TWI597873B - 壓電元件之製造方法 - Google Patents

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TWI597873B
TWI597873B TW105128805A TW105128805A TWI597873B TW I597873 B TWI597873 B TW I597873B TW 105128805 A TW105128805 A TW 105128805A TW 105128805 A TW105128805 A TW 105128805A TW I597873 B TWI597873 B TW I597873B
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平井栄樹
清水稔弘
高部本規
大澤栄治
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精工愛普生股份有限公司
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Description

壓電元件之製造方法
本發明係關於一種壓電元件之製造方法。
已知有如下液體噴射頭，即，藉由使壓電元件變形而使壓力產生室內之液體產生壓力變動，從而使液滴自與壓力產生室連通之噴嘴開口噴射。作為該液體噴射頭之代表例，有使墨滴以液滴形式噴射之噴墨式記錄頭。噴墨式記錄頭例如於設置有與噴嘴開口連通之壓力產生室之流路形成基板之一面側具備壓電元件，藉由壓電元件之驅動而使振動板變形，藉此使壓力產生室內之墨水產生壓力變化，從而使墨滴自噴嘴開口噴射。
壓電元件具備於基板上針對各壓力產生室而設置之第1電極(個別電極)、遍及各第1電極上而設置之壓電體層、及設置於壓電體層上之第2電極(共用電極)。為了抑制壓電元件之特性降低等，第2電極係藉由將使用選自由銥、鉑及鈀所組成之群中之任一者之層積層複數層而形成(例如，參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-196329號公報
然而，於使用銥及鈀之情形時，功函數較小，因此於第1電極與第2電極之間漏電流較大，從而有壓電體層被破壞之虞，於可靠性方面存在問題。
又，於使噴墨式記錄頭進行高速印字之情形時，必須使液滴變大，但為了使之噴出較大之液滴，必須亦使施加於壓電元件之驅動電壓變大。若使驅動電壓變大，則會產生壓電元件之可靠性降低之問題。
為了解決上述問題，可考慮使用鉑。由於鉑之功函數最大，且肖特基能障較高，故而可抑制漏電流。然而，鉑存在易於自壓電體層剝離之問題。
本發明鑒於此種情況，目的在於提供一種抑制漏電流及電極之剝離而可靠性提高之壓電元件之製造方法。
解決上述問題之本發明之態樣係一種壓電元件之製造方法，該壓電元件具備第1電極、壓電體層、以及包含第1鉑層及第2鉑層之第2電極，且上述第1電極係針對各主動部而電性獨立地設置之個別電極，上述第2電極係遍及複數個上述主動部而電性共通地設置之共用電極；該壓電元件之製造方法之特徵在於：於設置於上述第1電極上之上述壓電體層上，藉由濺鍍法形成具有壓縮應力或拉伸應力之上述第1鉑層，並以與形成上述第1鉑層時不同之濺鍍功率，藉由濺鍍法於上述第1鉑層上形成具有拉伸應力或壓縮應力之上述第2鉑層。
於該態樣中，藉由使用包含第1鉑層及第2鉑層之第1層，可形成抑制漏電流、防止破壞之可靠性較高之壓電元件。並且，藉由以不同之濺鍍功率形成第1鉑層及第2鉑層，可形成應力被緩和而抑制剝離或破壞之第1層，可製造可靠性較高之壓電元件。
又，較佳為，於上述壓電體層上，藉由濺鍍法形成具有壓縮應 力之上述第1鉑層，並於上述第1鉑層上，以低於形成上述第1鉑層時之濺鍍功率，藉由濺鍍法形成具有拉伸應力之上述第2鉑層。藉此，可製造第1鉑層對壓電體層之密接性進一步提高，且可靠性進一步更高之壓電元件。
又，較佳為，於上述第2鉑層上形成鈦層。藉此，可製造第1層與第2層之密接性提高，且可靠性較高之壓電元件。
又，較佳為，於形成上述第2鉑層之後，進行熱處理。藉此，使鈦層吸收包含於壓電體層之過剩鉛，從而可形成高可靠性之壓電元件。
又，較佳為，上述第2電極包含設置於包含上述第1鉑層及上述第2鉑層之第1層上之第2層，並形成覆蓋上述第1層之表面及上述壓電體層之側面之上述第2層。藉此，藉由第2層，可更確實地使第1層與壓電體層密接。
