JP6972879B2 - Manufacturing method of electromechanical conversion element, liquid discharge head, liquid discharge unit, liquid discharge device, ultrasonic generator, and electromechanical conversion element - Google Patents

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Description

本発明は、電気機械変換素子、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置、超音波発生装置及び電気機械変換素子の製造方法に関する。 The present invention relates to an electromechanical conversion element, a liquid discharge head, a liquid discharge unit, a device for discharging a liquid, an ultrasonic generator, and a method for manufacturing an electromechanical conversion element.

インクジェット記録装置で使用する液滴ヘッドの圧力発生手段、超音波診断装置用の超音波発生素子、その他広い用途での電気機械変換素子として圧電素子が使用されている。圧電素子については、近年リソグラフィー技術を用い微細加工を行うMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術の進歩により、基板上に薄膜圧電体を形成、それを用いた圧電素子が考案されている。それにより、圧電素子の高集積化が進み、それを用いた装置の小型化・高精細化等に寄与している。 Piezoelectric elements are used as pressure generating means for droplet heads used in inkjet recording devices, ultrasonic generating elements for ultrasonic diagnostic devices, and electromechanical conversion elements in a wide range of applications. With regard to piezoelectric elements, recent advances in MEMS (Micro Electro Electro Mechanical Systems) technology, which performs microfabrication using lithography technology, have led to the development of piezoelectric elements using a thin film piezoelectric body formed on a substrate. As a result, the increase in the integration of piezoelectric elements has progressed, which has contributed to the miniaturization and higher definition of devices using the piezoelectric elements.

MEMS技術で使用される薄膜圧電素子は、例えば下部電極(第1の電極)と、圧電体層と、上部電極(第2の電極)のそれぞれを薄膜成膜技術を用いて形成し、積層した構成からなるものが多く使われている。このうち、圧電体層には、チタン酸ジルコン酸鉛(lead zirconate titanate、以下、PZTと称する)等の酸化物を用いることが知られている。このような圧電体層の形成には、蒸着法、スパッタリング法(以下、スパッタ法と略す)、及びChemical Vapor Deposition法(以下、CVD法と略す)等に代表される気相成長法や、化学溶液堆積法(CSD法:Chemical Solution Deposition法)、及び水熱合成法等に代表される液相成長法が用いられている。 In the thin film piezoelectric element used in the MEMS technology, for example, a lower electrode (first electrode), a piezoelectric layer, and an upper electrode (second electrode) are each formed and laminated by using the thin film film forming technology. Many of them are composed of configurations. Of these, it is known that an oxide such as lead zirconate titantate (hereinafter referred to as PZT) or the like is used for the piezoelectric layer. The formation of such a piezoelectric layer includes a vapor deposition method, a sputtering method (hereinafter abbreviated as a sputtering method), a chemical vapor deposition method (hereinafter abbreviated as a CVD method), a vapor phase growth method represented by a chemical vapor deposition method, and a chemistry method. A liquid phase growth method typified by a solution deposition method (CSD method: Chemical Solution Deposition method), a hydrothermal synthesis method, or the like is used.

液相成長法の中でも、CSD法は、組成制御が容易で、再現性よく薄膜を作製しやすく、また製造設備に必要なコストが安く大量生産が可能であることから、広く採用されている。CSD法は、前駆体溶液を塗布する塗布工程と、塗布工程によって形成された塗膜を焼成する焼成工程を行う。圧電体層をCSD法によって形成する場合には、塗布工程において、圧電体層用の前駆体溶液を下部電極上に塗布し、焼成工程において、該前駆体溶液による塗膜を乾燥(乾燥工程)した後に、塗膜に含まれる有機物を熱分解(熱分解工程)させ、熱分解された塗膜を加熱により結晶化(結晶化工程)させる。 Among the liquid phase growth methods, the CSD method is widely adopted because the composition control is easy, the thin film can be easily produced with good reproducibility, the cost required for the production equipment is low, and mass production is possible. In the CSD method, a coating step of applying the precursor solution and a firing step of firing the coating film formed by the coating step are performed. When the piezoelectric layer is formed by the CSD method, the precursor solution for the piezoelectric layer is applied onto the lower electrode in the coating step, and the coating film using the precursor solution is dried in the firing step (drying step). After that, the organic matter contained in the coating film is thermally decomposed (thermal decomposition step), and the thermally decomposed coating film is crystallized by heating (crystallization step).

さらに、圧電体層を、所定の形状にパターニングされた層とするために、上記CSD法とインクジェット法とを組み合わせた成膜方法が提案されている。このインクジェットと組み合わせた成膜方法では、圧電体膜を基板全面に成膜するのではなく、圧電素子となる部分にのみ圧電体膜を成膜することができる(特許文献1参照)。それにより、一般的にエッチングが困難とされるPZT等の圧電体材料のエッチングを省略できるという長所がある。 Further, in order to make the piezoelectric layer a layer patterned into a predetermined shape, a film forming method combining the above CSD method and the inkjet method has been proposed. In the film forming method combined with this inkjet, the piezoelectric film can be formed only on the portion to be the piezoelectric element, instead of forming the piezoelectric film on the entire surface of the substrate (see Patent Document 1). As a result, there is an advantage that etching of a piezoelectric material such as PZT, which is generally difficult to etch, can be omitted.

圧電素子の上部電極を形成するには、圧電体層上に上部電極をスパッタリング等で成膜した後、フォトリソ、エッチング加工にてパターニングすることが一般的に行われている。特許文献2では、フォトリソグラフィー技術により上電極層、個別上電極層をパターニングしている。特許文献2では、撓み変形が阻害される領域にまで圧電体層や電極を延設するなどの構成とすることにより、クラックを防止するとしている。 In order to form the upper electrode of the piezoelectric element, it is generally performed that the upper electrode is formed on the piezoelectric layer by sputtering or the like, and then patterned by photolithography or etching. In Patent Document 2, the upper electrode layer and the individual upper electrode layer are patterned by a photolithography technique. Patent Document 2 states that cracks are prevented by extending a piezoelectric layer or an electrode to a region where bending deformation is hindered.

また、前記上部電極の材料としては、下部電極と同一材料を使用することも少なくない。例えば、数百度以上のプロセス温度に耐え、圧電体層への拡散が少ない白金が上部電極、下部電極両方に使用される。また、前記エッチングでは、寸法のばらつきや下層の削れ量を最小限に抑えるために、ウェハごとにエッチングの終点検出を行いながら、ウェハごとのエッチング時間を設定することが一般的に行われている。例えば、ドライエッチングの場合には、エッチング中のプラズマ発光のスペクトル変化(特定波長の光強度の変化)をモニターすることにより、エッチングの終点検出を行うことが一般的に行われている。 Further, as the material of the upper electrode, the same material as that of the lower electrode is often used. For example, platinum, which can withstand a process temperature of several hundred degrees or more and has little diffusion into the piezoelectric layer, is used for both the upper electrode and the lower electrode. Further, in the etching, in order to minimize the variation in dimensions and the amount of scraping of the lower layer, it is generally performed to set the etching time for each wafer while detecting the end point of the etching for each wafer. .. For example, in the case of dry etching, it is generally performed to detect the end point of etching by monitoring the spectral change (change in light intensity of a specific wavelength) of plasma emission during etching.

このとき、上記CSD法とインクジェット法とを組み合わせた方法において、圧電素子となる部分にのみ圧電体膜を配置した場合、上部電極と下部電極に同じ材料を使用すると、以下のような問題が生じる。上部電極をエッチングしている時点と、上部電極のエッチングが終了した時点とで、同一材料である上部電極と下部電極の露出する面積があまり変わらないため、上記ドライエッチング時のプラズマ発光のスペクトル変化がほとんどなく、エッチング終点の検出が困難であった。 At this time, in the method of combining the CSD method and the inkjet method, when the piezoelectric film is arranged only in the portion to be the piezoelectric element, if the same material is used for the upper electrode and the lower electrode, the following problems occur. .. Since the exposed areas of the upper electrode and the lower electrode, which are the same material, do not change much between the time when the upper electrode is etched and the time when the etching of the upper electrode is completed, the spectrum change of plasma emission during the dry etching is performed. It was difficult to detect the etching end point.

このような問題に対しては、事前に取得したデータをもとに、エッチング時間を固定してのエッチングを行うことが一般的である。
しかし、この場合、データの事前取得のための工数がかかるためコストが増えてしまう。さらに、データ取得間の、ウェハごとの被エッチング層の厚さばらつきやエッチングレートばらつきの補正ができないので、ウェハごとに終点検出しながらエッチングした場合に比べ、寸法のばらつきや下地層の削れ量のばらつきが大きくなってしまう。
For such a problem, it is common to perform etching with a fixed etching time based on data acquired in advance.
However, in this case, the cost increases because the man-hours for acquiring the data in advance are required. Furthermore, since it is not possible to correct the thickness variation and etching rate variation of the layer to be etched for each wafer during data acquisition, the dimensional variation and the amount of scraping of the base layer are larger than when etching while detecting the end point for each wafer. The variation becomes large.

このような問題を解決することを目的として、例えば特許文献3のような構成が挙げられる。特許文献3では、上部電極のパターニングを圧電体層上の外周付近のみエッチングするようにしている。このような構成であれば、エッチングマスク開口部において、上部電極のエッチング終了後は、圧電体層のみが露出するようになり、プラズマ発光モニターによるエッチングの終点検出がしやすくなる。また、構造的に下部電極のエッチングがされることがないので、仮にエンドポイントのモニターを行わなくても、下部電極の抵抗ばらつきが大きくなることを防ぐことができる。 For the purpose of solving such a problem, for example, the configuration as in Patent Document 3 can be mentioned. In Patent Document 3, the patterning of the upper electrode is etched only in the vicinity of the outer periphery on the piezoelectric layer. With such a configuration, in the etching mask opening, only the piezoelectric layer is exposed after the etching of the upper electrode is completed, and it becomes easy to detect the end point of etching by the plasma emission monitor. Further, since the lower electrode is structurally not etched, it is possible to prevent the resistance variation of the lower electrode from becoming large even if the endpoint is not monitored.

一方、実際のデバイス作製においては、下部電極を基板上の全面に残すのではなく、必要部分のみ残してパターニングすることが一般的である。その理由には、例えば、上部電極引き出し配線と下部電極間の寄生容量の低減、下部電極の膜剥がれの防止、ダイシングストリート上の金属膜除去の要請、デバイス構成上の必要性などがある。 On the other hand, in actual device fabrication, it is common to perform patterning by leaving only the necessary portion, instead of leaving the lower electrode on the entire surface of the substrate. Reasons for this include, for example, reduction of parasitic capacitance between the upper electrode lead-out wiring and the lower electrode, prevention of film peeling of the lower electrode, request for removal of the metal film on the dicing street, and device configuration necessity.

これらについては、例えば以下のようにすることが望ましいとされる。
上部電極引き出し配線と下部電極間の寄生容量については、下部電極の面積を必要最小限とすることで、上部電極配線層とのオーバーラップ面積をできるだけ小さくすることが望ましい。
また、下部電極の膜剥がれについては、下部電極には一般的に高温でも変質し難い白金等が使用されるが、欠点として下地膜との密着性がやや小さいということが挙げられる。そのため、製品については、密着層の改善等で剥がれる確率は十分小さく抑えているものの、装置状態の変動による膜剥離のリスクを内在している可能性もあり、電極面積は必要最小限にしておくことが望ましい。
ダイシングストリートの金属膜除去については、レーザーを用いたダイシングの場合にはレーザーを反射する金属膜の除去は必須であるし、ブレードダイシングの場合であってもブレードの目詰まり低減等の理由で金属膜は除去しておくことが望ましい。
デバイス構成上の要請については、デバイスの種類、例えば液滴吐出ヘッドの場合、圧電素子を形成した基板を貫通して液流路を形成することがある。その場合は、下部電極もエッチングする必要があり、あらかじめその場所の下部電極を除去しておくことが望ましい。
For these, for example, it is desirable to do the following.
Regarding the parasitic capacitance between the upper electrode lead-out wiring and the lower electrode, it is desirable to minimize the overlap area with the upper electrode wiring layer by minimizing the area of the lower electrode.
Regarding the peeling of the film of the lower electrode, platinum or the like, which is difficult to deteriorate even at a high temperature, is generally used for the lower electrode, but the disadvantage is that the adhesion to the underlying film is rather small. Therefore, for products, the probability of peeling due to improvement of the adhesion layer is kept sufficiently small, but there is a possibility that there is an inherent risk of film peeling due to fluctuations in the equipment state, so the electrode area should be kept to the minimum necessary. Is desirable.
Regarding the removal of the metal film on the dicing street, it is essential to remove the metal film that reflects the laser in the case of dicing using a laser, and even in the case of blade dicing, the metal is used to reduce clogging of the blade. It is desirable to remove the membrane.
Regarding the requirements for device configuration, in the case of a device type, for example, a droplet ejection head, a liquid flow path may be formed through a substrate on which a piezoelectric element is formed. In that case, it is necessary to etch the lower electrode as well, and it is desirable to remove the lower electrode at that location in advance.

そのため、上記を考慮して、上部電極や圧電体層の作製工程とは別に、下部電極のパターニングを独立した工程として別途行うことで対応していた。
しかし、下部電極のパターニングを独立した工程として別途行うと、工程数の増加に伴う製造コストの増加や圧電素子に対するダメージが増加し、圧電素子に対するダメージが増加すると、圧電素子の特性が低下することが懸念される。
一方で、下部電極のパターニングを独立した工程として行わない場合、上述のように、下部電極を所期の面積にすることが難しく、例えば上部電極引き出し配線と下部電極間の寄生容量が増加し、高周波特性や消費電力などの特性が低下する問題がある。
Therefore, in consideration of the above, the patterning of the lower electrode is performed separately as an independent process separately from the process of manufacturing the upper electrode and the piezoelectric layer.
However, if the patterning of the lower electrode is performed separately as an independent process, the manufacturing cost increases with the increase in the number of processes and the damage to the piezoelectric element increases, and when the damage to the piezoelectric element increases, the characteristics of the piezoelectric element deteriorate. Is a concern.
On the other hand, if the patterning of the lower electrode is not performed as an independent process, it is difficult to make the lower electrode the desired area as described above, and for example, the parasitic capacitance between the upper electrode lead-out wiring and the lower electrode increases. There is a problem that characteristics such as high frequency characteristics and power consumption are deteriorated.

本発明は、上記諸問題を鑑み、共通電極の配線抵抗を抑えることができ、高周波特性の向上や消費電力の抑制が可能であるとともに、製造コストを抑えた電気機械変換素子を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides an electromechanical conversion element capable of suppressing wiring resistance of a common electrode, improving high frequency characteristics and suppressing power consumption, and suppressing manufacturing costs. The purpose.

