(57)【要約】 【課題】  揮発性元素を含む強誘電体薄膜の製造方法として、揮発性元素の揮発（抜け）に起因する不都合を解消した強誘電体薄膜の製造方法と、強誘電体メモリ素子、圧電体素子、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンター、表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、及び電子機器を提供する。【解決手段】  揮発性元素を含む強誘電体薄膜の製造方法である。真空プロセスでの物理的気相法によって常温で強誘電体薄膜の前駆体５ａを基体上に成膜する常温工程と、前駆体を形成した基体を、酸素が存在する常圧下あるいは加圧下にて熱処理することにより、前駆体５ａを圧電体層（強誘電体膜）５とする高温工程と、を備えている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性元素を含む強誘電体薄膜の製造方法であって、
真空プロセスでの物理的気相法によって常温で前記強誘電体薄膜の前駆体を基体上に成膜する常温工程と、
前記前駆体を形成した基体を、酸素が存在する常圧下あるいは加圧下にて熱処理することにより、該前駆体を強誘電体薄膜とする高温工程と、を備えたことを特徴とする強誘電体薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記揮発性元素が、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｌｉ、Ｋのうちの少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載の強誘電体薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記常温工程における成膜法が、レーザーアブレーション法であることを特徴とする請求項１又は２記載の強誘電体薄膜の製造方法。
【請求項４】
前記常温工程での真空プロセスを、１．３３３Ｐａ以下の真空度で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の強誘電体薄膜の製造方法。
【請求項５】
前記基体が単結晶基板を有してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の強誘電体薄膜の製造方法。
【請求項６】
前記常温工程に先立ち、前記基体上に電極薄膜をエピタキシャル成長によって形成しておき、その後、前記常温工程にて前記電極薄膜上に強誘電体薄膜の前駆体を成膜することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の強誘電体薄膜の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された強誘電体薄膜を、強誘電体層として備えたことを特徴とする強誘電体メモリ素子。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された強誘電体薄膜を、圧電体層として備えたことを特徴とする圧電体素子。
【請求項９】
内容積が変化するキャビティーを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、
圧電体層の変形によって前記キャビティーの内容積を変化させる圧電体素子として、請求項８記載の圧電体素子を備えたことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１０】
請求項９記載のインクジェット式記録ヘッドを備えたことを特徴とするインクジェットプリンター。
【請求項１１】
請求項８記載の圧電体素子を備えたことを特徴とする表面弾性波素子。
【請求項１２】
請求項１１記載の表面弾性波素子と、
前記表面弾性波素子が備える前記圧電体層の上に形成された第１の電極と、
前記圧電体層の上に形成され、前記第１の電極に印加される電気信号によって前記圧電体層に生ずる表面弾性波の特定の周波数又は特定の帯域の周波数に共振して電気信号に変換する第２の電極と、を備えることを特徴とする周波数フィルタ。
【請求項１３】
請求項１１記載の表面弾性波素子と、
前記表面弾性波素子が備える前記圧電体層の上に形成され、印加される電気信号によって前記圧電体層に表面弾性波を発生させる電気信号印加用電極と、
前記圧電体層の上に形成され、前記電気信号印加用電極によって発生される表面弾性波の特定の周波数成分又は特定の帯域の周波数成分を共振させる共振用電極とトランジスタとを含む発振回路と、を備えることを特徴とする発振器。
【請求項１４】
請求項１３記載の発振器と、
前記発振器に設けられている前記電気信号印加用電極に対して前記電気信号を印加する電気信号供給素子とを備えてなり、
前記電気信号の周波数成分から特定の周波数成分を選択し、若しくは特定の周波数成分に変換し、又は、前記電気信号に対して所定の変調を与え、所定の復調を行い、若しくは所定の検波を行う機能を有することを特徴とする電子回路。
【請求項１５】
請求項１２記載の周波数フィルタ、請求項１３記載の発振器、請求項１４記載の電子回路のうちの、少なくとも１つを有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性元素を含む強誘電体薄膜の製造方法、及び強誘電体メモリ素子、圧電体素子、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンター、表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な強誘電体、圧電材料として、従来よりＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３）が知られており、このＰＺＴを用いたセラミックス圧電体素子も広く知られている（例えば、特許文献１）。
このような圧電体素子において、その強誘電体薄膜としてのＰＺＴの成膜方法としては、ゾルゲル法などの液体を塗布してこれをアニールする液相法や、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法、レーザーアブレーション法などの真空プロセスを利用する気相法が一般に知られている。
【特許文献１】特開２００１−２２３４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、ＰＺＴはそのＰｂ（鉛）が揮発性元素であるため、高温加熱下においてスパッタ法やレーザーアブレーション法などの真空プロセスで基板上にＰＺＴを成膜した場合に、この成膜中にＰｂが揮発して形成する薄膜から抜けてしまうといった問題がある。すなわち、このようなＰｂの揮発による抜けが生じると、得られるＰＺＴ薄膜が目的とする組成からずれた組成となってしまい、また、薄膜の厚さ方向で組成が不均一になって組成分布が生じたりしてしまう。なお、このような組成ずれや組成分布は、成膜チャンバーの真空度や基板の温度に依存するといわれている。
【０００４】
このような組成ずれや組成分布対策として、従来では、ターゲットの組成を目的とする薄膜の組成からずらしておくといった方法が採られている。すなわち、揮発性元素を、これが揮発する分を見込んで化学量論組成より過剰となるように調整し、ターゲットを形成している。
ところが、前述したように組成ずれや組成分布は、成膜チャンバーの真空度や基板の温度に依存することから、各条件毎に組成が異なるターゲットを用意する必要があり、したがってターゲットの製造やターゲットに合わした条件設定に手間がかかってしまい、処理が煩雑になってしまう。また、ターゲット自体にあっても、成膜チャンバー中で加熱されることによりＰｂが揮発してしまい、これにより成膜時間とともにその組成が変化してしまうことがある。
【０００５】
また、近年、Ｐｂフリー材料としてＢｉ４Ｔｉ３Ｏ１２やＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９が注目されているが、ＢｉもＰｂ同様に揮発性元素であり、したがってその組成制御が難しいものとなっている。さらに、表面弾性波素子（ＳＡＷデバイス）に用いられるＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３におけるＬｉも、同様に揮発性元素であることから、やはり組成制御が難しいという課題がある。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、揮発性元素を含む強誘電体薄膜の製造方法として、揮発性元素の揮発（抜け）に起因する不都合を解消した強誘電体薄膜の製造方法と、強誘電体メモリ素子、圧電体素子、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンター、表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、及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】
【０００７】
前記目的を達成するため本発明の強誘電体薄膜の製造方法は、揮発性元素を含む強誘電体薄膜の製造方法であって、
真空プロセスでの物理的気相法によって常温で前記強誘電体薄膜の前駆体を基体上に成膜する常温工程と、
前記前駆体を形成した基体を、酸素が存在する常圧下あるいは加圧下にて熱処理することにより、該前駆体を強誘電体薄膜とする高温工程と、を備えたことを特徴としている。
この強誘電体薄膜の製造方法によれば、真空プロセスでの物理的気相法による成膜工程を常温にて行うことで、揮発性元素の揮発（抜け）がほとんどないことにより、ターゲットの組成通りの前駆体薄膜、すなわちアモルファス状の薄膜が基体上に成膜される。そして、高温工程においてこの前駆体薄膜を形成した基体を、酸素が存在する常圧下あるいは加圧下にて熱処理することにより、該前駆体を良好に結晶化して強誘電体薄膜とすることができる。その際、熱処理を常圧下あるいは加圧下にて行っているので、揮発性元素の揮発（抜け）がほとんど起こらず、よって得られる強誘電体薄膜はターゲットの組成にほぼ一致するようになる。したがって、成膜条件毎にそれぞれ対応した組成のターゲットを用意する必要がなくなり、また、ターゲット自体の組成が、成膜時間とともに変化してしまうといった不都合も防止される。
また、特に前駆体を常温で成膜することから、その成膜レートを上げても膜質の劣化が起こらず、したがって比較的膜厚が厚い強誘電体薄膜を形成する場合に、トータルでの成膜時間（製造時間）を短縮することが可能になる。
【０００８】
