專利名稱：壓電元件及其制造方法、壓電執(zhí)行元件、液滴噴射頭及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電元件、壓電執(zhí)行元件、液滴噴射頭、液滴噴射裝置以及壓電元件的制造方法。
背景技術(shù)：
已知有一種為了能夠使壓電元件的厚度變薄來進行高速驅(qū)動，可以使用薄膜技術(shù)制造的壓電執(zhí)行元件、噴墨式記錄頭。例如，專利文獻1中記載了能夠使用薄膜技術(shù)制造的噴墨式記錄頭。在專利文獻1所記載的噴墨式記錄頭中，為了解決在壓電元件的隔著壓電體層的側(cè)面的上部電極與下部電極之間產(chǎn)生漏電流、因壓電體層從大氣中吸濕而引起的劣化等問題，在壓電體層的側(cè)面設(shè)置了由絕緣體層形成的保護膜。在這樣的結(jié)構(gòu)的壓電元件中，為了提高可靠性，保護膜與壓電體層的側(cè)面的密接性十分重要。在保護膜與壓電體層的密接性不好的情況下，當(dāng)施加電壓來驅(qū)動壓電元件時， 因為保護膜與壓電體層之間形成的間隙會產(chǎn)生漏電流，可能導(dǎo)致上部電極與下部電極之間短路。因此，期待保護膜與壓電體層的側(cè)面的密接性進一步提高的壓電元件。專利文獻1日本特開平10_2沈071號公報

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的幾個方式，能夠提供通過提高保護膜與壓電體層的密接性而提高了可靠性的壓電元件、其制造方法以及具備該壓電元件的壓電執(zhí)行元件、液滴噴射頭以及液滴噴射裝置。(1)作為本發(fā)明的方式之一的壓電元件具備在基板上形成的第1電極、在上述第 1電極上形成的壓電體層、在上述壓電體層上形成的第2電極和至少覆蓋上述壓電體層的側(cè)面的保護膜，其中，上述壓電體層的上述側(cè)面具有沿著從上述第2電極朝向上述第1電極的方向延伸的多個槽。在本發(fā)明中，“上”這一用語例如用于“在特定的部件(以下稱為“A”)之“上”形成其他特定部件(以下稱為“B”)”等。本發(fā)明中，在如該例子這樣的情況中，包括在A上直接形成B的情況、和在A上隔著其他部件形成B的情況，都使用了用語“上”。同樣，“下”這一用語包括在A下直接形成B的情況、和在A下隔著其他部件形成B的情況。根據(jù)本發(fā)明，形成保護膜的壓電體層的側(cè)面具有沿著從第2電極朝向第1電極的方向延伸的多個槽。由此，由于在槽內(nèi)也形成有與保護膜的粘接面，所以與壓電體層的側(cè)面實質(zhì)為平坦的面的情況相比，保護膜與壓電體層的粘接面積增加。因此，能夠提供保護膜與壓電體層的側(cè)面的密接性提高了的壓電元件。(2)在作為本發(fā)明的方式之一的壓電元件中，上述槽相對于上述側(cè)面的深度可以為20nm以上200nm以下。由此，能夠更可靠地提高壓電元件的保護膜與壓電體層的側(cè)面的密接性。
(3)在作為本發(fā)明的方式之一的壓電元件中，上述保護膜的材質(zhì)可以是絕緣性樹脂材料和/或絕緣性無機材料。(4)作為本發(fā)明的方式之一的壓電執(zhí)行元件具備上述任意一個壓電元件。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供具有作為本發(fā)明的方式之一的壓電元件的壓電執(zhí)行元件。(5)作為本發(fā)明的方式之一的液滴噴射頭包括上述的壓電執(zhí)行元件。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供具有作為本發(fā)明的方式之一的壓電執(zhí)行元件的液滴噴射頭。(6)作為本發(fā)明的方式之一的液滴噴射裝置具備上述的液滴噴射頭。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供具有作為本發(fā)明的方式之一的液滴噴射頭的液滴噴射裝置。