電極上に、前記第2混合溶液を塗布する工程と、
塗布された前記第2混合溶液を乾燥熱処理と脱脂熱処理とラピッドサーマルアニールとにより結晶化させ、AB1−xNbで表される強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜上に上部電極を形成する工程と、を含み、
前記Aで示す元素は鉛であり、
前記Bで示す元素はジルコニウムおよびチタンであり、
0.1≦x≦0.4であり、かつ、
前記強誘電体膜は、0.5モル%以上、5モル%未満のSiを含む、圧電素子の製造方法。
Forming a lower electrode on the substrate;
Preparing a second mixed solution in which a sol-gel solution for PbSiO 3 is added to a first mixed solution containing Pb, Zr, Ti, and Nb;
Applying the second mixed solution on the lower electrode;
Crystallizing the applied second mixed solution by dry heat treatment, degreasing heat treatment, and rapid thermal annealing to form a ferroelectric film represented by AB 1-x Nb x O 3 ;
Forming an upper electrode on the ferroelectric film,
The element represented by A is lead,
The elements represented by B are zirconium and titanium,
0.1 ≦ x ≦ 0.4, and
The method for manufacturing a piezoelectric element, wherein the ferroelectric film contains 0.5 mol% or more and less than 5 mol% of Si.
請求項9において、
前記第1混合溶液は、PbZrO用ゾルゲル溶液、PbTiO用ゾルゲル溶液およびPbNbO用ゾルゲル溶液が混合されている、圧電素子の製造方法。
In claim 9,
The method for manufacturing a piezoelectric element, wherein the first mixed solution is a mixture of a sol-gel solution for PbZrO 3 , a sol-gel solution for PbTiO 3 , and a sol-gel solution for PbNbO 3 .
請求項9または10において、
前記第2混合溶液にはコハク酸メチルが添加されている、圧電素子の製造方法。
In claim 9 or 10,
A method for manufacturing a piezoelectric element, wherein methyl succinate is added to the second mixed solution.
請求項9〜11のいずれかにおいて、
0.2≦x≦0.4である、圧電素子の製造方法。
In any one of Claims 9-11,
A method for manufacturing a piezoelectric element, wherein 0.2 ≦ x ≦ 0.4.
請求項9〜11のいずれかにおいて、
0.1≦x≦0.3である、圧電素子の製造方法。
In any one of Claims 9-11,
A method for manufacturing a piezoelectric element, wherein 0.1 ≦ x ≦ 0.3.
請求項9〜11のいずれかにおいて、
0.2≦x≦0.3である、圧電素子の製造方法。
In any one of Claims 9-11,
A method for manufacturing a piezoelectric element, wherein 0.2 ≦ x ≦ 0.3.
請求項9〜14のいずれかにおいて、
前記強誘電体膜は、Pbの欠損量の2倍に相当する組成比でNbを含む、圧電素子の製造方法。
In any one of Claims 9-14,
The method of manufacturing a piezoelectric element, wherein the ferroelectric film includes Nb at a composition ratio corresponding to twice the amount of Pb deficiency.
請求項9〜15のいずれかの圧電素子の製造方法を用いた、圧電アクチュエータの製造方法。   A method for manufacturing a piezoelectric actuator using the method for manufacturing a piezoelectric element according to claim 9. 請求項16の圧電アクチュエータの製造方法を用いた、液体噴射ヘッドの製造方法。   A method for manufacturing a liquid ejecting head using the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 16.
JP2006007343A 2002-10-24 2006-01-16 Ferroelectric capacitor manufacturing method, ferroelectric memory manufacturing method, piezoelectric element manufacturing method, piezoelectric actuator manufacturing method, and liquid jet head manufacturing method Expired - Fee Related JP4735834B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006007343A JP4735834B2 (en) 2002-10-24 2006-01-16 Ferroelectric capacitor manufacturing method, ferroelectric memory manufacturing method, piezoelectric element manufacturing method, piezoelectric actuator manufacturing method, and liquid jet head manufacturing method

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002309487 2002-10-24
JP2002309487 2002-10-24
JP2003076129 2003-03-19
JP2003076129 2003-03-19
JP2003294072 2003-08-18
JP2003294072 2003-08-18
JP2006007343A JP4735834B2 (en) 2002-10-24 2006-01-16 Ferroelectric capacitor manufacturing method, ferroelectric memory manufacturing method, piezoelectric element manufacturing method, piezoelectric actuator manufacturing method, and liquid jet head manufacturing method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003302900A Division JP3791614B2 (en) 2002-10-24 2003-08-27 Ferroelectric film, ferroelectric memory device, piezoelectric element, semiconductor element, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and printer

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2006182642A JP2006182642A (en) 2006-07-13
JP2006182642A5 JP2006182642A5 (en) 2006-10-12
JP4735834B2 true JP4735834B2 (en) 2011-07-27