又，較佳為形成包含選自由銥、鎳、鎢、鋁、鎳鉻合金、金、及鈦所組成之群中之至少一種金屬之上述第2層。藉此，藉由第2層，可更確實地使第1層與壓電體層密接。
1‧‧‧頭部
2‧‧‧裝置本體
3‧‧‧托架軸
4‧‧‧托架
5‧‧‧墨匣
6‧‧‧驅動馬達
7‧‧‧正時皮帶
8‧‧‧壓板
10‧‧‧流路形成基板
11‧‧‧間隔壁
12‧‧‧壓力產生室
13‧‧‧墨水供給路
14‧‧‧連通路
15‧‧‧連通部
20‧‧‧噴嘴板
21‧‧‧噴嘴開口
30‧‧‧保護基板
31‧‧‧壓電元件保持部
32‧‧‧歧管部
33‧‧‧貫通孔
35‧‧‧接著劑
40‧‧‧柔性基板
41‧‧‧密封膜
42‧‧‧固定板
43‧‧‧開口部
50‧‧‧振動板
51‧‧‧彈性膜
52‧‧‧絕緣體膜
53‧‧‧遮罩膜
60‧‧‧第1電極
70‧‧‧壓電體層
74‧‧‧壓電體膜
80‧‧‧第2電極
81‧‧‧第1層
81a‧‧‧第1鉑層
81b‧‧‧第2鉑層
82‧‧‧第2層
82A‧‧‧電極層
83‧‧‧去除部
90‧‧‧引線電極
91‧‧‧個別引線電極
92‧‧‧共用引線電極
100‧‧‧歧管
110‧‧‧流路形成基板用晶圓
191‧‧‧密接層
192‧‧‧導電層
300‧‧‧壓電元件
310‧‧‧主動部
I‧‧‧噴墨式記錄頭
II‧‧‧噴墨式記錄裝置(液體噴射裝置)
S‧‧‧記錄片
圖1係噴墨式記錄頭之立體圖。
圖2係噴墨式記錄頭之流路形成基板之俯視圖。
圖3係依據圖2之A-A'線之剖視圖。
圖4係將圖3之一部分放大後之剖視圖。
圖5係依據圖3之B-B'線之剖視圖。
圖6係將圖5之一部分放大後之剖視圖。
圖7係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖8係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖9係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖10係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖11係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖12係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖13係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖14係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖15係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖16係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖17係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖18係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖19係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖20係表示壓電元件之製造方法之剖視圖。
圖21係表示噴墨式記錄裝置之一例之概略立體圖。
<實施形態1>
圖1係作為本發明之實施形態1之液體噴射頭之一例之噴墨式記錄頭之立體圖，圖2係噴墨式記錄頭之流路形成基板之俯視圖，圖3係依據圖2之A-A'線之剖視圖，圖4係將圖3之一部分放大後之剖視圖，圖5係依據圖3之B-B'線之剖視圖，圖6係將圖5之一部分放大後之剖視圖。
於噴墨式記錄頭I所具備之基板即流路形成基板10形成有被複數個間隔壁11劃分之壓力產生室12。壓力產生室12沿著並排設置噴出相同顏色之墨水之複數個噴嘴開口21之方向而並排設置。以下，將該方向稱為壓力產生室12之並排設置方向、或第1方向X。又，以下，將與該第1方向X正交之方向稱為第2方向Y。進而，以下，將與第1方向X及第2方向Y之兩者正交之方向稱為第3方向Z。