(7)作為本發(fā)明的方式之一的壓電元件的制造方法包括在基板上形成第1電極的工序、在上述第1電極上形成壓電材料膜的工序、通過干蝕刻對上述壓電材料膜進行構(gòu)圖來形成壓電體層的工序、在上述壓電體層上形成第2電極的工序、和形成至少覆蓋上述壓電體層的側(cè)面的保護膜的工序，上述干蝕刻中的蝕刻氣體是以含有BCl3W氯類氣體為主要成分的混合氣體。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供作為本發(fā)明的方式之一的壓電元件的制造方法。(8)在作為本發(fā)明的方式之一的壓電元件的制造方法中，上述混合氣體至少含有 BC13、C4F8，上述混合氣體中的BCl3相對于C4F8的混合比在1 4的范圍內(nèi)。(9)在作為本發(fā)明的方式之一的壓電元件的制造方法中，上述干蝕刻可以在 1. OPa以下的壓力下進行。


圖1 (A)是示意性地表示本實施方式的壓電元件的俯視圖，圖1⑶是圖1㈧所示的IB-IB線處的壓電元件的剖視圖。圖2(A)是僅示意性地表示壓電元件的壓電體層的立體圖，圖2(B)是示意性地表示圖I(B)所示的IIB-IIB線處的壓電體層的側(cè)面形狀的剖視圖。圖3(A) 圖3(D)是示意性地表示本實施方式的壓電元件的制造工序的剖視圖。圖4(A)和圖4(B)是示意性地表示本實施方式的壓電元件的制造工序的剖視圖。圖5是示意性地表示本實施方式涉及的液滴噴射頭的主要部分的剖視圖。圖6是本實施方式涉及的液滴噴射頭的分解立體圖。圖7是示意性地表示本實施方式涉及的液滴噴射裝置的立體圖。圖8 (A)是表示實施例涉及的壓電元件的壓電體層的側(cè)面的表面狀態(tài)的SEM圖像， 圖8(B)是表示比較例涉及的壓電元件的壓電體層的側(cè)面的表面狀態(tài)的SEM圖像。圖9是對實施例涉及的壓電元件和比較例涉及的壓電元件的耐電壓性實驗進行繪制的圖。符號說明1...基板(振動板)；10...第1電極；20...壓電體層；20a...壓電材料膜；20b...壓電體膜；21...上表面；22...側(cè)面；23...槽；25...驅(qū)動區(qū)域；30...第2 電極；40...保護膜；50...壓電元件；70...抗蝕劑；100...壓電執(zhí)行元件；110...第1方向；120...第2方向；600. · ·液滴噴射頭；610. · ·噴嘴板；612. · ·噴嘴孔；620. · ·壓力室基板；622. · ·壓力室；624. · ·貯存器；626. · ·供給口 ；628. · ·貫通孔；630. · ·框體；700. · ·液滴噴射裝置；710...驅(qū)動部；720...裝置主體；721...托盤；722...排出口 ；730...頭單元；731...墨盒；732...滑架；741...滑架馬達；742...往復(fù)移動機構(gòu)；743...正時皮帶 (timing belt) ；744...滑架引導(dǎo)軸；750...供紙部；751...供紙馬達；752...供紙輥； 752a. · ·從動輥；752b. · ·驅(qū)動輥；760. · ·控制部；770. · ·操作面板。
具體實施例方式下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細(xì)說明。其中，以下說明的實施方式不應(yīng)不當(dāng)?shù)叵薅夹g(shù)方案所記載的本發(fā)明的內(nèi)容。而且，以下說明的所有構(gòu)成不一定是本發(fā)明的必須構(gòu)成要件。1.壓電元件和壓電執(zhí)行元件1-1.壓電元件和壓電執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)圖1 (A)是示意性地表示本實施方式的壓電元件的俯視圖，圖1⑶是圖1㈧所示的IB-IB線處的壓電元件的剖視圖，圖2㈧是示意性地表示壓電元件的壓電體層的側(cè)面的立體圖，圖2(B)是圖I(B)所示的IIB-IIB線處的壓電元件的剖視圖，是示意性地表示壓電體層的側(cè)面形狀的剖視圖。