(57)【要約】      （修正有）【課題】基板上に｛１００｝配向性のABO3型ペロブスカイト型酸化物からなる誘電層を有し、インクジェットヘッド用の圧電体等に好適に用いることのできる誘電体及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板５上に、（１１１）配向性の金属自然配向膜３６と、金属自然配向膜３６上に該金属自然配向膜３６に接して設けられた、｛１００｝配向性のＬａがＡサイトに入ったABO3型ペロブスカイト型酸化物からなる第１の下部電極３１と、第１の下部電極３１上に該第１の下部電極３１に接して設けられた、｛１００｝配向性の（Ｓｒx，Ｃａy，Ｂａz）ＲｕＯ3（但しｘ＋ｙ＋ｚ＝１）系ABO3型ペロブスカイト型酸化物からなる第２の下部電極３２と、第２の下部電極３２上に該第２の下部電極３２に接して設けられた、｛１００｝配向性のABO3型ペロブスカイト型酸化物からなる誘電層７と、該誘電層上に設けられた上部電極８とを設けて誘電体を構成する。【選択図】図３
2011192975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた、（１１１）配向性の金属自然配向膜と、
該金属自然配向膜上に該金属自然配向膜に接して設けられた、｛１００｝配向性の、ＬａがＡサイトに入ったABO3型ペロブスカイト型酸化物からなる第１の下部電極と、
該第１の下部電極上に該第１の下部電極に接して設けられた、｛１００｝配向性の、（Ｓｒx，Ｃａy，Ｂａz）ＲｕＯ3（但しｘ＋ｙ＋ｚ＝１）系ABO3型ペロブスカイト型酸化物からなる第２の下部電極と、
該第２の下部電極上に該第２の下部電極に接して設けられた、｛１００｝配向性のABO3型ペロブスカイト型酸化物からなる誘電層と、
該誘電層上に設けられた上部電極と、
を有することを特徴とする誘電体。
【請求項２】
前記金属自然配向膜の金属が面心立方晶である請求項１に記載の誘電体。
【請求項３】
前記誘電層が（００１）配向である請求項１または２に記載の誘電体。
【請求項４】
前記誘電層は、（００１）結晶配向度が５０％以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘電体。
【請求項５】
前記誘電層は、（００１）結晶配向度が８０％以上である請求項４に記載の誘電体。
【請求項６】
前記第１の下部電極が、Ｎｉ元素を有する酸化物からなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘電体。
【請求項７】
前記第１の下部電極及び前記第２の下部電極の少なくとも一方が、菱面体晶構造を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の誘電体。
【請求項８】
前記第１の下部電極と前記第２の下部電極とは、互いに組成が異なる請求項１〜７のいずれか１項に記載の誘電体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の誘電体を有することを特徴とする圧電体。
【請求項１０】
請求項９に記載の圧電体を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１１】
請求項１０に記載のインクジェットヘッドを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１２】
請求項１に記載された誘電体の製造方法であって、
前記基板の温度をＴ１として、前記基板上に前記第１の下部電極を形成する工程と、
前記基板の温度をＴ２として、前記第１の下部電極上に前記第２の下部電極を形成する工程と、
前記基板の温度をＴ３として、前記第２の下部電極上に前記誘電層を形成する工程と、
をこの順に有し、下記の式（１）を満足することを特徴とする誘電体の製造方法。
Ｔ２≧Ｔ３≧Ｔ１・・・・・・・・・・（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体、圧電体（電歪体）及び誘電体の製造方法に関し、これらの誘電体及び圧電体は、コンデンサー、センサー、トランスデューサー及びアクチュエータ等としての応用が可能な誘電体、圧電体である。特に近年注目されている強誘電体メモリーやＭＥＭＳ素子、インクジェットヘッドに好適なものである。また、圧電体は、インクジェット以外には、メモリー用ヘッド、光シャッター等や、スピーカーに応用される。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサーとして比誘電率の高い誘電体材料が求められる一方、コンデンサーの小型化のためにＢａＴｉＯ3などのセラミックス材料の薄膜化が進んでいる。しかし、ＢａＴｉＯ3やＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3などの材料の比誘電率は、セラミックス材料で高々、1500程度であり、薄膜化することにより更に焼結不良、界面での欠損構造の問題も加わり、特性の不良な電子デバイスとなる問題がある。
【０００３】
また、近年、誘電体として、残留分極値が安定しているＰＺＴ（１１１）配向膜をメモリーに利用する動きがある。（１１１）膜を得る例として、例えば、特開2003−179278号公報に記載されている。この方法は、Ｓｉ基板に（１１１）配向膜を成膜するために、Ｓｉ基板上にバッファー層となるＹＳＺ（１１１）配向膜を設け、その格子を利用してSrRuO3（ＳＲＯ）（１１１）を成膜しＰＺＴ（１１１）膜を得ている。しかし、この方法では、バッファー層の成膜が必要である事、及びバッファー層の応力が素子としての性能を左右するため、応力制御する必要がある事、応力制御により引っ張り応力の膜にした場合、上のＳＲＯ（１１１）膜の結晶性が安定的に成膜出来ない等の問題があった。また、すべてエピタキシャル成長であるため、再現性がとぼしいという問題があった。これを解決する方法として、同じ特性が期待できる同配向を有した一軸配向膜が望まれている。
【０００４】
また、圧電体としては、近年、ＭＥＭＳや圧電応用での研究が広がり、薄膜での特性の良い圧電素子が望まれている。圧電素子は、圧電体層を電極ではさみ、電界をかける事により、伸縮する素子であり、モーター、超音波モーター、アクチュエータ等に適応できる。
【０００５】
上記応用分野で利用されている材料は、約５０年前に発見されたＰＺＴ系材料である。ＰＺＴ系材料は、焼結温度が１１００℃以上であり、薄膜素子として適応させるために、ゾルゲル法、スパッタ法、ＭＢＥ法、ＰＬＤ法、ＣＶＤ法等を用いた材料開発が進められている。しかし、薄膜として応用した場合、膜中あるいは膜界面での物理的破壊等が発生し易い等の問題がある。
【０００６】
そのために圧電体層の結晶構造を工夫し、大きな圧電定数や良好な耐圧性のある膜を得ようとする試みがされている。インクジェットヘッドとして、スパッタで（００１）配向膜を用いた例として、特開平８−116103号公報がある。この方法は、基板上に配向した電極を設け、圧電膜の結晶構造を制御している。しかし、この方法では、（００１）配向させたＰｔ電極が単結晶ＭｇＯ基板上で結晶性良く成膜されるが、単結晶ＭｇＯ基板は、高価である事と基板サイズが小さい事の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2003−179278号公報