上記課題を解決するために、本発明は、基板上に形成された第1の電極層と、前記第1の電極層上に形成された電気機械変換膜と、前記第1の電極層上及び前記電気機械変換膜上に形成された第2の電極層と、を有する電気機械変換素子であって、前記第1の電極層は、前記基板上の一部に形成され、前記第2の電極層は、前記電気機械変換膜上にのみ形成された第一の部分と、前記第1の電極層上及び前記電気機械変換膜上に接して形成され、前記第一の部分と分離して形成された第二の部分とからなり、前記基板の端部以外に位置する前記第1の電極層と前記第二の部分が接する部分の外縁が同じであることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention presents the first electrode layer formed on the substrate, the electromechanical conversion film formed on the first electrode layer, and the first electrode layer and the like. An electromechanical conversion element having a second electrode layer formed on the electromechanical conversion film, wherein the first electrode layer is formed on a part of the substrate and the second electrode is formed. The layer is formed in contact with the first portion formed only on the electromechanical conversion film, on the first electrode layer and on the electromechanical conversion film, and is formed separately from the first portion. It is characterized in that the outer edge of the portion in contact with the first electrode layer and the second portion located outside the end portion of the substrate is the same.

本発明によれば、共通電極の配線抵抗を抑えることができ、高周波特性の向上や消費電力の抑制が可能であるとともに、製造コストを抑えた電気機械変換素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the wiring resistance of a common electrode, improve high frequency characteristics, suppress power consumption, and provide an electromechanical conversion element with reduced manufacturing cost.

本発明の電気機械変換素子を用いた超音波発生装置の一例における平面図である。It is a top view in an example of the ultrasonic wave generator using the electromechanical conversion element of this invention. 図1の超音波発生装置における断面図の一例である。It is an example of the cross-sectional view in the ultrasonic wave generator of FIG. 本発明の電気機械変換素子の製造方法の一例を説明するための製造工程フロー(a)〜(d)である。It is a manufacturing process flow (a)-(d) for demonstrating an example of the manufacturing method of the electromechanical conversion element of this invention. 本発明の電気機械変換素子の製造方法の一例を説明するための製造工程フロー(e)〜(h)である。It is a manufacturing process flow (e)-(h) for demonstrating an example of the manufacturing method of the electromechanical conversion element of this invention. 本発明の電気機械変換素子の製造方法の一例を説明するための製造工程フロー(i)〜(k)である。It is a manufacturing process flow (i)-(k) for demonstrating an example of the manufacturing method of the electromechanical conversion element of this invention. 本発明の液体吐出ヘッドの一例における平面図である。It is a top view in the example of the liquid discharge head of this invention. 図4の液体吐出ヘッドにおける断面図の一例である。It is an example of the cross-sectional view of the liquid discharge head of FIG. 図4の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための製造工程フロー(a)〜(d)である。It is a manufacturing process flow (a)-(d) for demonstrating the manufacturing method of the liquid discharge head of FIG. 図4の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための製造工程フロー(e)〜(f)である。It is a manufacturing process flow (e)-(f) for demonstrating the manufacturing method of the liquid discharge head of FIG. 本発明の液体吐出ヘッドの他の例における平面図である。It is a top view in another example of the liquid discharge head of this invention. 図7の液体吐出ヘッドにおける断面図の一例である。It is an example of the cross-sectional view of the liquid discharge head of FIG. 図7の液体吐出ヘッドにおける断面図の他の例である。It is another example of the cross-sectional view of the liquid discharge head of FIG. 図7の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための図8に相当する製造工程フロー(a)〜(e)である。8 is a manufacturing process flow (a) to (e) corresponding to FIG. 8 for explaining the manufacturing method of the liquid discharge head of FIG. 7. 図7の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための図8に相当する製造工程フロー(f)〜(h)である。8 is a manufacturing process flow (f) to (h) corresponding to FIG. 8 for explaining the manufacturing method of the liquid discharge head of FIG. 7. 図7の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための図9に相当する製造工程フロー(a)〜(e)である。9 is a manufacturing process flow (a) to (e) corresponding to FIG. 9 for explaining the manufacturing method of the liquid discharge head of FIG. 7. 図7の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための図9に相当する製造工程フロー(f)〜(h)である。9 is a manufacturing process flow (f) to (h) corresponding to FIG. 9 for explaining the manufacturing method of the liquid discharge head of FIG. 7. 本発明に係る液体を吐出する装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the apparatus which discharges a liquid which concerns on this invention. 本発明に係る液体を吐出する装置の他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the apparatus which discharges a liquid which concerns on this invention. 本発明に係る液体吐出ユニットの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the liquid discharge unit which concerns on this invention. 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the liquid discharge unit which concerns on this invention.

以下、本発明に係る電気機械変換素子、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置、超音波発生装置及び電気機械変換素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Hereinafter, a method for manufacturing an electromechanical conversion element, a liquid discharge head, a liquid discharge unit, a device for discharging a liquid, an ultrasonic generator, and an electromechanical conversion element according to the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments shown below, and can be modified within the range conceivable by those skilled in the art, such as other embodiments, additions, modifications, and deletions. However, as long as the action and effect of the present invention are exhibited, it is included in the scope of the present invention.

本発明は、基板上に形成された第1の電極層と、前記第1の電極層上に形成された電気機械変換膜と、前記第1の電極層上及び前記電気機械変換膜上に形成された第2の電極層と、を有する電気機械変換素子であって、前記第2の電極層は、前記電気機械変換膜上にのみ形成された第一の部分と、前記第1の電極層上及び前記電気機械変換膜上に接して形成され、前記第一の部分と分離して形成された第二の部分とからなり、前記第二の部分が前記電気機械変換膜上に形成されている部分を除き、前記第1の電極層と前記第二の部分が接する部分の外縁が同じであることを特徴とする。 The present invention is formed on a first electrode layer formed on a substrate, an electromechanical conversion film formed on the first electrode layer, and on the first electrode layer and the electromechanical conversion film. The electromechanical conversion element having the second electrode layer formed therein, wherein the second electrode layer has a first portion formed only on the electromechanical conversion film and the first electrode layer. The upper part and the second part formed in contact with the electromechanical conversion film and separated from the first part are formed, and the second part is formed on the electromechanical conversion film. It is characterized in that the outer edge of the portion in contact with the first electrode layer and the second portion is the same except for the portion.

本発明では、電気機械変換素子、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置、超音波発生装置、電気機械変換素子の製造方法が提供される。また、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置はインクジェット技術を利用する三次元造型技術などに用いることができ、超音波発生装置は超音波診断装置などに用いることができる。
なお、以下、電気機械変換素子を圧電素子と称することがあり、電気機械変換膜を圧電体、圧電膜と称することがある。
The present invention provides a method for manufacturing an electromechanical conversion element, a liquid discharge head, a liquid discharge unit, a device for discharging a liquid, an ultrasonic generator, and an electromechanical conversion element. Further, the liquid discharge head, the liquid discharge unit, and the device for discharging the liquid can be used for a three-dimensional molding technique using an inkjet technique, and the ultrasonic generator can be used for an ultrasonic diagnostic device or the like.
Hereinafter, the electromechanical conversion element may be referred to as a piezoelectric element, and the electromechanical conversion film may be referred to as a piezoelectric body or a piezoelectric film.

(第1の実施形態)
本実施形態の電気機械変換素子(圧電素子)の模式図を図1、図2に示す。図1、図2は本実施形態の電気機械変換素子を用いた超音波発生装置についての例である。図1は本実施形態の要部における平面配置図であり、図2は図1のA−A’断面に相当する。なお、図は模式的に示しているものであり、図中の縮尺比、図間での縮尺比は実際とは異なることがある。
(First Embodiment)
The schematic diagram of the electromechanical conversion element (piezoelectric element) of this embodiment is shown in FIGS. 1 and 2. 1 and 2 are examples of an ultrasonic wave generator using the electromechanical conversion element of the present embodiment. FIG. 1 is a plan layout view of a main part of the present embodiment, and FIG. 2 corresponds to a cross section taken along the line AA'in FIG. It should be noted that the figures are schematically shown, and the scale ratios in the figures and the scale ratios between the figures may differ from the actual ones.

本実施形態において、図2に示されるように、基板10、基板10中に形成された空隙11、酸化シリコン膜19、振動板20、第1の絶縁膜21、第1の電極層22、第1の圧電体23、第2の圧電体24、第2の電極層25、第2の絶縁膜26、第2の絶縁膜における開口部27、配線28、保護膜29、電極端子30が図示されている。また、第2の電極層25として、第一の部分25a、第二の部分25bが図示されている。
そして、図1では第1の電極層22、第2の電極層25における第一の部分25a、第二の部分25b、第1の圧電体23、第2の圧電体24、開口部27、配線28、電極端子30が平面図として図示されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the substrate 10, the voids 11 formed in the substrate 10, the silicon oxide film 19, the vibrating plate 20, the first insulating film 21, the first electrode layer 22, and the first. The piezoelectric body 23 of 1, the second piezoelectric body 24, the second electrode layer 25, the second insulating film 26, the opening 27 in the second insulating film, the wiring 28, the protective film 29, and the electrode terminal 30 are illustrated. ing. Further, as the second electrode layer 25, the first portion 25a and the second portion 25b are shown.
Then, in FIG. 1, the first electrode layer 22, the first portion 25a, the second portion 25b, the first piezoelectric body 23, the second piezoelectric body 24, the opening 27, and the wiring in the second electrode layer 25. 28, the electrode terminal 30 is shown as a plan view.

本実施形態では、第1の電極層22は圧電素子の下部電極としており、第2の電極層25における第一の部分25aは圧電素子の上部電極としている。また、第2の電極層25における第二の部分25bは、第1の電極層22上及び圧電体(第2の圧電体24)上に接して形成され、第1の電極層22とともに共通電極となっている。 In the present embodiment, the first electrode layer 22 is a lower electrode of the piezoelectric element, and the first portion 25a in the second electrode layer 25 is an upper electrode of the piezoelectric element. Further, the second portion 25b in the second electrode layer 25 is formed in contact with the first electrode layer 22 and the piezoelectric body (second piezoelectric body 24), and is formed together with the first electrode layer 22 as a common electrode. It has become.

本実施形態では、上部電極と下部電極との間に駆動電圧を印加し、圧電体(第1の圧電体23及び第2の圧電体24)に駆動力を発生させ、振動板20を振動させることで超音波を発生させるものである。駆動電圧は電極端子30、配線28を介して外部より供給される。同時に駆動する複数の個別振動子(図1では3個)からなる振動子群を複数配置し(図1では5群)、上部電極は振動子群ごとの個別電極、下部電極は素子全体での共通電極としている。なお、実際の個別振動子の数は、通常、図示したものより遥かに多い。 In the present embodiment, a driving voltage is applied between the upper electrode and the lower electrode to generate a driving force in the piezoelectric body (the first piezoelectric body 23 and the second piezoelectric body 24) to vibrate the vibrating plate 20. This generates ultrasonic waves. The drive voltage is supplied from the outside via the electrode terminal 30 and the wiring 28. Multiple oscillator groups consisting of multiple individual oscillators (3 in FIG. 1) that are driven at the same time are arranged (5 groups in FIG. 1), the upper electrode is an individual electrode for each oscillator group, and the lower electrode is the entire element. It is a common electrode. It should be noted that the actual number of individual oscillators is usually much larger than that shown in the figure.

基板10には、耐熱性に優れ、剛性や強度が十分であるとともに、エッチング加工しやすい材料を用いることが好ましく、単結晶シリコン基板が好適に用いられる。基板10には凹部が形成されるとともに、その上に振動板20が設けられ、基板10の凹部以外の部分で接合する。前記凹部は基板10と振動板20で囲われた空隙11となる。空隙11は後述する圧電素子の動作を妨げないためのものである。 For the substrate 10, it is preferable to use a material having excellent heat resistance, sufficient rigidity and strength, and being easily etched, and a single crystal silicon substrate is preferably used. A recess is formed in the substrate 10, and a diaphragm 20 is provided on the recess, and the diaphragm 10 is joined at a portion other than the recess. The recess becomes a gap 11 surrounded by the substrate 10 and the diaphragm 20. The gap 11 is for not interfering with the operation of the piezoelectric element described later.

振動板20は単結晶シリコンを用いることができ、SOI基板作製の技術を使用して形成することができる。本実施形態では、凹部形成した単結晶シリコン基板である基板10と別の単結晶シリコン基板とを熱酸化膜(酸化シリコン膜19)を介して直接接合した後、研削・研磨加工にて必要厚に加工し振動板とする。適宜変更することが可能であるが、空隙11はΦ60μm程度、深さ1μm程度とすることができ、振動板20の厚みは5μm程度とすることができる。また、単結晶シリコン基板間の熱酸化膜(酸化シリコン膜19)は0.5μm程度とすることができる。 The diaphragm 20 can use single crystal silicon and can be formed by using a technique for manufacturing an SOI substrate. In the present embodiment, the substrate 10 which is a single crystal silicon substrate having a recess formed and another single crystal silicon substrate are directly bonded via a thermal oxide film (silicon oxide film 19), and then the required thickness is obtained by grinding and polishing. Processed into a diaphragm. Although it can be changed as appropriate, the gap 11 can be about Φ60 μm, the depth can be about 1 μm, and the thickness of the diaphragm 20 can be about 5 μm. Further, the thermal oxide film (silicon oxide film 19) between the single crystal silicon substrates can be about 0.5 μm.

振動板20上には、第1の絶縁膜21を形成し、その上に電気機械変換素子として以下の構成の圧電素子を形成する。本実施形態の圧電素子は、下部電極となる第1の電極層22、第1の圧電体23、第2の圧電体24、上部電極となる第2の電極層25における第一の部分25aからなる。 A first insulating film 21 is formed on the diaphragm 20, and a piezoelectric element having the following configuration is formed on the first insulating film 21 as an electromechanical conversion element. The piezoelectric element of the present embodiment is formed from the first electrode layer 22, the first piezoelectric body 23, the second piezoelectric body 24, and the first portion 25a in the second electrode layer 25, which is the upper electrode. Become.

本実施形態において、第1の電極層22は第1の絶縁膜21を介して振動板20上に成膜される。第1の電極層22としては、例えば白金(Pt)を使用することができ、第1の電極層22と第1の絶縁膜21との間に密着層を設けてもよい。密着層としては、例えばTiOを使用することができる。 In the present embodiment, the first electrode layer 22 is formed on the diaphragm 20 via the first insulating film 21. For example, platinum (Pt) can be used as the first electrode layer 22, and an adhesive layer may be provided between the first electrode layer 22 and the first insulating film 21. As the adhesion layer, for example, TiO 2 can be used.