なお、本発明において常温工程での常温とは、ヒータ等によって基体を高温に加熱することなく、室温のチャンバー内に放置された状態を意味している。したがって、真空プロセスでの物理的気相法による成膜時に、この成膜のためのエネルギーが熱に変化し、これによって基体（前駆体）が昇温しても、本発明ではこれを常温と定義している。ただし、このような昇温は、基体上の前駆体が結晶しない温度、例えば１００℃程度までとする。換言すれば、成膜による昇温が１００℃程度までであれば、本発明ではこれを常温としている。
【０００９】
また、前記強誘電体薄膜の製造方法においては、前記揮発性元素が、例えばＰｂ、Ｂｉ、Ｌｉ、Ｋのうちの少なくとも一種とされる。
このようにすれば、前記元素を含む強誘電体、例えばＰｂを含むＰＺＴやＢｉを含むＢｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９、Ｌｉを含むＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３やＫを含むＫＮｂＯ３等の強誘電体薄膜が、良好に形成される。
【００１０】
また、前記強誘電体薄膜の製造方法においては、前記常温工程における成膜法が、レーザーアブレーション法であるのが好ましい。
レーザーアブレーション法は、ターゲットにレーザ光を照射した際に発生する熱が比較的少なく、したがって基体の昇温を抑えて揮発性元素の揮発（抜け）を確実に抑えることが可能になる。
【００１１】
また、前記強誘電体薄膜の製造方法においては、前記常温工程での真空プロセスを、１．３３３Ｐａ以下の真空度で行うのが好ましい。
チャンバー中の残留分子、原子がほとんどなくなる
このような真空度にすれば、例えば成膜法としてレーザーアブレーション法を採用した場合に、チャンバー中の残留分子、原子が十分に少となることにより、ターゲットからのプルームの残留分子、原子との衝突がほとんど起こらず、したががって良好な成膜レートが確保される。
【００１２】
また、前記強誘電体薄膜の製造方法においては、前記基体が単結晶基板を有してなるのが好ましい。
このようにすれば、前記基体上に良好な結晶状態の強誘電体薄膜を形成することが可能になる。
【００１３】
また、前記強誘電体薄膜の製造方法においては、前記常温工程に先立ち、前記基体上に電極薄膜をエピタキシャル成長によって形成しておき、その後、前記常温工程にて前記電極薄膜上に強誘電体薄膜の前駆体を成膜するのが好ましい。
このようにすれば、前記前駆体を形成した基体を高温工程で熱処理することにより、下地であるエピタキシャル成長膜（電極薄膜）に合わせて良好な結晶状態の強誘電体薄膜とすることが可能になる。
【００１４】
本発明の強誘電体メモリ素子は、前記の製造方法によって製造された強誘電体薄膜を、強誘電体層として備えたことを特徴としている。
この強誘電体メモリ素子によれば、前述したように揮発性元素の揮発（抜け）に起因する不都合が解消された製造方法によって強誘電体層が形成されているので、この強誘電体層が目的とする組成通りの良好な薄膜となり、したがって良好な素子特性を有するものとなる。
【００１５】
本発明の圧電体素子は、前記の製造方法によって製造された強誘電体薄膜を、圧電体層として備えたことを特徴としている。
この圧電体素子によれば、前述したように揮発性元素の揮発（抜け）に起因する不都合が解消された製造方法によって圧電体層が形成されているので、この圧電体層が目的とする組成通りの良好な薄膜となり、したがって良好な圧電特性を有するものとなる。
【００１６】
本発明のインクジェット式記録ヘッドは、内容積が変化するキャビティーを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、圧電体層の変形によって前記キャビティーの内容積を変化させる圧電体素子として、前記の圧電体素子を備えたことを特徴としている。
このインクジェット式記録ヘッドによれば、前述したように圧電体素子が良好な圧電特性を有することにより、インクの吐出性能が良好なものとなる。
【００１７】
本発明のインクジェットプリンターは、前記のインクジェット式記録ヘッドを備えたことを特徴としている。
このインクジェットプリンターによれば、インクの吐出性能が良好なインクジェット式記録ヘッドを備えているので、このインクジェットプリンター自体も吐出性能が良好な高性能のものとなる。
【００１８】
本発明の表面弾性波素子は、前記圧電体素子を備えたことを特徴としている。
この表面弾性波素子によれば、前述したように圧電体素子が良好な圧電特性を有することにより、この表面弾性波素子自体も高性能なものとなる。
【００１９】
本発明の周波数フィルタは、前記の表面弾性波素子と、前記表面弾性波素子が備える前記圧電体層の上に形成された第１の電極と、前記圧電体層の上に形成され、前記第１の電極に印加される電気信号によって前記圧電体層に生ずる表面弾性波の特定の周波数又は特定の帯域の周波数に共振して電気信号に変換する第２の電極と、を備えることを特徴としている。
この周波数フィルタによれば、圧電体層の圧電特性が良好であり、したがってこの圧電体層の電気機械結合係数が高いため、比帯域幅が広い良好なものとなる。
【００２０】
本発明の発振器は、前記の表面弾性波素子と、前記表面弾性波素子が備える前記圧電体層の上に形成され、印加される電気信号によって前記圧電体層に表面弾性波を発生させる電気信号印加用電極と、前記圧電体層の上に形成され、前記電気信号印加用電極によって発生される表面弾性波の特定の周波数成分又は特定の帯域の周波数成分を共振させる共振用電極とトランジスタとを含む発振回路と、を備えることを特徴としている。
この発振器によれば、圧電体層の圧電特性が良好であり、したがってこの圧電体層の電気機械結合係数が高いため、伸長コイルを省略することができ、回路構成が簡単な発振器を提供することができる。また、トランジスタ等から構成される発振回路を備えているので、トランジスタとの集積化によって小型化されたものとなる。
【００２１】
本発明の電子回路は、前記の発振器と、前記発振器に設けられている前記電気信号印加用電極に対して前記電気信号を印加する電気信号供給素子とを備えてなり、前記電気信号の周波数成分から特定の周波数成分を選択し、若しくは特定の周波数成分に変換し、又は、前記電気信号に対して所定の変調を与え、所定の復調を行い、若しくは所定の検波を行う機能を有することを特徴としている。
この電子回路によれば、発振器に備えられた表面弾性波素子を構成する圧電体層の圧電特性が良好であり、したがってこの圧電体層の電気機械結合係数が高く、発振回路との集積化が可能なため、小型で高性能なものとなる。
【００２２】
本発明の電子機器は、前記の周波数フィルタ、発振器、電子回路のうち少なくとも１つを有することを特徴としている。
この電子機器によれば、圧電体層の圧電特性が良好であり、したがってこの圧電体層の電気機械結合係数が高いため、小型で、高性能なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を詳しく説明する。
まず、本発明の強誘電体薄膜の製造方法を用いて得られる、本発明の圧電体素子について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は本発明の圧電体素子を、特にインクジェット式記録ヘッド用のヘッドアクチュエーターとなる圧電体素子に適用した場合の一実施形態を示す図であり、図１（ａ）、（ｂ）において符号１は圧電体素子である。
【００２４】
この圧電体素子１は、シリコン（Ｓｉ）からなる基板２上に形成されたもので、この基板２上に形成されたバッファ層３と、バッファ層３の上に形成された下部電極４と、下部電極４の上に形成された圧電体層５と、圧電体層５の上に形成された上部電極６とを備えて構成されたものである。
ここで、基板２としては、（１００）配向の単結晶シリコン基板、あるいは（１１１）配向の単結晶シリコン基板が好適に用いられるが、これに限定されることなく、例えば（１１０）配向のＳｉ基板で、その表面に熱酸化膜や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使用可能である。
【００２５】
まず、基板２として（１００）配向の単結晶シリコン基板を用いた場合で説明すると、この基板２上のバッファ層３は、図１（ａ）に示すように（１１０）又は（１００）配向、好ましくは（１１０）配向の酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）によって形成される。このＳｒＯは、後述するようにその上に形成する下部電極４として、特に擬立方晶（１００）配向のペロブスカイト構造の金属酸化物をエピタキシャル成長させるのに適している。ここで、ＳｒＯについては、特にエピタキシャル成長で形成するのが好ましい。このようにして形成すれば、（１１０）又は（１００）配向のＳｒＯの結晶格子が（１００）配向のＳｉ基板上に規則的に並ぶようになり、したがってこのＳｒＯの上に（１００）配向のペロブスカイト構造の下部電極４が、より良好に形成され易くなるからである。
【００２６】
また、前記ＳｒＯに代えて、ＭｇＯ、ＢａＯもしくはＣａＯを用いることができる。これら酸化物でも、（１００）配向のＳｉ基板上に、（１１０）又は（１００）配向にエピタキシャル成長することから、その上に（１００）配向のペロブスカイト構造の下部電極４を形成することが可能になる。
また、バッファ層３としては、（１００）配向の単結晶Ｓｉ基板からなる基板２上に、（１００）配向にエピタキシャル成長させたＴｉＮ層を用いることできる。
【００２７】
さらに、バッファ層３としては、図１（ｂ）に示すように三層構造で形成することもできる。すなわち、（１００）配向の単結晶Ｓｉ基板からなる基板２上に、（１００）配向のイットリア安定化ジルコニア（以下、ＹＳＺと記す）あるいはＺｒＯ２からなる第１バッファ層７と、（１００）配向のＣｅＯ２からなる第２バッファ層８と、（００１）配向のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙからなる第３バッファ９とをこの順に積層し、この積層膜をバッファ層３としてもよい。このような３層構造のバッファ層３にあっては、（１００）配向の単結晶Ｓｉ基板上にＹＳＺ（ＺｒＯ２）が（１００）配向に良好にエピタキシャル成長し、これの上にＣｅＯ２が（１００）配向に良好にエピタキシャル成長し、さらにこれ上にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙが（００１）配向に良好にエピタキシャル成長する。したがって、このような３層構造としても、このバッファ層３上には（１００）配向のペロブスカイト構造の下部電極４が良好に形成されるようになる。
