JPH09232644A - 圧電体薄膜素子及びこれを用いたインクジェット式記録ヘッド - Google Patents

圧電体薄膜素子及びこれを用いたインクジェット式記録ヘッド

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JPH09232644A
JPH09232644A JP8313830A JP31383096A JPH09232644A JP H09232644 A JPH09232644 A JP H09232644A JP 8313830 A JP8313830 A JP 8313830A JP 31383096 A JP31383096 A JP 31383096A JP H09232644 A JPH09232644 A JP H09232644A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた耐久性及び信頼性を備えた圧電体素子
と、この圧電体素子を備え、優れた解像度及び信頼性を
備えたインクジェット式記録ヘッドを提供する。 【解決手段】 単結晶シリコン基板101上に形成した
二酸化シリコン膜201と、二酸化シリコン膜201上
に形成した白金下部電極104と、この上に形成した圧
電体膜105と、この上に形成した上部電極106と、
を備え、白金下部電極104の膜厚(X)と、二酸化シ
リコン膜105の膜厚(Y)との関係を、0.5≦X/
Y≦4であり、かつ3000Å≦X≦2μmとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電体薄膜素子及
びこれを用いたインクジェット式記録ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、例えば、インクジェット式記
録ヘッド等では、インク吐出の駆動源となる振動子を圧
電体薄膜素子から構成している。この圧電体薄膜素子
は、一般的に、多結晶体からなる圧電体薄膜と、この圧
電体薄膜を挟んで配置される上電極及び下電極と、を備
えた構造を有している。
【0003】この圧電体薄膜の組成は、一般的に、チタ
ン酸ジルコン酸鉛(以下、「PZT」という)を主成分
とする二成分系、または、この二成分系のPZTに第三
成分を加えた三成分系とされている。これらの組成の圧
電体薄膜は、例えば、スパッタ法、ゾルゲル法、レーザ
アブレーション法及びCVD法等により形成することが
できる。
【0004】また、本願発明に特に関連した従来技術と
して、例えば、米国特許第5,265,315号や特表
平5−504740号公報がある。
【0005】これらの従来例では、単結晶シリコン基板
上に、熱酸化法により二酸化シリコン膜を2500Å形
成した後、アルミニウム、ニッケル、クロム、プラチナ
等の下部電極層を0.2μm程度の膜厚で積層する。次
に、この下部電極層上に、ゾルゲル法により圧電体素子
であるPZT膜を2〜10μm程度の膜厚で積層する。
【0006】次いで、このPZT膜上に、上部電極を積
層した後、インク室を形成するために、前記単結晶シリ
コン基板の裏面から選択的にエッチングを行う等、所望
の工程を行うことで、インクジェット式記録ヘッドを形
成している。
【0007】これらのインクジェット式記録ヘッドは、
プリンタ等に設置されるが、今日では、さらなる高解像
度の実現が要求されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述したプリンタの解
像度を向上させるためには、インク室の大きさを小さく
すること、圧電体膜の厚さを薄くすること、が挙げられ
る。
【0009】しかしながら、前述した構成及び製造方法
において、圧電体膜の膜厚を5μm以下に形成すると、
二酸化シリコン膜と、下部電極膜、あるいは下部電極膜
とPZT膜の界面の密着力が低下し、PZT膜の剥離が
発生したり、二酸化シリコン膜の応力によりPZT膜の
浮きが発生する等、信頼性が低下するという問題があ
る。
【0010】また、所望のインク吐出を得るためには、
圧電体膜の組成を二成分PZTから三成分PZTにする
ことが望ましい。
【0011】しかしながら、圧電体膜の組成を三成分P
ZTにすると、PZTに、800℃という焼成温度で熱
処理を施すことが必要となり、下部電極膜及びPZT膜
の密着力が低下するという問題がある。