本実施形態では、第1の圧電体23はチタン酸鉛(PbTiO)とチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の積層膜からなる。チタン酸鉛層はチタン酸ジルコン酸鉛層のシード層としても機能する。また、チタン酸ジルコン酸鉛層は、第2の圧電体24の前駆体塗布時における濡れ性制御膜や第2の圧電体24の結晶化時のシード層としても機能する。 In the present embodiment, the first piezoelectric body 23 is composed of a laminated film of lead titanate (PbTiO 3 ) and lead zirconate titanate (PZT). The lead titanate layer also functions as a seed layer for the lead zirconate titanate layer. The lead zirconate titanate layer also functions as a wettability control film when the precursor of the second piezoelectric body 24 is applied and as a seed layer when the second piezoelectric body 24 is crystallized.

本実施形態の第2の圧電体24はチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)としている。第1の圧電体23と第2の圧電体24は、製造上の都合で2つに分けて示しているが、使用時には一体の圧電体として機能、動作する。適宜、第1の圧電体23と第2の圧電体24をあわせて電気機械変換膜、圧電体、圧電膜と称することがある。 The second piezoelectric body 24 of the present embodiment is lead zirconate titanate (PZT). The first piezoelectric body 23 and the second piezoelectric body 24 are shown separately for the convenience of manufacturing, but when used, they function and operate as an integral piezoelectric body. As appropriate, the first piezoelectric body 23 and the second piezoelectric body 24 may be collectively referred to as an electromechanical conversion film, a piezoelectric body, or a piezoelectric film.

第2の電極層25は第1の電極層22と同じく白金(Pt)を使用することができる。第2の電極層25は、第一の部分25aと第二の部分25bに分離される。第2の電極における第一の部分25aは電気機械変換膜上にのみ形成され、圧電素子の上部電極となっている。第2の電極における第二の部分25bは電気機械変換膜上から電気機械変換膜が形成されていない部分に渡って形成され、第1の電極層22上及び電気機械変換膜(第2の圧電体24)上に接して形成されている。 Platinum (Pt) can be used for the second electrode layer 25 as in the first electrode layer 22. The second electrode layer 25 is separated into a first portion 25a and a second portion 25b. The first portion 25a of the second electrode is formed only on the electromechanical conversion film and serves as an upper electrode of the piezoelectric element. The second portion 25b of the second electrode is formed from the electromechanical conversion film to the portion where the electromechanical conversion film is not formed, and is formed on the first electrode layer 22 and the electromechanical conversion film (second piezoelectric). It is formed in contact with the body 24).

第2の電極における第二の部分25bは、第1の電極層22と接続し、圧電素子の共通電極の一部として機能する。これにより、第二の部分25bを配置しない場合と比べて共通電極の配線抵抗を小さくできる。 The second portion 25b of the second electrode is connected to the first electrode layer 22 and functions as a part of the common electrode of the piezoelectric element. As a result, the wiring resistance of the common electrode can be reduced as compared with the case where the second portion 25b is not arranged.

詳細は後述の工程フローで説明するが、本実施形態では、電気機械変換膜に分離溝18が形成されており、第一の部分25aと第二の部分25bは分離溝18を境にして分離されている。 The details will be described in the process flow described later, but in the present embodiment, the separation groove 18 is formed in the electromechanical conversion membrane, and the first portion 25a and the second portion 25b are separated with the separation groove 18 as a boundary. Has been done.

第1の電極層22と、第2の電極層における第二の部分25bとからなる共通電極は、複数の圧電素子群の外側で、前記2層が実質的に同一の外周形状となるようパターニングされている。これにより、第1の電極層22と第二の部分25bが接する部分の外縁が同じになっている。すなわち、第1の電極層22と第2の電極層25における第二の部分25bが直接積層される部分では、それらの外周形状が全く同じで一体的な側面形状となっている。このようにすることで、共通電極の配置領域を必要以上に広い領域にならないようにしている。 The common electrode composed of the first electrode layer 22 and the second portion 25b in the second electrode layer is patterned on the outside of the plurality of piezoelectric element groups so that the two layers have substantially the same outer peripheral shape. Has been done. As a result, the outer edge of the portion where the first electrode layer 22 and the second portion 25b are in contact with each other is the same. That is, in the portion where the second portion 25b of the first electrode layer 22 and the second electrode layer 25 is directly laminated, their outer peripheral shapes are exactly the same and have an integral side surface shape. By doing so, the area where the common electrodes are arranged is not made wider than necessary.

また、本実施形態では、電気機械変換膜に分離溝18が形成されており、前記電気機械変換素子の面方向と垂直な方向から見たときに、分離溝18を除いて、第1の電極層22と第2の電極層25とが同じ面積となっている。これにより、共通電極とする下部電極の配線抵抗をより低減することができるので、より高周波特性に優れた電気機械変換素子を得ることができる。 Further, in the present embodiment, the separation groove 18 is formed in the electromechanical conversion film, and when viewed from the direction perpendicular to the surface direction of the electromechanical conversion element, the first electrode is removed except for the separation groove 18. The layer 22 and the second electrode layer 25 have the same area. As a result, the wiring resistance of the lower electrode as the common electrode can be further reduced, so that an electromechanical conversion element having higher high frequency characteristics can be obtained.

前記圧電素子を形成した基板上には第2の絶縁膜26が形成される。第2の絶縁膜26は配線28と下部電極層の絶縁性確保の他、圧電素子の吸湿防止やその後の工程でのダメージ防止の役割を果たしている。第2の絶縁膜26としては、例えば酸化シリコン膜を用いることができ、厚さは1μm程度とすることができる。 A second insulating film 26 is formed on the substrate on which the piezoelectric element is formed. The second insulating film 26 plays a role of ensuring the insulating property of the wiring 28 and the lower electrode layer, preventing moisture absorption of the piezoelectric element, and preventing damage in the subsequent process. As the second insulating film 26, for example, a silicon oxide film can be used, and the thickness can be about 1 μm.

第2の絶縁膜26の所定の位置には開口部27が形成されている。また、その上に、配線28が形成され、前記絶縁膜の開口部27において、第2電極層における第一の部分25a又は第二の部分25bに接続している。 An opening 27 is formed at a predetermined position of the second insulating film 26. Further, a wiring 28 is formed on the wiring 28, and is connected to the first portion 25a or the second portion 25b in the second electrode layer at the opening 27 of the insulating film.

さらに、配線28は端部が外部との電気的接続部である電極端子30となっている。配線28としては、例えば、厚み50nm程度のチタン膜上に、厚み1μm程度の銅添加のアルミニウムを積層したものを用いることができる。 Further, the wiring 28 has an electrode terminal 30 whose end is an electrical connection with the outside. As the wiring 28, for example, a titanium film having a thickness of about 50 nm on which copper-added aluminum having a thickness of about 1 μm is laminated can be used.

配線28上には保護膜29が形成され、配線28を腐食等から保護している。保護膜29としては、例えば厚み1μm程度の窒化シリコン膜を用いることができる。また、保護膜29は電極端子30において開口され、外部との電気的接続を可能にしている。 A protective film 29 is formed on the wiring 28 to protect the wiring 28 from corrosion and the like. As the protective film 29, for example, a silicon nitride film having a thickness of about 1 μm can be used. Further, the protective film 29 is opened at the electrode terminal 30 to enable electrical connection with the outside.

本実施形態では、第1の電極層と、第2の電極層における第二の部分とからなる共通電極の配置領域を、圧電素子が形成される領域、配線との接続領域、加工上必要な余裕領域に限定しており、必要以上に広い領域にならないようにしている。これにより、第1の電極層や第2の電極層における第二の部分をパターニングせず全面に残した場合に比べ、上部電極引き出し配線と共通電極(下部電極)との間の寄生容量を低減することができ、圧電素子の高周波特性の向上や消費電力の抑制が可能となる。 In the present embodiment, the arrangement region of the common electrode consisting of the first electrode layer and the second portion of the second electrode layer is defined as a region where the piezoelectric element is formed, a connection region with wiring, and necessary for processing. It is limited to the margin area so that it does not become wider than necessary. As a result, the parasitic capacitance between the upper electrode lead-out wiring and the common electrode (lower electrode) is reduced as compared with the case where the second portion of the first electrode layer and the second electrode layer is left on the entire surface without patterning. This makes it possible to improve the high frequency characteristics of the piezoelectric element and suppress power consumption.

また、共通電極の配置領域を抑えていることから、共通電極の膜剥がれが発生する確率を低下させることができ、歩留まりを向上させることができる。さらに、本実施形態では図示を省略しているが、ダイシングストリート上の電極材料を除去しており、レーザーダイシングによるチップ化も可能である。 Further, since the arrangement region of the common electrode is suppressed, the probability that the film peeling of the common electrode occurs can be reduced, and the yield can be improved. Further, although not shown in the present embodiment, the electrode material on the dicing street is removed, and it is possible to make a chip by laser dicing.

次に、本実施形態の電気機械変換素子の製造方法について、図3A〜図3Cの製造工程フローを用いて説明する。
図3A(a)では、空隙11と振動板20が形成された基板10上に、第1の絶縁膜21、第1の電極層22、第1の圧電体23を成膜する。
空隙11と振動板20が形成された基板10は、前述のように、SOI基板作製技術を使用し、そのときあらかじめ基板10に空隙11となる凹部を形成したものを使用して作製したものである。第1の絶縁膜21は例えばシリコンである振動板20を熱酸化して形成することができる。
Next, the manufacturing method of the electromechanical conversion element of the present embodiment will be described with reference to the manufacturing process flow of FIGS. 3A to 3C.
In FIG. 3A (a), the first insulating film 21, the first electrode layer 22, and the first piezoelectric body 23 are formed on the substrate 10 on which the gap 11 and the diaphragm 20 are formed.
As described above, the substrate 10 on which the voids 11 and the diaphragm 20 are formed is manufactured by using the SOI substrate manufacturing technique and using the substrate 10 in which the recesses to be the voids 11 are formed in advance at that time. be. The first insulating film 21 can be formed by, for example, thermally oxidizing a diaphragm 20 made of silicon.

第1の電極層22については、まず、密着層として100nm程度の二酸化チタン(TiO)を成膜する。その方法は、例えばスパッタ法にてチタン(Ti)を60nm程度成膜した後、酸素を流した状態でRTA(Rapid Thermal Annealing)を行って酸化する。その上に第1の電極層22である白金(Pt)層をスパッタ法により200nm程度成膜する。 Regarding the first electrode layer 22, first, titanium dioxide (TiO 2 ) having a thickness of about 100 nm is formed as an adhesion layer. In that method, for example, titanium (Ti) is formed into a film of about 60 nm by a sputtering method, and then RTA (Rapid Thermal Annealing) is performed in a state where oxygen is flowing to oxidize the titanium (Ti). A platinum (Pt) layer, which is the first electrode layer 22, is formed on the platinum (Pt) layer by a sputtering method to form a film having a thickness of about 200 nm.

第1の電極層22上に形成される第1の圧電体23は、例えばチタン酸鉛とチタン酸ジルコン酸鉛の積層膜とし、CSD法により基板全面に成膜する。具体的には、酢酸鉛、チタンアルコキシド化合物を出発材料とした前駆体溶液を第1の電極層22上にスピンコートした後、乾燥させる。さらにその上に、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド化合物、チタンアルコキシド化合物を出発材料とした前駆体溶液をスピンコートした後、乾燥、熱分解、結晶化している。 The first piezoelectric body 23 formed on the first electrode layer 22 is, for example, a laminated film of lead titanate and lead zirconate titanate, and is formed on the entire surface of the substrate by the CSD method. Specifically, a precursor solution using lead acetate or a titanium alkoxide compound as a starting material is spin-coated on the first electrode layer 22 and then dried. Further, a precursor solution using lead acetate, a zirconium alkoxide compound, and a titanium alkoxide compound as starting materials is spin-coated, and then dried, thermally decomposed, and crystallized.

チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛の層厚は、それぞれ5nm程度、75nm程度とすることができる。チタン酸鉛層は積層膜結晶化時のシード層として働き、結晶性を良好にする機能がある。チタン酸ジルコン酸鉛層は圧電体層の一部と後の工程で選択的に圧電体前駆体を塗布するときの濡れ性制御膜として機能する。 The layer thicknesses of lead titanate and lead zirconate titanate can be about 5 nm and about 75 nm, respectively. The lead titanate layer acts as a seed layer during crystallization of the laminated film and has a function of improving crystallinity. The lead zirconate titanate layer functions as a wettability control film when a part of the piezoelectric layer and the piezoelectric precursor are selectively applied in a later step.

図3A(b)では、第1の圧電体23をフォトリソ、エッチングにて所望の形状にパターニングする。エッチングは、例えばフッ硝酸を使用してウェットエッチングにて行うことができる。 In FIG. 3A (b), the first piezoelectric body 23 is patterned into a desired shape by photolithography and etching. Etching can be performed by wet etching using, for example, fluorine nitric acid.

図3A(c)では、白金からなる第1の電極層22上にのみ選択的に撥水膜41を形成する。具体的には例えば以下の手順で行う。
(1)前処理(酸洗浄)による表面清浄化を行う。
(2)アルカンチオールを有機溶媒(アルコール、アセトン、トルエンなど)で希釈した液をスピンコートする。なお、撥水性を強固なものにするため、フッ素を含む液を使用することが好ましい。
(3)有機溶媒(アルコール、アセトン、トルエンなど)による洗浄を行い、余分な撥水化膜材料を除去する。
この手順によれば、第1の圧電体23には撥水膜41は形成されず、親水性部位(親CSD液部)として維持される。
In FIG. 3A (c), the water-repellent film 41 is selectively formed only on the first electrode layer 22 made of platinum. Specifically, for example, the procedure is as follows.
(1) Clean the surface by pretreatment (acid cleaning).
(2) Spin-coat a solution obtained by diluting alkanethiol with an organic solvent (alcohol, acetone, toluene, etc.). In addition, in order to strengthen the water repellency, it is preferable to use a liquid containing fluorine.
(3) Wash with an organic solvent (alcohol, acetone, toluene, etc.) to remove excess water-repellent membrane material.
According to this procedure, the water-repellent film 41 is not formed on the first piezoelectric body 23, and is maintained as a hydrophilic portion (parent CSD liquid portion).

図3A(d)では、CSD液吐出ヘッド(前駆体液吐出ヘッド42)を搭載したCSD液塗布装置にて、所望の第1の圧電体23上に、第2の圧電体24の前駆体となるCSD液を選択的に塗布する。CSD液塗布装置では、CSD液吐出ヘッドが基板上を移動(または、ヘッドの下を基板が移動)する間、ヘッドと基板の相対位置が所定の位置にあるときのみCSD液を吐出する。それにより、所望の部分にのみCSD液を選択的に塗布することができる。 In FIG. 3A (d), in the CSD liquid coating device equipped with the CSD liquid discharge head (precursor liquid discharge head 42), the precursor of the second piezoelectric body 24 is formed on the desired first piezoelectric body 23. Selectively apply the CSD solution. In the CSD liquid coating apparatus, while the CSD liquid discharge head moves on the substrate (or the substrate moves under the head), the CSD liquid is discharged only when the relative position between the head and the substrate is in a predetermined position. Thereby, the CSD solution can be selectively applied only to the desired portion.