本實施方式涉及的壓電元件50如圖I(A)和圖I(B)所示，具備第1電極10、壓電體層20、第2電極30和保護膜40。如圖1㈧所示，壓電元件50形成在基板1上。如圖1㈧所示，壓電元件50可以形成為向一個方向延伸。這里，將壓電元件50延伸的方向作為第1方向110。而且，如圖1 所示，將與第1方向交叉的方向作為第2方向120。例如，第1方向110與第2方向120可以是實質(zhì)上正交的關(guān)系?；?例如可以是由導(dǎo)電體、半導(dǎo)體、絕緣體形成的平板?；?可以是單層結(jié)構(gòu)， 也可以是層疊有多個層的結(jié)構(gòu)。另外，基板1只要是上表面為平面的形狀即可，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)不受限制，例如可以是內(nèi)部形成有空間等的結(jié)構(gòu)。在基板1是包括壓電元件50的壓電執(zhí)行元件的振動板的情況下，基板1成為在壓電元件50動作時進行機械輸出的部件?；?可以成為包括壓電元件50的壓電執(zhí)行元件的可動部分，也可以構(gòu)成壓力發(fā)生室等的壁的一部分。基板1的厚度根據(jù)所使用的材質(zhì)的彈性率等進行最優(yōu)選擇。在基板1是包括壓電元件50的壓電執(zhí)行元件的振動板的情況下， 基板1的厚度例如可以是200nm以上2000nm以下。若基板1的厚度比200nm薄，則難以取出振動等機械輸出，若基板1的厚度比2000nm厚，則有時難以產(chǎn)生振動等?；?能夠通過壓電體層20的動作而撓曲或振動。在基板1是包括壓電元件50的壓電執(zhí)行元件的振動板的情況下，優(yōu)選基板1的材質(zhì)中包括剛性及機械強度高的材料。作為基板1的材質(zhì)，例如可以使用氧化鋯、氮化硅、氧化硅等無機氧化物、不銹鋼等合金。其中，作為基板1的材質(zhì)，從化學(xué)穩(wěn)定性及剛性方面考慮，優(yōu)選氧化鋯?；?也可以是例示的物質(zhì)的2種以上進行層疊的結(jié)構(gòu)。第1電極10如圖KA)和圖I(B)所示，形成在基板1上。第1電極10形成的區(qū)域只要能在基板1上與后述的壓電體層20及第2電極30重疊(overlap)即可，沒有特別限定。例如，第1電極10可以如圖I(A)和圖I(B)所示，在第2方向120延伸成不被壓電
5體層20覆蓋。第1電極10與第2電極30成對，作為夾持壓電體層20的一個電極發(fā)揮功能。第 1電極10例如可以是壓電元件50的下部電極。雖然未予圖示，但第1電極10與導(dǎo)線布線電連接，該導(dǎo)線布線與驅(qū)動電路電連接。對于第1電極10與導(dǎo)線布線的電連接方法沒有特別限定。第1電極10的材質(zhì)只要是具有導(dǎo)電性的物質(zhì)即可，沒有特別限定。作為第1電極 10的材質(zhì)，例如可以使用Ni、Ir、Au、Pt、W、Ti、Ta、Mo、Cr等各種金屬以及上述金屬的合金、 上述金屬的導(dǎo)電性氧化物(例如氧化銥等)、Sr與Ru的復(fù)合氧化物、La與M的復(fù)合氧化物等。此外，第1電極10可以是例示材料的單層結(jié)構(gòu)，也可以是層疊多個材料的結(jié)構(gòu)。壓電體層20如圖1㈧和圖1⑶所示，配置在第1電極10與第2電極30之間。 如圖1㈧和圖1⑶所示，壓電體層20的至少一部分形成在第1電極10上。如圖1㈧所示，壓電體層20可以形成為沿著第1方向110延伸。如圖1 (B)所示，壓電體層20具有形成后述的第2電極30的上表面21 (與第1電極10側(cè)的面相反側(cè)的面)、和錐(taper)狀的側(cè)面22。側(cè)面22是將第1電極10側(cè)的面與上表面21連接的面。如圖I(A)所示，側(cè)面 22具有沿著從第2電極30朝向第1電極10的方向延伸的多個槽23。詳細(xì)內(nèi)容將在后面進行說明。