【特許文献２】特開平８−116103号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記問題点を解決することにある。特に｛１００｝エピタキシャル膜及び｛１００｝一軸配向膜の誘電体、圧電体、それを用いたインクジェットヘッド、インクジェット記録装置およびそれらの製造方法である。特に蛍石型酸化物層を用いたエピタキシャル膜の誘電体、圧電体等であり、金属自然配向膜を用いた一軸配向膜の誘電体、圧電体等である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる誘電体は、基板上に設けられた、（１１１）配向性の金属自然配向膜と、
該金属自然配向膜上に該金属自然配向膜に接して設けられた、｛１００｝配向性の、ＬａがＡサイトに入ったABO3型ペロブスカイト型酸化物からなる第１の下部電極と、
該第１の下部電極上に該第１の下部電極に接して設けられた、｛１００｝配向性の、（Ｓｒx，Ｃａy，Ｂａz）ＲｕＯ3（但しｘ＋ｙ＋ｚ＝１）系ABO3型ペロブスカイト型酸化物からなる第２の下部電極と、
該第２の下部電極上に該第２の下部電極に接して設けられた、｛１００｝配向性のABO3型ペロブスカイト型酸化物からなる誘電層と、
該誘電層上に設けられた上部電極と、
を有することを特徴とする誘電体である。
【００１０】
本発明にかかる圧電体は、上記の構成の誘電体を有することを特徴とする圧電体である。また、本発明にかかるインクジェットヘッドは、この圧電体を有することを特徴とするインクジェットヘッドである。更に、本発明にかかるインクジェット記録装置は、このインクジェットヘッドを有することを特徴とするインクジェット記録装置である。
【００１１】
本発明にかかる誘電体の製造方法は、上記構成の誘電体の製造方法であって、
前記基板の温度をＴ１として、前記基板上に前記第１の下部電極を形成する工程と、
前記基板の温度をＴ２として、前記第１の下部電極上に前記第２の下部電極を形成する工程と、
前記基板の温度をＴ３として、前記第２の下部電極上に前記誘電層を形成する工程と、
をこの順に有し、下記の式（１）を満足することを特徴とする誘電体の製造方法である。
【００１２】
Ｔ２≧Ｔ３≧Ｔ１・・・・・・・・・・（１）
すなわち、本発明は、汎用基板上に｛１００｝配向あるいは一軸配向の誘電層あるいは（００１）エピタキシャル膜の誘電層およびそれらの誘電層を成膜する事が出来る製造方法およびそれから得られる誘電体あるいは圧電体、インクジェットヘッド、インクジェット記録装置にかかるものである。特に（００１）優先配向、一軸配向および単結晶膜を任意に制御して得られる製造方法であり、それから得られる誘電体、圧電体、それを用いたインクジェットヘッド、インクジェット記録装置である。
【００１３】
また、本願発明には以下の各態様が含まれる。
（１）基板上に少なくとも、第一の蛍石型酸化物層、第二の蛍石型酸化物層、第三のABO3ペロブスカイト型酸化物導電層、第四のABO3ペロブスカイト型酸化物導電層を有し、第四のABO3ペロブスカイト型酸化物導電層上に｛１００｝配向であるペロブスカイト型誘電層を有する事を特徴とする誘電体。
（２）上記第一の蛍石型酸化物層、第二の蛍石型酸化物層、第三のABO3ペロブスカイト型酸化物導電層、第四のABO3ペロブスカイト型酸化物導電層を有し、第四のABO3ペロブスカイト型酸化物導電層が｛１００｝配向である上記（１）項に記載の誘電体。
（３）第一及び第二の蛍石型酸化物層がAmO2,CeO2,CmO2,K2O,Li2O,Na2O,NpO2,PaO2,PuO2,RbO2,TbO2,ThO2,UO2,ZrO2である上記（１）または（２）項に記載の誘電体。
（４）第一の蛍石型酸化物層が希土類元素を含むZrO2であり、第二の蛍石型酸化物層がCeO2である上記（１）〜（３）項のいずれかに記載の誘電体。
（５）第三のABO3ペロブスカイト型酸化物導電層がNi元素及び/又はLa元素を有する酸化物であり、第四のABO3ペロブスカイト型酸化物導電層が（Srx,Cay,Baz）RuO3（但しx+y+z=1）系酸化物である事を特徴とする上記（１）〜（４）項のいずれかに記載のに記載の誘電体。
（６）誘電層が（００１）配向である上記（４）または（５）項に記載の誘電体。
（７）基板上に少なくとも、下部電極、｛１００｝配向性誘電層、上部電極を有する誘電体において、少なくとも一方の電極が、金属自然配向膜と2層以上のペロブスカイト型｛１００｝酸化物導電層である事を特徴とする誘電体。
（８）金属自然配向膜の金属が面心立方晶であり、（１１１）配向である上記（７）項に記載の誘電体。
（９）｛１００｝配向性誘電層が、（００１）結晶配向度が５０％以上である上記（７）または（８）項に記載の誘電体。
（１０）｛１００｝配向性誘電層が、（００１）結晶配向度が８０％以上である上記（９）項に記載の誘電体。
（１１）｛１００｝配向性誘電層が、（００１）結晶配向度が９９％以上である上記（７）〜（１０）項のいずれかに記載の誘電体。
（１２）2層のABO3型ペロブスカイト型酸化物導電層の一方が、（Srx,Cay,Baz）RuO3（但しx+y+z=1）系酸化物である上記（７）〜（１１）項のいずれかに記載の誘電体。
（１３）2層のABO3型ペロブスカイト型酸化物導電層の一方が、少なくともNi元素を有する酸化物である上記（７）〜（１２）のいずれかに記載の誘電体。
（１４）Ni元素を有する酸化物が、CNiO3系酸化物で、CはLa,Pr,Nd,Sm,Euから少なくとも1種以上選ばれる元素である、上記（１３）に記載の誘電体。
（１５）2層のABO3型ペロブスカイト型酸化物導電層の一方が、少なくとも菱面体晶構造を有する事を特徴とする上記（７）〜（１１）、（１３）及び（１４）項のいずれかに記載の誘電体。
（１６）2層のABO3型ペロブスカイト型酸化物導電層の少なくとも一方が、LaがAサイトに入った化合物である事を特徴とする上記（７）〜（１１）、（１３）、（１４）項のいずれかに記載の誘電体。
（１７）上記（１）〜（１６）項のいずれかに記載の誘電体を少なくとも有する事を特徴とする圧電体。
（１８）上記（１７）に記載の圧電体を少なくとも有する事を特徴とするインクジェットヘッド。
（１９）上記（１８）項に記載のインクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置。
（２０）基板上に、少なくとも第一の蛍石型酸化物｛１００｝層を形成する工程、第二の蛍石型酸化物｛１００｝層を形成する工程、第三のABO3型ペロブスカイト型酸化物導電層を｛１００｝配向性で形成する工程、第四のABO3型ペロブスカイト型酸化物導電層を｛１００｝配向性で形成する工程、及び｛１００｝配向性誘電層を形成する工程を少なくとも有する誘電体の製造方法。
（２１）基板上に少なくとも2層の酸化物電極層を有する誘電体の製造方法において、第一の酸化物電極層を形成する時の基板温度をT1,第二の酸化物電極層を形成する時の基板温度をT2,誘電層を形成する時の基板温度をT3とした時、下記の式（１）を満足する事を特徴とする誘電体の製造方法。
Ｔ２≧Ｔ３≧Ｔ１・・・・・・・・・・（１）
（２２）誘電層が（００１）配向である上記（２０）項に記載の誘電体の製造方法。