於流路形成基板10之壓力產生室12之長邊方向之一端部側即第2 方向Y之一端部側，墨水供給路13與連通路14被複數個間隔壁11劃分。於連通路14之外側(於第2方向Y與壓力產生室12相反之側)形成有連通部15，該連通部15構成成為各壓力產生室12之共用之墨水室(液體室)之歧管100之一部分。即，於流路形成基板10，設置有包含壓力產生室12、墨水供給路13、連通路14及連通部15之液體流路。
於流路形成基板10之一面側、即壓力產生室12等液體流路形成開口之面，藉由接著劑或熱熔接膜等接合有穿設有與各壓力產生室12連通之噴嘴開口21之噴嘴板20。即，於噴嘴板20，在第1方向X並排設置有噴嘴開口21。
於流路形成基板10之另一面側形成有振動板50。本實施形態之振動板50包含形成於流路形成基板10上之彈性膜51、及形成於彈性膜51上之絕緣體膜52。再者，壓力產生室12等液體流路係藉由自一面對流路形成基板10進行各向異性蝕刻而形成，壓力產生室12等液體流路之另一面係由振動板50(彈性膜51)構成。
於絕緣體膜52上形成有包含第1電極60、壓電體層70、及第2電極80之壓電元件300。於本實施形態中，形成有壓力產生室12之流路形成基板10、振動板50、及壓電元件300成為作為具備壓電元件之壓電裝置之一例之致動器裝置。
構成壓電元件300之第1電極60針對各壓力產生室12被切分，從而構成針對各下述主動部310而獨立之個別電極。第1電極60於壓力產生室之第1方向X上以較壓力產生室12之寬度窄之寬度而形成。即，於壓力產生室12之第1方向X，第1電極60位於與壓力產生室12對向之區域之內側。又，於第2方向Y，第1電極60之兩端部分別延設至壓力產生室12之外側。再者，第1電極60之材料較佳為下述壓電體層70成膜時不會氧化而可維持導電性之材料，例如，較佳地使用鉑(Pt)、銥(Ir)等貴金屬、或以鑭鎳氧化物(LNO)等為代表之導電性氧化物。
作為第1電極60，亦可於上述導電材料與振動板50之間使用用以確保密接力之密接層。於本實施形態中，雖未特別圖示，但使用鈦作為密接層。再者，作為密接層，可使用鋯、鈦、氧化鈦等。即，於本實施形態中，由包含鈦之密接層、及選自上述導電材料之至少一種導電層而形成第1電極60。
壓電體層70係以第2方向Y成為特定之寬度之方式遍及第1方向X而連續地設置。壓電體層70之第2方向Y之寬度寬於壓力產生室12之第2方向Y之長度。因此，於壓力產生室12之第2方向Y，壓電體層70設置至壓力產生室12之外側。
於壓力產生室12之第2方向Y，壓電體層70之墨水供給路13側之端部位於較第1電極60之端部更靠外側。即，第1電極60之端部被壓電體層70覆蓋。又，壓電體層70之噴嘴開口21側之端部位於較第1電極60之端部更靠內側(壓力產生室12側)，第1電極60之噴嘴開口21側之端部並未被壓電體層70覆蓋。
壓電體層70係包含顯示出電氣機械轉換作用之鐵電性陶瓷材料之鈣鈦礦構造之結晶膜(鈣鈦礦型結晶)。作為壓電體層70之材料，例如，可使用鋯鈦酸鉛(PZT)等鐵電性壓電材料、或於其中添加有氧化鈮、氧化鎳或氧化鎂等金屬氧化物者等。又，作為壓電體層70之材料，並不限定於包含鉛之鉛系之壓電材料，亦可使用不包含鉛之非鉛系之壓電材料。
壓電體層70雖於下文進行詳細敍述，但可利用溶膠-凝膠法、MOD(Metal-Organic Decomposition，有機金屬分解)法等液相法、或濺鍍法、雷射剝蝕法等PVD(Physical Vapor Deposition，物理氣相沈積)法(氣相法)等而形成。
第2電極80設置於壓電體層70之與第1電極60為相反面側，構成複數個主動部310所共用之共用電極。於本實施形態中，第2電極80具 備設置於壓電體層70側之第1層81、及設置於第1層81之與壓電體層70為相反側之第2層82。
第1層81包含鉑(Pt)。進而，第1層81係將第1鉑層81a及第2鉑層81b積層而成者。
第1鉑層81a係第1層81中形成於壓電體層70側之包含鉑之層。雖於下文進行詳細敍述，但第1鉑層81a係藉由濺鍍法而形成，例如具有約2.5nm之膜厚。
第2鉑層81b係第1層81中形成於第2層82側之包含鉑之層。雖於下文進行詳細敍述，但第2鉑層81b係藉由濺鍍法而形成，例如具有約2.5nm之膜厚。