【００２８】
また、基板２として（１１１）配向の単結晶シリコン基板を用いた場合には、この基板２上のバッファ層３については、図１（ａ）に示すように単層構造のものが用いられる。すなわち、このバッファ層３は、（１１１）配向の酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）によって形成される。このＳｒＯは、後述するようにその上に形成する下部電極４として、特に（１１１）配向のペロブスカイト構造からなるＳＲＯをエピタキシャル成長させるのに適している。ここで、ＳｒＯについては、特にエピタキシャル成長で形成するのが好ましい。このようにして形成すれば、（１１１）配向のＳｒＯの結晶格子が（１１１）配向のＳｉ基板上に規則的に並ぶようになり、したがってこのＳｒＯの上に（１１１）配向のペロブスカイト構造でＳＲＯからなる下部電極４が、より良好に形成され易くなるからである。
【００２９】
また、前記ＳｒＯに代えて、ＭｇＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、さらには希土類酸化物を用いることができる。これら酸化物でも、（１１１）配向のＳｉ基板上に、（１１１）配向にエピタキシャル成長することから、その上に（１１１）配向のペロブスカイト構造でＳＲＯからなる下部電極４を形成することが可能になる。
また、バッファ層３としては、（１１１）配向の単結晶Ｓｉ基板からなる基板２上に、（１１１）配向にエピタキシャル成長させたＴｉＮ層を用いることできる。
【００３０】
さらに、図１（ｂ）に示したような三層構造のバッファ層３を形成する場合、基板２として、前述したように（１１０）配向のＳｉ基板で、その表面に熱酸化膜や自然酸化膜などのアモルファス状の酸化シリコン膜を形成したものを用いることができる。このような基板２を用いた場合、後述するように特にイオンビームアシスト法を用いることにより、前記三層構造のバッファ層３を形成することができる。
【００３１】
下部電極４は、圧電体層５に電圧を印加するための一方の電極となるもので、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示したように圧電体層５と同じ大きさ、すなわち上部電極と同じ形状に形成されたものである。なお、この下部電極４については、後述するインクジェット式記録ヘッドにおけるインク室基板となる基板２上に、複数の圧電体素子が形成される場合、これらに共通な電極として機能するよう、バッファ層３と同じ大きさに形成されていてもよい。
【００３２】
この下部電極４は、前述したようにバッファ層３を（１１０）又は（１００）配向のＳｒＯ、またはＭｇＯ、ＢａＯ、ＣａＯとした場合に、擬立方晶（１００）配向のペロブスカイト構造の金属酸化物、具体的にはＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３等のうちから選択された少なくとも一種によって形成される。
なお、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳＲＯ）は、Ｓｒｎ＋１ＲｕｎＯ３ｎ＋１（ｎは１以上の整数）で表されるペロブスカイト構造となる。この構造において、ｎ＝１のときにはＳｒ２ＲｕＯ４となり、ｎ＝２のときにはＳｒ３Ｒｕ２Ｏ７となり、ｎ＝∞のときにはＳｒＲｕＯ３となる。そして、前記下部電極４としてＳＲＯを用いる場合には、導電性及び圧電体層５の結晶性を高めるため、ＳｒＲｕＯ３とするのが最も好ましい。
【００３３】
また、この下部電極４としては、単層の金属酸化物で形成するのに代えて、例えば２層の金属酸化物の間にＩｒあるいはＰｔを挟持した積層構造をとることもできる。その場合に金属酸化物としては、例えばＳＲＯ（ルテニウム酸ストロンチウム）を用いることができ、このような構造とした場合、特に圧電体層５側のＳＲＯをＳｒＲｕＯ３とするのが好ましい。
また、前述したようにバッファ層３を（１００）配向のＴｉＮとした場合には、下部電極４を、（１００）配向の金属、具体的にはＰｔ、Ｉｒ、Ｒｕ等によって形成するのが好ましい。同様に、バッファ層３を（１１１）配向のＴｉＮとした場合には、下部電極４を、（１１１）配向の金属、具体的にはＰｔ、Ｉｒ、Ｒｕ等によって形成するのが好ましい。
【００３４】
さらに、バッファ層３を図１（ｂ）に示したような三層構造とした場合、下部電極４としては、前述した擬立方晶（１００）配向のペロブスカイト構造の金属酸化物が好適に用いられるが、ＰｔやＩｒ、あるいはこれら金属の積層構造を用いることもできる。これらの金属は、バッファ層３上に良好にエピタキシャル成長するからである。
また、前述したようにバッファ層３を（１１１）配向のＳｒＯ、またはＭｇＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、さらには希土類酸化物とした場合、下部電極４としては、（１１１）配向のペロブスカイト構造からなるＳＲＯ（ＳｒＲｕＯ３）が、前述したようにエピタキシャル成長し易いため好適とされる。
【００３５】
圧電体層５は、ペロブスカイト型結晶構造を有し、揮発性元素を含有する圧電性セラミックスによって下部電極４上に所定形状に形成されたものである。具体的には、ジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ３）、ジルコニウム酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）ＺｒＯ３：ＰＬＺＴ）、マグネシウムニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＭＮ−ＰＴ）、マグネシウムニオブ酸ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＭＮ−ＰＺＴ）、亜鉛ニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｎ，Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＺＮ−ＰＴ）、スカンジウムニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｓｃ，Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＳＮ−ＰＴ）、ニッケルニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９等によって形成されている。
【００３６】
なお、この圧電体層５は、後述するように、真空プロセスでの物理的気相法によって常温で前記強誘電体薄膜の前駆体を基板上に成膜する常温工程と、前記前駆体を形成した基板を、酸素が存在する常圧下あるいは加圧下にて熱処理することにより、該前駆体を強誘電体薄膜とする高温工程とを経ることによって形成されたものである。
上部電極６は、圧電体層４に電圧を印加するための他方の電極となるもので、導電性を有する材料、例えば白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、アルミニウム（Ａｌ）等で形成されたものである。なお、アルミニウムが用いられる場合、電蝕対策のため、この上にイリジウム等が積層される。
【００３７】
次に、このような構成からなる圧電体素子１の製造方法に基づき、本発明の強誘電体薄膜の製造方法の一実施形態について説明する。
まず、基板２として、（１１０）又は（１００）配向の単結晶Ｓｉ基板、（１１１）配向の単結晶Ｓｉ基板、あるいはアモルファスの酸化シリコン膜を形成した（１００）又は（１１０）配向のＳｉ基板を用意する。なお、アモルファスの酸化シリコン膜を形成する場合、熱酸化法を用いるものとする。
【００３８】
次に、図２（ａ）に示すように基板２上にバッファ層３を形成する。このバッファ層３については、前述したように基板２の種類に応じて適宜な種類のものを選択し形成する。具体的には、ＳｒＯ（又はＭｇＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、希土類酸化物）、またはＹＳＺ（又はＺｒＯ２）、ＣｅＯ、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙからなる三層構造のもの、さらにはＴｉＮが、基板２の種類に応じて適宜に選択され、形成される。
このバッファ層３の形成方法としてはエピタキシャル成長が採用され、具体的な手法としては、レーザーアブレーション法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、ＭＯＣＶＤ法、スパッタ法などが、形成する材料に応じて適宜に選択され、用いられる。
【００３９】
また、アモルファスの酸化シリコン膜上に、図１（ｂ）に示した三層構造のバッファ層３を形成する場合には、前述したようにイオンビームアシスト法を併用したレーザーアブレーション法によって行う。すなわち、レーザー光を第１バッファ層７用のターゲットに照射し、このターゲットから酸素原子および金属原子を含む原子を叩き出すレーザーアブレーション法により、プルームを発生させる。すると、このプルームは基板２上に向けて出射し、基板２上に接触するようになる。
また、これとほぼ同時に、基板２の表面に対して、イオンビームを所定角度で照射（入射）し、イオンビームアシストを行う。すると、基板２表面に酸化シリコン膜が形成されているにもかかわらず、該基板２上に、立方晶（１００）配向のＹＳＺ（またはＺｒＯ２）がエピタキシャル成長によって形成される。
このようにして第１バッファ層７を形成したら、この上に第２バッファ層８を、レーザーアブレーション法のみを用いて形成し、さらにこの第２バッファ層８上にレーザーアブレーション法を用いて第３バッファ層９を形成する。この第３バッファ層９の形成では、必要に応じて、前記第１バッファ層７の形成工程と同様にイオンビームアシストを併用し、成膜の効率を高めるようにしてもよい。
【００４０】
次いで、図２（ｂ）に示すようにバッファ層３上に下部電極４を、厚さが例えば約５００ｎｍとなるように形成する。この下部電極４については、前述したようにバッファ層３の種類に応じて適宜な種類のものを選択し形成する。具体的には、ＳＲＯ（ルテニウム酸ストロンチウム）やＣａＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３等の擬立方晶（１００）配向のペロブスカイト型金属酸化物、（１１１）配向のペロブスカイト型ＳＲＯ、さらにＳＲＯ／Ｐｔ／ＳＲＯやＳＲＯ／Ｉｒ／ＳＲＯの積層構造、Ｐｔ、ＩｒまたはＰｔ／Ｉｒ、Ｒｕ等の金属などが、バッファ層３の種類に応じて適宜に選択され、形成される。
