(57)【要約】【課題】  より簡易な工程で形成できる有機系材料からなる有機薄膜の形成方法を提供する。【解決手段】  本発明の有機薄膜２０の形成方法は、  （ａ）基体１０の上に接着用溶液を塗布すること、  （ｂ）前記接着用溶液が塗布された前記基体１０の上に、配向が制御されたシート状の有機系材料膜２０ａを接着すること、  （ｃ）前記有機系材料膜２０ａの膜厚を制御すること、を含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基体の上に接着用溶液を塗布すること、
（ｂ）前記接着用溶液が塗布された前記基体の上に、配向が制御されたシート状の有機系材料膜を接着すること、
（ｃ）前記有機系材料膜の膜厚を制御すること、
を含む、有機薄膜の形成方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記（ｃ）は、ウェットエッチングにより行われる、有機薄膜の形成方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記（ａ）は、スピンコート法により行われる、有機薄膜の形成方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記溶液は、その沸点の温度が、前記（ｂ）の処理雰囲気の温度と比して大きい、有機薄膜の形成方法。
【請求項５】
（ａ）基体の上に第１電極を形成すること、
（ｂ）前記第１電極の上に接着用溶液を塗布すること、
（ｃ）前記第１電極の上方に、配向が制御されたシート状の有機系材料膜を接着すること、
（ｄ）前記有機系材料膜の膜厚を制御して、有機薄膜を形成すること、
（ｅ）前記有機薄膜の上方に第２電極を形成すること、
を含む、強誘電体キャパシタの製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記第１電極としてポリマー電極を形成し、
前記接着用溶液として、前記第１電極の上面を溶解するが、前記有機系材料膜を溶解しない性質を有する溶液を用いる、強誘電体キャパシタの製造方法。
【請求項７】
（ａ）基体の上に第１電極を形成すること、
（ｂ）前記第１電極の上に接着用溶液を塗布すること、
（ｃ）前記第１電極の上方に、配向が制御されたシート状の有機系材料膜を接着すること、
（ｄ）前記有機系材料膜の膜厚を制御して、有機薄膜を形成すること、
（ｅ）前記有機薄膜の上方に第２電極を形成すること、
を含む、圧電素子の製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１電極としてポリマー電極を形成し、
前記接着用溶液として、前記第１電極の上面を溶解するが、前記有機系材料膜を溶解しない性質を有する溶液を用いる、圧電素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の有機薄膜の形成方法により形成された、強誘電体膜。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれかに記載の有機薄膜の形成方法により形成された、圧電体膜。
【請求項１１】
請求項５または６に記載の強誘電体キャパシタの製造方法により製造された強誘電体キャパシタを含む、強誘電体メモリ。
【請求項１２】
請求項７または８に記載の圧電素子の製造方法により製造された圧電素子を含む、
圧電アクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の圧電アクチュエータを用いた、インクジェット式記録ヘッド。
【請求項１４】
請求項１３に記載のインクジェット式記録ヘッドを用いた、インクジェットプリンタ。
【請求項１５】
表示体と、タッチパネル部と、入力情報装置とを、含み、
前記タッチパネル部は、
第１電極と、
前記第１電極の上方に設けられた請求項１０に記載の圧電体膜と、
前記圧電体膜を挟み前記第１電極と対向して設けられた第２電極と、を有し、
前記入力情報取得装置は、前記強誘電体が発生する電圧を検出して入力情報を取得し、前記タッチパネル部は、前記表示体の画像が表示される表示画面側に設けられている、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜の形成方法、強誘電体膜、圧電体膜、強誘電体キャパシタの製造方法、圧電素子の製造方法、強誘電体メモリ、圧電アクチュエータ、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンタ、および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機系材料からなる強誘電体膜は、ＰＺＴやＳＢＴなどの無機系材料からなる強誘電体膜と比して、その製造装置や材料が安価であるという利点を有するため、その形成方法や材料の開発が注目されている。