（２３）蛍石型酸化物層が、（１００）配向である上記（２２）項に記載の製造方法。
（２４）基板上に、少なくとも1層以上の金属自然配向膜を形成する工程、金属酸化物を主成分の第一の｛１００｝配向導電性電極層を加熱下形成する工程、及び第二の｛１００｝配向性導電層を形成する工程、｛１００｝配向性誘電層を形成する工程、上部電極を形成する工程を少なくとも有する誘電体の製造方法。
（２５）基板上に、少なくとも1層以上の金属自然配向膜を形成する工程、金属酸化物を主成分の第一の｛１００｝配向導電性電極層を加熱下形成する工程、及び第二の｛１００｝配向性導電層を形成する工程、｛１００｝配向性誘電層を形成する工程、もう一方の電極を形成する工程、圧力室となる複数の個別液室を形成する工程、液体吐出用吐出口を形成する工程を有するインクジェットヘッドの製造方法。
（２６）基板上に、少なくとも蛍石型酸化物層を形成する工程、第一の｛１００｝酸化物導電層を形成する工程、第二の｛１００｝酸化物導電層を形成する工程、（００１）配向性誘電層を形成する工程、もう一方の電極を形成する工程、圧力室となる複数の個別液室を形成する工程、液体吐出用吐出口を形成する工程を有するインクジェットヘッドの製造方法。
【００１４】
更に、本発明には以下の各態様が含まれる。
【００１５】
本発明にかかる誘電体の一態様は、基板上に少なくとも、第一の蛍石型酸化物層、第二の蛍石型酸化物層、第三のABO3ペロブスカイト型酸化物導電層、第四のABO3ペロブスカイト型酸化物導電層を有し、第四のABO3ペロブスカイト型酸化物導電層上に｛１００｝配向であるペロブスカイト型誘電層を有する事を特徴とする誘電体である。上記第一から第四の各層が｛１００｝配向である誘電体である。また、第一及び第二の蛍石型酸化物層がAmO2,CeO2,CmO2,K2O,Li2O,Na2O,NpO2,PaO2,PuO2,RbO2,TbO2,ThO2,UO2及びZrO2の少なくとも１種を含むものである上記誘電体である。さらに、第一の蛍石型酸化物層が希土類元素を含むZrO2であり、第二の蛍石型酸化物層がCeO2である上記誘電体である。さらに、第三のABO3ペロブスカイト型酸化物導電層がNi元素及び/又はLa元素を有する酸化物であり、第四のABO3ペロブスカイト型酸化物導電層が（Srx,Cay,Baz）RuO3（但しx+y+z=1）系酸化物である上記の誘電体である。
【００１６】
本発明にかかる誘電体の他の態様は、基板上に少なくとも、下部電極、｛１００｝配向性誘電層、上部電極を有する誘電体において、少なくとも一方の電極が、金属自然配向膜と2層以上のペロブスカイト型酸化物導電層である誘電体である。金属自然配向膜の金属が面心立方晶であり、（１１１）配向である誘電体である。
【００１７】
また、上記誘電層の配向性が（００１）結晶配向度が５０％以上、好ましくは、８０％以上、より好ましくは９９％以上である。また、2層のABO3型ペロブスカイト型酸化物導電層の一方が、（Srx,Cay,Baz）RuO3（但しx+y+z=1）系酸化物である誘電体である。また、2層のABO3型ペロブスカイト型酸化物導電層の一方が、少なくともNi元素を有する酸化物である誘電体である。また、上記Ni元素を有する酸化物が、CNiO3系酸化物で、CはLa,Pr,Nd,Sm,Euから少なくとも1種以上選ばれる元素である誘電体である。また、2層のABO3型ペロブスカイト型酸化物導電層の一方が、少なくとも菱面体晶構造を有する誘電体である。また、2層のABO3型ペロブスカイト型酸化物導電層の少なくとも一方が、LaがAサイトに入った化合物である誘電体である。
【００１８】
本発明にかかる圧電体の一態様は、上記構成のいずれかの誘電体を少なくとも有する事を特徴とする圧電体である。また、本発明にかかるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置は、上記構成の圧電体を少なくとも有する事を特徴とするものである。
【００１９】
本発明にかかる誘電体の製造方法の一態様は、基板上に、少なくとも第一の蛍石型酸化物｛１００｝層を形成する工程、第二の蛍石型酸化物｛１００｝層を形成する工程、第三のABO3型ペロブスカイト型酸化物電極層を｛１００｝配向性で形成する工程、第四のABO3型ペロブスカイト型酸化物電極層を｛１００｝配向性で形成する工程、及び｛１００｝配向性誘電層を形成する工程を少なくとも有する誘電体の製造方法である。
【００２０】
本発明にかかる誘電体の製造方法の他の態様は、第一の酸化物電極層を形成する時の基板温度をT1,第二の酸化物電極層を形成する時の基板温度をT2,誘電層を形成する時の基板温度をT3とした時、下記の式（１）を満足する事を特徴とする誘電体の製造方法である。
Ｔ２≧Ｔ３≧Ｔ１・・・・・・・・・・（１）。
【００２１】
ここで、第一の酸化物電極層とは、前記第三の酸化物導電層であり、第二の酸化物電極層とは、前記第四の酸化物導電層と読み代えても良い。
【００２２】
本発明にかかる誘電体の製造方法の他の態様は、基板上に、少なくとも１層以上の蛍石型酸化物層を形成する工程、金属酸化物を主成分の第一の｛１００｝配向導電性電極層を加熱下形成する工程、及び第二の｛１００｝配向性導電層を形成する工程、（００１）配向性誘電層を形成する工程、上部電極を形成する工程を少なくとも有する誘電体の製造方法である。
【００２３】
本発明にかかる誘電体の製造方法の他の態様は、基板上に、少なくとも1層以上の金属自然配向膜を形成する工程、金属酸化物を主成分の第一の｛１００｝配向導電性電極層を加熱下形成する工程、及び第二の｛１００｝配向性導電層を形成する工程、｛１００｝配向性誘電層を形成する工程、上部電極を形成する工程を少なくとも有する誘電体の製造方法である。
【００２４】
本発明にかかるインクジェットヘッドの製造方法の一態様は、基板上に、少なくとも1層以上の金属自然配向膜を形成する工程、金属酸化物を主成分の第一の｛１００｝配向導電性電極層を加熱下形成する工程、及び第二の｛１００｝配向性導電層を形成する工程、｛１００｝配向性誘電層を形成する工程、もう一方の電極を形成する工程、圧力室となる複数の個別液室を形成する工程、液体吐出用吐出口を形成する工程を有するインクジェットヘッドの製造方法である。
【００２５】
本発明にかかるインクジェットヘッドの製造方法の他の態様は、基板上に、少なくとも蛍石型酸化物層を形成する工程、第一の｛１００｝酸化物導電層を形成する工程、第二の｛１００｝酸化物導電層を形成する工程、（００１）配向性誘電層を形成する工程、もう一方の電極を形成する工程、圧力室となる複数の個別液室を形成する工程、液体吐出用吐出口を形成する工程を有するインクジェットヘッドの製造方法である。
【００２６】
すなわち、本発明の一態様は、汎用基板上に｛１００｝配向あるいは一軸配向の誘電層あるいは（００１）エピタキシャル膜の誘電層およびそれらの誘電層を成膜する事が出来る製造方法およびそれから得られる誘電体あるいは圧電体、インクジェットヘッド、インクジェット記録装置にかかるものである。特に（００１）優先配向、一軸配向および単結晶膜を任意に制御して得られる製造方法であり、それから得られる誘電体、圧電体、それを用いたインクジェットヘッド、インクジェット記録装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、｛１００｝配向の誘電層あるいは、（００１）エピタキシャル配向の誘電層を得る酸化物電極の層構成を示し、特性の良い誘電体、圧電体およびインクジェットヘッド、それを用いたインクジェット式記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】インクジェットヘッドの概略図である。
【図２】圧電体の断面図である。
【図３】圧電体の断面図である。
【図４】本発明の誘電体の製造工程を示す概略図である。
【図５】インクジェットヘッドの平面図である。
【図６】インクジェットヘッドの個別液室の平面図である。
【図７】インクジェットヘッドの第二の基板製造工程を示す概略図である。
【図８】インクジェット記録装置の概観図である。
【図９】外装を除いたインクジェット記録装置の概略図である。
【図１０】連通孔と吐出口を有する基板断面図である。
【図１１】インクジェットヘッドの長て方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の誘電体および圧電体について説明する。本発明にかかる誘電体は、基板上に設けられた、（１１１）配向性の金属自然配向膜と、
該金属自然配向膜上に該金属自然配向膜に接して設けられた、｛１００｝配向性の、ＬａがＡサイトに入ったABO3型ペロブスカイト型酸化物からなる第１の下部電極と、
該第１の下部電極上に該第１の下部電極に接して設けられた、｛１００｝配向性の、（Ｓｒx，Ｃａy，Ｂａz）ＲｕＯ3（但しｘ＋ｙ＋ｚ＝１）系ABO3型ペロブスカイト型酸化物からなる第２の下部電極と、
該第２の下部電極上に該第２の下部電極に接して設けられた、｛１００｝配向性のABO3型ペロブスカイト型酸化物からなる誘電層と、
該誘電層上に設けられた上部電極と、
を有することを特徴とする誘電体である。
【００３０】
本発明は、基板上に少なくとも、下部電極、｛１００｝配向性誘電層、上部電極を有する誘電体において、少なくともどちらか一方の電極が、ペロブスカイト型酸化物導電層の少なくとも２層構成であり、かつ｛１００｝配向である事を特徴とする誘電体である。特に導電層を形成するペロブスカイト型酸化物がABO3型酸化物である誘電体である。さらに、誘電体層がABO3型ペロブスカイト酸化物である上記誘電体である。この構成にする事により、配向性の良好な｛１００｝配向の誘電層を得る事が出来る。
【００３１】
また、本発明の別の態様として、基板上に少なくとも、下部電極、｛１００｝配向性誘電層、上部電極を有する誘電体において、下部電極と基板間に、蛍石型酸化物の層を有し、下部電極が少なくとも2層のペロブスカイト型｛１００｝酸化物導電層を有することを特徴とする誘電体である。
【００３２】
蛍石型酸化物としては、例えば、AmO2、CeO2、CmO2、K2O、Li2O、Na2O、NpO2、PaO2、PuO2、RbO2、TbO2、ThO2、UO2、ZrO2の少なくとも１種を含むものであるが、好ましくはCeO2、ZrO2であり、（１００）配向である事が好ましい。ZrO2は希土類元素をドーパントとして含むものであっても良い。蛍石型酸化物層は、2層以上あるのが好ましい態様であるが、１層構成でも良い。
【００３３】
また、誘電層が（００１）配向である上記誘電体である。
【００３４】
この構成にする事により誘電層は（００１）エピタキシャル膜となるが、誘電層の製法により｛１００｝エピタキシャル膜を得る事も出来る。
【００３５】
また、別の態様として、本発明は、基板上に少なくとも、下部電極、｛１００｝配向性誘電層、上部電極を有する誘電体において、少なくとも一方の電極が、金属自然配向膜と2層以上のペロブスカイト型酸化物導電層である事を特徴とする誘電体である。
【００３６】
この構成にすることにより、基板の選択性が不要で、｛１００｝配向膜、特に一軸配向膜を得る事が出来る。
【００３７】
上記金属自然配向膜の金属は、面心立方晶であり、（１１１）配向である誘電体である。
【００３８】
また、上記説明の｛１００｝配向性誘電層が、（００１）結晶配向度が５０％以上である誘電体である。好ましくは、（００１）結晶配向度が８０％以上であり、より好ましくは９９％以上の誘電体である。
【００３９】
面心立方晶となる金属材料であれば、本発明は、どのような材料でも良いが、例えば、Ｎｉ，Ｐｔ，Ｐｂ，Ｉｒ、Ｃｕ, Ａｌ, Ａｇ，γ-Ｆｅ等である。好ましくは、Pt、Irである。この自然配向膜を形成することにより、基板の結晶性を問題とせず、｛１００｝配向、好ましくは（００１）配向の誘電膜を形成することが出来る。
【００４０】
誘電層の結晶性を向上させるために、前記第四のABO3型ペロブスカイト型酸化物導電層が、（Srx,Cay,Baz）RuO3（但しx+y+z=1）系酸化物である事が好ましい。 例えば、SrRuO3、CaRuO3、LaSrO3、BaRuO3である。
【００４１】
また、前記第三のABO3型ペロブスカイト型酸化物導電層が、少なくともNi元素を有する酸化物である事が、さらに好ましい。このNi元素を有する酸化物は例えば、CNiO3系酸化物で、CはLa、Pr、Nd、Sm、Euから少なくとも1種以上選ばれる元素である。
【００４２】
さらに本発明は、第三のペロブスカイト型酸化物導電層が、少なくとも菱面体晶構造を有する事が好ましい誘電体である。金属自然配向膜あるいは蛍石型酸化物上に｛１００｝配向をよりしやすくするために第一のペロブスカイト型酸化物導電層は、菱面体晶構造を有することが好ましい。菱面体晶構造をとりやすい酸化物としては、上記のNi元素を有する酸化物であり、後述するLaが含まれた酸化物である。好ましくは、LaNiO3である。
【００４３】
Laが含まれた酸化物としては、LaがAサイトに入った化合物である事が好ましい。
また、この化合物は、第四のペロブスカイト型酸化物導電層として用いられても良い。LaがAサイトに入った酸化物としては、例えば、LaMoO3、LaCoO3、LaCrO3、LaAlO3、LaSrCoO3、LaCuO3、LaSrMnO3、CaLaMnO3、LaCaRhO3、LaSrRhO3、LaBaRhO3などが挙げられる。 上記酸化物以外の材料を第三のペロブスカイト型酸化物導電層として用いた場合、安定して｛１００｝配向にならない。
【００４４】
上記ペロブスカイト型酸化物導電層を2層以上組み合わせることにより再現性よく、｛１００｝配向、好ましくは（００１）配向の誘電層を得る事が出来る。
【００４５】
これらペロブスカイト型化合物は誘電層も含め、ABO3として組成が表示されるが、組成が完全に１：１：３である必要は無く、特性を損なわない範囲でズレている場合も本発明の範囲である。例えば、のペロブスカイト型酸化物導電層の酸素が導電性及び結晶性に大きな問題を生じない範囲で酸素プア−であっても良いし、誘電層が特性向上のためにAサイト元素がリッチであっても良い。組成ズレの範囲は、特に限定されないが、例えば、±１０％の範囲でずれる現象は、製法にもよるが、起こりうるものである。
【００４６】
本発明は、さらに上記誘電層を有する圧電体である。さらに上記圧電体を有する事を特徴とするインクジェットヘッドである。さらに本発明は、上記インクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置である。また本発明は、上記圧電体を少なくとも有する事を特徴とするインクジェットヘッドである。本発明のインクジェットヘッドは、上記圧電体を有するので、耐久性が良く、性能の安定したヘッドを得る事が出来る。