【0012】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題とするものであり、耐久性が高く、優れ
た信頼性を備えた圧電体薄膜素子を提供することを目的
とする。さらに、この圧電体薄膜素子を用いることで、
高解像度が達成され、信頼性が高いインクジェット式記
録ヘッドを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、基板上に形成された二酸化シリコン膜
と、当該二酸化シリコン膜上に形成された白金下部電極
と、当該白金下部電極上に形成された圧電体膜と、当該
圧電体膜上に形成された上部電極と、を備えてなる圧電
体薄膜素子であって、前記白金下部電極の膜厚(X)
と、前記二酸化シリコン膜の膜厚(Y)との関係が、
0.5≦X/Y≦4であり、かつ3000Å≦X≦2μ
mである圧電体薄膜素子を提供するものである。前記二
酸化シリコン膜と白金下部電極との間には、中間層を介
在させることもできる。
【0014】このような構成の圧電体素子は、白金下部
電極や圧電体膜の密着性が向上されるため、高い耐久性
が得られ、信頼性が向上される。
【0015】ここで、前記X/Yが4を超える(X/Y
>4)と、圧電体膜の焼結後における白金下部電極膜の
引っ張り応力と、二酸化シリコン膜の圧縮応力とのバラ
ンスが崩れ、白金下部電極膜の引っ張り応力によって、
白金下部電極膜が剥離しやすくなる。
【0016】一方、前記X/Yが0.5未満(Z/Y<
0.5)であると、二酸化シリコン膜の圧縮応力が開放
され、白金下部電極膜及びPZT膜に浮きが発生した
り、PZT膜の剥離しやすくなる。
【0017】また、前記白金下部電極の膜厚(X)が3
000Å未満(X>3000Å)であると、PZT膜の
焼成時にかかる900℃程度の熱処理により、白金下部
電極膜の密着性が劣化しやすくなる。
【0018】一方、前記白金下部電極の膜厚(X)が2
μmを超える(X<2μm)と、PZT膜の焼成時にか
かる熱によって、白金下部電極膜の収縮が大きくなり、
白金下部電極膜の密着性が劣化しやすくなる。
【0019】前記白金下部電極の膜厚(X)と、前記二
酸化シリコン膜の膜厚(Y)との関係は、1≦X/Y≦
3であり、かつ3000Å≦X≦1.5μmとすること
ができる。このようにすることで、前記利点がさらに向
上される。
【0020】前記中間層は、少なくともチタン酸化物を
含むことができる。このようにすることで、白金下部電
極膜の密着性をさらに向上することができる。また、前
記中間層の膜厚は、200Å〜1500Åに設定するこ
とができる。
【0021】また、前記圧電体膜は、チタン酸ジルコン
酸鉛から構成することができる。さらにまた、前記圧電
体膜の化学式は、 PbTiαZrβ(Mg1/3Nb2/3)γO3+δPbO 但し、α+β+γ=1であり、前記化学式中の α、
β、γ及びδは、0.35≦α≦0.55、 0.2
5≦β≦0.55、0.1≦γ≦0.4、 0≦
δ≦0.3の範囲内であることができる。このようにす
ることで、この圧電体薄膜素子の圧電歪み定数を大きく
することができる。したがって、これをインクジェット
式記録ヘッドに用いた場合、インクを高密度で吐出させ
ることができる。また、前記圧電体膜はゾルゲル法によ
り形成することができる。
【0022】そしてまた、本発明は、インク室が形成さ
れた基板と、当該インク室の一方を封止するとともに、
表面にたわみ振動モードの圧電体薄膜素子が固定された
振動板と、前記インク室の他方の面を封止するととも
に、インク吐出用のノズル口が形成されたノズル板と、
を備えてなるインクジェット式記録ヘッドであって、前
記圧電体薄膜素子が、請求項1ないし請求項8のいずれ
か一項に記載の圧電体薄膜素子からなるインクジェット
式記録ヘッドを提供するものである。この構成を備えた
インクジェット式記録ヘッドは、高解像度が達成される
とともに、高い信頼性が得られる。
【0023】前記圧電体膜は、前記インク室に対応する
領域のみに形成することができる。これによって、前記
利点がさらに向上される。
【0024】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。
【0025】(実施の形態1)図1(a)は、本発明の実
施の形態におけるインクジェット式記録ヘッドの概略を