Family

ID=34468439

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004105295A Pending JP2005101512A (en) 2002-10-24 2004-03-31 Ferroelectric film, ferroelectric memory, piezoelectric element, semiconductor element, liquid ejection head, printer and process for producing ferroelectric film
JP2006007342A Withdrawn JP2006188427A (en) 2002-10-24 2006-01-16 Ferroelectric film, ferroelectric momory, piezoelectric element, semiconductor element and method for manufacturing ferroelectric film
JP2006007343A Expired - Fee Related JP4735834B2 (en) 2002-10-24 2006-01-16 Ferroelectric capacitor manufacturing method, ferroelectric memory manufacturing method, piezoelectric element manufacturing method, piezoelectric actuator manufacturing method, and liquid jet head manufacturing method

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004105295A Pending JP2005101512A (en) 2002-10-24 2004-03-31 Ferroelectric film, ferroelectric memory, piezoelectric element, semiconductor element, liquid ejection head, printer and process for producing ferroelectric film
JP2006007342A Withdrawn JP2006188427A (en) 2002-10-24 2006-01-16 Ferroelectric film, ferroelectric momory, piezoelectric element, semiconductor element and method for manufacturing ferroelectric film

Country Status (1)

Country Link
JP (3) JP2005101512A (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3791614B2 (en) * 2002-10-24 2006-06-28 セイコーエプソン株式会社 Ferroelectric film, ferroelectric memory device, piezoelectric element, semiconductor element, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and printer
JP2008149525A (en) 2006-12-15 2008-07-03 Fuji Xerox Co Ltd Image forming device
JP5157157B2 (en) * 2006-12-22 2013-03-06 セイコーエプソン株式会社 Actuator device, manufacturing method thereof, driving method thereof, and liquid jet head
EP1973177B8 (en) 2007-03-22 2015-01-21 FUJIFILM Corporation Ferroelectric film, process for producing the same, ferroelectric device, and liquid discharge device
JP4276276B2 (en) 2007-09-07 2009-06-10 富士フイルム株式会社 Method for manufacturing piezoelectric element
US8416609B2 (en) 2010-02-15 2013-04-09 Micron Technology, Inc. Cross-point memory cells, non-volatile memory arrays, methods of reading a memory cell, methods of programming a memory cell, methods of writing to and reading from a memory cell, and computer systems
US8437174B2 (en) 2010-02-15 2013-05-07 Micron Technology, Inc. Memcapacitor devices, field effect transistor devices, non-volatile memory arrays, and methods of programming
JP2010187003A (en) * 2010-03-08 2010-08-26 Seiko Epson Corp Precursor composition and method of manufacturing piezoelectric element
US8634224B2 (en) 2010-08-12 2014-01-21 Micron Technology, Inc. Memory cells, non-volatile memory arrays, methods of operating memory cells, methods of writing to and reading from a memory cell, and methods of programming a memory cell
WO2016031134A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 富士フイルム株式会社 Piezoelectric film, method for manufacturing for same, piezoelectric element, and liquid discharge device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06215625A (en) * 1993-01-14 1994-08-05 Tdk Corp Dielectric material
JPH06318405A (en) * 1993-03-12 1994-11-15 Sumitomo Chem Co Ltd Dielectric composition, manufacture thereof, and thin film capacitor
JPH11121696A (en) * 1997-10-20 1999-04-30 Sony Corp Manufacture of dielectric capacitor and manufacture of semiconductor storage device
JP2001213625A (en) * 2000-01-27 2001-08-07 Seiko Epson Corp Process of preparing lead titanate zirconate thin film and thin film device using same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006182642A (en) 2006-07-13
JP2006188427A (en) 2006-07-20
JP2005101512A (en) 2005-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3791614B2 (en) Ferroelectric film, ferroelectric memory device, piezoelectric element, semiconductor element, piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and printer
JP4811556B2 (en) Piezoelectric element, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus
JP4735834B2 (en) Ferroelectric capacitor manufacturing method, ferroelectric memory manufacturing method, piezoelectric element manufacturing method, piezoelectric actuator manufacturing method, and liquid jet head manufacturing method
JP4171908B2 (en) Ferroelectric film, ferroelectric memory, and piezoelectric element
JP4720969B2 (en) Ferroelectric film, piezoelectric film, ferroelectric memory, and piezoelectric element
JP4709544B2 (en) Precursor composition, precursor composition manufacturing method, ferroelectric film manufacturing method, piezoelectric element, semiconductor device, piezoelectric actuator, ink jet recording head, and ink jet printer
JP2009283950A (en) Piezoelectric element, liquid jet head, and liquid jet device
JP4572361B2 (en) Ferroelectric film manufacturing method, ferroelectric capacitor and manufacturing method thereof, ferroelectric memory and piezoelectric element
US8616684B2 (en) Liquid-ejecting head, liquid-ejecting apparatus, and piezoelectric element
JP4803401B2 (en) Method for manufacturing ferroelectric film

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060824

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060824

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20080627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100804

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101001

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110330

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110412

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees