JP5024310B2 - インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタに関する。

例えば、インクジェット式記録ヘッドに用いられる圧電素子や、強誘電体メモリに用いられるキャパシタ等の電子デバイスは、強誘電体材料により構成された強誘電体層を一対の電極（上部電極および下部電極）で挟持した構成とされている。

この強誘電体材料としては、組成式ＡＢＯ₃で示されるペロブスカイト構造を有する金属酸化物、特に、Ａには鉛（Ｐｂ）、Ｂにジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）の混合を適用したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が広く用いられている。

ところで、従来、このような電子デバイスにおいて、下部電極の構成材料としては、Ｐｔが用いられてきた。Ｐｔは、最密充填構造である面心立方格子（ＦＣＣ）構造をとるため自己配向性が強く、ＳｉＯ₂のようなアモルファス状態の物質で構成される層（以下、「アモルファス層」と言う。）上に成膜しても、（１１１）に強く配向する。このため、その上に形成する強誘電体層も配向性がよくなる。

しかし、Ｐｔは、配向性が非常に強いため、結晶粒が柱状構造となってしまい、粒界が上下方向に揃ってしまう。このため、粒界に沿って強誘電体層中のＰｂ等が下地（下部電極等）に拡散しやすくなってしまう。また、この下部電極は、アモルファス層との密着性も悪いという問題がある。

この下部電極とアモルファス層（ＳｉＯ₂層）との密着性の改善のために、これらの間にＴｉで構成される中間層を設けたり、Ｐｂ等の拡散を防止するために、ＴｉＮで構成されるバリア層を設けたり等することが行われることもある。

しかしながら、これらの場合、複雑な電極構造になる上、Ｔｉの酸化、Ｔｉの下部電極への拡散等が生じるとともに、これらに起因して強誘電体材料の結晶性の低下が起こる。

このような電子デバイスを、圧電素子に適用した場合には、電界歪み特性等、また、キャパシタに適用した場合には、分極電界（Ｐ−Ｅ）ヒステリシス特性、リーク電流特性、ファティーグ特性等の各種特性が劣化するという問題があった。

本発明の目的は、各種特性に優れた電子デバイスを最適な構造で実現することができる電子デバイス用基板、および、かかる電子デバイス用基板を備える電子デバイス、さらに、かかる電子デバイスを備えるインクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタを提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（１５）の本発明により達成される。

（１） 少なくとも表面がアモルファス状態の物質で構成された基板と、前記表面上に、少なくとも厚さ方向に配向方位が揃うよう形成されたバッファ層と、前記バッファ層上にエピタキシャル成長により形成され、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を含む導電性酸化物層とを有することを特徴とする電子デバイス用基板。

（２） 前記バッファ層は、三次元方向の全てに配向方位が揃っている上記（１）に記載の電子デバイス用基板。

（３） 前記バッファ層は、立方晶（１００）配向でエピタキシャル成長したものである上記（１）または（２）に記載の電子デバイス用基板。

（４） 前記バッファ層は、ＮａＣｌ構造の金属酸化物、蛍石型構造の金属酸化物のうちの少なくとも１種を含むものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の電子デバイス用基板。

（５） 前記ＮａＣｌ構造の金属酸化物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、または、これらを含む固溶体のうちの少なくとも１種である上記（４）に記載の電子デバイス用基板。

（６） 前記蛍石型構造の金属酸化物は、イットリア安定化ジルコニア、ＣｅＯ₂、ＺｒＯ₂、または、これらを含む固溶体のうちの少なくとも１種である上記（４）に記載の電子デバイス用基板。

（７） 前記導電性酸化物層は、擬立方晶（１００）配向または擬立方晶（１１０）配向でエピタキシャル成長したものである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の電子デバイス用基板。

（８） 前記ペロブスカイト構造の金属酸化物は、ＣａＲｕＯ₃、ＳｒＲｕＯ₃、ＢａＲｕＯ₃、または、これらを含む固溶体のうちの少なくとも１種である上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の電子デバイス用基板。

（９） 上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の電子デバイス用基板を備えることを特徴とする電子デバイス。

（１０） キャパシタである上記（９）に記載の電子デバイス。

（１１） 圧電アクチュエータである上記（９）に記載の電子デバイス。

（１２） 上記（１０）に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする強誘電体メモリ。

（１３） 上記（１２）に記載の強誘電体メモリを備えることを特徴とする電子機器。

（１４） 上記（１１）に記載の電子デバイスを備えることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。

（１５） 上記（１４）に記載のインクジェット式記録ヘッドを備えることを特徴とするインクジェットプリンタ。

本発明の電子デバイス用基板の実施形態を示す断面図である。 バッファ層の配向方位を示す図である。 本発明の電子デバイス用基板の製造方法を説明するための図である。 本発明の電子デバイスをキャパシタに適用した場合の実施形態を示す断面図である。 本発明の電子デバイスをカンチレバーに適用した場合の実施形態を示す断面図である。 本発明の強誘電体メモリの実施形態を模式的に示す平面図である。 図６中のＡ−Ａ線断面図である。 本発明のインクジェット式記録ヘッドの実施形態を示す分解斜視図である。 図８に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図である。 本発明のインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、Ｐｔに代わる下部電極（導電性酸化物層）の構成材料として、例えばＲｕＯ_xやＩｒＯ₂をはじめとする導電性酸化物、特に、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ₃）等のペロブスカイト構造を有する金属酸化物を用いればよいとの考えに至った。

かかるペロブスカイト構造を有する金属酸化物は、ＰＺＴ等の強誘電体材料と同じ結晶構造を有しているので、下部電極（導電性酸化物層）は、強誘電体層との接合性の向上が図れるとともに、強誘電体層のエピタキシャル成長を実現しやすく、また、Ｐｂの拡散バリア層としての特性にも優れたものとすることができると考えられる。

ところで、電子デバイスとしての各種特性の向上の観点からは、強誘電体層を配向膜とするのが好ましいが、このためには、下部電極（導電性酸化物層）をエピタキシャル成長により形成する必要がある。

ところが、一般に広く用いられるＳｉ基板上に、直接、下部電極（導電性酸化物層）を形成しようとすると、まず、Ｓｉ基板の表面にアモルファス層であるＳｉＯ₂層が形成されてしまう。このようなアモルファス層上に、下部電極（導電性酸化物層）をエピタキシャル成長させることは極めて困難であった。

そこで、本発明者は、さらに検討を重ね、このようなアモルファス層上に、少なくとも厚さ方向に配向方位の揃ったバッファ層を設けることにより、このバッファ層上には、下部電極（導電性酸化物層）を、容易にエピタキシャル成長させることができることを見い出した。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、本発明の電子デバイス用基板は、少なくとも表面がアモルファス状態の物質で構成された基板と、前記表面上に、少なくとも厚さ方向に配向方位が揃うよう形成されたバッファ層と、前記バッファ層上にエピタキシャル成長により形成され、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を含む導電性酸化物層とを有することを特徴とする。

以下、本発明の電子デバイス用基板、電子デバイス、強誘電体メモリ、電子機器、インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタの好適な実施形態について、それぞれ説明する。

＜電子デバイス用基板＞
まず、本発明の電子デバイス用基板について説明する。

図１は、本発明の電子デバイス用基板の実施形態を示す断面図であり、図２は、バッファ層の配向方位を示す図であり、図３は、本発明の電子デバイス用基板の製造方法を説明するための図である。

図１に示す電子デバイス用基板１００は、アモルファス層１５を有する基板１１と、アモルファス層１５上に形成されたバッファ層１２と、このバッファ層１２上に形成された導電性酸化物層１３とを有している。

基板１１は、後述するバッファ層１２および導電性酸化物層１３とを支持する機能を有するのものであり、平板状をなす部材で構成されている。

この基板１１は、その表面（図１中、上側）にアモルファス層１５を有している。アモルファス層１５は、アモルファス状態の物質で構成される部分であり、基板１１と一体的に形成されたもの、基板１１に対して固着されたもののいずれであってもよい。

基板１１としては、例えば、Ｓｉ基板、ＳＯＩ（Si On Insulator）基板等を用いることができる。この場合、その表面が自然酸化膜または熱酸化膜であるＳｉＯ₂膜で覆われているものを用いることができる。すなわち、この場合、これらの自然酸化膜または熱酸化膜がアモルファス層１５を構成する。

また、アモルファス層１５は、ＳｉＯ₂の他、例えば、窒化珪素、窒化酸化珪素、各種金属材料等で構成することもできる。この場合、アモルファス層１５は、例えば、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理蒸着法（ＰＶＤ）、スパッタリーフロー、Ｓｉ基板表面の熱酸化等により形成するようにすればよい。

なお、本実施形態では、基板１１は、アモルファス層１５を有する構成であるが、本発明では、基板１１は、その全体がアモルファス状態の物質で構成されていてもよい。この場合、基板１１としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ（登録商標））、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の各種樹脂材料、または、各種ガラス材料等で構成される基板を用いることができる。

これらのＳｉ基板、ＳＯＩ基板、各種樹脂基板、各種ガラス基板等は、いずれも、汎用的な基板である。このため、基板１１として、これらの基板を用いることにより、電子デバイス用基板１００の製造コストを削減することができる。

基板１１の平均厚さは、特に限定されないが、１０μｍ〜１ｍｍ程度であるのが好ましく、１００〜６００μｍ程度であるのがより好ましい。基板１１の平均厚さを、前記範囲内とすることにより、電子デバイス用基板１００は、十分な強度を確保しつつ、その薄型化（小型化）を図ることができる。

基板１１上には、薄膜よりなるバッファ層１２が形成されている。
このバッファ層１２は、少なくとも厚さ方向に配向方位が揃うよう形成されたものである。後述する導電性酸化物層１３の配向方位は、バッファ層１２の配向方位に依存するので、このようなバッファ層１２上には、導電性酸化物層１３も配向方位が揃うように成長するようになる。すなわち、本発明者は、このようなバッファ層１２上には、導電性酸化物層１３を、正常にエピタキシャル成長させることができることを見い出した。

ここで、「厚さ方向に配向方位が揃う」という意味について、図２を参照しつつ説明する。なお、ここでは、配向方位を厚さ方向に平行となるように揃える場合を一例とする。なお、図２中の１つの矢印は、１つの結晶粒の配向方位を模式的に示すものである。

この「厚さ方向に配向方位が揃う」とは、（１）配向方位が不規則になっているもの（すなわち、矢印の方向がランダムになっているもの）、および、（２）配向方位が面方向に揃っているもの（すなわち、矢印のほぼ全てが横になっているもの）は、該当せず、理想的には、図２（ｘ）に示すように、厚さ方向に配向方位が完全に揃っている（すなわち、矢印の全てが上を向いて揃っているもの）が好ましいが、実際には、図２（ｙ）に示すように、任意の配向方位のもの（すなわち、厚さ方向に対し傾斜した矢印）が、相当数含まれていてもよく、全体として配向方位が厚さ方向に向く傾向にある状態をいう。

なお、バッファ層１２は、単一配向している（厚さ方向にのみ配向方位が揃っている）ものであればよいが、さらに面内配向している（三次元方向の全てに配向方位が揃っている）ものであるのが好ましい。これにより、前記効果が向上する。

また、バッファ層１２を設けることにより、アモルファス層１５と導電性酸化物層１３との優れた接合性（密着性）を得ることもできる。

このようなバッファ層１２は、例えば、ＮａＣｌ構造の金属酸化物、蛍石型構造の金属酸化物、ペロブスカイト構造の金属酸化物等のうちの少なくとも１種を含むものが好ましい。これらの中でも、バッファ層１２は、ＮａＣｌ構造の金属酸化物、蛍石型構造の金属酸化物のうちの少なくとも１種を含むものがより好ましく、これらを主材料とするものがより好ましい。これらの金属酸化物は、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物との格子不整合が小さいので、導電性酸化物層１３との接合性が向上する。

また、ＮａＣｌ構造の金属酸化物としては、例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＭｎＯ、ＦｅＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、または、これらを含む固溶体等が挙げられるが、これらの中でも、特に、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、または、これらを含む固溶体のうちの少なくとも１種を用いるのが好ましい。このようなＮａＣｌ構造の金属酸化物は、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物との格子不整合が特に小さい。

一方、蛍石型構造の金属酸化物としては、例えば、イットリア安定化ジルコニア、ＣｅＯ₂、ＺｒＯ₂、ＴｈＯ₂、ＵＯ₂、または、これらを含む固溶体等が挙げられるが、これらの中でも、イットリア安定化ジルコニア、ＣｅＯ₂、ＺｒＯ₂、または、これらを含む固溶体のうちの少なくとも１種を用いるのが好ましい。このような蛍石型構造の金属酸化物は、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物との格子不整合が特に小さい。

バッファ層１２は、例えば、立方晶（１００）配向、立方晶（１１０）配向、立方晶（１１１）配向等でエピタキシャル成長しているもののいずれであってもよいが、これらの中でも、特に、立方晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているものであるのが好ましい。バッファ層１２を立方晶（１００）配向でエピタキシャル成長させることにより、バッファ層１２の平均厚さを比較的小さくすることができる。このため、例えばＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯのような潮解性を示すＮａＣｌ構造の金属酸化物でバッファ層１２を構成する場合であっても、製造時および使用時に空気中の水分で劣化するという不都合を好適に防止して、実用可能な電子デバイス用基板１００とすることができる。

このような観点からは、バッファ層１２は、できるだけ薄く形成するのが好ましく、具体的には、その平均厚さが１０ｎｍ以下であるのが好ましく、５ｎｍ以下であるのがより好ましい。これにより、前記効果がより向上する。

また、このようにバッファ層１２の平均厚さを小さくすることにより、例えば強誘電体メモリを作製する場合において、この強誘電体メモリのデザインルールの微細化に伴って必要となる薄型（例えば１０ｎｍオーダー厚）のキャパシタを作製することができるという利点もある。

バッファ層１２上には、導電性酸化物層１３がエピタキシャル成長により形成されている。前述したように、バッファ層１２は、配向方位の揃ったものであるので、このバッファ層１２上に、導電性酸化物層１３をエピタキシャル成長させることにより、導電性酸化物層１３は、配向方位が揃ったものとなる。

このような導電性酸化物層１３を有する電子デバイス用基板１００を用いて、各種電子デバイスを作製した場合、これらの電子デバイスは、各種特性が向上する。なお、この点については、後に説明する。

また、この導電性酸化物層１３は、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を含むものであり、好ましくはペロブスカイト構造を有する金属酸化物を主材料とするものである。

ペロブスカイト構造を有する金属酸化物としては、例えば、ＣａＲｕＯ₃、ＳｒＲｕＯ₃、ＢａＲｕＯ₃、ＳｒＶＯ₃、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ₃、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ₃、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃、または、これらを含む固溶体等が挙げられるが、特に、ＣａＲｕＯ₃、ＳｒＲｕＯ₃、ＢａＲｕＯ₃、または、これらを含む固溶体のうちの少なくとも１種であるのが好ましい。これらのペロブスカイト構造を有する金属酸化物は、導電性や化学的安定性に優れている。このため、導電性酸化物層１３も、導電性や化学的安定性に優れたものとすることができる。

また、このような導電性酸化物層１３は、電子デバイスを構築する際の電極として有用である。

導電性酸化物層１３は、例えば、擬立方晶（１００）配向、擬立方晶（１１０）配向、擬立方晶（１１１）配向等でエピタキシャル成長しているもののいずれであってもよいが、これらの中でも、特に、擬立方晶（１００）配向または擬立方晶（１１０）配向でエピタキシャル成長しているものであるのが好ましい。このような導電性酸化物層１３を有する電子デバイス用基板１００を用いて、各種電子デバイスを作製した場合、これらの電子デバイスは、各種特性がより向上する。

また、導電性酸化物層１３の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜３００ｎｍ程度とするのが好ましく、５０〜１５０ｎｍ程度とするのがより好ましい。これにより、導電性酸化物層１３は、電極としての機能を十分に発揮することができるとともに、電子デバイスの大型化を防止することができる。

次に、このような電子デバイス用基板１００の製造方法について、図３を参照しつつ説明する。

前述した電子デバイス用基板１００は、例えば、次のようにして製造することができる。

以下に示す電子デバイス用基板１００の製造方法は、アモルファス層１５上にバッファ層１２を形成する工程（バッファ層形成工程）と、バッファ層１２上に導電性酸化物層１３を形成する工程（導電性酸化物層形成工程）とを有している。以下、各工程について、順次説明する。

まず、アモルファス層１５を有する基板１１を用意する。この基板１１には、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に使用される。

［１Ａ］バッファ層形成工程
まず、基板１１のアモルファス層１５上にバッファ層１２を形成する。これは、例えば、次のようにして行うことができる。

まず、基板１１を基板ホルダーに装填して、真空装置内に設置する。

なお、真空装置内には、基板１１に対向して、前述したようなバッファ層１２の構成元素を含む第１ターゲット（バッファ層用ターゲット）が所定距離、離間して配置されている。なお、第１ターゲットとしては、目的とするバッファ層１２の組成と同一の組成または近似組成のものが好適に使用される。

次いで、例えばレーザー光を第１ターゲットに照射すると、第１ターゲットから酸素原子および金属原子を含む原子が叩き出され、プルームが発生する。換言すれば、このプルームがアモルファス層１５に向かって照射される。そして、このプルームは、アモルファス層１５（基板１１）上に接触するようになる。

また、これとほぼ同時に、アモルファス層１５の表面に対して、イオンビームを所定角度傾斜させて照射する。

これにより、アモルファス層１５上に、少なくとも厚さ方向に配向方位の揃ったバッファ層１２がエピタキシャル成長により形成される。

なお、前記原子を第１ターゲットから叩き出す方法としては、レーザー光を第１ターゲット表面へ照射する方法の他、例えば、アルゴンガス（不活性ガス）プラズマ、電子線等を第１ターゲット表面へ照射（入射）する方法を用いることもできる。

これらの中でも、前記原子を第１ターゲットから叩き出す方法としては、特に、レーザー光を第１ターゲット表面へ照射する方法が好ましい。かかる方法によれば、レーザー光の入射窓を備えた簡易な構成の真空装置を用いて、容易かつ確実に、原子を第１ターゲットから叩き出すことができる。

また、このレーザー光は、好ましくは波長が１５０〜３００ｎｍ程度、パルス長が１〜１００ｎｓ程度のパルス光とされる。具体的には、レーザー光としては、例えば、ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ＸｅＣｌエキシマレーザーのようなエキシマレーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ₄レーザー、ＣＯ₂レーザー等が挙げられる。これらの中でも、レーザー光としては、特に、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーが好適である。ＡｒＦエキシマレーザーおよびＫｒＦエキシマレーザーは、いずれも、取り扱いが容易であり、また、より効率よく原子を第１ターゲットから叩き出すことができる。

一方、アモルファス層１５の表面に照射するイオンビームとしては、特に限定されないが、例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、クリプトンのような不活性ガスのうちの少なくとも１種のイオン、または、これらのイオンと酸素イオンとの混合イオン等が挙げられる。

このイオンビームのイオン源としては、例えば、Ｋａｕｆｆｍａｎイオン源等を用いるのが好ましい。このイオン源を用いることにより、イオンビームを比較的容易に生成することができる。

また、イオンビームのアモルファス層１５の表面の法線方向に対する照射角度（前記所定角度）は、特に限定されないが、３５〜６５°程度とするのが好ましい。特に、ＮａＣｌ構造の金属酸化物を主材料とするバッファ層１２を形成する場合には、前記照射角度を４２〜４７°程度、また、蛍石型構造の金属酸化物を主材料とするバッファ層１２を形成する場合には、前記照射角度を５２〜５７°程度とするのがより好ましい。このような照射角度に設定して、イオンビームをアモルファス層１５の表面に照射することにより、立方晶（１００）配向で、かつ、面内配向したバッファ層１２を形成することができる。

このようなバッファ層１２の形成における各条件は、バッファ層１２がエピタキシャル成長し得るものであればよく、例えば、次のようにすることができる。

レーザー光の周波数は、３０Ｈｚ以下とするのが好ましく、１５Ｈｚ以下とするのがより好ましい。

レーザー光のエネルギー密度は、０．５Ｊ／ｃｍ²以上とするのが好ましく、２Ｊ／ｃｍ²以上とするのがより好ましい。

イオンビームの加速電圧は、１００〜３００Ｖ程度とするのが好ましく、１５０〜２５０Ｖ程度とするのがより好ましい。

また、イオンビームの照射量は、１〜３０ｍＡ程度とするのが好ましく、５〜１５ｍＡ程度とするのがより好ましい。

基板１１の温度は、０〜５０℃程度とするのが好ましく、室温（５〜３０℃）程度とするのがより好ましい。

基板１１と第１ターゲットとの距離は、６０ｍｍ以下とするのが好ましく、４５ｍｍ以下とするのがより好ましい。

また、真空装置内の圧力は、１３３×１０^-1Ｐａ（１×１０^-1Ｔｏｒｒ）以下とするのが好ましく、１３３×１０^-3Ｐａ（１×１０^-3Ｔｏｒｒ）以下とするのがより好ましい。

真空装置内の雰囲気は、不活性ガスと酸素との混合比を、体積比で３００：１〜１０：１程度とするのが好ましく、１５０：１〜５０：１程度とするのがより好ましい。

バッファ層１２の形成における各条件を、それぞれ、前記範囲とすると、より効率よく、バッファ層１２をエピタキシャル成長により形成することができる。

また、このとき、レーザー光およびイオンビームの照射時間を適宜設定することにより、バッファ層１２の平均厚さを前述したような範囲に調整することができる。このレーザー光およびイオンビームの照射時間は、前記各条件によっても異なるが、通常、２００秒以下とするのが好ましく、１００秒以下とするのがより好ましい。

このようなバッファ層１２の形成方法によれば、イオンビームの照射角度を調整するという簡単な方法で、揃える配向方位を任意の方向に調整が可能である。また、このようにバッファ層１２の配向方位を、精度よく揃えることができるので、バッファ層１２の平均厚さをより小さくすることができるという利点もある。
以上のようにして、バッファ層１２が得られる（図３（ａ）参照）。

［２Ａ］導電性酸化物層形成工程
次に、バッファ層１２上に導電性酸化物層１３を形成する。これは、例えば、次のようにして行うことができる。

なお、導電性酸化物層１３の形成に先立って、前記第１ターゲットに代わり、バッファ層１２（基板１１）に対向して、前述したような導電性酸化物層１３の構成元素を含む第２ターゲット（導電性酸化物層用ターゲット）が所定距離、離間して配置される。なお、第２ターゲットとしては、目的とする導電性酸化物層１３の組成と同一の組成または近似組成のものが好適に使用される。

前記工程［１Ａ］に引き続き、バッファ層１２上に、酸素原子および各種金属原子を含む原子のプルームを照射する。そして、このプルームがバッファ層１２の表面（上面）に接触することにより、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物（前述した通りである）を含む導電性酸化物層１３が、エピタキシャル成長により膜状に形成される。

このプルームは、前記第２ターゲット表面に、前記工程［１Ａ］と同様に、レーザー光を照射することにより、第２ターゲットから酸素原子および各種金属原子を含む原子を叩きだして、発生させるのが好ましい。

このようなレーザー光は、前記工程［１Ａ］と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーが好適である。

なお、必要に応じて、前記工程［１Ａ］と同様に、バッファ層１２の表面にイオンビームを照射しつつ、導電性酸化物層１３を形成するようにしてもよい。これにより、より効率よく導電性酸化物層１３を形成することができる。

また、導電性酸化物層１３の形成における各条件は、各種金属原子が、所定の比率（すなわち、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物における組成比）で、バッファ層１２上に到達し、かつ、導電性酸化物層１３がエピタキシャル成長し得るものであればよく、例えば、次のようにすることができる。

レーザー光の周波数は、３０Ｈｚ以下程度とするのが好ましく、１５Ｈｚ以下程度とするのがより好ましい。

レーザー光のエネルギー密度は、０．５Ｊ／ｃｍ²以上とするのが好ましく、２Ｊ／ｃｍ²以上とするのがより好ましい。

バッファ層１２が形成された基板１１の温度は、３００〜８００℃程度とするのが好ましく、４００〜７００℃程度とするのがより好ましい。

なお、イオンビームの照射を併用する場合には、この温度は、０〜５０℃程度とするのが好ましく、室温（５〜３０℃）程度とするのが好ましい。

バッファ層１２が形成された基板１１と第２ターゲットとの距離は、６０ｍｍ以下とするのが好ましく、４５ｍｍ以下とするのがより好ましい。

また、真空装置内の圧力は、１気圧以下が好ましく、そのうち、酸素分圧は、例えば、酸素ガス供給下で１３３×１０^-3Ｐａ（１×１０^-3Ｔｏｒｒ）以上とするのが好ましく、原子状酸素ラジカル供給下で１３３×１０^-5Ｐａ（１×１０^-5Ｔｏｒｒ）以上とするのが好ましい。

なお、イオンビームの照射を併用する場合には、真空装置内の圧力は、１３３×１０^-1Ｐａ（１×１０^-1Ｔｏｒｒ）以下とするのが好ましく、１３３×１０^-3Ｐａ（１×１０^-3Ｔｏｒｒ）以下とするのがより好ましい。また、この場合、真空装置内の雰囲気は、不活性ガスと酸素との混合比を、体積比で３００：１〜１０：１程度とするのが好ましく、１５０：１〜５０：１程度とするのがより好ましい。

導電性酸化物層１３の形成における各条件を、それぞれ、前記範囲とすると、さらに効率よく導電性酸化物層１３を形成することができる。

また、このとき、レーザー光の照射時間を適宜設定することにより、導電性酸化物層１３の平均厚さを前述したような範囲に調整することができる。このレーザー光の照射時間は、前記各条件によっても異なるが、通常、３〜９０分程度とするのが好ましく、１５〜４５分程度とするのがより好ましい。
以上のようにして、導電性酸化物層１３が得られる（図３（ｂ）参照）。

以上のような工程［１Ａ］および［２Ａ］を経て、電子デバイス用基板１００が製造される。

なお、前記工程［１Ａ］に先立って、前処理工程として、例えば基板１１を洗浄する工程、すなわち、基板１１の表面に付着した付着物を除去（例えば、脱脂等）する工程を設けるようにしてもよい。

このような付着物の除去は、例えば、基板１１と除去液とを接触させることにより行うことができる。

基板１１と除去液との接触方法としては、特に限定されないが、例えば、基板１１を除去液中に浸漬する方法（浸漬法）、基板１１の表面に除去液を噴霧（シャワー）する方法、基板１１の表面に除去液を塗付する方法（塗布法）等が挙げられる。

これらの中でも、前記接触方法としては、浸漬法を用いるのが好ましい。かかる浸漬法によれば、容易かつ確実に基板１１の表面から付着物（例えば、有機物等）を除去することができる。また、浸漬法によれば、同時に複数（大量）の基板１１を処理することができるという利点もある。

また、この場合、除去液に超音波振動を与えつつ行うようにしてもよいし、基板１１および除去液の少なくとも一方を揺動させつつ行うようにしてもよい。

除去液としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールのようなアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチル、酢酸メチルのようなエステル類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンのようなエーテル類、アセトニトリル、プロピオニトリルのようなニトリル類、塩化メチレン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタンのようなハロゲン化炭化水素類、ｎ−ヘキサン、石油エーテル、トルエン、ベンゼン、キシレンのような炭化水素類等の各種有機溶媒が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

＜電子デバイス（キャパシタ）＞
次に、本発明の電子デバイスをキャパシタに適用した場合について説明する。

図４は、本発明の電子デバイスをキャパシタに適用した場合の実施形態を示す断面図である。

以下、図４に示すキャパシタ２００について、前記電子デバイス用基板１００との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

キャパシタ２００は、電子デバイス用基板１００と、電子デバイス用基板１００上の所定領域に設けられた強誘電体層２４と、強誘電体層２４上に設けられた上部電極層２５とを有している。

電子デバイス用基板１００の導電性酸化物層１３は、キャパシタ２００では、一方の電極として機能する。以下、導電性酸化物層１３を、「下部電極層１３」と言う。

この下部電極層１３上には、強誘電体層２４がエピタキシャル成長により形成されている。前述したように、下部電極層１３は、配向方位の揃ったものであるので、この下部電極層１３上に、強誘電体層２４をエピタキシャル成長させることにより、強誘電体層２４は、配向方位が揃ったものとなる。

これにより、キャパシタ２００は、例えば残留分極が増大、抗電界が低減等する。すなわち、キャパシタ２００は、各種特性が向上する。このため、このようなキャパシタ２００を用いて強誘電体メモリを作製した場合には、かかる強誘電体メモリをヒステリシス曲線の角型性に優れたものとすることができる。

また、強誘電体層２４は、各種強誘電体材料で構成することができるが、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料を含むものが好ましく、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料を主材料とするものがより好ましい。さらに、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料としては、正方晶（００１）配向でエピタキシャル成長しているもの、菱面体晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているもののいずれであってもよいが、特に、正方晶（００１）配向でエピタキシャル成長しているものが好ましい。これにより、前記効果がより向上する。

このペロブスカイト構造を有する強誘電体材料としては、例えば、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃（ＰＺＴ）、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃（ＰＬＺＴ）、ＢａＴｉＯ₃、ＫＮｂＯ₃、ＰｂＺｎＯ₃、ＰｂＮｂＯ₃、ＰｂＦｅＯ₃、ＰｂＷＯ₃のようなペロブスカイト構造の金属酸化物、ＳｒＢｉ₂（Ｔａ，Ｎｂ）₂Ｏ₉、（Ｂｉ，Ｌａ）₄Ｔｉ₃Ｏ₁₂のようなＢｉ層状化合物、または、これらを含む固溶体等が挙げられるが、これらの中でも、特に、ＰＺＴ、ＢａＴｉＯ₃、または、これらを含む固溶体のうちの少なくとも１種であるのが好ましい。これにより、キャパシタ２００は、各種特性が特に優れたものとなる。

なお、下部電極層１３は、前述したように、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を含むもの（特に、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を主材料とするもの）である。また、このペロブスカイト構造を有する金属酸化物は、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料との格子不整合が小さい。このため、下部電極層１３上には、強誘電体層２４を、容易かつ確実に、正方晶（００１）配向でエピタキシャル成長させることができる。また、得られる強誘電体層２４は、下部電極層１３との接合性が向上する。

また、強誘電体層２４の平均厚さは、特に限定されないが、５０〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、１００〜２００ｎｍ程度であるのがより好ましい。強誘電体層２４の平均厚さを、前記範囲とすることにより、キャパシタ２００の大型化を防止しつつ、各種特性を好適に発揮し得るキャパシタ２００とすることができる。

強誘電体層２４上には、櫛歯状（または帯状）をなす上部電極層２５が形成されている。

この上部電極層２５の構成材料としては、例えば、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、または、これらを含む合金等のうちの、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

また、上部電極層２５の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜１５０ｎｍ程度であるのがより好ましい。

次に、キャパシタ２００の製造方法について説明する。
前述したキャパシタ２００は、例えば、次のようにして製造することができる。

以下に示すキャパシタ２００の製造方法は、アルモファス層１５上にバッファ層１２を形成する工程（バッファ層形成工程）と、バッファ層１２上に下部電極層（導電性酸化物層）１３を形成する工程（下部電極層形成工程）と、下部電極層１３上に強誘電体層２４を形成する工程（強誘電体層形成工程）と、下部電極層１３を取り出す工程（下部電極層取出工程）と、強誘電体層２４上に上部電極層２５を形成する工程（上部電極層形成工程）とを有している。以下、各工程について、順次説明する。

［１Ｂ］バッファ層形成工程
前記工程［１Ａ］と同様にして行う。

［２Ｂ］下部電極層形成工程
前記工程［２Ａ］と同様にして行う。

［３Ｂ］強誘電体層形成工程
次に、下部電極層１３上に強誘電体層２４を形成する。これは、例えば、次のようにして行うことができる。

なお、強誘電体層２４の形成に先立って、前記第２ターゲットに代わり、電子デバイス用基板１００に対向して、前述したような強誘電体層２４の構成元素を含む第３ターゲット（強誘電体層用ターゲット）が所定距離、離間して配置される。なお、第３ターゲットとしては、目的とする強誘電体層２４の組成と同一の組成または近似組成のものが好適に使用される。

前記工程［２Ｂ］に引き続き、下部電極層１３上に、酸素原子および各種金属原子を含む原子のプルームを照射する。そして、このプルームが下部電極層１３の表面（上面）に接触することにより、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料（前述した通りである）を含む強誘電体層２４が、例えば正方晶（００１）配向等でエピタキシャル成長により膜状に形成される。

このプルームは、前記第３ターゲット表面に、前記工程［１Ａ］と同様に、レーザー光を照射することにより、第３ターゲットから酸素原子および各種金属原子を含む原子を叩きだして、発生させるのが好ましい。

このようなレーザー光は、前記工程［１Ａ］と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーが好適である。

なお、必要に応じて、前記工程［１Ａ］と同様に、下部電極層１３の表面にイオンビームを照射しつつ、強誘電体層２４を形成するようにしてもよい。これにより、より効率よく強誘電体層２４を形成することができる。

また、強誘電体層２４の形成における各条件は、各種金属原子が、所定の比率（すなわち、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料における組成比）で、下部電極層１３上に到達し、かつ、強誘電体層２４がエピタキシャル成長し得るものであればよく、例えば、次のようにすることができる。

レーザー光の周波数は、３０Ｈｚ以下とするのが好ましく、１５Ｈｚ以下とするのがより好ましい。

レーザー光のエネルギー密度は、０．５Ｊ／ｃｍ²以上とするのが好ましく、２Ｊ／ｃｍ²以上とするのがより好ましい。

下部電極層１３が形成された基板１１の温度は、３００〜８００℃程度とするのが好ましく、４００〜７００℃程度とするのがより好ましい。

なお、イオンビームの照射を併用する場合には、この温度は、０〜５０℃程度とするのが好ましく、室温（５〜３０℃）程度とするのがより好ましい。

下部電極層１３が形成された基板１１と第３ターゲットとの距離は、６０ｍｍ以下とするのが好ましく、４５ｍｍ以下とするのがより好ましい。

また、真空装置内の圧力は、１気圧以下が好ましく、そのうち、酸素分圧は、例えば、酸素ガス供給下で１３３×１０^-3Ｐａ（１×１０^-3Ｔｏｒｒ）以上とするのが好ましく、原子状酸素ラジカル供給下で１３３×１０^-5Ｐａ（１×１０^-5Ｔｏｒｒ）以上とするのが好ましい。

なお、イオンビームの照射を併用する場合には、真空装置内の圧力は、１３３×１０^-1Ｐａ（１×１０^-1Ｔｏｒｒ）以下とするのが好ましく、１３３×１０^-3Ｐａ（１×１０^-3Ｔｏｒｒ）以下とするのがより好ましい。また、この場合、真空装置内の雰囲気は、不活性ガスと酸素との混合比を、体積比で３００：１〜１０：１程度とするのが好ましく、１５０：１〜５０：１程度とするのがより好ましい。

強誘電体層２４の形成における各条件を、それぞれ前記範囲とすると、さらに効率よく強誘電体層２４を形成することができる。

また、このとき、レーザー光の照射時間を適宜設定することにより、強誘電体層２４の平均厚さを前述したような範囲に調整することができる。このレーザー光の照射時間は、前記各条件によっても異なるが、通常、３〜９０分程度とするのが好ましく、１５〜４５分程度とするのがより好ましい。
以上のようにして、強誘電体層２４が得られる。

［４Ｂ］下部電極層取出工程
次に、強誘電体層２４の一部を除去して、下部電極層１３を取り出す。これにより、強誘電体層２４は、下部電極層１３上の所定領域に設けられることになる。これは、例えば、フォトリソグラフィー法を用いることにより、行うことができる。

まず、除去する部分を残して、強誘電体層２４上にレジスト層を形成する。
次いで、強誘電体層２４に対して、エッチング処理（例えば、ウェットエッチング処理、ドライエッチング処理等）を施す。

次いで、前記レジスト層を除去する。これにより、下部電極層１３の一部（図４中左側）が露出する。

［５Ｂ］上部電極層形成工程
次に、強誘電体層２４上に上部電極層２５を形成する。これは、例えば、次のようにして行うことができる。

まず、所望のパターン形状を有するマスク層を、例えばスパッタリング法等により強誘電体層２４上に形成する。

次いで、例えばＰｔ等で構成される上部電極層２５の材料を、例えば、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等を用いることにより、膜状に形成する。

次いで、前記マスク層を除去する。
以上のようにして、上部電極層２５が得られる。

以上のような工程［１Ｂ］〜［５Ｂ］を経て、キャパシタ２００が製造される。

＜電子デバイス（カンチレバー）＞
次に、本発明の電子デバイスをカンチレバー（圧電アクチュエータ）に適用した場合について説明する。

図５は、本発明の電子デバイスをカンチレバーに適用した場合の実施形態を示す断面図である。

以下、図５に示すカンチレバー３００について、前記電子デバイス用基板１００およびキャパシタ２００との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

カンチレバー３００は、電子デバイス用基板１００と、電子デバイス用基板１００上の所定領域に設けられた圧電体層３４と、圧電体層３４上に設けられた上部電極層３５とを有している。

カンチレバー３００では、基板１１は、モノモルフ型カンチレバーの弾性基板として機能する。

また、電子デバイス用基板１００の導電性酸化物層１３は、カンチレバー３００では、一方の電極として機能する。以下、導電性酸化物層１３を、「下部電極層１３」と言う。

この下部電極層１３上には、圧電体層３４がエピタキシャル成長により形成されている。前述したように、下部電極層１３は、配向方位の揃ったものであるので、この下部電極層１３上に、圧電体層３４をエピタキシャル成長させることにより、圧電体層３４は、配向方位が揃ったものとなる。

これにより、カンチレバー３００は、例えば電界歪み特性等の各種特性が向上する。
また、圧電体層３４は、各種強誘電体材料で構成することができるが、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料を含むものが好ましく、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料を主材料とするものがより好ましい。さらに、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料としては、菱面体晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているもの、正方晶（００１）配向でエピタキシャル成長しているもののいずれであってもよいが、特に、菱面体晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているものが好ましい。これにより、前記効果がより向上する。

このペロブスカイト構造を有する強誘電体材料としては、前記キャパシタ２００で挙げたのと同様のものを用いることができる。これにより、カンチレバー３００は、各種特性が特に優れたものとなる。

なお、下部電極層１３は、前述したように、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を含むもの（特に、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を主材料とするもの）である。また、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物は、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料との格子不整合が小さい。このため、下部電極層１３上には、圧電体層３４を、容易かつ確実に、菱面体晶（１００）配向でエピタキシャル成長させることができる。また、圧電体層３４は、下部電極層１３との接合性が向上する。

また、圧電体層３４の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、１００〜３０００ｎｍ程度であるのが好ましく、５００〜２０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。圧電体層３４の平均厚さを、前記範囲とすることにより、カンチレバー３００の大型化を防止しつつ、各種特性を好適に発揮し得るカンチレバー３００とすることができる。

圧電体層３４上には、上部電極層３５が形成されている。
この上部電極層３５の構成材料および平均厚さは、それぞれ、前記キャパシタ２００で記載した上部電極層２５と同様とすることができる。

次に、カンチレバー３００の製造方法について説明する。
前述したカンチレバー３００は、例えば、次のようにして製造することができる。

以下に示すカンチレバー３００の製造方法は、アモルファス層１５上にバッファ層１２を形成する工程（バッファ層形成工程）と、バッファ層１２上に下部電極層（導電性酸化物層）１３を形成する工程（下部電極層形成工程）と、下部電極層１３上に圧電体層３４を形成する工程（圧電体層形成工程）と、下部電極層１３を取り出す工程（下部電極層取出工程）と、圧電体層３４上に上部電極層２５を形成する工程（上部電極層形成工程）とを有している。以下、各工程について、順次説明する。