第1鉑層81a及第2鉑層81b均藉由濺鍍法而形成，但濺鍍功率(於濺鍍法中，供給至包含鉑之靶之功率)不同。於本實施形態中，利用濺鍍法形成第2鉑層81b時所應用之濺鍍功率低於利用濺鍍法形成第1鉑層81a時所應用之濺鍍功率。以相對較高之濺鍍功率而形成之第1鉑層81a對壓電體層70之密接性較佳。
進而，由於第1鉑層81a係以相對較高之濺鍍功率而形成，故而具有壓縮應力。另一方面，由於第2鉑層81b係以相對較低之濺鍍功率而形成，故而具有拉伸應力。由於將如此般具有不同壓縮應力及拉伸應力之第1鉑層81a及第2鉑層81b積層，故而其等之壓縮應力及拉伸應力得以緩和。藉由如此般緩和應力，包含第1鉑層81a及第2鉑層81b之第1層81對壓電體層70之密接性提高。又，由於第1鉑層81a及第2鉑層81為相同金屬種類，故而其等之密接性亦較高。
如此，壓電元件300藉由具備包含第1鉑層81a及第2鉑層81b之第1層81，而成為抑制漏電流而抑制了壓電體層70之破壞之可靠性較高者。並且，壓電元件300藉由具備利用濺鍍法以不同濺鍍功率而形成之第1鉑層81a及第2鉑層81b，而成為應力被緩和而抑制了第1層81之 剝離或破壞之可靠性較高者。
再者，亦可考慮僅將利用濺鍍法所得之第1鉑層81a作為第1層81。於此情形時，由於第1鉑層81a之壓縮應力未被緩和，故而有因壓縮應力而第1鉑層81a被剝離或被破壞之虞。即便於藉由濺鍍法以較低之濺鍍功率形成第1鉑層81a之情形時，由於在第1鉑層81a產生拉伸應力，該拉伸應力未被緩和，故而亦有第1鉑層81a被剝離或被破壞之虞。
第2層82較佳為鉑及相對於壓電體層密接力較高且電阻較低之金屬。具體而言，較佳為使用選自由銥、鎳、鎢、鋁、鎳鉻合金、金、及鈦所組成之群中之至少一種金屬。又，亦可於第1層81與第2層82之間，即於第2鉑層81b上，設置包含鈦之鈦層。於本實施形態中，作為第2層82，使用銥(Ir)與鈦(Ti)之積層電極。
第1層81僅形成於壓電體層70上，即，僅形成於壓電體層70之與流路形成基板10為相反側之表面上。又，於本實施形態中，第2層82遍及第1層81上、未設置有第1層81之壓電體層70之側面上、及第1電極60上而連續地設置。
第1層81上之第2層82與第1電極60上之第2層82係藉由去除部83被電性地切斷。即，第1層81上之第2層82與第1電極60上之第2層82雖由同一層構成，但係以電性不連續之方式形成。此處，去除部83設置於壓電體層70上之噴嘴開口21側，且於厚度方向貫通第1層81及第2層82而將其等電性切斷。此種去除部83係遍及第1方向X連續地於厚度方向貫通第2電極80而設置。
壓電元件300係藉由對第1電極60與第2電極80之間施加電壓而產生位移。即，藉由對兩電極60、80之間施加電壓，於被第1電極60與第2電極80夾著之壓電體層70產生壓電應變。並且，將對兩電極60、80施加電壓時，壓電體層70產生壓電應變之部分稱為主動部310。相 對於此，將壓電體層70未產生壓電應變之部分稱為非主動部。該主動部310之第1方向X之端部係藉由第1電極60而界定。又，主動部310之第2方向Y之端部係藉由第2電極80(去除部83)而界定。
於壓電元件300之第1電極60、及第2電極80連接有個別引線電極91、及共用引線電極92。
於本實施形態中，個別引線電極91及共用引線電極92(以下，將兩者一併稱為引線電極90)雖由同一層構成，但係以電性不連續之方式形成。具體而言，引線電極90具備設置於電極(第2電極80之第2層82)側之密接層191、及設置於密接層191上之導電層192。
密接層191係用以提高第2層82、振動板50等與導電層192之密接性者，作為其材料，例如，可使用鎳(Ni)、鉻(Cr)、鎳鉻(NiCr)、鈦(Ti)、鈦鎢(TiW)等。當然，密接層191可為將如上所述者作為單一材料使用者，又，亦可為複數種材料混合而成之複數種材料，進而，還可為積層不同材料之複數層者。於本實施形態中，使用鎳鉻(NiCr)作為密接層191。
又，導電層192只要為導電性比較高之材料，則並無特別限定，例如，可使用金(Au)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)等。於本實施形態中，使用金(Au)作為導電層192。