このような有機系材料からなる強誘電体膜は、通常、該当する有機系材料を溶解もしくは分散させた原料液を基板に塗布することで形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、有機系材料によっては、その分子構造に強誘電特性や圧電特性の有無が左右されることがある。たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）は、強誘電特性を出すために、分子鎖が特定の構造を取る必要があることは知られている。そのため、これらの有機系材料の原料液を塗布して膜を形成したのちに、分子鎖を所望の構造にするため、熱処理などを施している。しかし、この方法では、十分な強誘電特性を得るために、分子鎖を所望の構造にするのは難しく、より簡易な工程で、良好な強誘電特性や圧電特性が得られる強誘電体膜の形成方法の開発が望まれている。
【０００４】
本発明の目的は、より簡易な工程で形成できる有機系材料からなる有機薄膜の形成方法を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の他の目的は、より簡易な工程で形成することができる有機系材料からなる強誘電体膜、およびこの強誘電体膜を含む強誘電体キャパシタの形成方法を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、より簡易工程で形成される圧電体膜およびこの圧電体膜を含む圧電素子の形成方法を形成することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、強誘電体メモリ、圧電アクチュエータ、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンタおよび電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１．有機薄膜の形成方法
本発明の有機薄膜の形成方法は、
（ａ）基体の上に接着用溶液を塗布すること、
（ｂ）前記接着用溶液が塗布された前記基体の上に、配向が制御されたシート状の有機系材料膜を接着すること、
（ｃ）前記有機系材料膜の膜厚を制御すること、
を含む。
【０００９】
本発明の有機薄膜の形成方法によれば、従来困難が多いとされていた有機系材料からなる薄膜をより簡易な工程で形成することができる。
【００１０】
本発明の有機薄膜の形成方法は、さらに、下記の態様をとることができる。
【００１１】
（Ａ）本発明の有機薄膜の形成方法において、前記（ｃ）は、ウェットエッチングにより行われることができる。
【００１２】
（Ｂ）本発明の有機薄膜の形成方法において、前記（ａ）は、スピンコート法により行われることができる。
【００１３】
（Ｃ）本発明の有機薄膜の形成方法において、前記溶液は、その沸点の温度が、前記（ｂ）の処理雰囲気の温度と比して大きいことができる。
【００１４】
２．強誘電体キャパシタの製造方法
本発明の強誘電体キャパシタの製造方法は、
（ａ）基体の上に第１電極を形成すること、
（ｂ）前記第１電極の上に接着用溶液を塗布すること、
（ｃ）前記第１電極の上方に、配向が制御されたシート状の有機系材料膜を接着すること、
（ｄ）前記有機系材料膜の膜厚を制御して、有機薄膜を形成すること、
（ｅ）前記有機薄膜の上方に第２電極を形成すること、
を含む。
【００１５】
本発明の強誘電体キャパシタの製造方法において、
前記第１電極としてポリマー電極を形成し、
前記接着用溶液として、前記第１電極の上面を溶解するが、前記有機系材料膜を溶解しない性質を有する溶液を用いることができる。
【００１６】
３．圧電素子の製造方法
本発明の圧電素子の製造方法は、
（ａ）基体の上に第１電極を形成すること、
（ｂ）前記第１電極の上に接着用溶液を塗布すること、
（ｃ）前記第１電極の上方に、配向が制御されたシート状の有機系材料膜を接着すること、
（ｄ）前記有機系材料膜の膜厚を制御して、有機薄膜を形成すること、
（ｅ）前記有機薄膜の上方に第２電極を形成すること、
を含む。
【００１７】
本発明の圧電素子の製造方法において、
前記第１電極としてポリマー電極を形成し、
前記接着用溶液として、前記第１電極の上面を溶解するが、前記有機系材料膜を溶解しない性質を有する溶液を用いることができる。
【００１８】
４．強誘電体膜および圧電体膜
本発明の強誘電体膜は、上記の本発明の有機薄膜の形成方法により形成された膜である。
【００１９】
本発明の圧電体膜は、上記の本発明の有機薄膜の形成方法により形成された膜である。
【００２０】
５．その他
本発明の強誘電体メモリは、上記の本発明の強誘電体キャパシタの製造方法により製造された強誘電体キャパシタを含む。
【００２１】
本発明の圧電アクチュエータは、上記の本発明の圧電素子の製造方法により製造された圧電素子を含む。
【００２２】
本発明のインクジェット式記録ヘッドは、上記の本発明の圧電アクチュエータを含む。
【００２３】
本発明のインクジェットプリンタは、上記の本発明のインクジェット式記録ヘッドを用いたものである。