壓電體層20的厚度只要在被施加電壓時能夠?qū)嵸|(zhì)性地伸縮變形即可，沒有特別限定。作為壓電體層20的材質(zhì)，優(yōu)選使用由通式ABO3表示的鈣鈦礦型氧化物。作為這樣的材質(zhì)的具體例子，可以舉出鋯鈦酸鉛O3MZr, Ti)O3)(以下在本說明書中有時簡寫為 “PZT”)、鈮鋯鈦酸鉛(Pb (Zr, Ti，Nb) O3)(以下在本說明書中有時簡寫為“PZTN”)、鈦酸鋇 (BaTiO3)、鈮酸鉀鈉((K5Na)NbO3)等。第2電極30在壓電體層20上與第1電極10對置配置。在圖1 (B)所示的例子中， 第2電極30形成在壓電體層20上。第2電極30形成的區(qū)域如圖1 (B)所示，只要在壓電體層20上與第1電極10的至少一部分重疊而形成驅(qū)動區(qū)域25 (即在夾持于第1電極10與第2電極30之間的壓電體層20的區(qū)域中，實質(zhì)上進行變形的區(qū)域)即可，沒有特別限定。 因此，第2電極30的詳細(xì)形狀是確定驅(qū)動區(qū)域時的設(shè)計事項，可以根據(jù)所期望的驅(qū)動區(qū)域適當(dāng)決定。第2電極30第1電極10成對，作為夾持壓電體層20的一個電極發(fā)揮功能。在第 1電極10為下部電極的情況下，第2電極30可以是上部電極。第2電極30與未圖示的驅(qū)動電路電連接。第2電極30與驅(qū)動電路的電連接方法沒有特別限定。第2電極30和驅(qū)動電路例如可以如圖I(A)所示那樣借助導(dǎo)線布線60電連接。第2電極30的材質(zhì)只要是具有導(dǎo)電性的物質(zhì)即可，沒有特別限定。作為第2電極 30的材質(zhì)，例如可以使用Ni、Ir、Au、Pt、W、Ti、Ta、Mo、Cr等各種金屬以及上述金屬的合金、 上述金屬的導(dǎo)電性氧化物(例如氧化銥等)、Sr與Ru的復(fù)合氧化物、La與M的復(fù)合氧化物等。此外，第2電極30可以是例示材料的單層結(jié)構(gòu)，也可以是層疊多個材料的結(jié)構(gòu)。保護膜40如圖KA)和圖I(B)所示，形成為至少覆蓋壓電體層20的側(cè)面22。保護膜40的形狀只要至少覆蓋壓電體層20的側(cè)面22即可，沒有特別限定。如圖I(A)所示， 保護膜40可以具有在壓電體層20的驅(qū)動區(qū)域25的上方開口成使第2電極30的至少一部分露出的開口部41。如圖KA)和圖I(B)所示，保護膜40可以連續(xù)覆蓋第1電極10的一部分、壓電體層20的側(cè)面22以及第2電極30的一部分。而且，如圖I(A)所示，保護膜40 還可以連續(xù)覆蓋第2電極30與導(dǎo)線布線60的電連接部分。保護膜40的材質(zhì)只要具有絕緣性即可，沒有特別限定。例如，保護膜40可以使用公知的絕緣性樹脂材料或絕緣性無機材料來形成。作為公知的絕緣性樹脂材料，例如可以使用公知的感光性樹脂材料，也可以使用非感光性樹脂材料。在絕緣性樹脂材料為感光性樹脂材料的情況下，可以包括公知的含有不飽和鍵的聚合性化合物、光聚合引發(fā)劑等。具體而言，絕緣性樹脂材料可以是光致抗蝕劑，也可以是聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯(BCB)、聚乙烯醇衍生物等樹脂組成物。其中，本發(fā)明的感光性材料的感光性是指，通過選擇性地曝光放射線等能量線，利用顯影液進行顯影處理，而能夠選擇性地除去特定區(qū)域的特性。因此，感光性材料例如可以是被放射線等能量線曝光后的區(qū)域能夠通過顯影液選擇性地被除去的陽型抗蝕劑，也可以是未被曝光的區(qū)域能夠通過顯影液選擇性地被除去的陰型抗蝕劑。作為公知的絕緣性無機材料，可以是氧化鋁或氧化硅。下面，參照圖2 (A)和圖2 (B)，對本實施方式涉及的壓電體層20的詳細(xì)情況進行說明。如圖2(A)所示，壓電體層20的側(cè)面22具有沿著從第2電極30朝向第1電極10 的方向(錐面的上下方向)延伸的多個槽23。