示す斜視図、図1(b)は、図1(a)のA−A'断面拡大
図、 図2(a)〜(c)は、図1に示すインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【0026】図1(a)及び(b)に示すように、実施の形態
1に係るインクジェット式記録ヘッドは、複数のインク
室102が形成された単結晶シリコン基板101と、単
結晶シリコン基板101上に二酸化シリコン膜201を
介して形成された圧電体薄膜素子110と、インク室1
02の前記と反対側の面を封止するとともに、インク吐
出用のノズル口108が形成されたノズル板107と、
を備えて構成されている。
【0027】圧電体薄膜素子110は、単結晶シリコン
基板101側から順に、白金下部電極104、圧電体膜
105及び上部電極106を形成することにより構成さ
れている。圧電体膜105及び上部電極106は、イン
ク室102に対応した位置に設けられている。
【0028】インク室102とノズル口108は、特に
図1(b)に示すように、同一ピッチで配置されている。
インク室102に対応する位置には、二酸化シリコン膜
201が形成されていない。
【0029】なお、実施の形態1では、インク室102
の配列方向の長さを100μm、その奥行き方向の長さ
を4mmに設定した。さらに、インク室102の配列方
向のピッチは141μmとし、解像度は180dpi
(dot per inch)とした。また、圧電体膜105の配列
方向の長さを80μmに設定した。
【0030】ここで、実施の形態1に係るインクジェッ
ト式記録ヘッドは、圧電体膜105が、インク室102
に対応する領域のみに形成されており、配列方向のイン
ク室102が形成されていない領域には、圧電体膜10
5が形成されていない構造を備えている。この構造を備
えたインクジェット式記録ヘッドは、電圧を印加してイ
ンク室102を変形させる際に、インク室が形成されて
いない領域にも圧電体膜が形成されているインクジェッ
ト式記録ヘッドに比べ、印加される電圧が小さくても大
きな変位量が得られることになる。
【0031】次に、このインクジェット式記録ヘッドの
製造方法を図2に示す工程に沿って説明する。
【0032】図2(a)に示す工程では、面方位(11
0)を有する単結晶シリコン基板101(基板厚:22
0μm)を、1200℃程度の温度で湿式熱酸化し、単
結晶シリコン基板101の両面に二酸化シリコン膜20
1及び202を同時に形成する。
【0033】次に、この二酸化シリコン膜201上に、
白金下部電極形成用膜104A、圧電体膜形成用膜10
5A及び上部電極形成用膜106Aを、順に形成する。
実際には、二酸化シリコン膜201と、白金下部電極形
成用膜104Aとの間に、両者の密着力を向上させるた
めの中間膜として、チタン膜(膜厚:250Å)、二酸
化チタン膜(膜厚:200Å)及びチタン膜(膜厚50
Å)を順に形成した。この中間層と、白金下部電極形成
用膜104Aは、直流スパッタリング法により4層連続
形成した。なお、二酸化チタン膜は、10%酸素雰囲気
によるリアクティブスパッタリング法によって形成し
た。
【0034】圧電体膜形成用膜105Aは、ゾルゲル法
により3μmの膜厚で形成した。このゾルゲル法により
形成した圧電体膜形成用膜105Aは、酢酸鉛0.10
5モル、ジルコニウムアセチルアセテート0.045モ
ル、酢酸マグネシウム0.005モル及び30mlの酢
酸を、100℃に加熱して溶解させた後、室温まで冷却
し、チタンテトライソプロポキシド0.040モル、ペ
ンタエトキシニオブ0.010モルをエチルセロソルブ
50mlに溶解させて添加し、アセチルアセトンを30
ml添加して安定化させた後、ポリプロピレングリコー
ル(平均分子量400)をゾル中の金属酸化物に対し3
0重量%添加し、よく攪拌して均質なゾルを原料とし
た。
【0035】次に、この調整したゾルを、白金下部電極
形成用膜104上にスピンコートで塗布した後、これを
400℃で仮焼成し、膜厚が0.3μmの非晶質の多孔
質ゲル薄膜を形成した。さらに、このゾルの塗布と、4
00℃の仮焼成を2回繰り返し、膜厚が0.9μmの多
孔質ゲル薄膜を形成した。次いで、RTA(Rapid Ther
mal Annealing)を用いて、酸素雰囲気中において5秒間
で650℃に加熱し、この状態で1分間保持しプレアニ