【００４７】
本発明のインクジェットヘッドを図１，２で説明する。図1はインクジェットヘッドの模式図であり、１は吐出口、２は個別液室３と吐出口１をつなぐ連通孔、４は共通液室、５は振動板、６は下部電極、７は圧電体層、８は上部電極である。７の圧電膜は、図示されているように矩形の形をしている。この形状は矩形以外に楕円形、円形、平行四辺形等でも良い。本発明の圧電膜７を更に詳細に図２、図３で説明する。図２、図３は、図１の圧電膜の幅方向での断面図である。図２は、蛍石型酸化物層を有する例であり、図３は、金属自然配向膜を有する例である。図中で３１，３２は、本発明のペロブスカイト型酸化物導電層であり、３１が好ましくは、Ni元素を有する酸化物及び/あるいは、菱面体晶構造を有する層である。３２の層は、好ましくは、（Srx,Cay,Baz）RuO3（但しx+y+z=1）系酸化物であり、あるいはLaがAサイトに入った化合物である。７が｛１００｝配向の圧電層あるいは誘電層であり、５は振動板、６は配向を制御する蛍石型酸化物層、８は上部電極である。図２では、ペロブスカイト型酸化物層３１，３２も圧電層と同様にパターニングされているが、６の蛍石型酸化物層と同じようにベタ膜となっていても良い。図３の３６は、金属自然配向膜であり、この配向性は（１１１）である。この（１１１）配向膜上に（１００）配向膜を成膜させる３１のペロブスカイト型導電層は、上記材料を選ぶことにより達成出来る。金属自然配向膜と振動板（あるいは基板）５間にアンカー層３３がある形態は好ましい態様である。アンカー層に用いられる材料としては、Ti、 Cr、Pb、Ni等の金属材料やTiO2等の酸化物が好ましい。アンカー層の膜厚としては、０．５ｎｍ〜５０ｎｍで、好ましくは１ｎｍ〜２０ｎｍである。また、アンカー層を構成する材料は、上記材料の積層物でも良い。また上部電極も第一のペロブスカイト型酸化物導電層と第二のペロブスカイト型酸化物導電層を有する多層構成でも良いし、金属層でも良い。また、金属層と金属酸化物層の積層構造でも良い。７と３１，３２から構成される膜の断面形状は矩形で表示されているが台形あるいは逆台形でも良い。また８と３１，３２の構成順序が上下逆でも良い。即ち、上部電極として３１，３２が圧電膜の上に７（圧電膜）/３２（第二の電極層）/３１（第一の電極層）の順で構成されていても良い。このように構成が逆になる理由は、デバイス化の製造方法によるものであり、逆となった場合でも同様に本発明の効果を得る事は出来る。
【００４８】
下部電極となる第一の電極層３１と第二の電極層３２あるいは第一の電極層３１は圧電膜７が存在しない部分まで引き出されており、上部電極は、下部電極と反対側（不図示）に引き出され駆動電源に繋がれる。
【００４９】
誘電体に利用できる誘電層を除いた層構成を、以下に例示する。
（１）SrRuO3(１００)/LaNiO3（１００）/Pt(１１１)/TiO2/SiO2/Si
（２）SrRuO3(１００)/LaNiO3（１００）/Ir(１１１)/TiO2/SiO2/Si
（３）CaRuO3(１００)/LaNiO3(１００)/Pt(１１１)/Ti/SiO2/Si
（４）SrRuO3(１００)/LaNiO3（１００）/Pt(１１１)/TiO2/SUS
（５）CaRuO3(１００)/LaNiO3(１００)/Ir(１１１)/Ti/SiO2/Si
（６）CaRuO3(１００)/LaNiO3(１００)/IrO2(１１１)/Ir(１１１)/Ti/SiO2/Si
（７）SrRuO3(１００)/LaNiO3（１００）/IrO2(１１１)/Ir(１１１)/TiO2/SiO2/Si
（８）SrRuO3(１００)/LaCoO3（１００）/Pt(１１１)/TiO2/SiO2/Si
（９）SrRuO3(１００)/LaSrCoO3（１００）/Pt(１１１)/TiO2/SiO2/Si
（１０）CaRuO3(１００)/LaSrCoO3（１００）/Pt(１１１)/TiO2/SiO2/Si
（１１）SrRuO3(１００)/LaNiO3（１００）/CeO2(１００)/YSZ（１００）/Si（１００）
（１２）CaRuO3(１００)/LaNiO3（１００）/CeO2(１００)/YSZ（１００）/Si（１００）
（１３）SrRuO3(１００)/LaCoO3（１００）/CeO2(１００)/YSZ（１００）/Si（１００）
（１４）LaSrRuO3(１００)/LaNiO3(１００)/CeO2(１００)/YSZ（１００）/Si（１００）
（１５）SrRuO3（１００）/LaNiO3(１００)/YSZ（１００）/Si（１００）
（１６）CaRuO3（１００）/LaNiO3(１００)/YSZ（１００）/Si（１００）
（１７）SrRuO3（１００）/LaCoO3(１００)/YSZ（１００）/Si（１００）
（１８）SrRuO3(１００)/LaNiO3（１００）/CeO2(１００)/YSZ（１００）/Si（１１０）
本発明では、上記の（１）〜（５）及び（８）〜（１０）の層構成を利用することができる。本発明は、これらの（１）〜（５）及び（８）〜（１０）の層構成に限定されないが、これらの構成は好ましい例である。この上に成膜される誘電層は、後述する材料であるが、すべて｛１００｝配向、好ましくは（００１）配向を有する膜となる。
【００５０】
本発明のインクジェットヘッドにおける振動板材料としてはヤング率が５０Gpa以上、好ましくは、６０Gpa以上の物であり、例えば、SiO2、SiN、SiNO、ZrO2(安定化元素含有を含む)、Si（ドーパントを含んでも良い）、SUS、Ti、Cr、Ni、Al等である。（００１）エピタキシャル誘電層を圧電体に用いた場合には、蛍石型酸化物層を振動板の一部に利用する事は好ましい態様である。
【００５１】
本発明のインクジェットヘッドにおける振動板５の厚みは、0.5〜10μｍであり、好ましくは1.0〜6.0μｍである。また、電極の膜厚は、0.05〜0．6μｍであり、好ましくは、0.08〜0.3μｍである。このうち第一のペロブスカイト型酸化物導電層の膜厚は、５ｎｍ〜４５０ｎｍであり、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍである。第二のペロブスカイト型酸化物導電層の膜厚は、５ｎｍ〜３５０ｎｍであり、好ましくは１０ｎｍ〜１５０ｎｍである。金属自然配向膜の膜厚は、１０ｎｍから４００ｎｍであり、好ましくは３０ｎｍから２００ｎｍである。
【００５２】
個別液室12の幅Ｗａ（図６参照）は、30〜180μｍである。長さＷｂ（図６参照）は、吐出液滴量にもよるが、0.3〜6.0ｍｍである。吐出口1の形は、円形あるいは星型であり、径は、7〜４0μｍが好ましい。吐出口の断面形状は、連通孔２方向に拡大されたテーパー形状を有するのが、好ましい。連通孔２の長さは、0.05ｍｍから0.5ｍｍが好ましい。これを超える長さであると、液滴の吐出スピードが小さくなる恐れがある。また、これ未満であると各吐出口から吐出される液滴の吐出スピードのばらつきが大きくなる恐れがある。
【００５３】