【００２４】
本発明の電子機器は、
表示体と、タッチパネル部と、入力情報装置とを、含み、
前記タッチパネル部は、
第１電極と、
前記第１電極の上方に設けられた本発明にかかる圧電体膜と、
前記圧電体膜を挟み前記第１電極と対向して設けられた第２電極と、を有し、
前記入力情報取得装置は、前記強誘電体が発生する電圧を検出して入力情報を取得し、前記タッチパネル部は、前記表示体の画像が表示される表示画面側に設けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態の一例について説明する。
【００２６】
１．有機薄膜の形成方法
本実施の形態にかかる有機薄膜の形成方法について、図１を参照しつつ説明する。
【００２７】
まず、図１（Ａ）に示すように、所与の基体１０を準備する。基体１０としては、ガラス基板、半導体基板などの他に、可撓性を有する樹脂フィルムなどを用いることができる。樹脂フィルムからなる基体１０としては、たとえば、ポリエステル系（たとえば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）、ポリオレフィン系（たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリアミド系（たとえば、ナイロン、アラミド等）、ポリイミド系、ポリスルホン系、セルロース系などを挙げることができる。これらは、使用目的に応じてその種類、物性（例えば、ヤング率、熱膨張率、表面粗さ、耐熱性、耐溶媒性等）、厚みなどを適宜選択して用いる。
【００２８】
一方、基体１０とは別に、配向が制御されたシート状の有機系材料膜２０ａを準備する。この有機系材料膜２０ａは、公知の延伸処理などが施されて配向が制御され、強誘電特性または圧電特性を示す膜のことをいう。たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）や、ポリフッ化ビニリデンとトリフッ化エチレンとの共重合体、奇数ナイロン、シアノ化ビニリデン、ポリウレア、ＴＧＳおよびロッシェル塩などを挙げることができる。
【００２９】
次に、図１（Ｂ）に示すように、基体１０の上に、接着用溶液を塗布して、塗膜３０を形成する。この接着用溶液は、基体１０と有機系材料膜２０ａとを貼り合わせるための接着剤としての役割を果たす。接着用溶液の材料としては、基体１０と有機系材料膜２０ａとの双方の表面を溶かすことのできる溶液であれば、基体１０および有機系材料膜２０ａの材料に応じて適宜選択することができる。このような溶液の一例としては、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの極性溶媒、種々の多価アルコール、含フッ素溶媒などを例示することができる。なお、接着用溶液は、基体１０の材質によっては、基体１０の表面のみを溶かすことができる溶液であっても用いることができる。この点については、後述する。
【００３０】
また、接着用溶液としては、その溶液の沸点の温度が、後述の有機系材料膜２０ａが接着されるまでの間の処理雰囲気の温度より大きい材料であることが好ましい。これは、接着用溶液の沸点の温度が上記条件を満たしている場合、塗布後の揮発量が少なくて済むという利点があるためである。また、この態様によれば、できる限り少量の溶液の塗布で足りることとなる。接着用溶液は、基体１０の上面もしくは有機系材料膜２０ａの基体の接着面を溶解することで、これらを貼り付ける。そのため、少量の溶液で足りるとすれば、その溶解量を少なくすることができ、基体１０や有機系材料膜２０ａへのダメージを少なくできるという利点を有することになる。
【００３１】
なお、図１（Ｂ）では、基体１０の全面に塗膜３０を形成した場合を図示するが、これに限定されることなく、基体１０の上面であって、少なくとも最終的に有機薄膜を形成したい領域に塗布されていればよい。溶液の塗布方法としては、塗布できる限り特に制限はなく、たとえば、スピンコート法、ディッピング法およびスプレー法などを挙げることができる。これらの塗布方法の中でも、スピンコート法が好ましい。スピンコート法を用いる場合には、短時間で塗布することができるために、揮発性の高い溶液であっても利用でき、また、均一性の高い塗布を行うことができるという利点がある。
【００３２】
次に、図１（Ｃ）に示すように、有機系材料膜２０ａを溶液が塗布された基体の面に貼り合わせる。これにより、基体１０の上に有機系材料膜２０ａを設けることができる。
【００３３】
次に、図１（Ｄ）に示すように、有機系材料膜２０ａの膜厚を制御する。具体的には、有機系材料膜２０ａを薄膜化するのである。この工程は、有機系材料膜２０ａの材質に応じて公知のウェットエッチングやドライエッチングを用いて行うことができる。特に、短時間でエッチングが可能である点や有機系材料膜に与えるダメージの少なさを考慮すると、ウェットエッチングを行うことが好ましい。ウェットエッチングを行う場合のエッチング液としては、有機系材料膜２０ａを溶解することができるものであれば、特に制限はされない。有機系材料膜２０ａが、ＰＶＤＦである場合には、上述のＤＭＦやＮＭＰを用いることができる。