ールを行い、膜厚が0.6μmの緻密な薄膜とした。こ
れらの操作を5回繰り返し、膜厚が3.0μmの結晶質
の緻密な薄膜を得た。
【0036】次に、RTAを用いて、酸素雰囲気中で9
00℃に加熱し、この状態で1分間保持してアニールを
行う。このようにして、膜厚が3.0μmの圧電体膜形
成用膜105Aを得た。
【0037】次に、得られた圧電体膜形成用膜105A
をフッ酸で溶かし、ICP(プラズマ発光分析)で定量
したところ、モル比は、(Pb:Mg:Nb:Zr:T
i)=(1.00:0.05:0.10:0.45:
0.40)であった。
【0038】また、分極後、物性を測定したところ比誘
電率2000、圧電歪み定数150pC/Nと優れた特
性を示した。比誘電率は、極端に高くないが、電気機械
結合係数が高いため、大きな圧電歪み定数が得られた。
【0039】次に、得られた圧電体膜形成用膜105A
上に、白金からなる上電極形成用膜106Aを直流スパ
ッタリング法により、200Åの膜厚で形成する。
【0040】次いで、二酸化シリコン膜202上に、フ
ォトレジスト膜(図示せず)を形成し、このフォトレジ
スト膜のインク室102が形成される領域に対応する部
分を選択的に除去し、フォトマスク(図示せず)を形成
する。次に、このフォトマスクをマスクとして、二酸化
シリコン膜202を、フッ酸とフッ化アンモニウムの水
溶液でパターニングし、開口部203を形成する。ここ
で、この開口部203の奥行き方向、すなわち紙面に垂
直な方向を単結晶シリコン基板101の<112>方向
と定義する。
【0041】次に、図2(b)に示す工程では、上部電極
形成用膜106上の、上部電極が形成される領域に対応
する部分に、フォトマスク(図示せず)を形成する。次
いで、このフォトマスクをマスクとして、イオンミリン
グにより上部電極形成用膜106A及び圧電体膜形成用
膜105Aをエッチングし、上部電極106及び圧電体
膜105を形成する。次に、下部白金電極形成用膜10
4Aをパターニングして白金下部電極104を得る。こ
のようにして、上部電極106、圧電体膜105及び白
金下部電極104からなる圧電体薄膜素子110を形成
した。
【0042】次に、図2(c)に示す工程では、単結晶シ
リコン基板101の圧電体薄膜素子110が形成されて
いる側を治具により保護する(図示せず)。次いで、こ
れを80℃の水酸化カリウム水溶液に浸漬し、開口部2
03が形成された二酸化シリコン膜202をマスクとし
て、二酸化シリコン膜201が露出するまで単結晶シリ
コン基板101に異方性エッチングを行う。
【0043】この時、単結晶シリコン基板101の面方
位が(110)であり、さらに開口部203の奥行き方
向が、<112>方向であることから、インク室102
の奥行き方向の辺を形成する側壁の面を(111)面と
することができる。
【0044】ここで、前記異方性エッチングのエッチン
グ溶液として水酸化カリウム水溶液を用いた場合、単結
晶シリコン基板101の(110)面と(111)面の
エッチング速度の比は、300:1程度となり、単結晶
シリコン基板101の厚さ220μmの深さの溝をサイ
ドエッチング1μm程度に抑えることができるので、イ
ンク室102を精度よく形成することができる。
【0045】次に、前記治具を固定した状態のまま二酸
化シリコン膜202と、露出された二酸化シリコン膜2
01を、フッ酸とフッ化アンモニウム水溶液でエッチン
グ除去する。このようにして、インク室102を形成し
た。
【0046】次に、二酸化シリコン膜201及び202
の膜厚と、白金下部電極104の膜厚を変化させて、圧
電体膜105の浮きや剥離、白金下部電極104の剥離
について、各々の発生頻度について評価した。この結果
を表1に示す。
【0047】また、比較として、本発明の請求の範囲以
外のものについても同様の評価を行った。
【0048】なお、膜厚の単位はμmで示した。また、
発生頻度については、ヘッド単位で評価した。本実施の
形態におけるインクジェット記録ヘッドのノズル数は1
28個とし、その中の1つのノズルに膜の浮きや剥離が
起こった場合であっても不良が発生したものとして評価
した。判定基準は以下の通りに設定した。
【0049】(判定基準) 白金下部電極あるいは圧電体膜に発生した不良率が2%
を超える × 白金下部電極あるいは圧電体膜に発生した不良率が0.