［１Ｃ］バッファ層形成工程
前記工程［１Ａ］と同様にして行う。

［２Ｃ］下部電極層形成工程
前記工程［２Ａ］と同様にして行う。

［３Ｃ］圧電体層形成工程
次に、下部電極層１３上に圧電体層３４を形成する。これは、前記工程［３Ｂ］と同様にして行うことができる。

なお、圧電体層３４の形成に先立って、前記第２ターゲットに代わり、電子デバイス用基板１００に対向して、前述したような圧電体層３４の構成元素を含む第３’ターゲット（圧電体層用ターゲット）が所定距離、離間して配置される。なお、第３’ターゲットとしては、目的とする圧電体層３４の組成と同一の組成または近似組成のものが好適に使用される。

［４Ｃ］下部電極層取出工程
前記工程［４Ｂ］と同様にして行う。

［５Ｃ］上部電極層形成工程
前記工程［５Ｂ］と同様にして行う。

以上のような工程［１Ｃ］〜［５Ｃ］を経て、カンチレバー３００が製造される。

＜強誘電体メモリ＞
次に、本発明の電子デバイスをキャパシタとして備える強誘電体メモリについて説明する。

図６は、本発明の強誘電体メモリの実施形態を模式的に示す平面図であり、図７は、図６中のＡ−Ａ線断面図である。なお、図６では、煩雑となることを避けるため、断面であることを示す斜線を一部省略して示す。

図７に示すように、強誘電体メモリ４０は、メモリセルアレイ４２と、周辺回路部４１とを有している。これらのメモリセルアレイ４２と周辺回路部４１とは、異なる層に形成されている。本実施形態では、下層（下側）に周辺回路部４１が、上層（上側）にメモリセルアレイ４２が形成されている。

メモリセルアレイ４２は、行選択のための第１信号電極（ワード線）４２２と、列選択のための第２信号電極（ビット線）４２４とが直交するように配列されている。なお、信号電極の配置は、前記のものに限らず、逆であってもよい。すなわち、第１信号電極４２２がビット線、第２信号電極４２４がワード線でもよい。

これらの第１信号電極４２２と第２信号電極４２４との間には、強誘電体層４２３が配置され、第１信号電極４２２と第２信号電極４２４との交差領域において、それぞれ、単位キャパシタ（メモリセル）が構成されている。

また、第１信号電極４２２、強誘電体層４２３および第２信号電極４２４を覆うように、絶縁材料からなる第１保護層４２５が形成されている。

さらに、第２配線層４４を覆うように第１保護層４２５上に絶縁材料からなる第２保護層４２６が形成されている。

第１信号電極４２２および第２信号電極４２４は、それぞれ、第２配線層４４によって周辺回路部４１の第１配線層４３と電気的に接続されている。

周辺回路部４１は、図６に示すように、第１信号電極４２２を選択的に制御するための第１駆動回路４５１と、第２信号電極４２４を選択的に制御するための第２駆動回路４５２と、センスアンプなどの信号検出回路４５３とを有しており、前記の単位キャパシタ（メモリセル）に対して選択的に情報の書き込み、または、読み出しを行うことができる。

また、周辺回路部４１は、図７に示すように、半導体基板４１１上に形成されたＭＯＳトランジスタ４１２を有している。このＭＯＳトランジスタ４１２は、ゲート絶縁層４１２ａ、ゲート電極４１２ｂおよびソース／ドレイン領域４１２ｃを有している。

各ＭＯＳトランジスタ４１２は、それぞれ、素子分離領域４１３によって分離されるとともに、所定のパターンで形成された第１配線層４３によって、それぞれ、電気的接続がなされている。

ＭＯＳトランジスタ４１２が形成された半導体基板４１１上には、第１層間絶縁層４１４が、さらに、第１層間絶縁層４１４上には、第１配線層４３を覆うようにして第２層間絶縁層４１５が形成されている。

この第２層間絶縁層４１５上には、下地層（バッファ層）４２１を含んだメモリセルアレイ４２が設けられている。

そして、周辺回路部４１とメモリセルアレイ４２とは、第２配線層４４によって電気的に接続されている。

本実施形態では、第２層間絶縁層４１５、下地層４２１、第１信号電極４２２、強誘電体層４２３および第２信号電極４２４により、前述したキャパシタ２００が構成されている。

したがって、本実施形態では、第２層間絶縁層４１５の少なくとも表面がアモルファス状態の物質で構成されている。

以上の構成のような強誘電体メモリ４０によれば、単一の半導体基板４１１上に周辺回路部４１およびメモリセルアレイ４２とが積層されているので、周辺回路部４１とメモリセルアレイ４２とを同一面に配置した場合に比べて、チップ面積を大幅に小さくすることができ、単位キャパシタ（メモリセル）の集積度を高めることができる。

このような強誘電体メモリ４０における書き込み、読み出し動作の一例について説明する。

まず、読み出し動作においては、選択された単位キャパシタに読み出し電圧「Ｖ₀」が印加される。これは、同時に「０」の書き込み動作を兼ねている。このとき、選択されたビット線を流れる電流またはビット線をハイインピーダンスにしたときの電位をセンスアンプにて読み出す。

なお、このとき、選択されない単位キャパシタには、読み出し時のクロストークを防ぐため、所定の電圧が印加される。

一方、書き込み動作においては、「１」の書き込みの場合は、選択された単位キャパシタに「−Ｖ₀」の電圧が印加される。「０」の書き込みの場合は、選択された単位キャパシタに、この選択された単位キャパシタの分極を反転させない電圧が印加され、読み出し動作時に書き込まれた「０」状態を保持する。

なお、このとき、選択されない単位キャパシタには、書き込み時のクロストークを防ぐため、所定の電圧が印加される。

次に、強誘電体メモリ４０の製造方法の一例について説明する。
前述したような強誘電体メモリ４０は、例えば、次のようにして製造することができる。

−１− まず、公知のＬＳＩプロセス（半導体プロセス）を用いて、周辺回路部４１を形成する。

具体的には、半導体基板４１１上に、ＭＯＳトランジスタ４１２を形成する。例えば、半導体基板４１１上の所定領域にトレンチ分離法、ＬＯＣＯＳ法等を用いて素子分離領域４１３を形成し、次いで、ゲート絶縁層４１２ａおよびゲート電極４１２ｂを形成し、その後、半導体基板４１１に不純物をドープすることでソース／ドレイン領域４１２ｃを形成する。

−２− 次に、第１層間絶縁層４１４を形成した後、コンタクトホールを形成し、その後、所定パターンの第１配線層４３を形成する。

−３− 次に、第１配線層４３が形成された第１層間絶縁層４１４上に、第２層間絶縁層４１５を形成する。

以上のようにして、駆動回路４５１、４５２および信号検出回路４５３等の各種回路を有する周辺回路部４１が形成される。

−４− 次に、周辺回路部４１上に、メモリセルアレイ４２を形成する。
これは、前述した工程［１Ｂ］〜［５Ｂ］と同様にして行うことができる。

−５− 次に、第２信号電極４２４が形成された強誘電体層４２３上に、第１保護層４２５を形成し、さらに、第１保護層４２５の所定領域にコンタクトホールを形成し、その後、所定パターンの第２配線層４４を形成する。これにより、周辺回路部４１とメモリセルアレイ４２とが電気的に接続される。

−６− 次に、最上層に、第２保護層４２６を形成する。
以上のようにして、メモリセルアレイ４２が形成され、強誘電体メモリ４０が得られる。

このような強誘電体メモリ４０は、各種電子機器に適用することができる。
この電子機器としては、パーソナルコンピューター、ＩＣカード、タグ、携帯電話等が挙げられる。

＜インクジェット式記録ヘッド＞
本発明の電子デバイスを圧電アクチュエータとして備えるインクジェット式記録ヘッドについて説明する。

図８は、本発明のインクジェット式記録ヘッドの実施形態を示す分解斜視図であり、図９は、図８に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図である。なお、図８は、通常使用される状態とは、上下逆に示されている。