【００３４】
以上の工程により、基体１０の上に有機薄膜２０を形成することができる。
【００３５】
本実施の形態の有機薄膜の形成方法によれば、従来困難が多いとされていた有機系材料からなる薄膜をより簡易な工程で形成することができる。有機系材料からなる有機薄膜は、その配向によって、強誘電特性または圧電特性の傾向が決まる。たとえば、ＰＶＤＦの場合、これが溶解または分散された原料液を所与に基板に塗布して形成されたＰＶＤＦ膜は、安定した結晶構造であるII（α）型の結晶構造をとる。しかし、II（α）型の結晶構造では、強誘電特性が引き出されず、また、安定した結晶構造をとっている膜の結晶構造を変えるのは困難である。しかし、本実施の形態の有機薄膜の形成方法によれば、あらかじめ配向が制御されたシート状の有機系材料膜を用いることで、簡易な工程で所望の特性を有する有機系薄膜を形成することができることになる。
【００３６】
本実施の形態により得られる有機薄膜２０は、有機系材料膜２０ａを準備する段階で、強誘電特性または圧電特性が大きくなるよう適宜配向性を制御することで、それぞれ、強誘電体膜または圧電体膜として用いることができる。
【００３７】
２．強誘電体キャパシタの製造方法
次に、本実施の形態の強誘電体キャパシタの製造方法について、図２を参照しつつ説明する。
【００３８】
まず、図２（Ａ）に示すように、基体１０を準備する。基体１０は、上述の有機薄膜の形成方法の項で述べたとおりである。
【００３９】
基体１０の上に、下部電極１２を形成する。下部電極１２としては、公知の金属電極や導電性を有する高分子からなるポリマー電極を形成することができる。金属電極としては、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、酸化イリジウム、酸化ランタン・ニッケル（ＬＮＯ）アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）などが用いられる。また、ポリマー電極としては、ドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、たとえば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン（ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体など）も好適に用いられる。
【００４０】
一方、基体１０とは別に、配向が制御された有機系材料膜２０ａを準備する。これは、１．の項で述べたとおりである。
【００４１】
次に、図２（Ｂ）に示すように、下部電極１２の上に溶液を塗布し、塗膜３０を形成する。この溶液の役割、材料および塗布方法については、１．の項で述べたとおりであるため、ここでの詳細な説明は省略する。さらに、下部電極１２として、ポリマー電極を用いた場合には、接着用溶液としては、ポリマー電極のみを溶解し、有機系材料膜２０ａを溶解することのない溶液を用いることが好ましい。この態様を取る場合、有機系材料膜２０ａは溶解されないため、ダメージを少なくできる。そのため、あらかじめ制御された配向を確実に維持できるためである。他方、ポリマー電極の導電性は、分子構造による影響を受けることが少ないため、溶解されても導電性を維持することができる。
【００４２】
次に、図２（Ｃ）に示すように、塗膜３０が形成された下部電極１２の上に有機系材料膜２０ａを接着させる。ついて、有機系材料膜２０ａの膜厚を薄膜化することで、有機薄膜２０が形成される。
【００４３】
次に、図２（Ｄ）に示すように、有機薄膜２０の上に上部電極１４を形成する。上部電極１４の材質および形成方法としては、下部電極１２と同様の材質を用いることができるが、中でも、ポリマー電極が好ましい。これは、スパッタ法などの物理的ダメージの多い形成方法により形成しなくて済むため、有機薄膜へのダメージを少なくすることができるためである。ここで、蒸着法により形成されたアルミ電極についても低温・低ダメージで形成することが可能である。
【００４４】
以上の工程により、有機薄膜が、対向する２つの電極（上部電極１４および下部電極１２）に挟まれた構造からなる強誘電体キャパシタを形成することができる。
【００４５】
本実施の形態の強誘電体キャパシタの製造方法によれば、良好な強誘電特性を示す有機薄膜を含む強誘電体キャパシタを簡易な工程で形成することができる。また、本実施の形態にかかる製造方法により製造される強誘電体キャパシタは、上記理由によりヒステリシス特性の良好な強誘電体キャパシタである。
【００４６】
（実験例）
以下に、本実施の形態の製造方法の実験例について説明する。本実験例では、基体１０としてガラス基板を準備した。ガラス基板の上に、ポリイミドからなる粘着性両面テープを貼り付け、さらにその上にポリアミド膜を貼り付けた。ポリアミド膜は、実装基板の役割を果たす。