5〜2% ○ 白金下部電極あるいは圧電体膜に発生した不良率が0.
5%未満 ◎
【0050】
【表1】
【0051】表1に示すように、二酸化シリコン膜の膜
厚及び白金下部電極の膜厚と、白金下部電極の剥離及び
圧電体膜の剥離・浮きには、相関関係があることが確認
された。
【0052】すなわち、白金下部電極の膜厚が3000
Åより小さい場合には、圧電体膜の焼成時にかかる90
0℃の熱処理により、圧電体膜中の鉛が白金下部電極及
び二酸化シリコン膜に拡散して、白金下部電極の密着性
が著しく低下してしまう傾向にある。
【0053】一方、白金下部電極の膜厚が2μmを超え
ると、圧電体膜の焼成時に係る熱によって、白金下部電
極の収縮が大きくなり、白金下部電極の密着性が低下す
る傾向にある。
【0054】(白金下部電極の膜厚)/(二酸化シリコ
ン膜の膜厚)>4である場合には、圧電体膜の焼成後に
おける白金膜の引っ張り応力と、二酸化シリコン膜の圧
縮応力のバランスが崩れ、白金膜の引っ張り応力によっ
て、白金下部電極が剥離してしまう傾向にある。
【0055】一方、(白金下部電極の膜厚)/(二酸化
シリコン膜の膜厚)<0.5である場合には、二酸化シ
リコン膜の圧縮応力の開放により、白金下部電極及び圧
電体膜に浮きが発生したり、圧電体膜に剥離が発生す
る。これは、インク室を形成した時に、二酸化シリコン
膜の圧縮応力を支えていた単結晶シリコン基板が除去さ
れることにより、二酸化シリコン膜の圧縮応力が開放さ
れるために起こる現象である。
【0056】また、(白金下部電極の膜厚)/(二酸化
シリコン膜の膜厚)≧0.5の場合には、二酸化シリコ
ン膜の圧縮応力より白金下部電極の引っ張り応力が勝る
ため、圧電体膜の浮きは発生しない。
【0057】以上から、白金下部電極の密着性を確保
し、圧電体膜の浮きや剥離の発生を防止するには、二酸
化シリコン膜と白金下部電極の膜厚を、 0.5≦(白金下部電極の膜厚)/(二酸化シリコン膜
の膜厚)≦4 に設定し、かつ、白金下部電極の膜厚を、 3000Å≦(白金下部電極の膜厚)≦2μm に設定することが必要である。
【0058】さらに、二酸化シリコン膜と白金下部電極
の膜厚を、 1≦(白金下部電極の膜厚)/(二酸化シリコン膜の膜
厚)≦3 に設定し、かつ、白金下部電極の膜厚を、 3000Å≦(白金下部電極の膜厚)≦1.5μm に設定することが望ましい。
【0059】次に、表1に示す資料番号14と同じ構成
を備えたインクジェット式記録ヘッドを完成させ、耐久
性試験を行った。この試験は、圧電体薄膜素子に、パル
ス幅1ミリ秒、電圧30Vの矩形電圧を1×108回か
けて、その前後でのインクの吐出を評価する方法を採用
した。この結果、この構成を備えたインクジェット式記
録ヘッドは、全く変化がなく、極めて信頼性が高いこと
が確認できた。
【0060】なお、実施の形態1では、インク室102
に露出した二酸化シリコン膜201をエッチングにより
全て除去したが、これに限らず、インク室102に露出
した二酸化シリコン膜201の一部を除去してもよく、
または除去しないで全てを残してもよい。この場合であ
っても、インク室102を形成する際に二酸化シリコン
膜の圧縮応力を支えていた単結晶シリコン膜が除去され
るのは同じなので、同等の効果が得られるのは、いうま
でもない。
【0061】また、圧電体膜105の組成は、二成分系
のチタン酸ジルコン酸鉛でも、膜厚を大きくすれば十分
なインク吐出特性が得られるが、より高密度化のインク
ジェット式記録ヘッドを得る場合には、化学式が、 PbTiαZrβ(Mg1/3Nb2/3)γO3+δPbO 但し、α+β+γ=1であり、前記化学式中の α、