図８に示すインクジェット式記録ヘッド５０（以下、単に「ヘッド５０」と言う。）は、ノズル板５１と、インク室基板５２と、振動板５３と、振動板５３に接合された圧電素子（振動源）５４とを備え、これらが基体５６に収納されている。なお、このヘッド５０は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成する。

ノズル板５１は、例えばステンレス製の圧延プレート等で構成されている。このノズル板５１には、インク滴を吐出するための多数のノズル孔５１１が形成されている。これらのノズル孔５１１間のピッチは、印刷精度に応じて適宜設定される。

このノズル板５１には、インク室基板５２が固着（固定）されている。
このインク室基板５２は、ノズル板５１、側壁（隔壁）５２２および後述する振動板５３により、複数のインク室（キャビティ、圧力室）５２１と、インクカートリッジ６３１から供給されるインクを一時的に貯留するリザーバ室５２３と、リザーバ室５２３から各インク室５２１に、それぞれインクを供給する供給口５２４とが区画形成されている。

これらのインク室５２１は、それぞれ短冊状（直方体状）に形成され、各ノズル孔５１１に対応して配設されている。各インク室５２１は、後述する振動板５３の振動により容積可変であり、この容積変化により、インクを吐出するよう構成されている。

このインク室基板５２を得るための母材としては、例えば、シリコン単結晶基板、各種ガラス基板、各種プラスチック基板等を用いることができる。これらの基板は、いずれも汎用的な基板であるので、これらの基板を用いることにより、ヘッド５０の製造コストを低減することができる。

また、これらの中でも、母材としては、（１１０）配向シリコン単結晶基板を用いるのが好ましい。この（１１０）配向シリコン単結晶基板は、異方性エッチングに適しているのでインク室基板５２を、容易かつ確実に形成することができる。

このインク室基板５２の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１０００μｍ程度とするのが好ましく、１００〜５００μｍ程度とするのがより好ましい。

また、インク室５２１の容積は、特に限定されないが、０．１〜１００ｎＬ程度とするのが好ましく、０．１〜１０ｎＬ程度とするのがより好ましい。

一方、インク室基板５２のノズル板５１と反対側には、振動板５３が接合され、さらに振動板５３のインク室基板５２と反対側には、複数の圧電素子５４が、下地層（バッファ層）５５を介して設けられている。

また、振動板５３の所定位置には、振動板５３の厚さ方向に貫通して連通孔５３１が形成されている。この連通孔５３１を介して、後述するインクカートリッジ６３１からリザーバ室５２３に、インクが供給可能となっている。

各圧電素子５４は、それぞれ、下部電極５４２と上部電極５４１との間に圧電体層５４３を介挿してなり、各インク室５２１のほぼ中央部に対応して配設されている。各圧電素子５４は、後述する圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。

これらの圧電素子５４は、それぞれ、振動源として機能し、振動板５３は、圧電素子５４の振動により振動し、インク室５２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。

基体５６は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で構成されており、この基体５６にインク室基板５２が固定、支持されている。

本実施形態では、振動板５３、下地層（バッファ層）５５、下部電極５４２、圧電体層５４３、上部電極５４１により、前述した圧電アクチュエータ３００が構成されている。

したがって、本実施形態では、振動板５３の少なくとも表面がアモルファス状態の物質で構成されている。

このようなヘッド５０は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電素子５４の下部電極５４２と上部電極５４１との間に電圧が印加されていない状態では、圧電体層５４３に変形が生じない。このため、振動板５３にも変形が生じず、インク室５２１には容積変化が生じない。したがって、ノズル孔５１１からインク滴は吐出されない。

一方、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電素子５４の下部電極５４２と上部電極５４１との間に一定電圧が印加された状態では、圧電体層５４３に変形が生じる。これにより、振動板５３が大きくたわみ、インク室５２１の容積変化が生じる。このとき、インク室５２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル孔５１１からインク滴が吐出される。

１回のインクの吐出が終了すると、圧電素子駆動回路は、下部電極５４２と上部電極５４１との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電素子５４は、ほぼ元の形状に戻り、インク室５２１の容積が増大する。なお、このとき、インクには、後述するインクカートリッジ６３１からノズル孔５１１へ向かう圧力（正方向への圧力）が作用している。このため、空気がノズル孔５１１からインク室５２１へ入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ６３１（リザーバ室５２３）からインク室５２１へ供給される。

このようにして、ヘッド５０において、印刷させたい位置の圧電素子５４に、圧電素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の（所望の）文字や図形等を印刷することができる。

次に、ヘッド５０の製造方法の一例について説明する。
前述したようなヘッド５０は、例えば、次のようにして製造することができる。

−１０− まず、インク室基板５２となる母材と、振動板５３とを貼り合わせ（接合して）、これらを一体化させる。

この接合には、例えば、母材と振動板５３とを圧着させた状態で熱処理する方法が好適に用いられる。かかる方法によれば、容易かつ確実に、母材と振動板５３とを一体化させることができる。

この熱処理条件は、特に限定されないが、１００〜６００℃×１〜２４時間程度とするのが好ましく、３００〜６００℃×６〜１２時間程度とするのがより好ましい。
なお、接合には、その他の各種接着方法、各種融着方法等を用いてもよい。

−２０− 次に、振動板５３上に、下地層５５を介して接合された圧電素子５４を形成する。
これは、前述した工程［１Ｃ］〜［５Ｃ］と同様にして行うことができる。

−３０− 次に、インク室基板５２となる母材の圧電素子５４に対応した位置に、それぞれインク室５２１となる凹部を、また、所定位置にリザーバ室５２３および供給口５２４となる凹部を形成する。

具体的には、インク室５２１、リザーバ室５２３および供給口５２４を形成すべき位置に合せて、マスク層を形成した後、例えば、平行平板型反応性イオンエッチング、誘導結合型方式、エレクトロンサイクロトロン共鳴方式、ヘリコン波励起方式、マグネトロン方式、プラズマエッチング方式、イオンビームエッチング方式等のドライエッチング、５重量％〜４０重量％程度の水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等の高濃度アルカリ水溶液によるウエットエッチングを行う。

これにより、母材を、その厚さ方向に振動板５３が露出する程度にまで削り取り（除去し）、インク室基板５２を形成する。なお、このとき、エッチングされずに残った部分が、側壁５２２となり、また、露出した振動板５３は、振動板としての機能を発揮し得る状態となる。

なお、母材として、（１１０）配向シリコン基板を用いる場合には、前述の高濃度アルカリ水溶液を用いることにより、母材は、容易に異方性エッチングされるので、インク室基板５２の形成が容易となる。

−４０ー 次に、複数のノズル孔５１１が形成されたノズル板５１を、各ノズル孔５１１が各インク室５２１となる凹部に対応するように位置合わせして接合する。これにより、複数のインク室５２１、リザーバ室５２３および複数の供給口５２４が画成される。

この接合には、例えば、接着剤による接着等の各種接着方法、各種融着方法等を用いることができる。

−５０− 次に、インク室基板５２を基体５６に取り付ける。
以上のようにして、インクジェット式記録ヘッド５０が得られる。

＜インクジェットプリンタ＞
本発明のインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタについて説明する。

図１０は、本発明のインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。なお、以下の説明では、図１０中、上側を「上部」、下側を「下部」と言う。

図１０に示すインクジェットプリンタ６０は、装置本体６２を備えており、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ６２１と、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排紙口６２２と、上部面に操作パネル６７とが設けられている。

操作パネル６７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。

また、装置本体６２の内部には、主に、往復動するヘッドユニット６３を備える印刷装置（印刷手段）６４と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置６４に送り込む給紙装置（給紙手段）６５と、印刷装置６４および給紙装置６５を制御する制御部（制御手段）６６とを有している。

制御部６６の制御により、給紙装置６５は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Ｐは、ヘッドユニット６３の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット６３が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。すなわち、ヘッドユニット６３の往復動と記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行われる。