また、本発明は上記インクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置である。本発明は、これらにより、吐出特性が安定し、長寿命の、インクジェットヘッドが得られ、性能の良いインクジェット記録装置を達成する事が出来る。図８、９に本発明のインクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置の概略図を示す。図８の外装をはずした動作機構部を図９に示す。記録媒体としての記録紙を装置本体内へ自動給送する自動給送部９７と、自動給送部９７から送出される記録紙を所定の記録位置へと導くとともに、記録位置から排出口９８へと記録紙を導く搬送部９９と、記録位置に搬送された記録紙に記録を行う記録部と、記録部に対する回復処理を行う回復部９０とから構成されている。本発明のインクジェットヘッドは、キャリッジ９２に配置され使用される。図８は、プリンターとしての例を示したが、本発明は、Faxや複合機、複写機あるいは、産業用吐出装置に使用されても良い。
【００５４】
本発明の製造方法は、基板上に、第一のペロブスカイト型酸化物電極層を｛１００｝配向性で形成する工程、第二のペロブスカイト型酸化物電極層を｛１００｝配向性で形成する工程、及び｛１００｝配向性誘電層を形成する工程を少なくとも有する誘電体の製造方法である。
【００５５】
誘電体層側の酸化物電極を、上記（Srx,Cay,Baz）RuO3（但しx+y+z=1）系酸化物にすることで、誘電層を｛１００｝配向、好ましくは（００１）配向にすることが出来る。
【００５６】
さらに、本発明の製造方法は、第一の酸化物電極層を形成する時の基板温度をT1,第二の酸化物電極層を形成する時の基板温度をT2,誘電体層を形成する時の基板温度をT3とした時、下記の式（１）を満足する製造方法である。
Ｔ２≧Ｔ３≧Ｔ１・・・・・・・・・・（１）
これにより誘電層の結晶制御性が良好になり、また、誘電層を作成した後の特性も良好に保持する事が出来る。T1の具体的な基板温度としては、２５０℃から５００℃であり、T2としては、４００℃から８５０℃である。またT3としては、４００℃から７００℃である。FRAMなどのメモリー素子を作成する場合には、これらの温度が低い方が、他の材料に及ぼす制約が少なくなり好ましい。特に誘電体成膜温度のT3は６００℃以下が好ましい。（１）式を満たす方法により、誘電体素子、圧電体素子への悪影響が少なく、かつ結晶性の良い膜及び素子を得ることが出来る。
【００５７】
さらに本発明の製造方法は、基板上に、少なくとも第一の蛍石型酸化物層を形成する工程、第二の蛍石型酸化物層を形成する工程、第三のABO3型ペロブスカイト型｛１００｝配向導電性電極層を加熱下形成する工程、及び第四のABO3型ペロブスカイト型｛１００｝配向性導電層を形成する工程、（００１）配向性誘電層を形成する工程、上部電極を形成する工程を少なくとも有する誘電体の製造方法である。
【００５８】
この方法により、（００１）エピタキシャル膜を得る事が可能となる。基板としては、Si基板が好ましく、（１００）基板がさらに好ましい。
【００５９】
蛍石型酸化物層としては、（１００）配向であることが好ましい。さらには、蛍石型酸化物層が2層構成であることが好ましい。蛍石型酸化物としては、上記に記載した物を選択することが好ましい。蛍石型酸化物層が2層構成の場合、Si（１００）基板上にYあるいはPrがドープされたZrO2層を形成し、その上にCeO2層を形成する事が好ましい態様である。
【００６０】
本発明の製造方法は、さらに、基板上に、少なくとも1層以上の金属自然配向膜を形成する工程、金属酸化物を主成分の第一の｛１００｝配向導電性電極層を加熱下形成する工程、及び第二の｛１００｝配向性導電層を形成する工程、｛１００｝配向性誘電層を形成する工程、上部電極を形成する工程を少なくとも有する誘電体の製造方法である。
【００６１】
この場合の基板は、Si基板以外にSUS、インコネル、Ti箔、Ni箔などの結晶性がランダムな基板も用いることが出来る。Si基板としては、上記記載の（１００）基板以外に（１１０）基板、（１１１）基板等を用いる事が出来る。
【００６２】
本発明は、さらに、基板上に、少なくとも1層以上の金属自然配向膜を形成する工程、金属酸化物を主成分の第一の｛１００｝配向導電性電極層を加熱下形成する工程、及び第二の｛１００｝配向性導電層を形成する工程、｛１００｝配向性誘電層を形成する工程、もう一方の電極を形成する工程、圧力室となる複数の個別液室を形成する工程、液体吐出用吐出口を形成する工程を有するインクジェットヘッドの製造方法である。
【００６３】
ここで金属自然配向膜に用いられる金属は面芯立方晶の金属が好ましく、具体例としては、上記した通りである。これにより、基板の材質、結晶性と関係なく（１１１）配向膜が得られ、そのうえに｛１００｝膜を成膜していく事が出来る。
【００６４】
本発明の製造方法は、さらに基板上に、第一の蛍石型酸化物層を形成する工程、第二の蛍石型酸化物層を形成する工程、第三のABO3型ペロブスカイト型｛１００｝酸化物導電層を形成する工程、第四のABO3型ペロブスカイト型｛１００｝酸化物導電層を形成する工程、（００１）配向性誘電層を形成する工程、もう一方の電極を形成する工程、圧力室となる複数の個別液室を形成する工程、液体吐出用吐出口を形成する工程を少なくとも有するインクジェットヘッドの製造方法である。
【００６５】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法としては、上記誘電層を形成する基板中に圧力室となる個別液室を形成する方法であっても、別途個別液室を形成した、あるいは形成できる別の基板に圧電体となる構成物を転写する方法であっても良い。
【００６６】
本発明の誘電層は、ペロブスカイト型化合物を用いることが好ましい。ペロブスカイト型化合物を用いる事により、ペロブスカイト型酸化導電層上に結晶制御性良く成膜する事が出来る。誘電層として用いられる材料は、例えばABO3型化合物で、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛PZT [Pb(ZrxTi1-x)O3]やチタン酸バリウムBaTiO3などの圧電材料やリラクサ系材料の電歪材料である。チタン酸ジルコン酸鉛（PZT）のｘは０．４０から０．６５のMPB（morphotoropic pahse boundary）組成が好ましいが、それ以外の組成比でも良い。PZTの結晶構造は正方晶、菱面体晶のいずれの結晶構造でも良い。特に正方晶と菱面体晶が混在する薄膜が好ましい。BaTiO3は、正方晶で（００１）配向された膜が好ましい。また、BaTiO3は微量の鉛、ビスマス、Fe,カリウムが含有されていても良い。誘電体として使用する場合の誘電層の膜厚は、０．０５〜０．５μｍであり、圧電体として使用する場合の誘電層の膜厚は、１．１〜６．５μｍである。
【００６７】
また、誘電層に電歪材料を使用することが出来る、電歪材料としては以下の物が選択出来る。例えば、PMN [Pb(MgxNb1-x)O3]、PNN [Pb(NbxNi1-x)O3]、PSN [Pb(ScxNb1-x)O3]、PZN [Pb(ZnxNb1-x)O3]、PMN-PT [(1-y)[Pb(MgxNb1-x)O3]-y[PbTiO3]],PSN-PT [(1-y)[Pb(ScxNb1-x)O3]-y[PbTiO3]],PZN-PT [(1-y)[Pb(ZnxNb1-x)O3]-y[PbTiO3]], LN[LiNbO3]、KN[KNbO3]である。ここで、ｘおよびｙは1以下で0以上の数である。例えば、PMNの場合ｘは0.2〜0.5で、PSNではｘは0.4〜0.7が好ましく、PMN-PTのｙは0.2〜0.4、PSN-PTのｙは0.35〜0.5、PZN-PTのｙは0.03〜0.35が好ましい。