この下部電極４の形成方法としては、レーザーアブレーション法やＭＯＣＶＤ法などの公知の手法が採用可能であり、形成する材料に応じて適宜に選択され、用いられる。なお、このような下部電極４については、バッファ層３と同様にエピタキシャル成長で形成するのが好ましく、特にバッファ層３としてイオンビームアシスト法による三層構造のものを採用した場合には、良好な結晶構造の圧電体層５を形成するうえで、エピタキシャル成長によって下部電極４を形成するのが望ましい。
【００４１】
次いで、下部電極４の上に圧電体層５を形成する。この圧電体層５の形成は、本発明における強誘電体膜の製造方法の一実施形態となる工程であり、図２（ｃ）に示すように真空プロセスでの物理的気相法によって常温で圧電体層（強誘電体薄膜）５の前駆体５ａを基体上に成膜する常温工程と、前記前駆体５ａを形成した基体を、酸素が存在する常圧下あるいは加圧下にて熱処理することにより、図２（ｄ）に示すように該前駆体５ａを圧電体層（強誘電体薄膜）５とする高温工程と、からなっている。ここで、本発明における基体とは、基板２を少なくとも有し、さらにこれの上にバッファ層３や下部電極４を形成した状態のものをいう。また、真空プロセスでの物理的気相法として具体的には、レーザーアブレーション法やスパッタ法が好適に用いられ、本実施形態ではレーザーアブレーション法が用いられている。
【００４２】
まず、目的とする圧電体層５となる強誘電体膜の組成と対応したターゲットを用意する。このターゲットとしては、本発明においては目的とする圧電体層５の組成とほぼ１：１に対応したものを用いる。すなわち、特に金属元素についての化学量論組成を、圧電体層５の組成に対して１：１となるように調整したターゲットを用いる。
ここで、レーザーアブレーション法では、ターゲットとして、その組成が膜組成に１：１で対応したものを用いるのが一般的である。したがって、レーザーアブレーション法は、組成制御性が良いと言われているが、必ずしもそうではない。得られる膜の組成が、基板温度、酸素分圧（真空度）、レーザーエネルギー等に左右されてしまうからである。特に、組成中にＰｂやＢｉ、Ｌｉ、Ｋ等の揮発性元素が含まれている場合、形成した膜中からこれら揮発性元素が揮発して抜けてしまったり、ターゲット自体から揮発性元素が揮発することにより、ターゲットの組成ずれが生じたりするためである。そして、このような現象が起こると、得られる膜では例えばその膜厚方向に組成分布が生じ、組成が不均一になってしまう。
【００４３】
そこで、本発明においては、前述したように真空プロセスでの物理的気相法によって基体上に成膜する工程（常温工程）を、ヒータ等による加熱を行わずに常温で行うようにし、これによって形成した膜やターゲットから揮発元素が揮発し抜けてしまうのを防止している。
ターゲットとしては、圧電体層５の組成に対しほぼ１：１のものを用い、レーザーアブレーション法によって下部電極４上に圧電体層５の前駆体を形成する。レーザーアブレーション法は、レーザー光をターゲットに照射し、このターゲットから酸素原子および金属原子を含む原子を叩き出してプルームを発生させ、このプルームを基体上に接触させることで、ターゲット材料を基体上に成膜する方法である。
このような常温工程により、揮発性元素の揮発（抜け）をほとんど起こさずに、図２（ｃ）に示したようにターゲットの組成通りの前駆体５ａ、すなわちアモルファス状の薄膜を、基体となる基板２上の下部電極４上に成膜することができる。なお、常温であることから、ターゲット自体からの揮発性元素の揮発（抜け）もなく、したがってターゲット自体の組成が、成膜時間とともに変化してしまうといった不都合も防止されている。
【００４４】
ターゲットに照射するレーザー光としては、波長が１５０〜３００ｎｍ程度、パルス長が１〜１００ｎｓ程度のパルス光が好適に用いられる。具体的には、ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ＸｅＣｌエキシマレーザー等のエキシマレーザー、さらにＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＣＯ２レーザーなどが挙げられる。これらの中でも、特にＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーが好適とされる。ＡｒＦエキシマレーザーおよびＫｒＦエキシマレーザーは、いずれも取り扱いが容易であり、また、より効率よく原子をターゲットから叩き出すことができる。
【００４５】
また、このような真空プロセスでの物理的気相法（レーザーアブレーション法）をなすための真空雰囲気としては、１．３３３Ｐａ（１０−２Ｔｏｒｒ）以下の真空度で行うのが好ましく、１．３３３×１０−２Ｐａ（１０−４Ｔｏｒｒ）以下の真空度で行うのがより好ましい。１．３３３Ｐａ（１０−２Ｔｏｒｒ）以下の真空度とすれば、チャンバー中の残留分子、原子が十分に少となることにより、ターゲットからのプルームの残留分子、原子との衝突がほとんど起こらず、したががって良好な成膜レートが確保される。また、１．３３３×１０−２Ｐａ（１０−４Ｔｏｒｒ）以下の真空度とすれば、成膜レートをより上げることができる。
ここで、基板（基体）を加熱して結晶化膜を形成する場合には、成膜レートを上げると膜質が劣化してしまう傾向にあるが、この常温工程ではアモルファス状の前駆体５ａを形成するだけなので、成膜レートを上げても膜質についての問題が生じない。したがって、特に膜厚を厚くする場合に、その後の熱処理（高温工程）を含めてもトータルの時間を少なくすることができる。
【００４６】
なお、このような常温工程においては、レーザーアブレーション法等による成膜時に、この成膜のためのエネルギーが熱に変化し、これによって基体や形成された前駆体５ａが昇温してしまうことがある。しかしながら、このような昇温は、通常、基体上の前駆体５ａが結晶化しない温度、例えば１００℃程度以下であり、したがって前駆体５ａの結晶化に影響を与えないのはもちろん、この前駆体５ａ中の揮発性元素が揮発したり、ターゲット中の揮発性元素が揮発するといったこともほとんど起こらない。したがって、このような温度（１００℃程度）の昇温が起こる成膜環境（成膜条件）については、前述したように本発明ではこれを常温と定義している。
【００４７】
このようにして基体（基板２上の下部電極４）上に前駆体５ａを形成したら、この基体を、酸素が存在する常圧下あるいは加圧下に置き、熱処理することにより、図２（ｄ）に示したように前駆体５ａを圧電体層（強誘電体薄膜）５とする。
熱処理を行う加熱炉としては、例えばアニール炉が用いられる。そして、このアニール炉中において、大気中（空気雰囲気下）あるいは酸素中にて５００〜７００℃程度の高温で熱処理を行うことにより、前記前駆体５ａを結晶化し、所望の組成からなる強誘電体薄膜、すなわち圧電体層５を形成する。ここで、熱処理の雰囲気としては、常圧下となる大気中の他、空気中に酸素を流入する高酸素濃度雰囲気や、酸素を過剰に流入させることによる加圧雰囲気などとしてもよい。
【００４８】
ここで、前記の常温工程においてターゲットとしてＰＺＴ用のもの（Ｚｒ／Ｔｉ＝５６／４４）を用い、擬立方晶で（１００）配向したエピタキシャル膜としてのＳＲＯからなる下部電極４の上に、前駆体５ａを形成した後、この高温工程で前駆体５ａを熱処理して結晶化したところ、この前駆体５ａは下地である下部電極４の構造を引きずってエピタキシャル成長し、菱面体晶で（１００）配向の良好な結晶構造を有するＰＺＴとなった。また、このＰＺＴの組成は、特にその金属元素について前記のターゲットと同じ組成となり、特に揮発性元素であるＰｂの揮発（抜け）による組成ずれは起こらなかった。
このようにして得られた強誘電体薄膜（圧電体層５）は、その圧電定数が、基板を加熱しつつ真空プロセスで成膜され、形成された従来のエピタキシャル膜と同程度の値を示した。なお、ここではＰＺＴを用いたが、他のＰｂ系の材料やＢｉ系の材料も同様に作製可能であり、その特性（圧電定数）についても、従来のエピタキシャル膜と同程度の値を示した。
【００４９】
このようにして圧電体層５を形成したら、図２（ｅ）に示すようにこの圧電体層５上に上部電極６を形成する。具体的には、例えば直流スパッタ法で白金（Ｐｔ）を約５０ｎｍの膜厚に成膜することにより、上部電極６を得る。そして、このようにして上部電極６を形成することにより、圧電体素子１が得られる。
【００５０】
このような圧電体素子１の製造方法において、特にその圧電体層５、すなわち本発明の強誘電体薄膜の製造方法にあっては、前述したように常温工程でアモルファス状の前駆体を成膜し、その後、高温工程でこれを結晶化し、強誘電体膜（圧電体層５）とするようにしたので、揮発性元素の揮発（抜け）がほとんど起こらず、よって得られる強誘電体薄膜（圧電体層５）がターゲットの組成にほぼ一致するようになる。したがって、成膜条件毎にそれぞれ対応した組成のターゲットを用意する必要がなくなり、また、ターゲット自体の組成が、成膜時間とともに変化してしまうといった不都合も防止することができる。
また、特に前駆体を常温で成膜することから、その成膜レートを上げても膜質の劣化が起こらず、したがって比較的膜厚が厚い強誘電体薄膜を形成する場合に、トータルでの成膜時間（製造時間）を短縮することができる。
【００５１】
また、このような製造方法にあっては、従来のゾルゲル法に比べ、液体を用いないことから溶液の管理が不要になるといった利点を有する。すなわち、溶液を用いる場合、原料液体の経時変化が起きやすいことからその管理が重要になるものの、前記の製造方法ではそのような管理が不要になり、したがって管理の煩わしさが解消されて製造が簡略化される。さらに、ゾルゲル法では厚膜を形成する場合、塗布工程・乾燥工程・仮焼工程を繰り返すことで多数の層を形成し、厚膜化しているが、前記の製造方法ではその必要がなく、したがって特に厚膜するのに好適となる。
【００５２】
また、このような製造方法によって得られた圧電体素子１にあっては、前述したように揮発性元素の揮発（抜け）に起因する不都合が解消された製造方法によって圧電体層５が形成されているので、この圧電体層５が目的とする組成通りの良好な薄膜となり、したがって良好な圧電特性を有するものとなる。