ポリアミド膜の上に下部電極１２として、ポリアニリンからなるポリマー電極を形成した。この下部電極１２の膜厚は、３２０μｍであった。ついで、下部電極１２の上に、ＤＭＦを塗布して塗膜３０を形成した。塗膜３０が形成された面の上に、あらかじめ準備しておいた延伸処理をして配向が制御された有機系材料膜（膜厚は１００μｍ）２０ａを載せ接着させた。ついで、有機系材料膜２０ａをウェットエッチングによりエッチングし、その膜厚が１００ｎｍになるまで薄膜化を行い、有機薄膜２０を形成した。有機薄膜２０の上に上部電極１４として、３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）からなるポリマー電極を形成した。ポリイミド粘着テープからポリアミド膜を剥がすことにより、フレキシブルな強誘電体キャパシタが形成された。
【００４７】
図３に、この強誘電体キャパシタのヒステリシス特性を示す。図３から分かるように、本実施の形態にかかる強誘電体キャパシタは、良好な角形性を有していることが確認された。
【００４８】
３．圧電素子の製造方法
本実施の形態の圧電素子の製造方法については、有機薄膜の特性が異なる点以外は、構成や部材および形成方法などは強誘電体キャパシタと同様である。詳細な説明は、後述の４．２の項を参照されたい。
【００４９】
４．その他（適用例）
４．１．強誘電体メモリ
次に、本実施の形態にかかる形成方法により形成された強誘電体膜を含む強誘電体メモリについて説明する。
【００５０】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、上記実施の形態の製造方法により得られる強誘電体キャパシタを用いた強誘電体メモリ装置１０００を模式的に示す図である。なお、図４（Ａ）は、強誘電体メモリ装置１０００の平面的形状を示すものであり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＩ−Ｉ断面を示すものである。
【００５１】
強誘電体メモリ装置１０００は、図３（Ａ）に示すように、メモリセルアレイ２００と、周辺回路部３００とを有する。そして、メモリセルアレイ２００と周辺回路部３００とは、異なる層に形成されている。また、周辺回路部３００は、メモリセルアレイ２００に対して半導体基板４００上の異なる領域に配置されている。なお、周辺回路部３００の具体例としては、Ｙゲート、センスアンプ、入出力バッファ、Ｘアドレスデコーダ、Ｙアドレスデコーダ、又はアドレスバッファを挙げることができる。
【００５２】
メモリセルアレイ２００は、行選択のための下部電極２１０（ワード線）と、列選択のための上部電極２２０（ビット線）とが交叉するように配列されている。また、下部電極２１０及び上部電極２２０は、複数のライン状の信号電極から成るストライプ形状を有する。なお、信号電極は、下部電極２１０がビット線、上部電極２２０がワード線となるように形成することができる。
【００５３】
そして、図４（Ｂ）に示すように、下部電極２１０と上部電極２２０との間には、強誘電体膜２１５が配置されている。メモリセルアレイ２００では、この下部電極２１０と上部電極２２０との交叉する領域において、強誘電体キャパシタ２３０として機能するメモリセルが構成されている。強誘電体膜２１５は、１．の項で述べた形成方法により形成された膜である。なお、強誘電体膜２１５は、少なくとも下部電極２１０と上部電極２２０との交叉する領域の間に配置されていればよい。
【００５４】
さらに、強誘電体メモリ装置１０００は、下部電極２１０、強誘電体膜２１５、及び上部電極２２０を覆うように、第２の層間絶縁膜４３０が形成されている。さらに、配線層４５０、４６０を覆うように第２の層間絶縁膜４３０の上に絶縁性の保護層４４０が形成されている。
【００５５】
周辺回路部３００は、図４（Ａ）に示すように、前記メモリセルアレイ２００に対して選択的に情報の書き込み若しくは読出しを行うための各種回路を含み、たとえば、下部電極２１０を選択的に制御するための第１の駆動回路３１０と、上部電極２２０を選択的に制御するための第２の駆動回路３２０と、その他にセンスアンプなどの信号検出回路（図示省略）とを含んで構成される。
【００５６】
また、周辺回路部３００は、図４（Ｂ）に示すように、半導体基板４００上に形成されたＭＯＳトランジスタ３３０を含む。ＭＯＳトランジスタ３３０は、ゲート絶縁膜３３２、ゲート電極３３４、及びソース／ドレイン領域３３６を有する。各ＭＯＳトランジスタ３３０間は、素子分離領域４１０によって分離されている。このＭＯＳトランジスタ３３０が形成された半導体基板４００上には、第１の層間絶縁膜４２０が形成されている。そして、周辺回路部３００とメモリセルアレイ２００とは、配線層４５０によって電気的に接続されている。
【００５７】
次に、強誘電体メモリ装置１０００における書き込み、読出し動作の一例について述べる。
【００５８】