【００６８】
圧電・電歪膜は単一組成であっても良いし、2種類以上の組み合わせでも良い。又、上記主成分に微量の元素をドーピングした組成物であっても良い。本発明の誘電層は、優れた圧電性を発現するために、結晶制御されたものが良く、X線回折で特定の結晶構造の特定の方位が５０％以上あるものが好ましく、さらには、８０％以上、より好ましくは９９％以上のものである。
【００６９】
電極層及び誘電体層の成膜方法は、スパッタ法、MO-CVD法、レーザーアブレーション法、ゾルゲル法、MBE法等であり、好ましくはスパッタ法、MO-CVD法、ゾルゲル法であり、より好ましくはMO-CVD法とスパッタ法である。
【００７０】
基板２１（図４）の上に金属の自然配向膜を設ける方法として、基板を非加熱下あるいは低温加熱下で、金属自然配向膜２２を成膜する事が好ましい。これにより、金属膜が大きな応力を有しない膜となる。自然配向膜として、前述したように面心立法晶の金属材料で後工程の加熱条件での耐熱性を有する材料を選ぶ必要がある。図４で２３，２４はペロブスカイト型酸化物導電層であり、｛１００｝一軸配向膜である。２５が誘電層、２６が上部電極である。本発明では、面心立法晶の金属膜で半価幅が、0.１°から１０°の膜を選択する事が好ましい。また、この工程は2段階法でも良い。2段階法とは、最初の成膜工程を基板加熱下で行い、次に基板加熱なしで成膜後アニ−ル処理する方法である。この方法により結晶性と表面平滑性を両立した金属自然配向膜を得られる。MO-CVD製法による、基板温度以外の条件としては基板上に原料ガスを連続的に供給するのではなく、断続的に供給するパルスMO-CVD法を採る事が好ましい。
【００７１】
次に本発明のインクジェットヘッドの製造方法について説明する。本発明の製造方法は、前記誘電体を成膜した時に用いた基板に圧力室となる個別液室を設ける方法と、別の基板に個別液室を設ける二つの方法が採用される。
【００７２】
前者の方法としては、圧電体層を設ける工程までは、誘電体の製造方法と同じであり、少なくとも、基板２１（図４）の一部を除去する工程、インク吐出口を形成する工程をさらに含む製造方法である。基板の一部を除去する事により、個別液室（図１の３あるいは図２の１２）を形成する。個別液室の製造方法は、基板のウエットエッチング、ドライエッチング、あるいはサンドミル等により製造する事が出来る。個別液室は、基板上に一定のピッチ数で複数個作成される。インクジェットヘッドの平面的配置を図示した図５で示されるように、個別液室１２が千鳥配列で配置される事は、好ましい態様である。図５において、破線で示された１２の領域は、圧力が加わる個別液室であり、７は、パターニングされた圧電体素子部である。この圧電体素子部の圧電体膜は、少なくとも本発明の誘電体層と上部電極で構成されている。５は、振動板の部分と下部電極である。本発明では、誘電層が（００１）エピタキシャル膜である場合には、振動板の一部が蛍石型酸化物である層を少なくとも含む。下部電極は、振動板と異なり、図４のようにパターニングされていても良い。少なくとも誘電体層直下の電極は、第二のペロブスカイト型酸化物導電層と第一のペロブスカイト型酸化物導電層の積層構造になっている。図５で、個別液室の形状が、平行四辺形に図示されているのは、基板として、Si(110)基板を用い、アルカリによるウエットエッチングを行って個別液室を作成された場合には、このような形状になるために代表的に図示されている。これ以外に長方形であっても良いし、正方形でも良い。図５でしめされた平行四辺形状のような場合、吐出口１と１'間の距離を短くするために圧電膜も平行四辺形状にパターニングされるのが好ましい。個別液室全体の平面図を図示したのが、図６であり、上部電極２６は、個別液室１２から伸ばされた１３の領域を利用して駆動回路と接合される。１４は、共通液室から個別液室への流路の絞り部がある部分であり、図６では、この部分まで圧電膜が存在するが、そうでなくても良い。
【００７３】
インク吐出口は、吐出口１が設けられた基板を接合する、あるいは、吐出口１および連通孔２が形成された基板を接合する方法で素子化される。吐出口の形成方法は、エッチングあるいは、機械加工、あるいはレーザー光照射により形成される。吐出口が形成される基板は、圧電膜が形成される基板と同じであっても異なっていても良い。異なる場合に選択される基板としては、SUS基板、Ni基板等があり、圧電膜が形成される基板との熱膨張係数の差が１E-6/℃から1E-8/℃の材料が選択される。
【００７４】
上記基板の接合方法としては、有機接着剤を用いる方法でも良いが、無機材料による金属接合による方法が好ましい。金属接合に用いられる材料は、In,Au,Cu、Ni、Pb、Ti,Cr、Pｄ等であり、３００℃以下の低温で接合出来、基板との熱膨張係数の差が小さくなるため、長尺化された場合に素子の反り等による問題が回避される以外に、圧電体層に対する損傷もなく、好ましい。
【００７５】
次に第二の製造方法について説明する。第二の方法は、第一の基板上に設けられた圧電層（誘電層）を第二の基板に転写する方法である。圧電層を設けるまでは、図４で図示された方法と同じであるが、圧電体層をパターニングされない状態で振動板５を上部電極上に成膜し、第二の基板に転写する。あるいは圧電層上に電極及び/もしくは振動板を成膜し、振動板を第二の基板に接合し、圧電体層も含め転写する。あるいは、図4のように圧電層をパターニングして振動板が設けられた第二の基板に転写する。第二の基板は、例えば、図７で示されるaからeの工程により、個別液室１２、連通孔２、共通液室４を形成される。a工程は第二の基板に個別液室に応じたマスク形成工程、ｂは、上部からエッチング等により加工される工程（斜線部は、加工部を意味する）、ｃはマスク除去および連通孔２用のマスク作成工程、ｄは、エッチング等による斜線部の加工による連通孔および共通液室形成工程、eは、マスク除去により個別液室、連通孔、共通液室が形成された状態を模式的に示した。ｆは、吐出口と共通液室の一部が形成された基板を接合された状態を示す。吐出口がある基板表面１６（図１１）は、撥水処理がされている事が好ましい。
【００７６】
第一の基板の圧電層と接合される第二の基板は、図７のeの状態かｆの状態を用いる。圧電層上に振動板がない場合は、図６のeあるいはｆの状態の個別液室１２上に振動板が設けられた第二の基板を利用する。接合後、第一の基板が除去され圧電体層がパターニングされた状態を図１１で示す。図１１での上部電極８の振動板５側からの電極の積層順序は、第二のペロブスカイト型酸化物導電層、第一のペロブスカイト型酸化物導電層の順序になる。
【００７７】
また、後者の方法の一部として記述しているように、第二の基板に振動板を形成しておき、その上に圧電層を転写し、第一の基板を除去する場合の圧電体は、パターニングされた状態であっても、そうでなくても良い。この工程を採る場合は、金属接合層を下部電極として、利用する事が好ましい。