なお、前記の製造方法では、本発明の強誘電体薄膜の製造方法を圧電体素子の製造に適用した場合について説明したが、形成する強誘電体薄膜の材料等を適宜に選択することにより、強誘電体メモリの製造に適用することもできる。ここで、前述した常温工程と高温工程とによって形成する前記強誘電体薄膜としては、前記ＰＺＴや、ジルコニウム酸鉛ランタン（Ｐｂ，Ｌａ）ＺｒＯ３：ＰＬＺＴ）、マグネシウムニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＭＮ−ＰＴ）、マグネシウムニオブ酸ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＭＮ−ＰＺＴ）、亜鉛ニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｎ，Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＺＮ−ＰＴ）、スカンジウムニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｓｃ，Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＳＮ−ＰＴ）、ニッケルニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＫＮｂＯ３、ＢｉＦｅＯ３などの揮発性元素を含むものが挙げられる。
【００５３】
このような強誘電体薄膜を有した強誘電体メモリ素子にあっても、前述したように揮発性元素の揮発（抜け）に起因する不都合が解消された製造方法によって強誘電体層が形成されているので、この強誘電体層が目的とする組成通りの良好な薄膜となり、したがって良好な素子特性を有するものとなる。
【００５４】
次に、図１に示した圧電体素子を用いたインクジェット式記録ヘッドについて説明する。図３は、図１に示した圧電体素子を用いた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４は、このインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。なお、図３は、通常使用される状態とは上下逆に示したものである。これらの図において符号５０はインクジェット式記録ヘッド（以下、ヘッドと記す）である。このヘッド５０は、図３に示すようにヘッド本体５７とこれの上に設けられた圧電体素子５４とを備えて構成されたものである。なお、図３に示した圧電体素子５４は、図１に示した圧電体素子１における下部電極４と圧電体層５と上部電極６とからなるものであり（図４参照）、これらを形成したバッファ層３は、図３において弾性板５５となっている。また、基板２は後述するようにヘッド本体５７の要部を構成するものとなっている。
【００５５】
すなわち、このヘッド５０は、図４に示すようにノズル板５１と、インク室基板５２と、弾性板５５と、弾性板５５に接合された圧電体素子（振動源）５４とを備え、これらが基体５６に収納されて構成されている。なお、このヘッド５０は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成するものとなっている。
ノズル板５１は、例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。
【００５６】
このノズル板５１には、インク室基板５２が固着（固定）されている。このインク室基板５２は、前記のＳｉ基板２によって形成されたもので、ノズル板５１、側壁（隔壁）５２２および後述する弾性板５５により、複数のキャビティー（インクキャビティー）５２１と、インクカートリッジ６３１から供給されるインクを一時的に貯留するリザーバ５２３と、リザーバ５２３から各キャビティー５２１に、それぞれインクを供給する供給口５２４とを区画形成したものである。
【００５７】
これらキャビティー５２１は、図３に示したように各ノズル５１１に対応して配設されたもので、後述する弾性板５５の振動によってそれぞれ容積可変になっており、この容積変化によってインクを吐出するよう構成されたものである。
このインク室基板５２を得るための母材、すなわち前記の基板２としては、例えば（１１０）配向のシリコン単結晶基板（Ｓｉ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、図１に示したバッファ層３の形成面、すなわち弾性板５５の形成面が（１１０）面となるようにして用いられている。
【００５８】
このインク室基板５２の平均厚さ、すなわちキャビティー５２１を含む厚さとしては、特に限定されないものの、１０〜１０００μｍ程度とするのが好ましく、１００〜５００μｍ程度とするのがより好ましい。また、キャビティー５２１の容積としては、特に限定されないものの、０．１〜１００ｎＬ程度とするのが好ましく、０．１〜１０ｎＬ程度とするのがより好ましい。
【００５９】
一方、インク室基板５２のノズル板５１と反対の側には弾性板５５が配設されており、さらに弾性板５５のインク室基板５２と反対の側には複数の圧電体素子５４が設けられている。弾性板５５は、前述したように図１に示した圧電体素子１におけるバッファ層３、すなわち図１（ａ）に示した単層のバッファ層３、あるいは図１（ｂ）に示したような第１バッファ層７、第２バッファ層８、第３バッファ層９からなる三層構造のバッファ層３によって構成されたものである。なお、バッファ層３を三層構造とした場合、特に第１バッファ層７を他のバッファ層８、９に比べて格段に厚く形成し、実質的にこの第１バッファ層７を弾性板５５として機能させるようにしてもよい。
また、この弾性板５５の所定位置には、図４に示したように弾性板５５の厚さ方向に貫通して連通孔５３１が形成されている。そして、このような連通孔５３１により、後述するインクカートリッジ６３１からリザーバ５２３へのインクの供給がなされるようになっている。
【００６０】
各圧電体素子５４は、前述したように下部電極４と上部電極６との間に圧電体層５が介挿されて構成されたもので、各々が各キャビティー５２１のほぼ中央部に対応して配設されたものである。これら各圧電体素子５４は、後述する圧電体素子駆動回路に電気的に接続され、圧電体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、各圧電体素子５４はそれぞれ振動源（ヘッドアクチュエーター）として機能するものとなっており、弾性板５５は、圧電体素子５４の振動（撓み）によって振動し（撓み）、キャビティー５２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能するものとなっている。
基体５６は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で形成されたもので、図４に示したようにこの基体５６にインク室基板５２が固定、支持されている。
【００６１】
このような構成からなるヘッド５０は、圧電体素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電体素子５４の下部電極４と上部電極６との間に電圧が印加されていない状態では圧電体層５に変形が生じない。このため、弾性板５５にも変形が生じず、キャビティー５２１には容積変化が生じない。したがって、ノズル５１１からインク滴は吐出されない。
一方、圧電体素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電体素子５４の下部電極４と上部電極６との間に一定電圧（例えば３０Ｖ程度）が印加された状態では、圧電体層５においてその短軸方向に撓み変形が生じる。これにより、弾性板５５が例えば５００ｎｍ程度撓み、キャビティー５２１の容積変化が生じる。このとき、キャビティー５２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル５１１からインク滴が吐出される。
【００６２】
すなわち、電圧を印加すると、圧電体層５の結晶格子は面に対して垂直な方向に引き伸ばされるが、同時に面に平行な方向には圧縮される。この状態では、圧電体層５にとっては面内に引っ張り応力が働いていることになる。したがって、この応力によって弾性板５５をそらせ、撓ませることになる。キャビティー５２１の短軸方向での圧電体層５の変位量（絶対値）が大きければ大きいほど、弾性板５５の撓み量が大きくなり、より効率的にインク滴を吐出することが可能になる。ここで、効率的とは、より少ない電圧で同じ量のインク滴を飛ばすことができることを意味する。すなわち、駆動回路を簡略化することができ、同時に消費電力を低減することができるため、ノズル５１１のピッチをより高密度に形成することができる。または、キャビティー５２１の長軸の長さを短くすることができるため、ヘッド全体を小型化することができる。
【００６３】
このようにして１回のインクの吐出が終了すると、圧電体素子駆動回路は、下部電極４と上部電極６との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電体素子５４は元の形状に戻り、キャビティー５２１の容積が増大する。なお、このとき、インクには、後述するインクカートリッジ６３１からノズル５１１へ向かう圧力（正方向への圧力）が作用している。このため、空気がノズル５１１からインク室５２１へと入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ６３１からリザーバ５２３を経てキャビティー５２１へ供給される。
このように、インク滴の吐出を行わせたい位置の圧電体素子５４に対して、圧電体素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の（所望の）文字や図形等を印刷することができる。
【００６４】
このような構成のヘッド５０を製造するには、まず、インク室基板５２となる母材、すなわち前述した（１１０）配向のシリコン単結晶基板（Ｓｉ基板）からなる基板２を用意する。そして、図３、図４に示したようにこの基板２上にバッファ層３（第１バッファ層７、第２バッファ層８、第３バッファ層９）を形成し、さらにその上に下部電極４、圧電体層５、上部電極６を順次形成する。なお、ここで形成したバッファ層３が、弾性板５５となるのは前述した通りである。
【００６５】
次いで、上部電極６、圧電体層５、下部電極４を、形成する個々のキャビティー５２１に対応させてパターニングし、図３に示したようにキャビティー５２１の数に対応した数の圧電体素子５４を形成する。
次いで、インク室基板５２となる母材（基板２）を加工（パターニング）し、前記圧電体素子５４に対応する位置にそれぞれキャビティー５２１となる凹部を、また、所定位置にリザーバ５２３および供給口５２４となる凹部を形成する。
【００６６】