まず、読出し動作においては、選択されたメモリセルのキャパシタに読み出し電圧が印加される。これは、同時に‘０’の書き込み動作を兼ねている。このとき、選択されたビット線を流れる電流又はビット線をハイインピーダンスにしたときの電位をセンスアンプにて読み出す。そして、非選択のメモリセルのキャパシタには、読み出し時のクロストークを防ぐため、所定の電圧が印加される。
【００５９】
書き込み動作においては、‘１’の書き込みの場合は、選択されたメモリセルのキャパシタに分極状態を反転させる書き込み電圧が印加される。‘０’の書き込みの場合は、選択されたメモリセルのキャパシタに分極状態を反転させない書き込み電圧が印加され、読み出し動作時に書き込まれた‘０’状態を保持する。このとき、非選択のメモリセルのキャパシタには書き込み時のクロストークを防ぐために、所定の電圧が印加される。
【００６０】
この強誘電体メモリ装置１０００において、強誘電体キャパシタ２３０は、低コストで簡易な工程で形成することができる有機系材料からなる強誘電体膜２１５を有する。そのため、周辺回路部３００を構成するＭＯＳトランジスタ３３０などを劣化させることなく、強誘電体メモリ１０００装置を製造することができるという利点を有する。また、この強誘電体キャパシタ２３０は、良好なヒステリシス特性を有するため、信頼性の高い強誘電体メモリ装置１０００を提供することができる。
【００６１】
４．２．圧電素子
次に、本実施の形態にかかる形成方法を用いて形成された圧電体膜を用いた圧電素子について図５を参照しつつ説明する。
【００６２】
図５は、本実施の形態にかかる形成方法により形成された圧電体膜を有する圧電素子１を示す断面図である。この圧電素子１は、基板２と、基板２の上に形成された下部電極３と、下部電極３の上に形成された圧電体膜４と、圧電体膜４の上に形成された上部電極５と、を含んでいる。
【００６３】
基板２は、たとえばシリコン基板を用いることができる。本実施形態において、基板２には、（１１０）配向の単結晶シリコン基板を用いている。なお、基板２としては、（１００）配向の単結晶シリコン基板または（１１１）配向の単結晶シリコン基板なども用いることができる。また、基板２としては、シリコン基板の表面に、熱酸化膜または自然酸化膜などのアモルファスの酸化シリコン膜を形成したものも用いることができる。基板２は加工されることにより、後述するようにインクジェット式記録ヘッド５０においてインクキャビティー５２１を形成するものとなる（図６参照）。
【００６４】
下部電極３は、圧電体膜４に電圧を印加するための一方の電極である。下部電極３は、たとえば、圧電体膜４と同じ平面形状に形成されることができる。なお、後述するインクジェット式記録ヘッド５０（図６参照）に複数の圧電素子１が形成される場合、下部電極３は、各圧電素子１に共通の電極として機能するように形成されることもできる。下部電極３の膜厚は、たとえば１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度に形成されている。
【００６５】
圧電体膜４は、１．の項で述べた形成方法により形成された膜である。
【００６６】
上部電極５は、たとえばスパッタ法あるいは真空蒸着法などによって形成することができる。上部電極５は、たとえばＰｔ（白金）からなる。なお、上部電極５の材料は、Ｐｔに限定されることなく、たとえば、Ｉｒ（イリジウム）、ＩｒＯｘ（酸化イリジウム）、Ｔｉ（チタン）、または、ＳｒＲｕＯ３などを用いることができる。
【００６７】
本実施の形態の圧電素子によれば、圧電体膜４が上記実施の形態にかかる形成方法により形成されているため簡易な方法で形成することができ、かつ、低コストで特性の優れた圧電素子を提供することができる。
【００６８】
４．３．インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンター
次に、上述の圧電素子が圧電アクチュエータとして機能しているインクジェット式記録ヘッドおよびこのインクジェット式記録ヘッドを有するインクジェットプリンターについて説明する。以下の説明では、インクジェット式記録ヘッドについて説明した後に、インクジェットプリンターについて説明する。図６は、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す側断面図であり、図７は、このインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、通常使用される状態とは上下逆に示したものである。なお、図８には、本実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドを有するインクジェットプリンタ６００を示す。
【００６９】
図６に示すように、インクジェット式記録ヘッド５０は、ヘッド本体（基体）５７と、ヘッド本体５７上に形成される圧電部５４と、を含む。圧電部５４には圧電素子１が設けられ、圧電素子１は、下部電極３、圧電体膜（強誘電体膜）４及び上部電極５が順に積層して構成されている。インクジェット式記録ヘッドにおいて、圧電部５４は、圧電アクチュエータとして機能する。