個別引線電極91設置於第1電極60上，該第1電極60設置於壓電體層70之外側。順便說一下，於第1電極60上，設置有與第2電極80之第2層82由同一層構成，且與第2層82不連續之電極層82A。因此，第1電極60與個別引線電極91係經由該電極層82A而電性連接。
共用引線電極92設置於第2電極80上(壓電體層70之第2電極80上)。如圖1及圖2所示，此種共用引線電極92於流路形成基板10之第1方向X之兩端部，在第2方向Y連續地被引出至振動板50上。
於形成有此種壓電元件300之流路形成基板10上，藉由接著劑35 而接合有保護壓電元件300之保護基板30。於保護基板30設置有壓電元件保持部31，該壓電元件保持部31係劃分形成收容壓電元件300之空間之凹部。又，於保護基板30設置有構成歧管100之一部分之歧管部32。歧管部32係於厚度方向貫通保護基板30而遍及壓力產生室12之寬度方向而形成，且如上所述般與流路形成基板10之連通部15連通。又，於保護基板30設置有於厚度方向貫通保護基板30之貫通孔33。各主動部310之連接於第1電極60之引線電極90(個別引線電極91)及連接於第2電極80之引線電極90(共用引線電極92)於該貫通孔33內露出，連接於未圖示之驅動電路之連接配線之一端於該貫通孔33內連接於引線電極90。
於保護基板30上接合有包含密封膜41及固定板42之柔性基板40。密封膜41係由剛性較低且具有可撓性之材料構成，藉由該密封膜41密封歧管部32之一面。又，固定板42係利用金屬等硬質之材料而形成。由於該固定板42之與歧管100對向之區域成為於厚度方向完全被去除之開口部43，故而歧管100之一面僅被具有可撓性之密封膜41密封。
於此種本實施形態之噴墨式記錄頭I中，自與未圖示之外部墨水供給機構連接之墨水導入口引入墨水，自歧管100至噴嘴開口21為止之內部由墨水填滿之後，依據來自驅動電路之記錄信號，對與壓力產生室12對應之各個第1電極60與第2電極80之間施加電壓。藉此，振動板50與壓電元件300一併發生彎曲變形，各壓力產生室12內之壓力提高，從而自各噴嘴開口21噴射墨滴。
對包括本實施形態之壓電元件之製造方法之噴墨式記錄頭之製造方法進行說明。再者，圖7~圖20係表示壓電元件及噴墨式記錄頭之製造方法之剖視圖。
如圖7所示，於一體地形成有複數個流路形成基板10之矽晶圓即 流路形成基板用晶圓110之表面形成振動板50。於本實施形態中，形成由藉由對流路形成基板用晶圓110進行熱氧化而形成之二氧化矽(彈性膜51)、與藉由在利用濺鍍法成膜後進行熱氧化而形成之氧化鋯(絕緣體膜52)積層而成之振動板50。
繼而，如圖8所示，於絕緣體膜52之整個面形成第1電極60。該第1電極60之材料並無特別限定，例如，較佳地使用即便於高溫下亦不失導電性之鉑、銥等金屬、或氧化銥、鑭鎳氧化物等導電性氧化物、及該等材料之積層材料。又，第1電極60例如可藉由濺鍍法或PVD法(物理蒸鍍法)、雷射剝蝕法等氣相成膜、旋轉塗佈法等液相成膜等而形成。又，亦可於上述導電材料與振動板50之間使用用以確保密接力之密接層。於本實施形態中，雖未特別圖示，但使用鈦作為密接層。再者，作為密接層，可使用鋯、鈦、氧化鈦等。又，亦可於電極表面(壓電體層70之成膜側)形成用以控制壓電體層70之結晶成長之控制層。於本實施形態中，使用鈦作為壓電體層70(PZT)之結晶控制。由於鈦於壓電體層70之成膜時被取入至壓電體層70內，故而形成壓電體層70之後不會以膜之形式存在。作為結晶控制層，亦可使用鑭鎳氧化物等鈣鈦礦型結晶構造之導電性氧化物等。
繼而，於本實施形態中，形成包含鋯鈦酸鉛(PZT)之壓電體層70。該壓電體層70可藉由所謂溶膠-凝膠法而形成，該溶膠-凝膠法係藉由對將金屬錯合物溶解、分散於溶劑中而成之所謂溶膠進行塗佈乾燥而使之凝膠化，進而於高溫下進行焙燒，而獲得包含金屬氧化物之壓電體層70。再者，壓電體層70之製造方法並不限定於溶膠-凝膠法，例如，亦可使用MOD(Metal-Organic Decomposition)法、或者濺鍍法或雷射剝蝕法等PVD(Physical Vapor Deposition)法等。即，壓電體層70可利用液相法、氣相法之任一者而形成。
於本實施形態中，藉由積層複數層壓電體膜74而形成壓電體層 70。具體而言，如圖9所示，於在第1電極60上形成有第1層之壓電體膜74之階段，使第1電極60及第1層之壓電體膜74以其等之側面傾斜之方式同時圖案化。再者，第1電極60及第1層之壓電體膜74之圖案化例如可藉由反應性離子蝕刻(RIE)、離子研磨等乾式蝕刻而進行。