具体的には、キャビティー５２１、リザーバ５２３および供給口５２４を形成すべき位置に合せてマスク層を形成し、その後、例えば平行平板型反応性イオンエッチング、誘導結合型方式、エレクトロンサイクロトロン共鳴方式、ヘリコン波励起方式、マグネトロン方式、プラズマエッチング方式、イオンビームエッチング方式等のドライエッチング、または５重量％〜４０重量％程度の水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等の高濃度アルカリ水溶液によるウエットエッチングを行う。
【００６７】
ここで、母材（基板２）として特に（１１０）配向のシリコン基板を用い、三層構造のバッファ層３を形成した場合には、前述の高濃度アルカリ水溶液を用いたウエットエッチング（異方性エッチング）が好適に採用される。その場合に、この高濃度アルカリ水溶液によるウエットエッチングの際に、バッファ層３における第１バッファ層７をエッチングストッパとして機能させることができ、したがってインク室基板５２の形成をより容易に行うことができる。
このようにして母材（基板２）を、その厚さ方向に弾性板５５（バッファ層３）が露出するまでエッチング除去することにより、インク室基板５２を形成する。なお、このときエッチングされずに残った部分が側壁５２２となり、また、露出したバッファ層３（弾性板５５）は、弾性板５５としての機能を発揮し得る状態となる。
【００６８】
次いで、複数のノズル５１１が形成されたノズル板５１を、各ノズル５１１が各キャビティー５２１となる凹部に対応するように位置合わせし、その状態で接合する。これにより、複数のキャビティー５２１、リザーバ５２３および複数の供給口５２４が形成される。なお、ノズル板５１の接合については、例えば接着剤による接着法や、融着法等を用いることができる。
その後、インク室基板５２を基体５６に取り付け、これによりインクジェット式記録ヘッド５０を得る。
【００６９】
このようにして得られたインクジェット式記録ヘッド５０にあっては、前述したように圧電体素子５４が良好な圧電特性を有することにより、インクの吐出性能が良好なものとなる。また、インク室基板５２となるシリコン基板（基板２）に圧電体素子５４や弾性板５５（バッファ層３）を直接作り込むことができ、したがってこれらの加工等を薄膜プロセスで行うことができることから、ノズル５１１の高密度化などを可能にして高性能化やヘッド全体の小型化を図ることができる。
【００７０】
次に、前記インクジェット式記録ヘッド５０を備えたインクジェットプリンターについて説明する。なお、本発明においてインクジェットプリンターとは、紙等に印刷するものはもちろん、工業的に用いられる液滴吐出装置も含めたものとする。
【００７１】
図５は、本発明のインクジェットプリンターを、紙等に印刷する一般的なプリンターに適用した場合の一実施形態を示す概略構成図であり、図５中符号６００はインクジェットプリンターである。なお、以下の説明では、図５中の上側を「上部」、下側を「下部」と言う。
インクジェットプリンター６００は、装置本体６２０を備えたもので、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ６２１を有し、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排出口６２２を有し、上部面に操作パネル６７０を有したものである。
【００７２】
操作パネル６７０は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成されたもので、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えたものである。
装置本体６２０の内部には、主に、往復動するヘッドユニット６３０を備えた印刷装置６４０と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置６４０に送り込む給紙装置６５０と、印刷装置６４０および給紙装置６５０を制御する制御部６６０とが設けられている。
【００７３】
制御部６６０の制御により、給紙装置６５０は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りするようになっている。間欠送りされる記録用紙Ｐは、ヘッドユニット６３０の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット６３０が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動し、記録用紙Ｐへの印刷を行うようになっている。すなわち、ヘッドユニット６３０の往復動と、記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となり、インクジェット方式の印刷が行なわれるようになっている。
【００７４】
印刷装置６４０は、ヘッドユニット６３０と、ヘッドユニット６３０の駆動源となるキャリッジモータ６４１と、キャリッジモータ６４１の回転を受けて、ヘッドユニット６３を往復動させる往復動機構６４２とを備えたものである。
ヘッドユニット６３０は、その下部に、多数のノズル５１１を備える前記インクジェット式記録ヘッド５０と、このインクジェット式記録ヘッド５０にインクを供給するインクカートリッジ６３１と、インクジェット式記録ヘッド５０およびインクカートリッジ６３１を搭載したキャリッジ６３２とを有したものである。
【００７５】
なお、インクカートリッジ６３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。この場合、ヘッドユニット６３０には、各色にそれぞれ対応したインクジェット式記録ヘッド５０が設けられることになる。
【００７６】
往復動機構６４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸６４３と、キャリッジガイド軸６４３と平行に延在するタイミングベルト６４４とを有したものである。
キャリッジ６３２は、キャリッジガイド軸６４３に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト６４４の一部に固定されたものである。
キャリッジモータ６４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト６４４を正逆走行させると、キャリッジガイド軸６４３に案内されて、ヘッドユニット６３が往復動する。そして、この往復動の際に、インクジェット式記録ヘッド５０から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われるようになっている。
【００７７】
給紙装置６５０は、その駆動源となる給紙モータ６５１と、給紙モータ６５１の作動により回転する給紙ローラ６５２とを有したものである。
給紙ローラ６５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ６５２ａと、駆動ローラ６５２ｂとで構成されたものであり、駆動ローラ６５２ｂは、給紙モータ６５１に連結されたものである。このような構成によって給紙ローラ６５２は、トレイ６２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置６４０に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ６２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成としてもよい。
【００７８】
制御部６６０は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置６４０や給紙装置６５０等を制御することにより印刷を行うものである。
この制御部６６０には、いずれも図示しないものの、主に各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電体素子（振動源）５４を駆動してインクの吐出タイミングを制御する圧電体素子駆動回路、印刷装置６４０（キャリッジモータ６４１）を駆動する駆動回路、給紙装置６５０（給紙モータ６５１）を駆動する駆動回路、およびホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとが備えられている。
【００７９】
また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ６３１のインク残量、ヘッドユニット６３の位置、温度、湿度等の印刷環境等を検出可能な各種センサが、それぞれ電気的に接続されている。
制御部６６０は、通信回路を介して印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理し、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づき、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電体素子５４、印刷装置６４０および給紙装置６５０は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに所望の印刷がなされる。
【００８０】
このようなインクジェットプリンター６００にあっては、前述したようにインクの吐出性能が良好なインクジェット式記録ヘッドを備えているので、このインクジェットプリンター自体も吐出性能が良好な高性能のものとなる。
なお、本発明のインクジェットプリンターは、前述したように工業的に用いられる液滴吐出装置とすることもできる。その場合に吐出するインク（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整し、使用する。
【００８１】
また、本発明の圧電体素子は、前述したインクジェット式記録ヘッド５０やインクジェットプリンター６００に適用されるだけでなく、種々のデバイスにも適用可能である。
以下、このようなデバイスとして、本発明に係る表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、並びに電子機器の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００８２】
図６に、本発明の圧電体素子、すなわち図１（ａ）、（ｂ）に示した圧電体層５を有する圧電体素子を備えた表面弾性波素子の一実施形態を示す。