雖然未予圖示，但可以在實質(zhì)性驅(qū)動的區(qū)域附近的側(cè)面局部地形成槽23。在本實施方式中，從第2電極30朝向第1電極10的方向(錐面的上下方向)是指，在錐狀的斜面(不與基板1垂直的面)、即側(cè)面22上，從側(cè)面22與上表面21的邊界線朝向側(cè)面22與第1電極10 (或者基板1)的邊界線的實質(zhì)的直線方向。例如，從第2電極 30朝向第1電極10的方向可以是從側(cè)面22與上表面21的邊界線朝向側(cè)面22與第1電極 10(或者基板1)的邊界線的垂線方向。而且，在本實施方式中，槽23在一個方向連續(xù)形成。即，槽23是比側(cè)面22的上表面實質(zhì)上向壓電體層20的內(nèi)側(cè)方向凹陷的部分。意思是本實施方式中的槽23即使是凹部， 也與在形成該槽23的區(qū)域不具有方向性的凹陷有區(qū)別。通過使在側(cè)面22具有角部的多個槽23以彼此相鄰的方式連續(xù)形成，如圖2 (B)所示，側(cè)面22能夠形成為波狀的面。這樣，通過形成沿著從第2電極30朝向第1電極10的方向延伸的多個槽23來使側(cè)面22形成為波狀面，能夠提高保護膜40與側(cè)面22的密接性， 并且當(dāng)利用濺射、旋涂等公知的成膜方法在側(cè)面22上形成保護膜40時，不易產(chǎn)生空隙等。而且，如圖2(B)所示，槽23相對于側(cè)面22的上表面的深度D1可以為20nm以上 200歷以下。并且，圖2⑶所示的相鄰的槽23的寬度W1可以為20nm以上200nm以下。通過以寬度W1的密度連續(xù)形成具有上述那樣的深度D1的槽23，能夠不對壓電元件的壓電特性等特性造成影響地提高保護膜40與側(cè)面22的密接性。根據(jù)以上任意一個構(gòu)成，能夠構(gòu)成本實施方式涉及的壓電元件50。另外，在本實施方式涉及的壓電元件50中，通過構(gòu)成為包括基板1作為振動板，能夠形成包括壓電元件50 的壓電執(zhí)行元件100的構(gòu)成。本實施方式涉及的壓電元件例如具有以下特征。根據(jù)本實施方式涉及的壓電元件，形成保護膜40的壓電體層20的側(cè)面22具有沿
7著從第2電極30朝向第1電極10的方向延伸的多個槽23。由此，由于在槽23內(nèi)也形成保護膜40，所以與壓電體層的側(cè)面實質(zhì)為平坦的面的情況相比，保護膜40與壓電體層20的側(cè)面22的粘著面積增加。因此，能夠提供保護膜40與壓電體層20的側(cè)面22的密接性提高了的壓電元件50。保護膜40與壓電體層20的側(cè)面22的密接性提高了的壓電元件50，是即使在以比較高的電壓驅(qū)動而連續(xù)振動的情況下，保護膜40與側(cè)面22之間也難以產(chǎn)生剝離或裂紋的結(jié)構(gòu)體。因此，本實施方式涉及的壓電元件50在結(jié)構(gòu)上耐電壓性提高。即，能夠提供可靠性高的壓電元件50。另外，詳細(xì)內(nèi)容將在后面進行說明。1-2.壓電元件的制造方法接下來，對本實施方式涉及的壓電元件50的制造方法進行說明。圖3(A) 圖 3(D)、圖4(A)和圖4(B)是示意性地表示本實施方式的壓電元件50的制造工序的剖視圖。本實施方式涉及的壓電元件的制造方法包括在基板上形成第1電極10的工序、 在第1電極10上形成壓電材料膜的工序、利用干蝕刻對壓電材料膜進行構(gòu)圖來形成壓電體層20的工序、在壓電體層20上形成第2電極30的工序、和形成至少覆蓋壓電體層20的側(cè)面22的保護膜40的工序。首先，如圖3(A)所示，在基板1上形成第1電極10。形成方法沒有特別限定，可以使用公知的成膜方法。例如，可以利用CVD法或PVD法等蒸鍍法、鍍覆法、濺射法、MOD法、 旋涂法等來形成導(dǎo)電膜，并利用公知的構(gòu)圖方法將該導(dǎo)電膜形成為具有所期望的形狀的第 1電極10。作為構(gòu)圖方法，可以通過公知的光刻技術(shù)和/或蝕刻技術(shù)來進行。在使用蝕刻技術(shù)的情況下，可以使用濕蝕刻或干蝕刻。