このとき、基板表面の濡れ性制御を行わない場合、CSD液滴の着弾位置のばらつきや濡れ広がり状態のばらつきに起因してCSD液塗布パターンの形状がばらついてしまう。それを防止するため、本実施形態では事前に第2の圧電体24を形成する部分の表面は親水性に、その外周の表面は撥水性としておくことが好ましい。そのような表面状態の基板にCSD液滴を塗布すると、CSD液の着弾位置に多少のばらつきがあったとしても、親水性領域全体にCSD液が塗られると同時に、撥水性領域にはCSD液が塗られない状態とすることができる。 At this time, if the wettability of the substrate surface is not controlled, the shape of the CSD liquid application pattern varies due to variations in the landing position of the CSD droplets and variations in the wett spread state. In order to prevent this, in the present embodiment, it is preferable that the surface of the portion forming the second piezoelectric body 24 is hydrophilic in advance and the outer peripheral surface thereof is water repellent. When CSD droplets are applied to a substrate in such a surface state, the CSD liquid is applied to the entire hydrophilic region and at the same time the CSD liquid is applied to the water-repellent region even if there is some variation in the landing position of the CSD liquid. Can be left unpainted.

次に、部分的に塗布されたCSD液を乾燥、熱分解、結晶化する。CSD液の塗布量を調整することにより、結晶化された膜が100nm程度となるようにすることが好ましい。1回に形成する膜厚を厚くするほど生産性は向上するが、厚くすると形成された膜にクラックが発生しやすくなる。 Next, the partially applied CSD solution is dried, thermally decomposed, and crystallized. It is preferable to adjust the coating amount of the CSD solution so that the crystallized film has a size of about 100 nm. The thicker the film thickness formed at one time, the higher the productivity, but the thicker the film thickness, the more easily cracks are likely to occur in the formed film.

次いで、撥水膜形成、CSD液の選択塗布、乾燥、熱分解、結晶化の工程を、第2の圧電体24が所望の厚さになるまで繰り返す。本実施形態では、上記工程を20回程度繰り返すことで、2μm厚程度の第2の圧電体24を形成する。 Then, the steps of water-repellent film formation, selective coating of CSD solution, drying, thermal decomposition, and crystallization are repeated until the second piezoelectric body 24 has a desired thickness. In the present embodiment, the above steps are repeated about 20 times to form a second piezoelectric body 24 having a thickness of about 2 μm.

図3B(e)では、第2の電極層25として、例えば白金膜をスパッタ法にて成膜する。厚さは100nm程度とすることができる。 In FIG. 3B (e), for example, a platinum film is formed as the second electrode layer 25 by a sputtering method. The thickness can be about 100 nm.

図3B(f)では、第2の電極層25上にレジスト40を形成し、フォトリソにて所定のレジストパターンを形成する。 In FIG. 3B (f), a resist 40 is formed on the second electrode layer 25, and a predetermined resist pattern is formed by a photolithography.

図3B(g)では、レジスト40をマスクとして第2の電極層25のエッチングを行う。エッチングは例えばICP(Inductive Coupling Plasma)をプラズマ源とするドライエッチャーにて行い、エッチャントとしては塩素を使用する。 In FIG. 3B (g), the second electrode layer 25 is etched using the resist 40 as a mask. Etching is performed by, for example, a dry etcher using ICP (Inductively Coupled Plasma) as a plasma source, and chlorine is used as the etchant.

図3B(h)では、図3B(g)の工程から連続的にエッチングを行い、第1の電極層22のエッチングを行う。これにより、レジスト開口部中、第1の電極層22が露出している共通電極層外側の部分における第1の電極層22が除去される。 In FIG. 3B (h), etching is continuously performed from the step of FIG. 3B (g), and the first electrode layer 22 is etched. As a result, the first electrode layer 22 in the portion outside the common electrode layer where the first electrode layer 22 is exposed is removed from the resist opening.

一方、それ以外のレジスト開口部では第2の圧電体24が形成されているため、第2の圧電体24が僅かにエッチングされるのみで、大きな構成上の変化はない。ただし、そのようにレジストマスクを設計しておくことが好ましい。 On the other hand, since the second piezoelectric body 24 is formed in the other resist openings, the second piezoelectric body 24 is only slightly etched, and there is no major structural change. However, it is preferable to design the resist mask in that way.

本実施形態では、上記エッチングにより、電気機械変換膜(第2の圧電体24)が僅かにエッチングされ、分離溝18が形成される。ここでは、第一の部分25aと第二の部分25bは、分離溝18を境にして分離されている。なお、第2の電極層25が第一の部分25aと第二の部分25bに分離されていればよく、分離溝18は形成されていなくてもよい。分離溝18が形成されている場合、第一の部分25aと第二の部分25bが確実に分離されているといえる。 In the present embodiment, the electromechanical conversion film (second piezoelectric body 24) is slightly etched by the above etching to form the separation groove 18. Here, the first portion 25a and the second portion 25b are separated by a separation groove 18. The second electrode layer 25 may be separated into the first portion 25a and the second portion 25b, and the separation groove 18 may not be formed. When the separation groove 18 is formed, it can be said that the first portion 25a and the second portion 25b are surely separated.

また、ここでは、便宜上図3B(g)と図3B(h)とに分けて図示、説明しているが、実際にはこれらは実質同一工程として連続的に行われる。すなわち、第2の電極層25についてマスクを用いてエッチングを行うとともに、同一マスクを用いて連続的に第1の電極層22のエッチングを行い、第1の電極層22と第二の部分25bが接する部分の外縁が同じになるようにしている。 Further, here, for convenience, FIGS. 3B (g) and 3B (h) are shown and described separately, but in reality, these are continuously performed as substantially the same process. That is, the second electrode layer 25 is etched using a mask, and the first electrode layer 22 is continuously etched using the same mask, so that the first electrode layer 22 and the second portion 25b are formed. The outer edges of the contacting parts are made the same.

このため、共通電極層を全面に残すといった従来の構成に対し、工程数の増加はなく、工程の時間も僅かに長くなる程度である。そのため、製造コストの増加は実質的に生じない。また、共通電極層を別途独立したマスクで加工する場合と比較すると、フォトリソ工程を1回少なくすることができるので、製造コストを減らすことができる。
さらに、レジスト除去工程では、通常酸素プラズマによるドライアッシングが行われることが多いが、本実施形態によればフォトリソ工程を少なくすることができるため、酸素プラズマ、又はそのとき発生する紫外線による圧電体へのプロセスダメージを低減することができる。
Therefore, the number of steps is not increased and the time of the steps is slightly longer than that of the conventional configuration in which the common electrode layer is left on the entire surface. Therefore, the increase in manufacturing cost does not occur substantially. Further, as compared with the case where the common electrode layer is processed by a separate independent mask, the photolithography step can be reduced once, so that the manufacturing cost can be reduced.
Further, in the resist removing step, dry ashing is usually performed by oxygen plasma, but according to this embodiment, the photolithography step can be reduced, so that oxygen plasma or a piezoelectric material generated by ultraviolet rays generated at that time can be used. Process damage can be reduced.

図3C(i)では、その上に第2の絶縁膜26を成膜する。本実施形態では、例えばプラズマCVD法により、モノシラン(SiH)、亜酸化窒素(NO)ガスを原料として1μm程度成膜する。 In FIG. 3C (i), a second insulating film 26 is formed on the insulating film 26. In the present embodiment, for example, by a plasma CVD method, monosilane (SiH 4), nitrous oxide (N 2 O) gas to 1μm about deposition as a raw material.

図3C(j)では、第2の絶縁膜26にフォトリソ、エッチングにて開口部27を形成した後、配線材料を成膜、パターニングして配線28を形成する。
第2の絶縁膜26のエッチングは、例えばCF及びCHFをエッチャントとしたドライエッチング(RIE、Reactive Ion Etching)にて行う。
In FIG. 3C (j), an opening 27 is formed in the second insulating film 26 by photolithography and etching, and then a wiring material is formed and patterned to form the wiring 28.
The etching of the second insulating film 26 is performed by, for example, dry etching (RIE, Reactive Ion Etching) using CF 4 and CHF 3 as etchants.

配線28としては、例えば白金との密着層としてチタンを50nm程度成膜した後、主たる配線材料として銅を添加したアルミニウムを1μm程度成膜する。いずれも、例えばスパッタにより成膜することができる。その後、フォトリソ、エッチングにより、配線材料をパターニングし配線28を形成する。
配線材料のエッチングは、例えば塩素と三塩化硼素をエッチャントとしたドライエッチングにて行う。
As the wiring 28, for example, titanium is formed to form a film of about 50 nm as an adhesion layer with platinum, and then aluminum to which copper is added is formed to form a film of about 1 μm as the main wiring material. Both can be formed by, for example, spattering. After that, the wiring material is patterned by photolithography and etching to form the wiring 28.
Etching of the wiring material is performed by, for example, dry etching using chlorine and boron trichloride as an etchant.

図3C(k)では、保護膜29を成膜し、電極端子部のみ開口を行う。本実施形態では、保護膜29としては、例えばプラズマCVD法により、モノシラン(SiH)、亜酸化窒素アンモニア(NH)ガスを原料として1μm程度の窒化シリコン膜を成膜する。開口はフォトリソ、エッチングプロセスにより行い、エッチングは例えばCF及びCHFをエッチャントとしたドライエッチング(RIE)にて行う。 In FIG. 3C (k), the protective film 29 is formed and only the electrode terminal portion is opened. In the present embodiment, as the protective film 29, a silicon nitride film of about 1 μm is formed from monosilane (SiH 4 ) and nitrous oxide ammonia (NH 3) gas as raw materials by, for example, a plasma CVD method. Aperture is performed by photolithography and etching process, and etching is performed by dry etching (RIE) using CF 4 and CHF 3 as etchants, for example.

このようにして本実施形態の電気機械変換素子、該電気機械変換素子を有する超音波発生装置が得られる。
上述したように、本実施形態の製造方法によれば、第2の電極層と第1の電極層を同一のマスクパターンで連続的にエッチングするだけで、上部電極と下部電極のパターニングが可能になるので、上部電極と下部電極を別のマスクでパターニングすることに比べて工程が短縮でき製造コストを低減できる。さらに、工程短縮されることで、電気機械変換素子のプロセスダメージも低減され、特性の向上が可能となる。
In this way, the electromechanical conversion element of the present embodiment and the ultrasonic wave generator having the electromechanical conversion element can be obtained.
As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, the upper electrode and the lower electrode can be patterned only by continuously etching the second electrode layer and the first electrode layer with the same mask pattern. Therefore, the process can be shortened and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where the upper electrode and the lower electrode are patterned with different masks. Further, by shortening the process, the process damage of the electromechanical conversion element is reduced, and the characteristics can be improved.

(第2の実施形態)
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの模式図を図4、図5に示す。図4は本実施形態の要部における平面配置図であり、図5は図4のA−A’断面に相当する。図5は、実使用状態での上下に従って図示したものであるが、上下逆にすれば図2と基本的に同じ層構成となっている。なお、上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, the schematic diagram of the liquid discharge head of this embodiment is shown in FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a plan layout view of a main part of the present embodiment, and FIG. 5 corresponds to a cross section taken along the line AA'in FIG. FIG. 5 is shown according to the top and bottom in the actual use state, but if it is turned upside down, it has basically the same layer structure as that of FIG. The same matters as in the above embodiment will be omitted.

本実施形態において、図5に示されるように、基板10、基板10に形成された液室12、振動板20、振動板20等を貫通して形成されたノズル孔14、第1の絶縁膜21、第1の電極層22、第1の圧電体23、第2の圧電体24、第2の電極層25、第2の絶縁膜26、第2の絶縁層の開口部27、配線28、保護膜29、電極端子30が図示されている。
そして、図4ではノズル孔14、分離溝18、第1の電極層22、第2の電極層25における第一の部分25a、第二の部分25b、第1の圧電体23、第2の圧電体24、開口部27、配線28、電極端子30が平面図として図示されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the substrate 10, the liquid chamber 12 formed in the substrate 10, the diaphragm 20, the nozzle hole 14 formed through the diaphragm 20, and the like, and the first insulating film are formed. 21, 1st electrode layer 22, 1st piezoelectric 23, 2nd piezoelectric 24, 2nd electrode layer 25, 2nd insulating film 26, opening 27 of 2nd insulating layer, wiring 28, The protective film 29 and the electrode terminal 30 are shown in the figure.
Then, in FIG. 4, the nozzle hole 14, the separation groove 18, the first electrode layer 22, the first portion 25a, the second portion 25b, the first piezoelectric body 23, and the second piezoelectric in the second electrode layer 25 are formed. The body 24, the opening 27, the wiring 28, and the electrode terminal 30 are shown as a plan view.

本実施形態では、第1の電極層22は圧電素子の下部電極としており、第2の電極層25における第一の部分25aは圧電素子の上部電極としている。また、第2の電極層25における第二の部分25bは、第1の電極層22上及び圧電体(第2の圧電体24)上に接して形成され、第1の電極層22とともに共通電極となっている。
なお、ここでは、電極の上部、下部については使用状態での上下ではなく、素子形成面を下にしたときの上下で定義している。よって、図5内の上下と逆になっている。
In the present embodiment, the first electrode layer 22 is a lower electrode of the piezoelectric element, and the first portion 25a in the second electrode layer 25 is an upper electrode of the piezoelectric element. Further, the second portion 25b in the second electrode layer 25 is formed in contact with the first electrode layer 22 and the piezoelectric body (second piezoelectric body 24), and is formed together with the first electrode layer 22 as a common electrode. It has become.
Here, the upper and lower parts of the electrode are defined not as the upper and lower parts in the used state but as the upper and lower parts when the element forming surface is turned down. Therefore, it is upside down in FIG.

本実施形態では、上部電極と下部電極との間に駆動電圧を印加し、圧電体(第1の圧電体23及び第2の圧電体24)に駆動力を発生させる。それにより、振動板20を振動させることで液室12内の液を加圧し、ノズル孔14より液体を吐出するものである。駆動電圧は、電極端子30、配線28を介して、外部より供給される。ノズルごとに個別に液体を吐出できるように、上部電極はノズルごとの個別電極、下部電極はヘッド全体での共通電極としている。なお、実際のノズル数は、通常、図示したものより遥かに多い。 In the present embodiment, a driving voltage is applied between the upper electrode and the lower electrode to generate a driving force in the piezoelectric body (the first piezoelectric body 23 and the second piezoelectric body 24). As a result, the liquid in the liquid chamber 12 is pressurized by vibrating the diaphragm 20, and the liquid is discharged from the nozzle hole 14. The drive voltage is supplied from the outside via the electrode terminal 30 and the wiring 28. The upper electrode is an individual electrode for each nozzle, and the lower electrode is a common electrode for the entire head so that the liquid can be discharged individually for each nozzle. The actual number of nozzles is usually much larger than that shown in the figure.