此處，例如，於使第1電極60圖案化之後形成第1層之壓電體膜74之情形時，由於進行光微影步驟、離子研磨、灰化而使第1電極60圖案化，故而第1電極60之表面、或設置於表面之未圖示之鈦等之籽晶層等發生變質。如此，即便於已變質之面上形成壓電體膜74，該壓電體膜74之結晶性亦不良好，且第2層以後之壓電體膜74亦會受第1層之壓電體膜74之結晶狀態影響而結晶成長，故而無法形成具有良好之結晶性之壓電體層70。
與其相比，若形成第1層之壓電體膜74之後與第1電極60同時地進行圖案化，則第1層之壓電體膜74與鈦等籽晶相比作為使第2層以後之壓電體膜74良好地結晶成長之籽晶(晶種)之性質亦較強，即便因進行圖案化於表層形成極薄之變質層，亦不會對第2層以後之壓電體膜74之結晶成長造成較大之影響。
再者，亦可於在成膜第2層之壓電體膜74之前露出之振動板50上(本實施形態中係作為氧化鋯之絕緣體膜52)成膜第2層以後之壓電體膜74時，使用結晶控制層(中間結晶控制層)。於本實施形態中，使用鈦作為中間結晶控制層。該包含鈦之中間結晶控制層與形成於第1電極60上之結晶控制層之鈦同樣地，於成膜壓電體膜74時被取入至壓電體膜74。順便說一下，於中間結晶控制層成為中間電極或串聯連接之電容器之介電體之情形時，會引起壓電特性之降低。因此，中間結晶控制層較理想為被取入至壓電體膜74(壓電體層70)，從而於壓電體層70之成膜後不會以膜之形式殘留。
繼而，如圖10所示，藉由積層第2層以後之壓電體膜74，形成包 含複數層壓電體膜74之壓電體層70。順便說一下，第2層以後之壓電體膜74遍及絕緣體膜52上、第1電極60及第1層之壓電體膜74之側面上、以及第1層之壓電體膜74上而連續地形成。
繼而，於壓電體層70上形成構成第2電極80之第1層81。該第1層81係藉由首先形成第1鉑層81a，其後，形成第2鉑層81b而形成。
如圖11所示，於壓電體層70上形成第1鉑層81a。具體而言，於濺鍍裝置之腔室內，配置流路形成基板用晶圓110及包含鉑之靶。繼而，將惰性氣體導入至腔室內，將流路形成基板用晶圓110設定為特定溫度，對靶供給濺鍍功率，藉此形成利用濺鍍法所得之第1鉑層81a。
濺鍍功率高於形成第2鉑層81b時之濺鍍功率。例如，將濺鍍功率設為31kW/m2。又，成膜時之溫度較佳為250℃~330℃左右。此處，於此種成膜條件下，形成厚度約為2.5nm之第1鉑層81a。
藉由以相對較高之濺鍍功率形成第1鉑層81a，可提高第1鉑層81a對壓電體層70之密接性。又，由於應用了相對較高之濺鍍功率，故而可形成具有壓縮應力之第1鉑層81a。
又，雖未特別圖示，但亦可於形成第1鉑層81a之後，對第1鉑層81a進行熱處理。藉由該熱處理，對利用濺鍍法所得之第1鉑層81a造成之損壞得以恢復，可形成可靠性更高之壓電元件300。
繼而，如圖12所示，於第1鉑層81a上形成第2鉑層81b。具體而言，與第1鉑層81a同樣地，使用濺鍍裝置，藉由濺鍍法於第1鉑層81a上形成第2鉑層81b。藉由以此方式於第1鉑層81a上形成第2鉑層81b，而形成包含該等層之第1層81。
濺鍍功率低於形成第1鉑層81a時之濺鍍功率。此處，例如，將濺鍍功率設為9.3kW/m2。又，成膜時之溫度較佳為250℃~330℃左右。此處，於此種成膜條件下，形成厚度約為2.5nm之第2鉑層81b。
如此，由於應用了相對較低之濺鍍功率，故而可形成具有拉伸應力之第2鉑層81b。即，由於在具有壓縮應力之第1鉑層81a上積層了具有拉伸應力之第2鉑層81b，故而可緩和壓縮應力及拉伸應力。藉此，可形成包含第1鉑層81a及第2鉑層81b，且相對於壓電體層70密接性較高之第1層81。
再者，上述壓電元件300係以相對較高之濺鍍功率形成第1鉑層81a，且以相對較低之濺鍍功率形成第2鉑層81b，但亦可相反。即，亦可以相對較低之濺鍍功率形成第1鉑層81a，以相對較高之濺鍍功率形成第2鉑層81b。藉此，可於具有拉伸應力之第1鉑層81a上，形成積層有具有壓縮應力之第2鉑層81b之第1層81。由於在此種第1層81中，應力亦被緩和，故而可抑制自壓電體層70之剝離。