β、γ及びδが、 0.35≦α≦0.550.25≦β≦0.55 0.1≦γ≦0.4 0≦δ≦0.3 の範囲内であることが望ましい。これは、二成分系の圧
電体膜だと、圧電歪み定数が100pC/N程度と低い
ため、インクを吐出させるために必要な膜厚が、三成分
系のものより大きくなるためである。
【0062】なお、実施の形態1では、圧電体膜の膜厚
を3μmとしたが、これに限らず、圧電体膜の剥離は、
二酸化シリコン膜と白金下部電極との応力のバランスが
崩れることに起因することから、圧電体膜の膜厚が5μ
m以下であれば前記と同様の効果が得られるものであ
る。
【0063】(実施の形態2)実施の形態1で得たイン
クジェット式記録ヘッドに対して、二酸化シリコン膜2
01の膜厚を5000Å、白金下部電極104の膜厚を
8000Åとして、中間層の構成を変えたインクジェッ
ト式記録ヘッドを試作し、これについて白金下部電極1
04の剥離状況、圧電歪み定数を調査した。中間層は、
単層あるいは多層膜とし、二酸化シリコン膜201上
に、第1のチタン層、酸化チタン層及び第2のチタン層
を順に形成した。
【0064】なお、前記中間層を構成する第1のチタン
層、酸化チタン層及び第2のチタン層と、白金下部電極
104は、直流スパッタリング法により4層連続形成し
た。また、酸化チタン層は、10%酸素雰囲気によるリ
アクティブスパッタリング法によって形成した。その他
の膜構造、製造方法は、実施の形態1と同様とした。
【0065】前記中間層の構成と評価結果を表2に示
す。なお、膜厚の単位はÅとし、圧電歪み定数の単位
は、pC/Nとした。判定基準は以下の通りに設定し
た。
【0066】(判定基準) 白金下部電極の剥離発生率が5%を超える × 白金下部電極の剥離発生率が0.5〜5% ○ 白金下部電極の剥離発生率が0.5%未満 ◎
【0067】
【表2】
【0068】表2から、前記中間層に酸化チタン層が含
まれない場合は、白金下部電極の密着力が著しく劣るこ
とが立証された。また、中間層に酸化チタン層が含まれ
ていても、この中間層の膜厚が200Åより薄い際に
は、白金下部電極に対する密着層としての機能を果たさ
ないことが立証された。さらにまた、中間層の膜厚が1
500Åを超えると、密着力は確保できるが、圧電歪み
定数が小さくなるという結果となり、高密度化には適さ
ない。
【0069】なお、前記中間層は、二酸化シリコン膜2
01側に形成された第1のチタン層の膜厚が、200〜
400Å、酸化チタン層の膜厚が、100〜300Å、
酸化チタン層上に形成された第2のチタン層の膜厚が、
50〜100Åであることが特に好適である。
【0070】中間層の構成を前述した構成とし、かつ中
間層の膜厚を、200〜1500Å、さらに好適には、
300〜800Åに設定すれば、白金下部電極の密着力
に優れ、圧電特性に優れる圧電体素子を得ることができ
る。
【0071】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大きな圧電歪み定数を得るのに不可欠な三成分系の圧電
体膜の高温処理においても、白金下部電極が剥離した
り、圧電体膜に浮きや剥離が発生することを防止でき
る。したがって、耐久性に優れ、信頼性が高い圧電体素
子を得ることができる。さらに、この圧電体薄膜素子を
用いることで、高解像度が達成され、信頼性が高いイン
クジェット式記録ヘッドを得ることができる。また、前
記圧電体素子を薄膜化することが可能であるため、より
解像度の高いインクジェット式記録ヘッドを得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の実施の形態におけるインクジ