【００７８】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法の特徴として、製造工程中、圧電層のパターニング及び/あるいは、第一の基板除去工程が含まれるが、その際、金属自然配向膜が有る場合はエッチングストップ層として、利用する事が出来、工程上好ましい。また、半価幅が上記範囲にあるとき、基板除去前後及び圧電体層パターニング前後の応力変化が少なく、割れ、剥離、反り等の問題発生が少ないという利点がある。さらにこの事は、大面積基板にも対応し易いことを意味し、1デバイスあたりのコストダウン、製造スループットの向上を果たす事が出来る。また、圧電体層のパターニング時にも同様の効果があり、成膜工程との特性変化の少ない素子を得る事ができ、非常なメリットがある。
【００７９】
また、蛍石型酸化物層を有する場合は、蛍石型酸化物層の応力を制御して対応することが出来、割れ、剥離。反り等の問題をなくす事が出来る。
【実施例】
【００８０】
次に本発明を、実施例を挙げて説明する。
（実施例１）
熱酸化膜のSiO2層が１００ｎｍ厚で形成されているSi基板上にTiO2層を成膜後、Pt（１１１）を基板温度３００℃で１００ｎｍ厚にスパッタ成膜した。この膜の半価幅は、０．４６°であった。更にこの上にスパッタ製法によりLaNiO3（LNO）層を１００ｎｍ厚で基板温度３００℃に制御し成膜した。LNO層は菱面体晶構造を有していた。さらにこのLNO上にＳｒＲｕO3（SRO）層を基板温度６５０℃で５０ｎｍ厚で成膜した。Zr/Ti比を４０/６０になるようにPb(Zr,Ti)O3よりなる誘電層をパルスMO-CVD法で基板温度５００℃で２００ｎｍで成膜した。XRD測定による誘電層の結晶配向性は｛１００｝配向であり、（００１）配向性は、８０％以上あった。また、SROおよびLNOのペロブスカイト型酸化物導電層の配向は（１００）であった。
【００８１】
これに上電極としてSROを１００ｎｍ成膜し、本発明の誘電体を得た。電気測定により、残留分極値が３８μC/cm2、抗電界が６８ｋV/cmと良好な特性を示し、強誘電体メモリーとして十分な結果を得た。
【００８２】
（参考例１）
Si（１００）基板表面をフッ酸処理した後、YがドープされたZrO2層をスパッタ製法で基板温度８００℃で１００ｎｍ厚成膜し、続いてCeO2層を基板温度５8０℃で６０ｎｍ成膜した。どちらも（１００）エピタキシャル膜であった。この上にSRO/LNOの積層構造を基板温度をそれぞれ、２５０℃（LNO）と６００℃（SRO）で成膜した。この上にPZT膜をスパッタで基板温度６００℃で２００ｎｍ厚成膜させた。PZTの配向は、（００１）エピタキシャル膜であった。実施例１と同様に電気特性を評価したところ、残留分極値が４０μC/cm2、抗電界が７２ｋV/cmと良好な特性を示した。
【００８３】
（実施例２）
次に本発明の圧電体としての例を説明する。２００μｍ厚のSi(110)基板上にSiN層を１．５μｍ厚でスパッタ成膜した。この上にアンカー層としてTiを５ｎｍ厚、さらに、Ir電極を５０ｎｍ厚でｒｆ−スパッタで成膜した。Irの配向は半価幅０．５３°の（１１１）配向である。さらに同法でLNO（１００）の第一の酸化物導電層を基板温度２５０℃にて１００ｎｍ厚で成膜した。その上にSRO（１００）層を１００ｎｍ厚を、さらに圧電体層として、Zr/Ti比が５３/４７のPb（Zr,Ti）O3｛１００｝を２．２μｍで成膜した。これに上電極として、SROを成膜し、圧電体層を幅45μｍ、長さ3ｍｍで複数個パターニングし、Si基板をウエットエッチングにより一部除去し幅５８μｍ長さ２．２ｍｍの個別液室を形成した。1個のパターニングに対して断面図が図３で示される形状の圧電体を得た。ここでは、各吐出口のピッチは８４μｍごとのデバイスを形成した。この製造時に、金属自然配向膜は、エッチストップ層として、十分機能した。この素子に２０Vの電圧を掛け変位量を測定したところ、０．１３μｍと良い値を測定した。この素子に連通孔２、吐出口１及びインク供給路が設けられた図１０で示されるSUS基板を接合し、本発明のインクジェットヘッドを得た。この素子より、２０Vの電圧駆動により、特性良く、液滴の吐出を確認した。また、複数の吐出口毎における特性差の少ない物であった。また、デバイス間での特性差も少ないものであった。
【００８４】
（実施例３）
次にインクジェットヘッドの製造方法として、実施例２と異なる工程による例を説明する。Si（１００）基板上にPt（１００ｎｍ厚）の金属自然配向膜上にLaCoO3（６０ｎｍ厚）の第一のペロブスカイト型酸化物導電層を成膜し、さらにSRO（１００）層を１５０ｎｍ成膜した上に、Zr/Ti比が50/50のPb(Zr,Ti)O3を３．０μｍ厚で成膜した。成膜時の基板温度は、T1は２５０℃、T2は650℃、T3は520℃で成膜を行った。この圧電体層上にPt/Tiの上電極を膜厚２００ｎｍで付け、その上に振動板となるSiN層を２．０μｍで成膜した。この基板を図７のe)の状態に加工したSiの第二の基板とAu層を介して２５０℃で接合した。接合後、Si（１００）基板をアルカリでエッチングし除去した。その後、ICPにより第一と第二の電極層をパターニングし、圧電体層を混酸のエッチャントによりパターニングし、個別液室上に圧電体層を残した。これと、２０μｍΦの吐出口が空いたSUS製のプレートと接合し、本発明のインクジェットヘッドを得た。吐出特性を評価し、実施例２と同様な結果を得た。この時の誘電層の配向性は、（１００）が８２％であった。
【００８５】
また、第一の基板をSi（１１０）基板にし作成した場合も、特性が大きく変わらない素子を得た。
【００８６】
（参考例２）
エピタキシャルSi膜が５００ｎｍ厚、SiO2層が５００ｎｍ厚で成膜されたSOI基板上にPrがドープされたZrO2（１００）層を１５０ｎｍ厚、さらにCeO2（１００）層が２５０ｎｍ厚で参考例１と同様にスパッタ法により成膜した。これに各導電層をLaNiO3層（１００）を基板温度２８０℃で１００ｎｍ厚、さらにCaRuO3層を基板温度６２０℃で１００ｎｍ厚で形成し、その上にPZT（００１）（Zr/Ti＝５２/４８）を２．６μｍ厚でエピタキシャル成膜させた。PZTの配向性は９９％以上であった。アクチュエータ部をパターニングした後、ハンドル層のSi基板をICPでエッチングし圧力室となる個別液室を複数個形成し、吐出口の形成された基板と張り合わせる事によりインクジェットヘッドを作製した。このヘッドを評価したところ駆動信号に対して追随性の良い変位を示し、液体吐出速度も十分な特性を示した良好なものであった。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の誘電体は、インクジェットヘッドの圧電体等として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１：液体吐出口
２：連通孔
３：個別液室
４：共通液室
７：圧電体層
１２：個別液室
１３：上電極
２１：基板
２２：金属自然配向膜
２３：第一のペロブスカイト型酸化物導電層
２４：第二のペロブスカイト型酸化物導電層
【図１】
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【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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