基板10は第1の実施形態と同様に、単結晶シリコン基板が好適に用いられる。また、振動板20は第1の実施形態と同様に、単結晶シリコンを用いることができ、SOI基板作製技術を使用して形成することができる。そのため、第1の実施形態と同様にSOIウェハを用いることができる。ただし、本実施形態では、基板10にあらかじめ空隙を形成したものではなく、通常のSOIウェハを使用している。
また、液室12は圧電素子等を形成した後、素子とは反対面から基板10をエッチングすることで形成している。液室12には供給路を通して液が供給される。
As the substrate 10, a single crystal silicon substrate is preferably used as in the first embodiment. Further, the diaphragm 20 can use single crystal silicon as in the first embodiment, and can be formed by using the SOI substrate manufacturing technique. Therefore, the SOI wafer can be used as in the first embodiment. However, in this embodiment, a normal SOI wafer is used instead of forming voids in the substrate 10 in advance.
Further, the liquid chamber 12 is formed by forming a piezoelectric element or the like and then etching a substrate 10 from a surface opposite to the element. The liquid is supplied to the liquid chamber 12 through the supply path.

本実施形態では、基板10の厚さは400μm程度のものを使用することができる。液室12としては、Φ1mm程度、深さは基板の厚みである400μm程度とすることができる。振動板20の厚みは20μm程度とすることができる。また、単結晶シリコン層間の熱酸化膜(酸化シリコン膜19)は0.5μm程度とすることができる。 In this embodiment, a substrate 10 having a thickness of about 400 μm can be used. The liquid chamber 12 can be about Φ1 mm, and the depth can be about 400 μm, which is the thickness of the substrate. The thickness of the diaphragm 20 can be about 20 μm. Further, the thermal oxide film (silicon oxide film 19) between the single crystal silicon layers can be about 0.5 μm.

振動板20上の圧電素子の層構成は、基本的には第1の実施形態と同様としている。
本実施形態においても、第2の電極層25は、電気機械変換膜上にのみ形成された第一の部分25aと、第1の電極層22上及び電気機械変換膜(圧電体)上に接して形成され、第一の部分25aと分離して形成された第二の部分25bとからなる。
The layer structure of the piezoelectric element on the diaphragm 20 is basically the same as that of the first embodiment.
Also in this embodiment, the second electrode layer 25 is in contact with the first portion 25a formed only on the electromechanical conversion film, on the first electrode layer 22 and on the electromechanical conversion film (piezoelectric body). It is composed of a first portion 25a and a second portion 25b formed separately from the first portion 25a.

第一の部分25aは、電気機械変換膜上(第2の圧電体24上)にのみ形成され、圧電素子の上部電極(個別電極)となっている。第二の部分25bは圧電体上から圧電体が形成されていない部分に渡って形成され、第1の電極層22と接続し、圧電素子の共通電極の一部として機能する。これにより、第二の部分25bを配置しない場合と比べて共通電極の配線抵抗を小さくできる。 The first portion 25a is formed only on the electromechanical conversion film (on the second piezoelectric body 24), and serves as an upper electrode (individual electrode) of the piezoelectric element. The second portion 25b is formed from the top of the piezoelectric body to the portion where the piezoelectric body is not formed, is connected to the first electrode layer 22, and functions as a part of the common electrode of the piezoelectric element. As a result, the wiring resistance of the common electrode can be reduced as compared with the case where the second portion 25b is not arranged.

図4に示されるように、本実施形態の圧電体(第1の圧電体23、第2の圧電体24)及び第2の電極層25における第一の部分25aは、中央部分を除いて円状に形成された円環状として形成されている。第1の電極層22と第二の部分25bとからなる共通電極は、圧電素子の外側及びノズル周辺で、前記2層が実質的に同一の外周形状となるようパターニングされている。すなわち、第1の電極層22と第二の部分25bが接する部分の外縁が同じになり、さらに円環状の内部における第1の電極層22と第二の部分25bの面積が同じになる。
また、面方向と垂直な方向から見たときに、分離溝を除いて、第1の電極層22と第2の電極層25とが同じ面積となっている。
As shown in FIG. 4, the piezoelectric body (first piezoelectric body 23, second piezoelectric body 24) and the first portion 25a in the second electrode layer 25 of the present embodiment are circular except for the central portion. It is formed as an annular shape formed in a shape. The common electrode composed of the first electrode layer 22 and the second portion 25b is patterned so that the two layers have substantially the same outer peripheral shape on the outside of the piezoelectric element and around the nozzle. That is, the outer edges of the portions where the first electrode layer 22 and the second portion 25b are in contact are the same, and the areas of the first electrode layer 22 and the second portion 25b inside the annular shape are the same.
Further, when viewed from the direction perpendicular to the plane direction, the first electrode layer 22 and the second electrode layer 25 have the same area except for the separation groove.

本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、第1の電極層と第2の電極層における第二の部分とからなる共通電極の配置領域を、圧電素子が形成される領域、配線との接続領域、加工上必要な余裕領域に限定しており、必要以上に広い領域にならないようにしている。これにより、第1の電極層、第2の電極層における第二の部分をパターニングせず全面に残した場合に比べ、上部電極引き出し配線と共通電極(下部電極)との間の寄生容量を低減することができ、圧電素子の高周波特性の向上や消費電力の抑制が可能となる。 Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the area where the piezoelectric element is formed and the wiring are defined in the area where the common electrode is arranged, which is the second portion of the first electrode layer and the second electrode layer. The area is limited to the connection area with and the margin area required for processing, so that the area is not wider than necessary. As a result, the parasitic capacitance between the upper electrode lead-out wiring and the common electrode (lower electrode) is reduced as compared with the case where the second part of the first electrode layer and the second electrode layer is left on the entire surface without patterning. This makes it possible to improve the high frequency characteristics of the piezoelectric element and suppress power consumption.

また、共通電極の配置領域を抑えていることから、共通電極の膜剥がれが発生する確率を低下させることができ、歩留まりを向上させることができる。さらに、本実施形態では図示を省略しているが、ダイシングストリート上の電極材料を除去しており、レーザーダイシングによるチップ化も可能である。 Further, since the arrangement region of the common electrode is suppressed, the probability that the film peeling of the common electrode occurs can be reduced, and the yield can be improved. Further, although not shown in the present embodiment, the electrode material on the dicing street is removed, and it is possible to make a chip by laser dicing.

上記に加えて、本実施形態においては、ノズル周辺(円環状の内部)でも、前記2層が実質的に同一の外周形状となるようパターニング(除去)されていることから、ノズル開口時に共通電極材料をエッチング除去する工程が不要となる。 In addition to the above, in the present embodiment, since the two layers are patterned (removed) so as to have substantially the same outer peripheral shape even around the nozzle (inside the annular shape), a common electrode is used when the nozzle is opened. The step of etching and removing the material becomes unnecessary.

また、ノズル開口(図5の(A))よりも大きく共通電極層をパターニング(除去)しているので(図5の(B))、特別な工程を追加することなく、吐出液がノズル孔側面で共通電極に接触しない構造にすることができる。そのため、例えば、共通電極にバイアス電圧を印加した場合にも、吐出液側へのリーク電流の発生、それによる装置の不具合、吐出液の変質等に対して特別な工程を追加することなく防ぐことができる。 Further, since the common electrode layer is patterned (removed) larger than the nozzle opening ((A) in FIG. 5) ((B) in FIG. 5), the discharged liquid can be discharged into the nozzle hole without adding a special process. The structure can be configured so as not to contact the common electrode on the side surface. Therefore, for example, even when a bias voltage is applied to the common electrode, it is possible to prevent the generation of a leak current to the discharge liquid side, the malfunction of the device due to it, the deterioration of the discharge liquid, etc. without adding a special process. Can be done.

次に、本実施形態の電気機械変換素子の製造方法について、図6の製造工程フローを用いて説明する。
図6A(a)では、第1の実施形態と同様に、振動板20が形成された基板10上に第1の絶縁膜21、第1の電極層22、第1の圧電体23を成膜する。ここで、本実施形態では空隙が形成されていないSOI基板を使用している。その後、第1の圧電体23をフォトリソ、エッチングにて所望の形状にパターニングし、インクジェット技術を用いて所望の位置にのみ第2の圧電体24を形成し、その上に第2の電極層25を成膜する。次いで、第2の電極層25を第一の部分25aと第二の部分25bに分離でき、余分な領域の電極層を除去できるパターンのレジストマスク(レジスト40)を形成する。
Next, the manufacturing method of the electromechanical conversion element of the present embodiment will be described with reference to the manufacturing process flow of FIG.
In FIG. 6A (a), the first insulating film 21, the first electrode layer 22, and the first piezoelectric body 23 are formed on the substrate 10 on which the diaphragm 20 is formed, as in the first embodiment. do. Here, in this embodiment, an SOI substrate in which voids are not formed is used. After that, the first piezoelectric body 23 is patterned into a desired shape by photolithography and etching, the second piezoelectric body 24 is formed only at a desired position by using inkjet technology, and the second electrode layer 25 is formed on the second piezoelectric body 24. Is formed into a film. Next, a resist mask (resist 40) having a pattern that can separate the second electrode layer 25 into the first portion 25a and the second portion 25b and remove the electrode layer in the excess region is formed.

図6A(b)では、レジスト40をマスクとして、第2の電極層25のエッチングを行う。これにより、第2の電極層25は第一の部分25aと第二の部分25bに分離される。 In FIG. 6A (b), the second electrode layer 25 is etched using the resist 40 as a mask. As a result, the second electrode layer 25 is separated into a first portion 25a and a second portion 25b.

図6A(c)では、図6A(b)から連続的にエッチングを行い、第1の電極層22のエッチングを行う。これにより、レジスト開口部中、第1の電極層22が露出している共通電極の外側の部分における第1の電極層22が除去される。一方、それ以外のレジスト開口部では第2の圧電体24が形成されているため、第2の圧電体24が僅かにエッチングされるのみで、大きな構成上の変化はない。ただし、そのようにレジストマスクを設計しておくことが好ましい。
なお、第1の実施形態と同様に、圧電体(第2の圧電体24)が僅かにエッチングされて分離溝18が形成されるが、分離溝18はなくてもよい。
In FIG. 6A (c), etching is continuously performed from FIG. 6A (b), and the first electrode layer 22 is etched. As a result, the first electrode layer 22 in the outer portion of the common electrode to which the first electrode layer 22 is exposed is removed from the resist opening. On the other hand, since the second piezoelectric body 24 is formed in the other resist openings, the second piezoelectric body 24 is only slightly etched, and there is no major structural change. However, it is preferable to design the resist mask in that way.
As in the first embodiment, the piezoelectric body (second piezoelectric body 24) is slightly etched to form the separation groove 18, but the separation groove 18 may not be present.

また、ここでは、便宜上図6A(b)と図6A(c)とに分けて図示、説明しているが、実際にはこれらは実質同一工程として連続的に行われる。すなわち、第2の電極層25についてマスクを用いてエッチングを行うとともに、同一マスクを用いて連続的に第1の電極層22のエッチングを行い、第1の電極層22と第二の部分25bが接する部分の外縁が同じになるようにしている。さらに円環状の内部を同じ形状としている。
このため、共通電極層を全面に残すといった従来の構成に対し、工程数の増加はなく、工程の時間も僅かに長くなる程度である。そのため、製造コストの増加は実質的に生じない。
Further, here, for convenience, FIGS. 6A (b) and 6A (c) are shown and described separately, but in reality, these are continuously performed as substantially the same process. That is, the second electrode layer 25 is etched using a mask, and the first electrode layer 22 is continuously etched using the same mask, so that the first electrode layer 22 and the second portion 25b are formed. The outer edges of the contacting parts are made the same. Furthermore, the inside of the annular shape has the same shape.
Therefore, the number of steps is not increased and the time of the steps is slightly longer than that of the conventional configuration in which the common electrode layer is left on the entire surface. Therefore, the increase in manufacturing cost does not occur substantially.

図6A(d)では、第1の実施形態と同様に、第2の絶縁膜26を成膜後、フォトリソ、エッチングにて開口部27を形成する。次いで、配線28を形成し、保護膜29を成膜した後、フォトリソ、エッチングにて電極端子30の開口を行う。 In FIG. 6A (d), as in the first embodiment, after the second insulating film 26 is formed, the opening 27 is formed by photolithography and etching. Next, after forming the wiring 28 and forming the protective film 29, the electrode terminal 30 is opened by photolithography and etching.

図6B(e)では、フォトリソ、エッチングにてノズル孔14が開口する部分の保護膜29、第2の絶縁膜26、第1の絶縁膜21、振動板20をパターニングする。
レジストマスクは共通で、例えば窒化シリコン膜である保護膜29、例えば酸化シリコン膜である第2の絶縁膜26、例えば酸化シリコン膜である第1の絶縁膜21は、同一のエッチング装置、同一条件で連続的にエッチングを行う。具体的には、CF及びCHFを用いたRIEにてエッチングする。また、例えばシリコンからなる振動板20は、レジストマスクは上記積層膜エッチング後の状態のまま、シリコン深堀エッチャーにてエッチングを行う。
In FIG. 6B (e), the protective film 29 at the portion where the nozzle hole 14 is opened by photolithography and etching, the second insulating film 26, the first insulating film 21, and the diaphragm 20 are patterned.
The resist mask is common, for example, the protective film 29 which is a silicon nitride film, for example, the second insulating film 26 which is a silicon oxide film, for example, the first insulating film 21 which is a silicon oxide film has the same etching apparatus and the same conditions. The etching is performed continuously with. Specifically, etching is performed by RIE using CF 4 and CHF 3. Further, for example, the diaphragm 20 made of silicon is etched with a silicon deep-drill etcher while the resist mask remains in the state after etching the laminated film.

図6(f)では、素子が形成されている面とは反対側の面から基板10をエッチングすることで液室12を形成する。このようにして本実施形態の液体吐出ヘッドが得られる。 In FIG. 6 (f), the liquid chamber 12 is formed by etching the substrate 10 from the surface opposite to the surface on which the element is formed. In this way, the liquid discharge head of the present embodiment is obtained.

(第3の実施形態)
本実施形態の液体吐出ヘッドの模式図を図7〜図9に示す。図7は本実施形態の要部における平面配置図であり、図8は図7のA−A’断面に相当し、図9は図7のB−B’断面に相当する。本実施形態における圧電素子、配線等についてはパターン設計が異なるものの、上記実施形態と基本的に同様の層構成としている。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。
(Third embodiment)
The schematic diagram of the liquid discharge head of this embodiment is shown in FIGS. 7 to 9. FIG. 7 is a plan layout view of a main part of the present embodiment, FIG. 8 corresponds to a cross section taken along the line AA'in FIG. 7, and FIG. 9 corresponds to a cross section taken along the line BB'in FIG. Although the pattern design of the piezoelectric element, wiring, and the like in this embodiment is different, the layer structure is basically the same as that in the above embodiment. Descriptions of the same items as in the above embodiment will be omitted.