又，濺鍍裝置只要為可形成鉑層之構成、方式，則並無特別限定。例如，可使用採用二極法、磁控濺鍍法等之濺鍍裝置。又，第1鉑層81a及第2鉑層81b之膜厚並不限定於上述之2.5nm。第1鉑層81a與第2鉑層81b無需為相同膜厚，可根據第1鉑層81a與第2鉑層81b之應力而調整膜厚。例如，於第1鉑層81a之壓縮應力之絕對值之大小大於第2鉑層81b之拉伸應力之絕對值之大小時，可藉由使第1鉑層81a之厚度薄於第2鉑層81b之厚度而抑制剝離。進而，只要應用於第1鉑層81a之濺鍍功率高於應用於第2鉑層81b之濺鍍功率，則其他成膜條件並無特別限定。
雖未特別圖示，但亦可於第1層81上、即第2鉑層81b上，形成包含鈦(Ti)之鈦層，其後，進行熱處理。鈦層可藉由濺鍍法而形成，膜厚例如較佳為約2.5nm。熱處理例如於700℃且於氧氣氛圍下進行5分鐘。
藉由以此方式於包含鉑之第1層81上設置鈦層並進行熱處理，而包含於壓電體層70過剩鉛通過第1層81被鈦吸收。藉此，提供高可靠 性之壓電元件300。再者，亦可未必實施熱處理。於此情形時，鈦層作為第1層81與第2層82之密接層發揮功能，而提供高可靠性之壓電元件300。
繼而，如圖13所示，對應於各壓力產生室12使第1層81及壓電體層70圖案化。於本實施形態中，藉由所謂光微影法進行圖案化，該光微影法係於第1層81上設置形成為特定形狀之遮罩(未圖示)，並經由該遮罩對第1層81及壓電體層70進行蝕刻。再者，壓電體層70之圖案化例如可列舉反應性離子蝕刻或離子研磨等乾式蝕刻。
繼而，如圖14所示，藉由遍及流路形成基板用晶圓110之一面側(形成有壓電體層70之表面側)，即，遍及第1層81上、使壓電體層70圖案化之側面上、絕緣體膜52上、及第1電極60上等形成第2層82而形成第2電極80。
該第2層82較佳為鉑及相對於壓電體層密接力較高之金屬。具體而言，較佳為使用選自由銥、鎳、鎢、鋁、鎳鉻合金、金、及鈦所組成之群中之至少一種金屬。於本實施形態中，於上述第1層81上之鈦層形成銥層，將包含鈦層及銥層之積層電極作為第2層82。藉由使用此種金屬形成包含鉑之第1層81、及覆蓋壓電體層70之側面之第2層82，而可更確實地使第1層81與壓電體層70密接。
繼而，如圖15所示，使第2電極80圖案化為特定形狀。藉此，形成去除部83等。
繼而，如圖16所示，遍及流路形成基板用晶圓110之一面之整面形成引線電極90。於本實施形態中，藉由積層密接層191與導電層192而形成引線電極90。
繼而，如圖17所示，使引線電極90圖案化為特定形狀。於引線電極90之圖案化中，只要先利用濕式蝕刻等使先導電層192圖案化，然後藉由濕式蝕刻使密接層191圖案化即可。
繼而，如圖18所示，於流路形成基板用晶圓110之壓電元件300側，經由接著劑35接合為矽晶圓且成為複數個保護基板30之保護基板用晶圓130之後，使流路形成基板用晶圓110變薄為特定之厚度。
繼而，如圖19所示，於流路形成基板用晶圓110新形成遮罩膜53，並圖案化為特定形狀。繼而，如圖20所示，藉由隔著遮罩膜53對流路形成基板用晶圓110進行使用KOH等鹼性溶液之各向異性蝕刻(濕式蝕刻)，而形成與壓電元件300對應之壓力產生室12、墨水供給路13、連通路14及連通部15等。
其後，例如藉由利用切晶等將流路形成基板用晶圓110及保護基板用晶圓130之外周緣部之不需要之部分切斷而去除。繼而，於流路形成基板用晶圓110之與保護基板用晶圓130相反側之面接合穿設有噴嘴開口21之噴嘴板20，並且於保護基板用晶圓130接合柔性基板40，並將流路形成基板用晶圓110等分割為如圖1所示般之一個晶片大小之流路形成基板10等，藉此製成本實施形態之噴墨式記錄頭。
根據以上所說明之本實施形態之壓電元件之製造方法，藉由使用包含第1鉑層81a及第2鉑層81b之第1層81，可製造抑制漏電流且防止破壞之可靠性較高之壓電元件300。並且，藉由濺鍍法以相對較高之濺鍍功率形成第1鉑層81a，以相對較低之濺鍍功率形成第2鉑層81b，藉此可形成應力被緩和而抑制了剝離或破壞之第1層81，可製造可靠性較高之壓電元件300。
<其他實施形態>
以上，對本發明之各實施形態進行了說明，但本發明之基本之構成並不限定於如上所述者。
例如，於上述之實施形態1中，例示了連續地設置有各主動部310之壓電體層70之構成，當然，壓電體層70亦可針對各主動部310而獨立設置。