この表面弾性波素子は、単結晶シリコン基板１１と、第１の酸化物薄膜層１２と、第２の酸化物薄膜層１３と、ＫＮｂＯ３からなる圧電体層１４と、保護膜としての酸化物又は窒化物からなる保護層１５と、電極１６とから構成されている。電極１６はインターディジタル型電極（Ｉｎｔｅｒ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：以下、「ＩＤＴ電極」と表記する）であり、上部から観察すると、例えば後述する図７及び図８に示すインターディジタル型電極１４１、１４２、１５１、１５２、１５３のような形状を有するものである。
【００８３】
このような構成からなる表面弾性波素子を製造するには、まず、単結晶シリコン基板１１として（１００）単結晶シリコン基板を用意する。
次に、この単結晶シリコン基板１１上に、レーザーアブレーション法を用いてＹＳＺ薄膜を形成し、第１の酸化物薄膜層１２とする。例えば、１．３３３×１０−５Ｐａ（１０−７Ｔｏｒｒ）の酸素プラズマ中にて基板温度７００℃で成膜することにより、単結晶シリコン基板１１上に（１００）配向のＹＳＺエピタキシャル薄膜を形成し、これを第１の酸化物薄膜層１２とする。
【００８４】
次いで、第１の酸化物薄膜層１２上に、レーザーアブレーション法を用いてＳｒＴｉＯ３薄膜を形成し、第２の酸化物薄膜層１３とする。例えば、１．３３３×１０−２Ｐａ（１０−４Ｔｏｒｒ）の酸素プラズマ中にて基板温度６００℃で成膜することにより、（１００）配向のＹＳＺエピタキシャル薄膜上に（１１０）配向のＳｒＴｉＯ３エピタキシャル薄膜を形成し、これを第２の酸化物薄膜層１３とする。なお、レーザーアブレーション装置は複数のターゲットを装着することが可能であり、連続的にいくつかの異なる材料を成膜することが可能である。
【００８５】
次いで、第２の酸化物薄膜層１３上に、前述した本発明の常温工程と高温工程を経ることでＫＮｂＯ３を成膜し、これを圧電体層１４とする。
次いで、この圧電体層１４上に、保護膜１５としてＳｉＯ２膜を例えばレーザーアブレーション法によって形成する。この保護膜１５は、圧電体層３を雰囲気から保護して例えば雰囲気中の水分や不純物による影響を防ぐと同時に、圧電体層１４の温度特性をコントロールする役割も果たす。なお、このような目的を満たす限り、保護膜の材質としてはＳｉＯ２に限定されるものではない。
【００８６】
その後、保護層１５上に例えばアルミニウム薄膜を成膜し、続いてこれをパターニングすることにより、ＩＤＴと呼ばれる所望の形状の電極１６を形成し、図６に示した表面弾性波素子を得る。
このようにして得られた表面弾性波素子の特性を評価したところ、１０％以上のｋ２となった。したがって、この表面弾性波素子にあっては、圧電体素子が良好な圧電特性を有することにより、この表面弾性波素子自体も高性能なものとなる。また、このような方法によれば、１０％以上のｋ２となる表面弾性波素子を再現性よく作製することができた。
【００８７】
なお、表面弾性波素子の構成およびその製造方法としては、前記の例に代えて、例えば以下のようにすることもできる。
（１００）単結晶シリコン基板１１上に、レーザーアブレーション法を用いて（１００）配向のＹＳＺ薄膜をエピタキシャル成長させ、第１の酸化物薄膜層を形成する。続いて、これの上に（１００）配向のＣｅＯ２薄膜をエピタキシャル成長させ、第２の酸化物薄膜層を形成する。次いで、これの上に（１００）配向のＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７薄膜をエピタキシャル成長させ、第３の酸化物薄膜層を形成する。
その後、第３の酸化物薄膜層上に前記のＫＮｂＯ３をエピタキシャル成長させ、（００１）配向のエピタキシャル薄膜を形成し、これを圧電体層とする。以下、前記の場合と同様にして保護層１５、電極１６を形成し、表面弾性波素子を得る。
また、圧電体層１４としてＫＮｂＯ３を用いたが、これに代えてＬｉＮｂ３を用いてもよい。ただし、その場合には格子整合性がよいサファイア基板、Ｙ２Ｏ３バッファーやＺｎＯバッファーを形成したシリコン基板を用いるようにする。
【００８８】
図７に、本発明の周波数フィルタの一実施形態を示す。
図７に示すように、周波数フィルタは基板１４０を有するものである。この基板１４０としては、例えば図６に示した表面弾性波素子を形成した基板が用いられている。すなわち、（１００）単結晶シリコン基板１１上にＹＳＺからなる第１の酸化物薄膜層１２と、ＳｒＴｉＯ３からなる第２の酸化物薄膜層１３と、ＫＮｂＯ３からなる圧電体層１４と、保護膜としての酸化物又は窒化物からなる保護層１５とをこの順に積層した基板である。
【００８９】
基板１４０の上面には、ＩＤＴ電極１４１及び１４２が形成されている。ＩＤＴ電極１４１、１４２は、例えばＡｌ又はＡｌ合金によって形成されたもので、その厚みはＩＤＴ電極１４１、１４２のピッチの１００分の１程度に設定されている。また、ＩＤＴ電極１４１、１４２を挟むように、基板１４０の上面には吸音部１４３、１４４が形成されている。吸音部１４３、１４４は、基板１４０の表面を伝播する表面弾性波を吸収するものである。基板１４０上に形成されたＩＤＴ電極１４１には高周波信号源１４５が接続されており、ＩＤＴ電極１４２には信号線が接続されている。
【００９０】
前記構成において、高周波信号源１４５から高周波信号が出力されると、この高周波信号はＩＤＴ電極１４１に印加され、これによって基板１４０の上面に表面弾性波が発生する。この表面弾性波は、約５０００ｍ／ｓ程度の速度で基板１４０上面を伝播する。ＩＤＴ電極１４１から吸音部１４３側へ伝播した表面弾性波は、吸音部１４３で吸収されるが、ＩＤＴ電極１４２側へ伝播した表面弾性波のうち、ＩＤＴ電極１４２のピッチ等に応じて定まる特定の周波数又は特定の帯域の周波数の表面弾性波は電気信号に変換されて、信号線を介して端子１４６ａ、１４６ｂに取り出される。なお、前記特定の周波数又は特定の帯域の周波数以外の周波数成分は、大部分がＩＤＴ電極１４２を通過して吸音部１４４に吸収される。このようにして、本実施形態の周波数フィルタが備えるＩＤＴ電極１４１に供給した電気信号の内、特定の周波数又は特定の帯域の周波数の表面弾性波のみを得る（フィルタリングする）ことができる。
【００９１】
図８に、本発明の発振器の一実施形態を示す。
図８に示すように、発振器は基板１５０を有するものである。この基板１５０としては、先の周波数フィルタと同様に、例えば図６に示した表面弾性波素子を形成した基板が用いられている。すなわち、（１００）単結晶シリコン基板１１上にＹＳＺからなる第１の酸化物薄膜層１２と、ＳｒＴｉＯ３からなる第２の酸化物薄膜層１３と、ＫＮｂＯ３からなる圧電体層１４と、保護膜としての酸化物又は窒化物からなる保護層１５とをこの順に積層した基板である。
【００９２】
基板１５０の上面には、ＩＤＴ電極１５１が形成されており、さらに、ＩＤＴ電極１５１を挟むように、ＩＤＴ電極１５２、１５３が形成されている。ＩＤＴ電極１５１〜１５３は、例えばＡｌ又はＡｌ合金によって形成されたもので、それぞれの厚みはＩＤＴ電極１５１〜１５３各々のピッチの１００分の１程度に設定されている。ＩＤＴ電極１５１を構成する一方の櫛歯状電極１５１ａには、高周波信号源１５４が接続されており、他方の櫛歯状電極１５１ｂには、信号線が接続されている。なお、ＩＤＴ電極１５１は、電気信号印加用電極に相当し、ＩＤＴ電極１５２、１５３は、ＩＤＴ電極１５１によって発生される表面弾性波の特定の周波数成分又は特定の帯域の周波数成分を共振させる共振用電極に相当する。
【００９３】
前記構成において、高周波信号源１５４から高周波信号が出力されると、この高周波信号は、ＩＤＴ電極１５１の一方の櫛歯状電極１５１ａに印加され、これによって基板１５０の上面にＩＤＴ電極１５２側に伝播する表面弾性波及びＩＤＴ電極１５３側に伝播する表面弾性波が発生する。なお、この表面弾性波の速度は５０００ｍ／ｓ程度である。これらの表面弾性波の内の特定の周波数成分の表面弾性波は、ＩＤＴ電極１５２及びＩＤＴ電極１５３で反射され、ＩＤＴ電極１５２とＩＤＴ電極１５３との間には定在波が発生する。この特定の周波数成分の表面弾性波がＩＤＴ電極１５２、１５３で反射を繰り返すことにより、特定の周波数成分又は特定の帯域の周波数成分が共振して、振幅が増大する。この特定の周波数成分又は特定の帯域の周波数成分の表面弾性波の一部は、ＩＤＴ電極１５１の他方の櫛歯状電極１５１ｂから取り出され、ＩＤＴ電極１５２とＩＤＴ電極１５３との共振周波数に応じた周波数（又はある程度の帯域を有する周波数）の電気信号が端子１５５ａと端子１５５ｂに取り出すことができる。
【００９４】
図９は、本発明の発振器（表面弾性波素子）をＶＣＳＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＳＡＷ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御ＳＡＷ発振器）に応用した場合の一例を示す図であり、（ａ）は側面透視図であり、（ｂ）は上面透視図である。
ＶＣＳＯは、金属製（Ａｌ又はステンレススチール製）の筐体６０内部に実装されて構成されている。基板６１上には、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）６２及び発振器６３が実装されている。この場合、ＩＣ６２は、外部の回路（不図示）から入力される電圧値に応じて、発振器６３に印加する周波数を制御する発振回路である。
【００９５】
発振器６３は、基板６４上に、ＩＤＴ電極６５ａ〜６５ｃが形成されており、その構成は、図８に示した発振器とほぼ同様である。なお、基板６４には、先の例と同様で図６に示したように、（１００）単結晶シリコン基板１１上にＹＳＺからなる第１の酸化物薄膜層１２と、ＳｒＴｉＯ３からなる第２の酸化物薄膜層１３と、ＫＮｂＯ３からなる圧電体層１４と、保護膜としての酸化物又は窒化物からなる保護層１５とをこの順に積層した基板である。
基板６１上には、ＩＣ６２と発振器６３とを電気的に接続するための配線６６がパターニングされている。ＩＣ６２及び配線６６が例えば金線等のワイヤー線６７によって接続され、発振器６３及び配線６６が金線等のワイヤー線６８によって接続されることにより、ＩＣ６２と発振器６３とが配線６６を介して電気的に接続されている。
【００９６】
また、前記のＶＣＳＯは、ＩＣ６２と発振器（表面弾性波素子）６３を同一基板上に集積させて形成することも可能である。
図１０に、ＩＣ６２と発振器６３とを集積させたＶＣＳＯの概略図を示す。なお、図１０中において発振器６３は、図６に示した表面弾性波素子において第２の酸化物薄膜層１３の形成を省略した構造を有するものとしている。
図１０に示すように、ＶＣＳＯは、ＩＣ６２と発振器６３とにおいて、単結晶シリコン基板６１（１１）を共有させて形成されている。ＩＣ６２と、発振器６３に備えられた電極６５ａ（１５）とは、図示しないものの電気的に接続されている。本実施形態では、ＩＣ６２を構成するトランジスタとして、特に、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を採用している。