本実施形態において、図8及び図9に示されるように、基板10と、液供給路16(供給路、インク供給路などとも称される)が形成された封止基板15と、ノズル孔14が形成されたノズル板13とを接着剤43a、43bにて接合して形成されている。 In this embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, a substrate 10, a sealing substrate 15 on which a liquid supply path 16 (also referred to as a supply path, an ink supply path, etc.) is formed, and a nozzle hole 14 are formed. Is formed by joining the nozzle plate 13 on which the above is formed with the adhesives 43a and 43b.

圧電素子が形成されている基板としては、基板10、基板10に形成された液室12、振動板20、振動板20等を貫通して形成された液供給路16、第1の絶縁膜21、第1の電極層22、第1の圧電体23、第2の圧電体24、第2の電極層25、第2の絶縁膜26、第2の絶縁層26の開口部27、配線28、保護膜29、電極端子30が図示されている。 Examples of the substrate on which the piezoelectric element is formed include a substrate 10, a liquid chamber 12 formed in the substrate 10, a vibrating plate 20, a liquid supply path 16 formed through the vibrating plate 20, and the first insulating film 21. , 1st electrode layer 22, 1st piezoelectric 23, 2nd piezoelectric 24, 2nd electrode layer 25, 2nd insulating film 26, opening 27 of 2nd insulating layer 26, wiring 28, The protective film 29 and the electrode terminal 30 are shown in the figure.

そして、図7では分離溝18、第1の電極層22、第2の電極層25における第一の部分25a、第二の部分25b、第1の圧電体23、第2の圧電体24、開口部27、配線28、電極端子30が平面図として図示されている。 Then, in FIG. 7, the separation groove 18, the first electrode layer 22, the first portion 25a, the second portion 25b, the first piezoelectric body 23, the second piezoelectric body 24, and the opening in the second electrode layer 25 are opened. The portion 27, the wiring 28, and the electrode terminal 30 are shown as a plan view.

本実施形態においても、第1の電極層22は圧電素子の下部電極としており、第2の電極層25における第一の部分25aは圧電素子の上部電極としている。また、第2の電極層25における第二の部分25bは、第1の電極層22上及び圧電体(第2の圧電体24)上に接して形成され、第1の電極層22とともに共通電極となっている。 Also in this embodiment, the first electrode layer 22 is a lower electrode of the piezoelectric element, and the first portion 25a in the second electrode layer 25 is an upper electrode of the piezoelectric element. Further, the second portion 25b in the second electrode layer 25 is formed in contact with the first electrode layer 22 and the piezoelectric body (second piezoelectric body 24), and is formed together with the first electrode layer 22 as a common electrode. It has become.

本実施形態では、上部電極と下部電極との間に駆動電圧を印加し、圧電体(第1の圧電体23及び第2の圧電体24)に駆動力を発生させる。それにより振動板20を振動させることで、液室12内の液を加圧し、ノズル孔14より液体を吐出するものである。駆動電圧は、電極端子30、配線28を介して、外部より供給される。ノズルごとに個別に液体を吐出できるように、上部電極はノズルごとの個別電極、下部電極はヘッド全体での共通電極としている。なお、実際のノズル数は、通常、図示したものより遥かに多い。 In the present embodiment, a driving voltage is applied between the upper electrode and the lower electrode to generate a driving force in the piezoelectric body (the first piezoelectric body 23 and the second piezoelectric body 24). By vibrating the diaphragm 20 thereby, the liquid in the liquid chamber 12 is pressurized and the liquid is discharged from the nozzle hole 14. The drive voltage is supplied from the outside via the electrode terminal 30 and the wiring 28. The upper electrode is an individual electrode for each nozzle, and the lower electrode is a common electrode for the entire head so that the liquid can be discharged individually for each nozzle. The actual number of nozzles is usually much larger than that shown in the figure.

封止基板15としては、例えばシリコン基板を用いることができ、液供給路16や空隙17はエッチング加工して形成する。
ノズル板13としては、例えばステンレス基板を用いることができ、機械加工にてノズル孔14を形成する。
As the sealing substrate 15, for example, a silicon substrate can be used, and the liquid supply path 16 and the voids 17 are formed by etching.
As the nozzle plate 13, for example, a stainless steel substrate can be used, and the nozzle hole 14 is formed by machining.

基板10は上記実施形態と同様に、単結晶シリコン基板が好適に用いられる。また、振動板20は上記実施形態と同様に、単結晶シリコンを用いることができ、SOI基板作製技術を使用して形成することができる。本実施形態では第2の実施形態と同様に、空隙が形成されていない通常のSOIウェハを使用している。 As the substrate 10, a single crystal silicon substrate is preferably used as in the above embodiment. Further, the diaphragm 20 can use single crystal silicon as in the above embodiment, and can be formed by using the SOI substrate manufacturing technique. In the present embodiment, as in the second embodiment, a normal SOI wafer in which no voids are formed is used.

液室12は、第2の実施形態と同様に、圧電素子等を形成した後、素子とは反対面から基板10をエッチングすることで形成している。液室12には、図8の上面方向より、封止基板15の液供給路16を通して液が供給される。 Similar to the second embodiment, the liquid chamber 12 is formed by forming a piezoelectric element or the like and then etching a substrate 10 from a surface opposite to the element. The liquid is supplied to the liquid chamber 12 from the upper surface direction of FIG. 8 through the liquid supply path 16 of the sealing substrate 15.

本実施形態では、基板10としては例えば厚さ625μm程度のものを使用し、後述するように、液室12を加工する前に75μm程度に薄厚化する。液室12の寸法は、約60μm×約1000μmとすることができ、深さは75μm程度とすることができる。また、振動板20の厚みは2μm程度とすることができる。また、単結晶シリコン層間の熱酸化膜(酸化シリコン膜19)は0.5μm程度とすることができる。 In the present embodiment, for example, a substrate 10 having a thickness of about 625 μm is used, and as will be described later, the thickness of the substrate 10 is reduced to about 75 μm before processing. The dimensions of the liquid chamber 12 can be about 60 μm × about 1000 μm, and the depth can be about 75 μm. Further, the thickness of the diaphragm 20 can be about 2 μm. Further, the thermal oxide film (silicon oxide film 19) between the single crystal silicon layers can be about 0.5 μm.

振動板20上の圧電素子の層構成は、基本的には上記実施形態と同様としている。
本実施形態においても、第2の電極層25は、電気機械変換膜上にのみ形成された第一の部分25aと、第1の電極層22及び電気機械変換膜に接して形成され、第一の部分25aと分離して形成された第二の部分25bとからなる。
The layer structure of the piezoelectric element on the diaphragm 20 is basically the same as that of the above embodiment.
Also in the present embodiment, the second electrode layer 25 is formed in contact with the first portion 25a formed only on the electromechanical conversion film, the first electrode layer 22 and the electromechanical conversion film, and is the first. It is composed of a second portion 25b formed separately from the portion 25a of the above.

第2の電極層25における第一の部分25aは、電気機械変換膜上(第2の圧電体24上)にのみ形成され、圧電素子の上部電極(個別電極)となっている。第二の部分25bは圧電体上から圧電体の無い部分に渡って形成され、第1の電極層22と接続し、圧電素子の共通電極の一部として機能する。 The first portion 25a in the second electrode layer 25 is formed only on the electromechanical conversion film (on the second piezoelectric body 24), and is an upper electrode (individual electrode) of the piezoelectric element. The second portion 25b is formed from the top of the piezoelectric body to the portion without the piezoelectric body, is connected to the first electrode layer 22, and functions as a part of the common electrode of the piezoelectric element.

ただし、本実施形態においては、上記実施形態と以下の点が異なる。
上記実施形態では、第2の電極層25における第二の部分25bは圧電体(第1の圧電体23、第2の圧電体24)の外周を全て覆うように配置していた。
一方、本実施形態では、図7、図8に示されるように、圧電体の外周の一部のみを覆うように配置している。具体的には、第2の電極層25における第二の部分25bは、圧電体のうち、共通電極と配線28の接続部方向のみ覆うように配置している。
However, this embodiment differs from the above embodiment in the following points.
In the above embodiment, the second portion 25b in the second electrode layer 25 is arranged so as to cover the entire outer circumference of the piezoelectric body (first piezoelectric body 23, second piezoelectric body 24).
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the piezoelectric material is arranged so as to cover only a part of the outer periphery thereof. Specifically, the second portion 25b in the second electrode layer 25 is arranged so as to cover only the direction of the connection portion between the common electrode and the wiring 28 in the piezoelectric body.

図示されるように、第2の電極層25における第二の部分25bが圧電体(第1の圧電体23及び第2の圧電体24)の外周を覆っていないところでは、圧電体の外周形状と第1の電極層22の外周形状が同じ形状となっている。第二の部分25bが圧電体(第1の圧電体23及び第2の圧電体24)の外周を覆っているところでは、第二の部分25bの外周形状と第1の電極層22の外周形状が同じ形状となっている。 As shown in the figure, where the second portion 25b in the second electrode layer 25 does not cover the outer periphery of the piezoelectric body (the first piezoelectric body 23 and the second piezoelectric body 24), the outer peripheral shape of the piezoelectric body. And the outer peripheral shape of the first electrode layer 22 have the same shape. Where the second portion 25b covers the outer periphery of the piezoelectric body (the first piezoelectric body 23 and the second piezoelectric body 24), the outer peripheral shape of the second portion 25b and the outer peripheral shape of the first electrode layer 22. Has the same shape.

すなわち、本実施形態では、第1の電極層22の外周形状は、第2の電極層25における第二の部分25bと接する部分については第二の部分25bと同じ外縁であり、第二の部分25bと接しない部分については電気機械変換膜と同じ外縁である。このため、第二の部分25bが圧電体上に形成されている部分を除き、第1の電極層22と第二の部分25bが接する部分の外縁が同じとなる。これにより、共通電極とする下部電極の配線抵抗をより低減することができるので、より高周波特性に優れた電気機械変換素子を得ることができる。 That is, in the present embodiment, the outer peripheral shape of the first electrode layer 22 is the same outer edge as the second portion 25b with respect to the portion of the second electrode layer 25 in contact with the second portion 25b, and the second portion. The portion not in contact with 25b has the same outer edge as the electromechanical conversion film. Therefore, the outer edge of the portion where the first electrode layer 22 and the second portion 25b are in contact is the same except for the portion where the second portion 25b is formed on the piezoelectric body. As a result, the wiring resistance of the lower electrode as the common electrode can be further reduced, so that an electromechanical conversion element having higher high frequency characteristics can be obtained.

本実施形態は、下部電極(共通電極)の配線抵抗の観点では、上記実施形態の構成よりも抵抗が大きくなりやすい。そのため、駆動周波数が高い場合には本実施形態による構成よりも上記実施形態の方が好ましい。 In this embodiment, the resistance tends to be larger than that of the above-described embodiment in terms of the wiring resistance of the lower electrode (common electrode). Therefore, when the drive frequency is high, the above embodiment is preferable to the configuration according to the present embodiment.

一方、上部電極の面積(幅)を大きく(広く)できることや、下部電極の変位を阻害する部分を除去できることから上記実施形態に比べて、圧電素子の変位を大きくすることができる。そのため、駆動周波数によっては、本実施形態のような構成とする方が、変位が大きくなって有利な場合がある。このようなことから、本実施形態における液体吐出ヘッドでは、駆動周波数が、電気特性ではなく、液吐出や液供給の構成に影響されるため、このような構成としている。本実施形態の液体吐出ヘッドでは、例えば40kHz程度で駆動する。 On the other hand, since the area (width) of the upper electrode can be increased (widened) and the portion that hinders the displacement of the lower electrode can be removed, the displacement of the piezoelectric element can be increased as compared with the above embodiment. Therefore, depending on the drive frequency, it may be advantageous to have a configuration like the present embodiment because the displacement becomes large. For this reason, the liquid discharge head in the present embodiment has such a configuration because the drive frequency is affected not by the electrical characteristics but by the configuration of the liquid discharge and the liquid supply. The liquid discharge head of the present embodiment is driven at, for example, about 40 kHz.

本実施形態においても、上記実施形態と同様に、第1の電極層と第2の電極層における第二の部分とからなる共通電極の配置領域を、圧電素子が形成される領域、配線との接続領域、加工上必要な余裕領域に限定しており、必要以上に広い領域にならないようにしている。これにより、第1の電極層や第2の電極層における第二の部分をパターニングせず全面に残した場合に比べ、上部電極引き出し配線と共通電極(下部電極)との間の寄生容量を低減することができ、圧電素子の高周波特性の向上や消費電力の抑制が可能となる。 Also in the present embodiment, as in the above embodiment, the arrangement region of the common electrode composed of the first electrode layer and the second portion in the second electrode layer is divided into the region where the piezoelectric element is formed and the wiring. It is limited to the connection area and the margin area required for processing so that the area is not wider than necessary. As a result, the parasitic capacitance between the upper electrode lead-out wiring and the common electrode (lower electrode) is reduced as compared with the case where the second portion of the first electrode layer and the second electrode layer is left on the entire surface without patterning. This makes it possible to improve the high frequency characteristics of the piezoelectric element and suppress power consumption.

また、共通電極の配置領域を抑えていることから、共通電極の膜剥がれが発生する確率を低下させることができ、歩留まりを向上させることができる。さらに、本実施形態では図示を省略しているが、ダイシングストリート上の電極材料を除去しており、レーザーダイシングによるチップ化も可能である。 Further, since the arrangement region of the common electrode is suppressed, the probability that the film peeling of the common electrode occurs can be reduced, and the yield can be improved. Further, although not shown in the present embodiment, the electrode material on the dicing street is removed, and it is possible to make a chip by laser dicing.

また、本実施形態においては、液供給路16周辺の共通電極も除去しているので、液供給路16を開口させる際に共通電極材料をエッチング除去する必要がない。このため、製造工程を増加させることがなく、製造コストを抑えることができる。 Further, in the present embodiment, since the common electrode around the liquid supply path 16 is also removed, it is not necessary to remove the common electrode material by etching when opening the liquid supply path 16. Therefore, the manufacturing process can be suppressed and the manufacturing cost can be suppressed without increasing the manufacturing process.

また、本実施形態では、液供給路16の開口幅よりも大きく共通電極層をパターニング除去しているので、特別な工程を追加することなく、吐出液が液供給路側面で共通電極に接触しない構造にすることができる。そのため、例えば、共通電極にバイアス電圧を印加した場合にも、吐出液側へのリーク電流の発生、それによる装置の不具合、吐出液の変質等に対して特別な工程を追加することなく防ぐことができる。 Further, in the present embodiment, since the common electrode layer is patterned and removed larger than the opening width of the liquid supply path 16, the discharged liquid does not come into contact with the common electrode on the side surface of the liquid supply path without adding a special step. Can be structured. Therefore, for example, even when a bias voltage is applied to the common electrode, it is possible to prevent the generation of a leak current to the discharge liquid side, the malfunction of the device due to it, the deterioration of the discharge liquid, etc. without adding a special process. Can be done.