第2電極80之第1層81係將第1鉑層81a及第2鉑層81b分別各積層一層而成者，但並不特別限定於此。亦可將第1鉑層81a及第2鉑層81b分別形成複數層以上。
第2層82以覆蓋第1層81及壓電體層70之側面之方式構成，但並不限定於此，亦可設為覆蓋第1層81之構成。又，第2層82並非為必需之構成，亦可構成僅包含第1層81之第2電極80。
又，如圖21所示，噴墨式記錄頭I搭載於噴墨式記錄裝置II。
圖21係表示噴墨式記錄裝置之一例之概略立體圖。本實施形態之噴墨式記錄裝置II具備裝置本體2，於裝置本體2設置有沿一方向延伸之托架軸3。於托架軸3安裝有可沿著軸向往復移動之托架4。於托架4搭載有頭部1及墨匣5。
於裝置本體2設置有驅動馬達6及正時皮帶7。正時皮帶7安裝於驅動馬達6及托架4，驅動馬達6之驅動力藉由正時皮帶7而傳遞至托架4。藉由該驅動馬達6之驅動，托架4沿著托架軸3往復移動。
另一方面，於裝置本體2沿著托架軸3而設置有壓板8。藉由給紙滾筒等(未圖示)將被給紙之紙等作為被記錄媒體之記錄片S捲繞至壓板8，並向與托架軸3正交之方向搬送。再者，搬送記錄片S之搬送機構並不限定於給紙滾筒，亦可為傳送帶或轉筒等。
於此種噴墨式記錄裝置II中，托架4沿著托架軸3移動，並且由頭部1噴出墨水而印刷至記錄片S。
再者，於上述之例中，作為噴墨式記錄裝置II，例示了噴墨式記錄頭I搭載於托架4並在主掃描方向上移動者，但其構成並無特別限定。噴墨式記錄裝置II例如亦可為所謂線式之記錄裝置，該線式之記錄裝置係藉由固定噴墨式記錄頭I，並使紙等記錄片S在副掃描方向上移動而進行印刷。
又，於上述之例中，噴墨式記錄裝置II係將作為液體貯存機構之 匣2A、2B搭載於托架4之構成，但並不特別限定於此，例如，亦可將墨水匣等液體貯存機構固定於裝置本體2，並經由管等供給管將液體貯存機構與噴墨式記錄頭I連接。又，液體貯存機構亦可不搭載於噴墨式記錄裝置。
再者，於上述實施之形態中，作為液體噴射頭之一例，列舉噴墨式記錄頭進行了說明，又，作為液體噴射裝置之一例，列舉噴墨式記錄裝置進行了說明，但本發明係廣泛地將液體噴射頭及液體噴射裝置全體作為對象，當然亦可應用於噴射除墨水以外之液體之液體噴射頭或液體噴射裝置。作為其他液體噴射頭，例如，可列舉：用於印表機等圖像記錄裝置之各種記錄頭、用於液晶顯示器等之彩色濾光片之製造之有色材料噴射頭、用於有機EL(Electroluminescence，電致發光)顯示器、FED(Field Emission Display，場發射顯示器)等之電極形成之電極材料噴射頭、用於生物晶片製造之生物有機物噴射頭等，亦可應用於具備上述液體噴射頭之液體噴射裝置。
又，本發明之壓電元件並不限定於搭載於以噴墨式記錄頭為代表之液體噴射頭之壓電致動器，亦可應用於超音波發送器等超音波裝置、超音波馬達、壓力感測器、熱電感測器等其他壓電裝置。

Claims (6)

  1. 一種壓電元件之製造方法，該壓電元件具備第1電極、壓電體層、以及包含第1鉑層及第2鉑層之第2電極，且上述第1電極係針對各主動部而電性獨立地設置之個別電極，上述第2電極係遍及複數個上述主動部而電性共通地設置之共用電極；該壓電元件之製造方法之特徵在於：於設置於上述第1電極上之上述壓電體層上，藉由濺鍍法形成具有壓縮應力或拉伸應力之上述第1鉑層，並以與形成上述第1鉑層時不同之濺鍍功率，藉由濺鍍法於上述第1鉑層上形成具有拉伸應力或壓縮應力之上述第2鉑層。
  2. 如請求項1之壓電元件之製造方法，其中於上述壓電體層上，藉由濺鍍法形成具有壓縮應力之上述第1鉑層，並於上述第1鉑層上，以低於形成上述第1鉑層時之濺鍍功率，藉由濺鍍法形成具有拉伸應力之上述第2鉑層。
  3. 如請求項1或2之壓電元件之製造方法，其中於上述第2鉑層上形成鈦層。
  4. 如請求項3之壓電元件之製造方法，其中，於形成上述第2鉑層之後，進行熱處理。
  5. 如請求項1至4中任一項之壓電元件之製造方法，其中上述第2電極包含第2層，該第2層設置於包含上述第1鉑層及上述第2鉑層之第1層上，並形成覆蓋上述第1層之表面及上述壓電體層之側面之上述第2層。
  6. 如請求項5之壓電元件之製造方法，其中 形成包含選自由銥、鎳、鎢、鋁、鎳鉻合金、金、及鈦所組成之群中之至少一種金屬之上述第2層。
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