【００７０】
インクジェット式記録ヘッド５０は、ノズル板５１と、インク室基板５２と、弾性膜５５と、弾性膜５５に接合された圧電部５４と、を含み、これらが筐体５６に収納されて構成されている。なお、このインクジェット式記録ヘッド５０は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成している。
【００７１】
ノズル板５１は、たとえばステンレス製の圧延プレート等で構成されたもので、インク滴を吐出するための多数のノズル５１１を一列に形成したものである。これらノズル５１１間のピッチは、印刷精度に応じて適宜に設定されている。
【００７２】
ノズル板５１には、インク室基板５２が固着（固定）されている。インク室基板５２は、ノズル板５１、側壁（隔壁）５２２、及び弾性膜５５によって、複数のキャビティ（インクキャビティ）５２１と、リザーバ５２３と、供給口５２４と、を区画形成したものである。リザーバ５２３は、インクカートリッジ（図示しない）から供給されるインクを一時的に貯留する。供給口５２４によって、リザーバ５２３から各キャビティ５２１にインクが供給される。
【００７３】
キャビティ５２１は、図６及び図７に示すように、各ノズル５１１に対応して配設されている。キャビティ５２１は、弾性膜５５の振動によってそれぞれ容積可変になっている。キャビティ５２１は、この容積変化によってインクを吐出するよう構成されている。
【００７４】
インク室基板５２を得るための母材としては、（１１０）配向のシリコン単結晶基板が用いられている。この（１１０）配向のシリコン単結晶基板は、異方性エッチングに適しているのでインク室基板５２を、容易にかつ確実に形成することができる。なお、このようなシリコン単結晶基板は、弾性膜５５の形成面が（１１０）面となるようにして用いられている。
【００７５】
インク室基板５２のノズル板５１と反対の側には弾性膜５５が配設されている。さらに弾性膜５５のインク室基板５２と反対の側には複数の圧電部５４が設けられている。弾性膜５５の所定位置には、図７に示すように、弾性膜５５の厚さ方向に貫通して連通孔５３１が形成されている。連通孔５３１により、インクカートリッジからリザーバ５２３へのインクの供給がなされる。
【００７６】
各圧電部５４は、圧電素子駆動回路（図示しない）に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。すなわち、各圧電部５４はそれぞれ振動源（ヘッドアクチュエータ）として機能する。弾性膜５５は、圧電部５４の振動（たわみ）によって振動し（たわみ）、キャビティ５２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。
【００７７】
なお、上述では、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、本実施の形態は、圧電素子を用いた液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、たとえば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。
【００７８】
また、本実施の形態に係る圧電素子は、上述した適用例に限定されるものではなく、圧電ポンプ、表面弾性波素子、薄膜圧電共振子、周波数フィルタ、発振器（たとえば電圧制御ＳＡＷ発振器）など、様々な形態に適用することができる。
【００７９】
４．４．電子機器
図９、１０は、電子機器２０００を模式的に示す図であり、図１１は、電子機器２０００の入力装置１００に含まれる押圧検出部１１０を拡大して模式的に示す断面図である。電子機器２０００は、たとえば、図１１の入力装置１００が表示パネル１３０（広義には表示体）に設けられて構成されている。また、電子機器２０００では、表示パネル１３０の画像表示領域と重なるように入力装置１００が表示パネル１３０に設けられている。
【００８０】
入力装置１００の構成要素の１つである押圧検出部１１０は、図１１に示すように、対向する第１電極３と第２電極５との間に設けられた圧電体１０と、第１電極３と第２電極５の外側に設けられた保護膜４２０、４３０とを有する。第１電極３、第２電極５、圧電体１０および保護膜４２０、４３０を透明性の物質で形成することで、表示パネル１３０の表示画面側に入力装置１００を設けることができる。
【００８１】
図１０は、図９を方向ＤＲ１からみた側面概略図である。図１０の方向ＤＲ２は、表示パネル１３０の表示画像を視覚する側を示す。すなわち、入力装置１００は、表示パネル１３０の画像が表示される表示画面側に設けられている。このようにすることで、表示パネル１３０に表示される画像に対応した領域について、たとえば押圧情報を入力装置１００が検出できるので、よりユーザーフレンドリーな入力インターフェースを備えた電子機器を提供することができる。