次に、本実施形態の電気機械変換素子の製造方法を図10、図11の製造工程フローを用いて説明する。図10は図7のA−A’断面に相当し、図11は図7のB−B’断面に相当する。 Next, the manufacturing method of the electromechanical conversion element of the present embodiment will be described with reference to the manufacturing process flow of FIGS. 10 and 11. FIG. 10 corresponds to the AA'cross section of FIG. 7, and FIG. 11 corresponds to the BB'cross section of FIG.

図10A(a)、図11A(a)では、上記実施形態と同様に、振動板20が形成された基板10上に第1の絶縁膜21、第1の電極層22、第1の圧電体23を成膜する。本実施形態では第2の実施形態と同様に空隙の形成されていないSOI基板を使用する。 In FIGS. 10A and 11A, the first insulating film 21, the first electrode layer 22, and the first piezoelectric material are formed on the substrate 10 on which the diaphragm 20 is formed, as in the above embodiment. 23 is formed into a film. In this embodiment, as in the second embodiment, an SOI substrate in which voids are not formed is used.

その後、第1の圧電体23をフォトリソ、エッチングにて所望の形状にパターニングし、インクジェット技術を用いて所望の位置にのみ第2の圧電体24を形成し、その上に第2の電極層25を成膜する。次いで、第2の電極層25を第一の部分25aと第二の部分25bに分離でき、余分な領域の電極層を除去できるパターンのレジストマスク(レジスト40)を形成する。 After that, the first piezoelectric body 23 is patterned into a desired shape by photolithography and etching, the second piezoelectric body 24 is formed only at a desired position by using inkjet technology, and the second electrode layer 25 is formed on the second piezoelectric body 24. Is formed into a film. Next, a resist mask (resist 40) having a pattern that can separate the second electrode layer 25 into the first portion 25a and the second portion 25b and remove the electrode layer in the excess region is formed.

図10A(b)、図11A(b)では、レジスト40をマスクとして、第2の電極層25のエッチングを行う。これにより、第2の電極層25は第一の部分25aと第二の部分25bに分離される。 In FIGS. 10A (b) and 11A (b), the second electrode layer 25 is etched using the resist 40 as a mask. As a result, the second electrode layer 25 is separated into a first portion 25a and a second portion 25b.

図10A(c)、図11A(c)では、図10A(b)、図11A(b)から連続的にエッチングを行い、第1の電極層22のエッチングを行う。
なお、第1の実施形態と同様に、圧電体(第2の圧電体24)が僅かにエッチングされて分離溝18が形成されるが、分離溝18はなくてもよい。
In FIGS. 10A (c) and 11A (c), etching is continuously performed from FIGS. 10A (b) and 11A (b), and the first electrode layer 22 is etched.
As in the first embodiment, the piezoelectric body (second piezoelectric body 24) is slightly etched to form the separation groove 18, but the separation groove 18 may not be present.

レジスト形成部、及びレジスト開口部中の圧電体(第1の圧電体23、第2の圧電体24)の形成部分では第1の電極層22はエッチング除去されずに残り、その他の部分の第1の電極層22はエッチング除去される。よって、下部電極(共通電極)は配線28との接続部との間は分離されずにつながっているが(図10A(c))、隣接ノズル間の下部電極層は除去されている(図11A(c))。そのようなパターンとしているので、上部電極である第2の電極層25における第一の部分25aの幅は、加工マージンを確保した上で最大限の幅とすることができる。 In the resist forming portion and the forming portion of the piezoelectric body (first piezoelectric body 23, second piezoelectric body 24) in the resist opening, the first electrode layer 22 remains without being removed by etching, and the other portion is the first. The electrode layer 22 of 1 is removed by etching. Therefore, the lower electrode (common electrode) is connected to the connection portion with the wiring 28 without being separated (FIG. 10A (c)), but the lower electrode layer between the adjacent nozzles is removed (FIG. 11A). (C)). Since such a pattern is used, the width of the first portion 25a in the second electrode layer 25, which is the upper electrode, can be maximized while ensuring a processing margin.

また、ここでは、便宜上図10A(b)と図10A(c)とに分けて、図11A(b)と図11A(c)とに分けて図示、説明しているが、実際にはこれらは実質同一工程として連続的に行われる。すなわち、第2の電極層25についてマスクを用いてエッチングを行うとともに、同一マスクを用いて連続的に第1の電極層22のエッチングを行い、第1の電極層22と第二の部分25bが接する部分の外縁が同じになるようにしている。
このため、共通電極層を全面に残すといった従来の構成に対し、工程数の増加はなく、工程の時間も僅かに長くなる程度である。そのため、製造コストの増加は実質的に生じない。
Further, here, for convenience, FIGS. 10A (b) and 10A (c) are divided into FIGS. 11A (b) and 11A (c), which are shown and described separately. It is continuously performed as substantially the same process. That is, the second electrode layer 25 is etched using a mask, and the first electrode layer 22 is continuously etched using the same mask, so that the first electrode layer 22 and the second portion 25b are formed. The outer edges of the contacting parts are made the same.
Therefore, the number of steps is not increased and the time of the steps is slightly longer than that of the conventional configuration in which the common electrode layer is left on the entire surface. Therefore, the increase in manufacturing cost does not occur substantially.

図10A(d)、図11A(d)では、上記実施形態と同様に、第2の絶縁膜26を成膜後、フォトリソ、エッチングにて開口部27を形成する。次いで、配線28を形成し、保護膜29を成膜した後、フォトリソ、エッチングにて電極端子30の開口を行う。 In FIGS. 10A (d) and 11A (d), the opening 27 is formed by photolithography and etching after forming the second insulating film 26 in the same manner as in the above embodiment. Next, after forming the wiring 28 and forming the protective film 29, the electrode terminal 30 is opened by photolithography and etching.

図10A(e)、図11A(e)では、フォトリソ、エッチングにて、液供給路16部分の保護膜29、第2の絶縁膜26、第1の絶縁膜21、振動板20、酸化シリコン膜19をパターニングする。これらの加工では、レジストマスクは共通で、例えば窒化シリコン膜である保護膜29、例えば酸化シリコン膜である第2の絶縁膜26、例えば酸化シリコン膜である絶縁膜21は、同一のエッチング装置、同一条件で連続的にエッチングを行う。具体的には、CF及びCHFを用いたRIEにてエッチングする。
また、例えばシリコンからなる振動板20は、レジストマスクは上記積層膜エッチング後の状態のまま、シリコン深堀エッチャーにてエッチングを行う。さらに、酸化シリコン膜19はCF及びCHFを用いたRIEにてエッチングする。
In FIGS. 10A and 11A, the protective film 29 of the liquid supply path 16 portion, the second insulating film 26, the first insulating film 21, the diaphragm 20, and the silicon oxide film are subjected to photolithography and etching. 19 is patterned. In these processes, the resist mask is common, for example, the protective film 29 which is a silicon nitride film, for example, the second insulating film 26 which is a silicon oxide film, for example, the insulating film 21 which is a silicon oxide film is the same etching apparatus. Etching is performed continuously under the same conditions. Specifically, etching is performed by RIE using CF 4 and CHF 3.
Further, for example, the diaphragm 20 made of silicon is etched with a silicon deep-drill etcher while the resist mask remains in the state after etching the laminated film. Further, the silicon oxide film 19 is etched by RIE using CF 4 and CHF 3.

図10B(f)、図11B(f)では、あらかじめ作製しておいた、液供給路16及び空隙17(圧電素子振動空間)が形成された封止基板15を圧電素子が形成された基板10上に接着剤43bにて接合する。 In FIGS. 10B (f) and 11B (f), the sealing substrate 15 in which the liquid supply path 16 and the void 17 (piezoelectric element vibration space) are formed, which are prepared in advance, is the substrate 10 on which the piezoelectric element is formed. Join with adhesive 43b on top.

図10B(g)、図11B(g)では、まず、封止基板15に接合した状態で、基板10を625μmから75μmに薄厚化加工を行う(図示省略)。次いで、フォトリソ、エッチング加工により、液室12を形成する。エッチングはシリコン深堀エッチャーにて行う。その後、必要に応じて、接液膜(耐液性保護膜)の成膜を行い、レーザーダイシングによりチップ化する。 In FIGS. 10B (g) and 11B (g), first, the substrate 10 is thinned from 625 μm to 75 μm in a state of being bonded to the sealed substrate 15 (not shown). Next, the liquid chamber 12 is formed by photolithography and etching. Etching is performed at Silicon Fukahori Etcher. Then, if necessary, a wetted film (liquid resistant protective film) is formed and chipped by laser dicing.

図10B(h)、図11B(h)では、あらかじめ、ノズル孔14を開口したノズル板13を接着剤43aにて接合する。このようにして本実施形態の液体吐出ヘッドが得られる。 In FIGS. 10B (h) and 11B (h), the nozzle plate 13 having the nozzle hole 14 opened is joined with the adhesive 43a in advance. In this way, the liquid discharge head of the present embodiment is obtained.

(液体吐出ユニット、液体を吐出する装置)
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図12及び図13を参照して説明する。図12は同装置の要部平面説明図、図13は同装置の要部側面説明図である。
(Liquid discharge unit, device that discharges liquid)
Next, an example of the device for discharging the liquid according to the present invention will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. 12 is an explanatory plan view of a main part of the device, and FIG. 13 is an explanatory view of a side surface of the main part of the device.

この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構493によって、キャリッジ403は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構493は、ガイド部材401、主走査モータ405、タイミングベルト408等を含む。ガイド部材401は、左右の側板491A、491Bに架け渡されてキャリッジ403を移動可能に保持している。そして、主走査モータ405によって、駆動プーリ406と従動プーリ407間に架け渡したタイミングベルト408を介して、キャリッジ403は主走査方向に往復移動される。 This device is a serial type device, and the carriage 403 is reciprocated in the main scanning direction by the main scanning moving mechanism 493. The main scanning movement mechanism 493 includes a guide member 401, a main scanning motor 405, a timing belt 408, and the like. The guide member 401 is bridged over the left and right side plates 491A and 491B to movably hold the carriage 403. Then, the carriage 403 is reciprocated in the main scanning direction by the main scanning motor 405 via the timing belt 408 bridged between the drive pulley 406 and the driven pulley 407.

このキャリッジ403には、本発明に係る液体吐出ヘッド404及びヘッドタンク441を一体にした液体吐出ユニット440を搭載している。液体吐出ユニット440の液体吐出ヘッド404は、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド404は、複数のノズル11からなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。 The carriage 403 is equipped with a liquid discharge unit 440 in which the liquid discharge head 404 and the head tank 441 according to the present invention are integrated. The liquid discharge head 404 of the liquid discharge unit 440 discharges, for example, liquids of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K). Further, the liquid discharge head 404 has a nozzle row composed of a plurality of nozzles 11 arranged in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction, and is mounted with the discharge direction facing downward.

液体吐出ヘッド404の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド404に供給するための供給機構494により、ヘッドタンク441には、液体カートリッジ450に貯留されている液体が供給される。 The liquid stored in the liquid cartridge 450 is supplied to the head tank 441 by the supply mechanism 494 for supplying the liquid stored outside the liquid discharge head 404 to the liquid discharge head 404.

供給機構494は、液体カートリッジ450を装着する充填部であるカートリッジホルダ451、チューブ456、送液ポンプを含む送液ユニット452等で構成される。液体カートリッジ450はカートリッジホルダ451に着脱可能に装着される。ヘッドタンク441には、チューブ456を介して送液ユニット452によって、液体カートリッジ450から液体が送液される。 The supply mechanism 494 includes a cartridge holder 451 which is a filling part for mounting the liquid cartridge 450, a tube 456, a liquid feeding unit 452 including a liquid feeding pump, and the like. The liquid cartridge 450 is detachably attached to the cartridge holder 451. Liquid is delivered from the liquid cartridge 450 to the head tank 441 by the liquid feeding unit 452 via the tube 456.

この装置は、用紙410を搬送するための搬送機構495を備えている。搬送機構495は、搬送手段である搬送ベルト412、搬送ベルト412を駆動するための副走査モータ416を含む。 This device includes a transport mechanism 495 for transporting the paper 410. The transport mechanism 495 includes a transport belt 412, which is a transport means, and a sub-scanning motor 416 for driving the transport belt 412.

搬送ベルト412は用紙410を吸着して液体吐出ヘッド404に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト412は、無端状ベルトであり、搬送ローラ413と、テンションローラ414との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。 The transport belt 412 attracts the paper 410 and transports it at a position facing the liquid discharge head 404. The transport belt 412 is an endless belt, and is hung between the transport roller 413 and the tension roller 414. Adsorption can be performed by electrostatic adsorption, air suction, or the like.

そして、搬送ベルト412は、副走査モータ416によってタイミングベルト417及びタイミングプーリ418を介して搬送ローラ413が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。 Then, the transport belt 412 orbits in the sub-scanning direction by rotationally driving the transport roller 413 via the timing belt 417 and the timing pulley 418 by the sub-scanning motor 416.

さらに、キャリッジ403の主走査方向の一方側には搬送ベルト412の側方に液体吐出ヘッド404の維持回復を行う維持回復機構420が配置されている。 Further, on one side of the carriage 403 in the main scanning direction, a maintenance / recovery mechanism 420 for maintaining / recovering the liquid discharge head 404 is arranged on the side of the transport belt 412.

維持回復機構420は、例えば液体吐出ヘッド404のノズル面(ノズル11が形成された面)をキャッピングするキャップ部材421、ノズル面を払拭するワイパ部材422などで構成されている。 The maintenance / recovery mechanism 420 includes, for example, a cap member 421 that caps the nozzle surface (the surface on which the nozzle 11 is formed) of the liquid discharge head 404, a wiper member 422 that wipes the nozzle surface, and the like.

主走査移動機構493、供給機構494、維持回復機構420、搬送機構495は、側板491A,491B、背板491Cを含む筐体に取り付けられている。 The main scanning movement mechanism 493, the supply mechanism 494, the maintenance / recovery mechanism 420, and the transport mechanism 495 are attached to a housing including the side plates 491A and 491B and the back plate 491C.

このように構成したこの装置においては、用紙410が搬送ベルト412上に給紙されて吸着され、搬送ベルト412の周回移動によって用紙410が副走査方向に搬送される。 In this apparatus configured in this way, the paper 410 is fed onto the transport belt 412 and sucked, and the paper 410 is conveyed in the sub-scanning direction by the circumferential movement of the conveyor belt 412.

そこで、キャリッジ403を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド404を駆動することにより、停止している用紙410に液体を吐出して画像を形成する。 Therefore, by driving the liquid ejection head 404 in response to the image signal while moving the carriage 403 in the main scanning direction, the liquid is ejected onto the stopped paper 410 to form an image.

このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。 As described above, since this device includes the liquid discharge head according to the present invention, it is possible to stably form a high-quality image.

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図14を参照して説明する。図14は同ユニットの要部平面説明図である。 Next, another example of the liquid discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is an explanatory plan view of a main part of the unit.

この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板491A、491B及び背板491Cで構成される筐体部分と、主走査移動機構493と、キャリッジ403と、液体吐出ヘッド404で構成されている。 This liquid discharge unit includes a housing portion composed of side plates 491A, 491B and a back plate 491C, a main scanning movement mechanism 493, a carriage 403, and a liquid among the members constituting the device for discharging the liquid. It is composed of a discharge head 404.

なお、この液体吐出ユニットの例えば側板491Bに、前述した維持回復機構420、及び供給機構494の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。 It should be noted that a liquid discharge unit may be configured in which at least one of the above-mentioned maintenance / recovery mechanism 420 and the supply mechanism 494 is further attached to, for example, the side plate 491B of the liquid discharge unit.

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図15を参照して説明する。図15は同ユニットの正面説明図である。 Next, still another example of the liquid discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a front explanatory view of the unit.

この液体吐出ユニットは、流路部品444が取付けられた液体吐出ヘッド404と、流路部品444に接続されたチューブ456で構成されている。 This liquid discharge unit includes a liquid discharge head 404 to which the flow path component 444 is attached, and a tube 456 connected to the flow path component 444.

なお、流路部品444はカバー442の内部に配置されている。流路部品444に代えてヘッドタンク441を含むこともできる。また、流路部品444の上部には液体吐出ヘッド404と電気的接続を行うコネクタ443が設けられている。 The flow path component 444 is arranged inside the cover 442. A head tank 441 may be included instead of the flow path component 444. Further, a connector 443 that electrically connects to the liquid discharge head 404 is provided on the upper part of the flow path component 444.

本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。 In the present application, the "device for discharging a liquid" is a device provided with a liquid discharge head or a liquid discharge unit and driving the liquid discharge head to discharge the liquid. The device for discharging a liquid includes not only a device capable of discharging a liquid to a device to which the liquid can adhere, but also a device for discharging the liquid into the air or into the liquid.

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。 The "device for discharging the liquid" can also include means for feeding, transporting, and discharging paper to which the liquid can adhere, as well as a pretreatment device, a posttreatment device, and the like.

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物(三次元造形物)を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置(三次元造形装置)がある。 For example, as a "device that ejects a liquid", an image forming device that is a device that ejects ink to form an image on paper, and a three-dimensional object (three-dimensional object) are formed in layers in order to form a three-dimensional object. There is a three-dimensional modeling device (three-dimensional modeling device) that discharges the modeling liquid into the powder layer.

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。 Further, the "device for discharging a liquid" is not limited to a device in which a significant image such as characters and figures is visualized by the discharged liquid. For example, those that form patterns that have no meaning in themselves and those that form a three-dimensional image are also included.

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層(粉末層)、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。 The above-mentioned "thing to which a liquid can adhere" means a material to which a liquid can adhere at least temporarily, such as a material to which the liquid adheres and adheres, and a material to which the liquid adheres and permeates. Specific examples include paper, recording paper, recording paper, film, recorded media such as cloth, electronic substrates, electronic components such as piezoelectric elements, powder layers (powder layers), organ models, and media such as inspection cells. Yes, and includes everything to which the liquid adheres, unless otherwise specified.

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイルなど液体が一時的でも付着可能であればよい。 The above "materials to which liquid can adhere" are temporary liquids such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, building materials such as wallpaper and flooring, and textiles for clothing. But it is good if it can be attached.

また、「液体」は、インク、処理液、DNA試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、又は、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液なども含まれる。 The "liquid" also includes inks, treatment liquids, DNA samples, resists, pattern materials, binders, modeling liquids, or solutions and dispersions containing amino acids, proteins, and calcium.

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。 Further, the "device for discharging the liquid" includes, but is not limited to, a device in which the liquid discharge head and the device to which the liquid can adhere move relatively. Specific examples include a serial type device that moves the liquid discharge head, a line type device that does not move the liquid discharge head, and the like.

また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。 In addition, as a "device for ejecting liquid", a treatment liquid coating device for ejecting a treatment liquid to the paper in order to apply the treatment liquid to the surface of the paper for the purpose of modifying the surface of the paper, raw materials. There is an injection granulation device that granulates fine particles of raw materials by injecting a composition liquid dispersed in a solution through a nozzle.

「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。 The "liquid discharge unit" is a liquid discharge head integrated with functional parts and a mechanism, and is a collection of parts related to liquid discharge. For example, the "liquid discharge unit" includes a head tank, a carriage, a supply mechanism, a maintenance / recovery mechanism, a main scanning movement mechanism in which at least one of the configurations is combined with a liquid discharge head, and the like.

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。 Here, the term "integration" means, for example, a liquid discharge head and a functional component, a mechanism in which the mechanism is fixed to each other by fastening, bonding, engagement, etc., or one in which one is movably held with respect to the other. include. Further, the liquid discharge head, the functional component, and the mechanism may be configured to be detachable from each other.

例えば、液体吐出ユニットとして、図13で示した液体吐出ユニット440のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。 For example, as a liquid discharge unit, there is a liquid discharge head and a head tank integrated, such as the liquid discharge unit 440 shown in FIG. In some cases, the liquid discharge head and the head tank are integrated by being connected to each other by a tube or the like. Here, a unit including a filter can be added between the head tank of these liquid discharge units and the liquid discharge head.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。 Further, as a liquid discharge unit, there is a unit in which a liquid discharge head and a carriage are integrated.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、図14で示したように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。 Further, there is a liquid discharge unit in which the liquid discharge head and the scanning movement mechanism are integrated by holding the liquid discharge head movably by a guide member constituting a part of the scanning movement mechanism. Further, as shown in FIG. 14, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head, a carriage, and a main scanning movement mechanism are integrated.

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。 Further, as a liquid discharge unit, there is a carriage to which a liquid discharge head is attached, in which a cap member which is a part of the maintenance / recovery mechanism is fixed, and the liquid discharge head, the carriage, and the maintenance / recovery mechanism are integrated. ..

また、液体吐出ユニットとして、図15で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。 Further, as a liquid discharge unit, as shown in FIG. 15, a tube is connected to a head tank or a liquid discharge head to which a flow path component is attached, and the liquid discharge head and a supply mechanism are integrated. ..

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。 The main scanning movement mechanism shall include a single guide member. Further, the supply mechanism includes a single tube and a single loading unit.

また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ(積層型圧電素子を使用するものでもよい。)以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。 Further, the pressure generating means used for the "liquid discharge head" is not limited. For example, in addition to the piezoelectric actuator (which may use a laminated piezoelectric element) as described in the above embodiment, it is composed of a thermal actuator using an electric heat conversion element such as a heat generating resistor, a vibrating plate, and a counter electrode. An electrostatic actuator or the like may be used.

また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。 Further, in the terms of the present application, image formation, recording, printing, printing, printing, modeling, etc. are all synonymous.

10 基板
11 空隙
12 液室
13 ノズル板
14 ノズル孔
15 封止基板
16 液供給路
17 空隙
18 分離溝
19 酸化シリコン膜
20 振動板
21 第1の絶縁膜
22 第1の電極層
23 第1の圧電体
24 第2の圧電体
25 第2の電極層
25a 第一の部分
25b 第二の部分
26 第2の絶縁膜
27 開口部
28 配線
29 保護膜
30 電極端子
43a、43b 接着剤
401 ガイド部材
403 キャリッジ
404 液体吐出ヘッド
405 主走査モータ
406 駆動プーリ
407 従動プーリ
408 タイミングベルト
410 用紙
412 搬送ベルト
413 搬送ローラ
414 テンションローラ
416 副走査モータ
417 タイミングベルト
418 タイミングプーリ
420 維持回復機構
421 キャップ部材
422 ワイパ部材
440 液体吐出ユニット
441 ヘッドタンク
442 カバー
443 コネクタ
444 流路部品
450 液体カートリッジ
451 カートリッジホルダ
452 送液ユニット
456 チューブ
491A、491B 側板
491C 背板
493 主走査移動機構
494 供給機構
495 搬送機構
10 Substrate 11 Void 12 Liquid chamber 13 Nozzle plate 14 Nozzle hole 15 Sealed substrate 16 Liquid supply path 17 Void 18 Separation groove 19 Silicon oxide film 20 Vibration plate 21 First insulating film 22 First electrode layer 23 First piezoelectric Body 24 Second Piezoelectric Body 25 Second Electrode Layer 25a First Part 25b Second Part 26 Second Insulation Film 27 Opening 28 Wiring 29 Protective Film 30 Electrode Terminals 43a, 43b Adhesive 401 Guide Member 403 Carriage 404 Liquid discharge head 405 Main scanning motor 406 Drive pulley 407 Driven pulley 408 Timing belt 410 Paper 412 Conveying belt 413 Conveying roller 414 Tension roller 416 Sub-scanning motor 417 Timing belt 418 Timing pulley 420 Maintenance recovery mechanism 421 Cap member 422 Discharge unit 441 Head tank 442 Cover 443 Connector 444 Flow path parts 450 Liquid cartridge 451 Cartridge holder 452 Liquid transfer unit 456 Tube 491A, 491B Side plate 491C Back plate 493 Main scanning movement mechanism 494 Supply mechanism 495 Transport mechanism

特開2013−065670号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-06670 特開2016−58715号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-58715 特開2014−011356号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-101356

Claims (10)

基板上に形成された第1の電極層と、
前記第1の電極層上に形成された電気機械変換膜と、
前記第1の電極層上及び前記電気機械変換膜上に形成された第2の電極層と、を有する電気機械変換素子であって、
前記第1の電極層は、前記基板上の一部に形成され、
前記第2の電極層は、前記電気機械変換膜上にのみ形成された第一の部分と、前記第1の電極層上及び前記電気機械変換膜上に接して形成され、前記第一の部分と分離して形成された第二の部分とからなり、
前記基板の端部以外に位置する前記第1の電極層と前記第二の部分が接する部分の外縁が同じであることを特徴とする電気機械変換素子。
The first electrode layer formed on the substrate and
The electromechanical conversion film formed on the first electrode layer and
An electromechanical conversion element having a second electrode layer formed on the first electrode layer and the electromechanical conversion film.
The first electrode layer is formed on a part of the substrate and is formed.
The second electrode layer is formed in contact with a first portion formed only on the electromechanical conversion film and on the first electrode layer and the electromechanical conversion film, and the first portion is formed. It consists of a second part formed separately from
An electromechanical conversion element characterized in that the outer edge of a portion in contact with the first electrode layer and the second portion located outside the end portion of the substrate is the same.
前記電気機械変換膜に分離溝が形成され、
前記第一の部分と前記第二の部分は、前記分離溝を境にして分離されていることを特徴とする請求項1に記載の電気機械変換素子。
A separation groove is formed in the electromechanical conversion membrane, and the separation groove is formed.
The electromechanical conversion element according to claim 1, wherein the first portion and the second portion are separated by a separation groove as a boundary.
前記電気機械変換素子の面方向と垂直な方向から見たときに、前記分離溝を除いて、前記第1の電極層と前記第2の電極層とが同じ面積であることを特徴とする請求項2に記載の電気機械変換素子。 A claim characterized in that the first electrode layer and the second electrode layer have the same area when viewed from a direction perpendicular to the surface direction of the electromechanical conversion element, except for the separation groove. Item 2. The electromechanical conversion element according to Item 2. 前記電気機械変換素子の面方向と垂直な方向から見たときに、前記電気機械変換膜及び前記第一の部分は円環状に形成され、該円環状の内部における前記第1の電極層と前記第二の部分の面積が同じであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電気機械変換素子。 When viewed from a direction perpendicular to the surface direction of the electromechanical conversion element, the electromechanical conversion film and the first portion are formed in an annular shape, and the first electrode layer and the said first portion inside the annular shape. The electromechanical conversion element according to any one of claims 1 to 3, wherein the area of the second portion is the same. 前記第二の部分は、前記電気機械変換膜の外周の一部を覆うように形成され、
前記第1の電極層の外周形状は、前記第二の部分と接する部分については前記第二の部分と同じ外縁であり、前記第二の部分と接しない部分については前記電気機械変換膜と同じ外縁であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気機械変換素子。
The second portion is formed so as to cover a part of the outer periphery of the electromechanical conversion film.
The outer peripheral shape of the first electrode layer has the same outer edge as the second portion for the portion in contact with the second portion, and the same as the electromechanical conversion film for the portion not in contact with the second portion. The electromechanical conversion element according to claim 1 or 2, characterized in that it is an outer edge.
請求項1〜5のいずれかに記載の電気機械変換素子を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。 A liquid discharge head comprising the electromechanical conversion element according to any one of claims 1 to 5. 請求項6に記載の液体吐出ヘッドを有することを特徴とする液体吐出ユニット。 A liquid discharge unit comprising the liquid discharge head according to claim 6. 請求項6に記載の液体吐出ヘッド又は請求項7に記載の液体吐出ユニットを有することを特徴とする液体を吐出する装置。 A device for discharging a liquid, which comprises the liquid discharge head according to claim 6 or the liquid discharge unit according to claim 7. 請求項1〜5のいずれかに記載の電気機械変換素子を有することを特徴とする超音波発生装置。 An ultrasonic wave generator comprising the electromechanical conversion element according to any one of claims 1 to 5. 基板上に第1の電極層を形成する工程と、
前記第1の電極層上に電気機械変換膜を形成する工程と、
前記第1の電極層上及び前記電気機械変換膜上に第2の電極層を形成する工程と、
前記第2の電極層について、エッチングを行い、前記電気機械変換膜上にのみ形成される第一の部分と、前記第1の電極層上及び前記電気機械変換膜上に接して形成される第二の部分とに分離する工程と、を有する電気機械変換素子の製造方法であって、
前記分離する工程は、前記第2の電極層についてマスクを用いてエッチングを行うとともに、同一マスクを用いて連続的に前記第1の電極層のエッチングを行い、前記第二の部分が前記電気機械変換膜上に形成されている部分を除き、前記第1の電極層と前記第二の部分が接する部分の外縁が同じになるようにすることを特徴とする電気機械変換素子の製造方法。
The process of forming the first electrode layer on the substrate and
The step of forming an electromechanical conversion film on the first electrode layer and
The step of forming the second electrode layer on the first electrode layer and the electromechanical conversion film, and
The second electrode layer is etched and formed in contact with the first portion formed only on the electromechanical conversion film and on the first electrode layer and the electromechanical conversion film. A method for manufacturing an electromechanical conversion element having a step of separating into two parts.
In the separation step, the second electrode layer is etched with a mask, and the first electrode layer is continuously etched with the same mask, and the second portion is the electric machine. A method for manufacturing an electromechanical conversion element, wherein the outer edge of a portion in contact with the first electrode layer and the second portion is the same except for a portion formed on the conversion film.
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