【００９７】
ＩＣ６２を構成するトランジスタとしてＴＦＴを採用することにより、本実施形態では、まず、単結晶シリコン基板６１上に発振器（表面弾性波素子）６３を形成し、その後、単結晶シリコン基板６１とは別の第２の基板上で形成したＴＦＴを、単結晶シリコン基板６１上に転写させて、ＴＦＴと発振器６３を集積させることができる。したがって、基板上にＴＦＴを直接形成させることが困難か、形成させることが適さない材料であっても、転写により好適に形成させることが可能となる。転写方法については、種々の方法が採用可能であるが、特に、特開平１１−２６７３３号公報に記載の転写方法が好適に採用できる。
【００９８】
図９及び図１０に示したＶＣＳＯは、例えば、図１１に示すＰＬＬ回路のＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）として用いられる。ここで、ＰＬＬ回路について簡単に説明する。
図１１はＰＬＬ回路の基本構成を示すブロック図であり、この図１１に示すようにＰＬＬ回路は、位相比較器７１、低域フィルタ７２、増幅器７３、及びＶＣＯ７４から構成されている。位相比較器７１は、入力端子７０から入力される信号の位相（又は周波数）とＶＣＯ７４から出力される信号の位相（又は周波数）とを比較し、その差に応じて値が設定される誤差電圧信号を出力するものである。低域フィルタ７２は、位相比較器７１から出力される誤差電圧信号の位置の低周波成分のみを通過させるものであり、増幅器７３は、低域フィルタ７２から出力される信号を増幅するものである。ＶＣＯ７４は、入力された電圧値に応じて発振する周波数がある範囲で連続的に変化する発振回路である。
【００９９】
このような構成のもとにＰＬＬ回路は、入力端子７０から入力される位相（又は周波数）とＶＣＯ７４から出力される信号の位相（又は周波数）との差が減少するように動作し、ＶＣＯ７４から出力される信号の周波数を入力端子７０から入力される信号の周波数に同期させる。ＶＣＯ７４から出力される信号の周波数が入力端子７０から入力される信号の周波数に同期すると、その後は一定の位相差を除いて入力端子７０から入力される信号に一致し、また、入力信号の変化に追従するような信号を出力するようになる。
【０１００】
図１２に、本発明の電子回路の一実施形態として、その電気的構成をブロック図で示す。なお、図１２に示す電子回路は、例えば、図１３に示す携帯電話機１００の内部に設けられる回路である。ここで、図１３に示した携帯電話機１００は、本発明の電子機器の一例としてのもので、アンテナ１０１、受話器１０２、送話器１０３、液晶表示部１０４、及び操作釦部１０５等を備えて構成されたものである。
【０１０１】
図１２に示した電子回路は、前記携帯電話機１００内に設けられる電子回路の基本構成を有したもので、送話器８０、送信信号処理回路８１、送信ミキサ８２、送信フィルタ８３、送信電力増幅器８４、送受分波器８５、アンテナ８６ａ，８６ｂ、低雑音増幅器８７、受信フィルタ８８、受信ミキサ８９、受信信号処理回路９０、受話器９１、周波数シンセサイザ９２、制御回路９３、及び入力／表示回路９４を備えて構成されたものである。なお、現在実用化されている携帯電話機は、周波数変換処理を複数回行っているため、その回路構成はより複雑となっている。
【０１０２】
送話器８０は、例えば音波信号を電気信号に変換するマイクロフォン等で実現されるもので、図１３に示す携帯電話機１００中の送話器１０３に相当するものである。送信信号処理回路８１は、送話器８０から出力される電気信号に対して、例えばＤ／Ａ変換処理、変調処理等の処理を施す回路である。送信ミキサ８２は、周波数シンセサイザ９２から出力される信号を用いて送信信号処理回路８１から出力される信号をミキシングするものである。なお、送信ミキサ８２に供給される信号の周波数は、例えば３８０ＭＨｚ程度である。送信フィルタ８３は、中間周波数（以下、「ＩＦ」と表記する）の必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットするものである。なお、送信フィルタ８３から出力される信号は、図示しない変換回路によってＲＦ信号に変換されるようになっている。このＲＦ信号の周波数は、例えば１．９ＧＨｚ程度である。送信電力増幅器８４は、送信フィルタ８３から出力されるＲＦ信号の電力を増幅し、送受分波器８５へ出力するものである。
【０１０３】
送受分波器８５は、送信電力増幅器８４から出力されるＲＦ信号をアンテナ８６ａ，８６ｂへ出力し、アンテナ８６ａ，８６ｂから電波の形で送信するものである。また、送受分波器８５は、アンテナ８６ａ，８６ｂで受信した受信信号を分波して、低雑音増幅器８７へ出力するものである。なお、送受信分波器８５から出力される受信信号の周波数は、例えば２．１ＧＨｚ程度である。低雑音増幅器８７は、送受分波器８５からの受信信号を増幅するものである。なお、低雑音増幅器８７から出力される信号は、図示しない変換回路によってＩＦに変換されるようになっている。
【０１０４】
受信フィルタ８８は、図示しない変換回路によって変換されたＩＦの必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットするものである。受信ミキサ８９は、周波数シンセサイザ９２から出力される信号を用いて、送信信号処理回路８１から出力される信号をミキシングするものである。なお、受信ミキサ８９に供給される中間周波数は、例えば１９０ＭＨｚ程度である。受信信号処理回路９０は、受信ミキサ８９から出力される信号に対して、例えばＡ／Ｄ変換処理、復調処理等の処理を施す回路である。受話器９１は、例えば電気信号を音波に変換する小型スピーカ等で実現されるもので、図１７に示した携帯電話機１００中の受話器１０２に相当するものである。
【０１０５】
周波数シンセサイザ９２は、送信ミキサ８２へ供給する信号（例えば、周波数３８０ＭＨｚ程度）及び受信ミキサ８９へ供給する信号（例えば、周波数１９０ＭＨｚ）を生成する回路である。なお、周波数シンセサイザ９２は、例えば７６０ＭＨｚの発振周波数で発信するＰＬＬ回路を備え、このＰＬＬ回路から出力される信号を分周して周波数が３８０ＭＨｚの信号を生成し、さらに分周して周波数が１９０ＭＨｚの信号を生成するようになっている。制御回路９３は、送信信号処理回路８１、受信信号処理回路９０、周波数シンセサイザ９２、及び入力／表示回路９４を制御することにより、携帯電話機の全体動作を制御するものである。入力／表示回路９４は、図１７に示した携帯電話機１００の使用者に対して機器の状態を表示したり、操作者の指示を入力するためのものであり、例えばこの携帯電話機１００の液晶表示部１０４及び操作釦部１０５に相当するものである。
【０１０６】
以上の構成の電子回路において、送信フィルタ８３及び受信フィルタ８８として、図７に示した周波数フィルタが用いられている。フィルタリングする周波数（通過させる周波数）は、送信ミキサ８２から出力される信号の内の必要となる周波数、及び、受信ミキサ８９で必要となる周波数に応じて送信フィルタ８３及び受信フィルタ８８で個別に設定されている。また、周波数シンセサイザ９２内に設けられるＰＬＬ回路は、図１１に示したＰＬＬ回路のＶＣＯ７４として、図９に示した発振器又は図１０に示した発振器（ＶＣＳＯ）を設けたものである。
【０１０７】
以上、本発明の実施形態による表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、及び電子機器（携帯電話機１００）について説明したが、本発明は、前記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。
例えば、前記実施形態においては電子機器として携帯電話機を、電子回路として携帯電話機内に設けられる電子回路をその一例として挙げ、説明したが、本発明は携帯電話機に限定されることなく、種々の移動体通信機器及びその内部に設けられる電子回路に適用することができる。
【０１０８】
さらに、移動体通信機器のみならずＢＳ及びＣＳ放送を受信するチューナ等の据置状態で使用される通信機器及びその内部に設けられる電子回路にも適用することができる。さらには、通信キャリアとして空中を伝播する電波を使用する通信機器のみならず、同軸ケーブル中を伝播する高周波信号又は光ケーブル中を伝播する光信号を用いるＨＵＢ等の電子機器及びその内部に設けられる電子回路にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明の圧電体素子の一実施形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は圧電体素子の製造工程図である。
【図３】インクジェット式記録ヘッドの概略構成図である。
【図４】インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。
【図５】本発明のインクジェットプリンターの概略構成図である。
【図６】本発明に係る表面弾性波素子を示す側断面図である。
【図７】本発明に係る周波数フィルタを示す斜視図である。
【図８】本発明に係る発振器を示す斜視図である。
【図９】前記発振器をＶＣＳＯに応用した一例を示す概略図である。
【図１０】前記発振器をＶＣＳＯに応用した一例を示す概略図である。
【図１１】ＰＬＬ回路の基本構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明に係る電子回路の構成を示すブロック図である。
【図１３】電子機器の実施形態としての携帯電話機を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１…圧電体素子、２…シリコン基板（Ｓｉ基板）、３…バッファ層、
４…下部電極、５…圧電体層（強誘電体膜）、６…上部電極、７…第１バッファ層、
８…第２バッファ層、９…第３バッファ層、
５０…インクジェット式記録ヘッド（ヘッド）、５４…圧電体素子、
６０…インクジェットプリンター、５２１…キャビティー
【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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【図１２】
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【図１３】
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