【００８２】
なお、入力装置１００は、表示パネル１３０の画像表示領域全体を覆うような大きさに形成されているが、これに限定されない。たとえば、入力装置１００は、表示パネル１３０上において所望の入力を検出するのに必要な領域に合わせた大きさに形成されても良い。
【００８３】
次に、他の電子機器の例として電子ペーパへの適用例について説明する。図１２は電子ペーパ２１００を示す図である。電子ペーパ２１００は、たとえば、図１０の入力装置１００と、表示パネル１４０を含む。なお、入力装置１００は、押圧検出部１１０（広義にはタッチパネル部）と、エンコーダ１２０（広義には入力情報取得装置）とを含む。表示パネル１４０は、フレキシブル基板に形成され、可撓性を有する。電子ペーパ２１００は、可撓性を有する表示パネル１４０に入力装置１００が設けられて構成され、入力装置１００は表示パネル１４０の表示画面側に設けられている。
【００８４】
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、電子ペーパ２１００を方向ＤＲ３から見た側面概略図である。図１３（Ａ）の方向ＤＲ４は、表示パネル１４０の表示画面が見える視覚方向を示す。図１３（Ａ）に示すように、入力装置１００は表示パネル１４０の表示画面側に設けられている。入力装置１００の押圧検出部１１０は、図１０に示した押圧検出部１１０と同様の構成を有し、各部材は、透明性および可撓性を有する材質で形成されている。すなわち、入力装置１００の押圧検出部１１０も可撓性を有するので、図１３（Ｂ）に示すように電子ペーパ２１００は、表示パネル１４０と同様に可撓性を有している。
【００８５】
本実施の形態にかかる電子機器によれば、１．項にかかる形成方法により形成された圧電体１０を有することで、微少な押圧であっても十分に検知することができるなど、特性に優れ、かつ、本実施の形態にかかる有機薄膜を圧電体１０として用いていることで、低コストな電子機器２１００を提供することができる。
【００８６】
上記のように、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。たとえば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施の形態にかかる強誘電体膜の製造方法の一例を模式的に示す断面図。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの製造方法の一例を模式的に示す断面図。
【図３】本実験例にかかる強誘電体キャパシタのヒステリシス特性を示す図。
【図４】本実施の形態にかかる強誘電体メモリを模式的に示す図。
【図５】本実施の形態にかかる圧電素子を模式的に示す図。
【図６】本実施の形態にかかるインクジェット式記録ヘッドを模式的に示す図。
【図７】本実施の形態にかかるインクジェット式記録ヘッドを模式的に示す図。
【図８】本実施の形態にかかるインクジェットプリンタを模式的に示す図。
【図９】本実施の形態にかかる電子機器を模試的に示す図。
【図１０】本実施の形態にかかる電子機器を模試的に示す図。
【図１１】本実施の形態にかかる電子機器を模試的に示す図。
【図１２】本実施の形態にかかる電子機器を模試的に示す図。
【図１３】本実施の形態にかかる電子機器を模試的に示す図。
【符号の説明】
【００８８】
１…圧電素子、  ２…基板、  ３…下部電極、  ４、１０…圧電体膜（圧電体）、  ５…上部電極、  ５…上部電極、  ５０…インクジェット式記録ヘッド、  ５１…ノズル板、  ５２…インク室基板、  ５４…圧電部、  ５５…弾性膜、  ５６…筐体、  １００…入力装置、  ２００…メモリセルアレイ、  １１０…押圧検出部、  １２０…エンコーダ、  ２１０…下部電極、  ２１５…強誘電体膜、  ２２０…上部電極、  ２３０…強誘電体キャパシタ、  ３００…周辺回路部、  ３１０…第１の駆動回路、  ３２０…第２の駆動回路、  ３３０…ＭＯＳトランジスタ、３３２…ゲート絶縁膜、  ３３４…ゲート電極、  ３３６…ソース／ドレイン領域、  ４００…半導体基板、  ４１０…素子分離領域、  ４２０…第１の層間絶縁膜（保護膜）、  ４３０…第２の層間絶縁膜（保護膜）、  ４４０…保護層、  配線層４５０、４６０  １３０、１４０…表示パネル、  ５１１…ノズル、  ５２１…インクキャビティー、  ５２２…側壁（隔壁）、  ５２３…リザーバ、  ５２４…供給口、  ５３１…連通孔、  ６００…インクジェットプリンタ、  １０００…強誘電体メモリ  ２０００…電子機器  ２１００…電子ぺーパ
【図１】
2006203037.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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