印刷装置６４は、ヘッドユニット６３と、ヘッドユニット６３の駆動源となるキャリッジモータ６４１と、キャリッジモータ６４１の回転を受けて、ヘッドユニット６３を往復動させる往復動機構６４２とを備えている。

ヘッドユニット６３は、その下部に、多数のノズル孔５１１を備えるインクジェット式記録ヘッド５０と、インクジェット式記録ヘッド５０にインクを供給するインクカートリッジ６３１と、インクジェット式記録ヘッド５０およびインクカートリッジ６３１を搭載したキャリッジ６３２とを有している。

なお、インクカートリッジ６３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。この場合、ヘッドユニット６３には、各色にそれぞれ対応したインクジェット式記録ヘッド５０（この構成については、後に詳述する。）が設けられることになる。

往復動機構６４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸６４３と、キャリッジガイド軸６４３と平行に延在するタイミングベルト６４４とを有している。

キャリッジ６３２は、キャリッジガイド軸６４３に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト６４４の一部に固定されている。

キャリッジモータ６４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト６４４を正逆走行させると、キャリッジガイド軸６４３に案内されて、ヘッドユニット６３が往復動する。そして、この往復動の際に、インクジェット式記録ヘッド５０から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。

給紙装置６５は、その駆動源となる給紙モータ６５１と、給紙モータ６５１の作動により回転する給紙ローラ６５２とを有している。

給紙ローラ６５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ６５２ａと駆動ローラ６５２ｂとで構成され、駆動ローラ６５２ｂは給紙モータ６５１に連結されている。これにより、給紙ローラ６５２は、トレイ６２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置６４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ６２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。

制御部６６は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置６４や給紙装置６５等を制御することにより印刷を行うものである。

制御部６６は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電素子（振動源）５４を駆動して、インクの吐出タイミングを制御する圧電素子駆動回路、印刷装置６４（キャリッジモータ６４１）を駆動する駆動回路、給紙装置６５（給紙モータ６５１）を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとを備えている。

また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ６３１のインク残量、ヘッドユニット６３の位置、温度、湿度等の印刷環境等を検出可能な各種センサが、それぞれ電気的に接続されている。

制御部６６は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電素子５４、印刷装置６４および給紙装置６５は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。

以上、本発明の電子デバイス用基板、電子デバイス、強誘電体メモリ、電子機器、インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。

例えば、本発明の電子デバイス用基板、電子デバイス、強誘電体メモリ、電子機器、インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタを構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。

また、例えば、電子デバイス用基板、電子デバイス、強誘電体メモリおよびインクジェット式記録ヘッドの製造方法では、それぞれ、任意の工程を追加することもできる。

また、前記実施形態のインクジェット式記録ヘッドの構成は、例えば、各種工業用液体吐出装置の液体吐出機構に適用することもできる。この場合、液体吐出装置では、前述したようなインク（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック等のカラー染料インク）の他、例えば、液体吐出機構のノズル（液体吐出口）からの吐出に適当な粘度を有する溶液や液状物質等が使用可能である。

以上述べたように、本発明の電子デバイス用基板は、少なくとも表面がアモルファス状態の物質で構成された基板の表面上に、少なくとも厚さ方向に配向方位が揃ったバッファ層を設けることにより、このバッファ層上に、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を含む導電性酸化物層を、正常にエピタキシャル成長させることができる。よって、かかる電子デバイス用基板を用いることにより、各種特性に優れた電子デバイスを最適な構造で実現することができる。

また、本発明の電子デバイス用基板には、基板として汎用的な各種基板を用いることができるので、電子デバイス用基板の製造コストを削減することができる。

また、バッファ層の構成材料を適宜選択することにより、導電性酸化物層を形成する際に、その形成の効率を向上させることができるとともに、基板と導電性酸化物層との双方との接合性を向上させることもできる。

１００…電子デバイス用基板、１１…基板、１２…バッファ層、１３…導電性酸化物層（下部電極層）、１５…アモルファス層、２００…キャパシタ、２４…強誘電体層、２５…上部電極層、３００…カンチレバー（圧電アクチュエータ）、３４…圧電体層、３５…上部電極層、４０…強誘電体メモリ、４１…周辺回路部、４１１…半導体基板、４１２…ＭＯＳトランジスタ、４１２ａ…ゲート絶縁層、４１２ｂ…ゲート電極、４１２ｃ…ソース／ドレイン領域、４１３…素子分離領域、４１４…第１層間絶縁層、４１５…第２層間絶縁層、４２…メモリセルアレイ、４２１…下地層（バッファ層）、４２２…第１信号電極、４２３…強誘電体層、４２４…第２信号電極、４２５…第１保護層、４２６…第２保護層、４３…第１配線層、４４…第２配線層、４５１…第１駆動回路、４５２…第２駆動回路、４５３…信号検出回路、５０…インクジェット式記録ヘッド、５１…ノズル板、５１１…ノズル孔、５２…インク室基板、５２１…インク室、５２２…側壁、５２３…リザーバ室、５２４…供給口、５３…振動板、５３１…連通孔、５４…圧電素子、５４１…上部電極、５４２…下部電極、５４３…圧電体層、５５…下地層（バッファ層）、５６…基体、６０…インクジェットプリンタ、６２…装置本体、６２１…トレイ、６２２…排紙口、６３…ヘッドユニット、６３１…インクカートリッジ、６３２…キャリッジ、６４…印刷装置、６４１…キャリッジモータ、６４２…往復動機構、６４３…キャリッジガイド軸、６４４…タイミングベルト、６５…給紙装置、６５１…給紙モータ、６５２…給紙ローラ、６５２ａ…従動ローラ、６５２ｂ…駆動ローラ、６６…制御部、６７…操作パネル、Ｐ…記録用紙。

Claims (12)

1. ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＭｎＯ、ＦｅＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、イットリア安定化ジルコニア、ＺｒＯ ₂ 、ＴｈＯ ₂ 、ＵＯ ₂ のうち何れかからなるバッファ層と、
   前記バッファ層上に形成され、ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる下部電極層と、
   前記下部電極上に形成され、強誘電体材料からなる圧電体層と、
   前記圧電体層上に形成された上部電極層と、
   を備えたインクジェット式記録ヘッド。
2. 前記バッファ層は、立方晶（１００）配向している、請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
3. 前記下部電極層は、ＣａＲｕＯ ₃ 、ＳｒＲｕＯ ₃ 、ＢａＲｕＯ ₃ 、ＳｒＶＯ ₃ 、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ ₃ 、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ ₃ 、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ ₃ のうち何れかからなる、請求項１又は２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
4. 前記下部電極層は、擬立方晶（１００）配向、又は、擬立方晶（１１０）配向している、請求項１乃至３何れか一項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
5. 前記圧電体層は、ペロブスカイト構造を有する、請求項１乃至４何れか一項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
6. 前記圧電体層は、Ｂｉ層状化合物である、請求項１乃至４何れか一項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
7. 前記圧電体層は、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ ₃ 、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ ₃ 、ＢａＴｉＯ ₃ 、ＫＮｂＯ ₃ 、ＰｂＺｎＯ ₃ 、ＰｂＦｅＯ ₃ 、ＰｂＷＯ ₃ 、ＳｒＢｉ ₂ （Ｔａ，Ｎｂ） ₂ Ｏ ₉ 、（Ｂｉ，Ｌａ） ₄ Ｔｉ ₃ Ｏ ₁₂ のうち何れかからなる、請求項１乃至４何れか一項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
8. 前記圧電体層は、正方晶（００１）配向、又は、菱面体晶（１００）配向している、請求項１乃至７何れか一項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
9. 前記バッファ層は、少なくとも表面がアモルファス状態の振動板上に形成されている、請求項１乃至８何れか一項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
10. 前記バッファ層は、ＳｉＯ ₂ 、窒化珪素、窒化酸化珪素のうち何れかからなる振動板上に形成されている、請求項１乃至８何れか一項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
11. 前記振動板は、Ｓｉからなる基板上に形成されている、請求項９又は１０に記載のインクジェット式記録ヘッド。
12. 請求項１乃至１１何れか一項に記載のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェットプリンタ。

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