ェット式記録ヘッドの概略を示す斜視図である。(b)
は、図1(a)のA−A'断面拡大図である。
【図2】図1に示すインクジェット式記録ヘッドの製造
工程を示す断面図である。
【符号の説明】
101 単結晶シリコン基板 102 インク室 104 白金下部電極 105 圧電体膜 106 上部電極 107 ノズル板 108 ノズル口 201、202 二酸化シリコン膜 203 開口部

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成された二酸化シリコン膜
    と、当該二酸化シリコン膜上に形成された白金下部電極
    と、当該白金下部電極上に形成された圧電体膜と、当該
    圧電体膜上に形成された上部電極と、を備えてなる圧電
    体薄膜素子であって、 前記白金下部電極の膜厚(X)と、前記二酸化シリコン
    膜の膜厚(Y)との関係が、0.5≦X/Y≦4であ
    り、かつ3000Å≦X≦2μmである圧電体薄膜素
    子。
  2. 【請求項2】 前記二酸化シリコン膜と白金下部電極と
    の間に中間層が形成されてなる請求項1記載の圧電体薄
    膜素子。
  3. 【請求項3】 前記白金下部電極の膜厚(X)と、前記
    二酸化シリコン膜の膜厚(Y)との関係が、 1≦X/Y≦3であり、かつ3000Å≦X≦1.5μ
    m である請求項1または請求項2記載の圧電体薄膜素子。
  4. 【請求項4】 前記中間層は、少なくともチタン酸化物
    を含んでなる請求項2記載の圧電体薄膜素子。
  5. 【請求項5】 前記中間層の膜厚が、200Å〜150
    0Åである請求項2または請求項4記載の圧電体薄膜素
    子。
  6. 【請求項6】 前記圧電体膜が、チタン酸ジルコン酸鉛
    である請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の
    圧電体薄膜素子。
  7. 【請求項7】 前記圧電体膜の化学式が、 PbTiαZrβ(Mg1/3Nb2/3)γO3+δPbO 但し、α+β+γ=1、であり、前記化学式中の α、
    β、γ及びδが、 0.35≦α≦0.55 0.25≦β≦0.55 0.1≦γ≦0.4 0≦δ≦0.3 の範囲内にある請求項1ないし請求項6のいずれか一項
    に記載の圧電体薄膜素子。
  8. 【請求項8】 前記圧電体膜がゾルゲル法により形成さ
    れてなる請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載
    の圧電体薄膜素子。
  9. 【請求項9】 インク室が形成された基板と、当該イン
    ク室の一方を封止するとともに、表面にたわみ振動モー
    ドの圧電体薄膜素子が固定された振動板と、前記インク
    室の他方の面を封止するとともに、インク吐出用のノズ
    ル口が形成されたノズル板と、を備えてなるインクジェ
    ット式記録ヘッドであって、前記圧電体薄膜素子が、請
    求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の圧電体破
    棄膜素子からなるインクジェット式記録ヘッド。
  10. 【請求項10】 前記圧電体膜が、前記インク室に対応
    する領域のみに形成されてなる請求項9記載のインクジ
    ェット式記録ヘッド。
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