另外，雖然未予圖示，但構(gòu)圖的工序可以在構(gòu)圖形成壓電體層20時同時進行。這里，雖然未予圖示，但可以在第1電極10上、基板1上形成氮化鈦膜等防氧化膜、或鈦膜、鑭鎳氧化物膜等控制壓電體層的取向的取向控制膜。而且，可以在第1電極10 與基板1之間具備鈦、鉻等密接層。接下來，如圖3(B)所示，在第1電極10上形成壓電材料膜20a。形成方法沒有特別限定，可以使用公知的成膜方法。例如，可以利用溶膠凝膠法等形成壓電材料膜20a。另外，也可以利用旋涂法、CVD法、MOD法、濺射法、激光燒損法等來形成壓電材料膜20a。這里，為了使壓電材料結(jié)晶化，壓電材料膜20a被實施熱處理。由此，能夠形成由結(jié)晶化后的壓電體構(gòu)成的壓電體膜20b。關(guān)于熱處理的條件，只要是能夠使壓電材料膜20a 結(jié)晶化的溫度即可，沒有特別限定。熱處理例如可以在氧氛圍中以500度以上800度以下進行。接下來，將壓電體膜20b構(gòu)圖成所期望的形狀來形成壓電體層20。另外，雖然未予圖示，但進行構(gòu)圖的工序可以在構(gòu)圖形成第2電極30時同時進行。壓電體膜20b 的構(gòu)圖可利用公知的干蝕刻技術(shù)進行。作為公知的干蝕刻技術(shù)，例如可以進行使用了如 ICPdnductively CoupledPlasma ；電感耦合等離子體)那樣的高密度等離子體裝置的干蝕刻。在該高密度等離子體裝置(干蝕刻裝置)中，若設(shè)定為1. OPa以下的壓力，則能夠良好地進行蝕刻。這里，如圖3(C)所示，可以適當(dāng)形成蝕刻用的抗蝕劑70。而且，可以在蝕刻工序結(jié)束之后，適當(dāng)去除抗蝕劑70。對于干蝕刻所使用的蝕刻氣體，可以使用以含有BCl3的氯類氣體為主成分的混合氣體。另外，混合氣體除了含有BCl3的氯類氣體之外，也可以含有C4F8的氟類氣體以及氬氣。而且，混合氣體中的BCl3相對于C4F8的混合比可以在1至4的范圍內(nèi)。在本實施方式涉及的壓電元件的制造方法中，通過使用上述的混合氣體進行干蝕刻，形成壓電體層20，能夠在壓電體層20的側(cè)面22形成多個槽23。其中，詳細(xì)內(nèi)容將在后面進行說明。接著，如圖4(A)所示，在壓電體層20的上表面21形成第2電極30。對于形成第 2電極30的方法沒有特別限定，能夠利用公知的成膜技術(shù)形成未圖示的第2導(dǎo)電膜，然后通過進行構(gòu)圖來形成第2電極30。第2導(dǎo)電膜的形成方法可以使用公知的成膜方法。接著，如圖4(B)所示，以至少覆蓋壓電體層20的側(cè)面22的方式形成保護膜40。 對于形成保護膜40的方法沒有特別限定。例如，在使用公知的絕緣性樹脂材料形成保護膜 40的情況下，例如可以通過使用旋涂法形成樹脂材料膜(未圖示)，并構(gòu)圖形成為所期望的形狀，來形成保護膜40。另外，例如在使用公知的絕緣性無機材料形成保護膜40的情況下， 例如可以通過使用濺射法形成氧化金屬膜等(未圖示)，并構(gòu)圖形成為所期望的形狀，來形成保護膜40。構(gòu)圖可以通過公知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)來進行。例如，可以形成未圖示的抗蝕劑，然后形成具有所期望的形狀的保護膜40。能夠根據(jù)以上的工序，制造壓電元件50。而且，在基板1為振動板的情況下，能夠根據(jù)以上的工序提供壓電執(zhí)行元件100的制造方法。本實施方式涉及的壓電元件50和壓電執(zhí)行元件100的制造方法例如具有以下特征。根據(jù)本實施方式涉及的壓電元件50和壓電執(zhí)行元件100的制造方法，能夠提供本實施方式涉及的壓電元件50和壓電執(zhí)行元件100。2.液滴噴射頭接下來，參照附圖對本實施方式涉及的壓電元件50作為壓電執(zhí)行元件100發(fā)揮功能的液滴噴射頭600進行說明。圖5是示意性地表示本實施方式涉及的液滴噴射頭600的主要部分的剖視圖。圖6是本實施方式涉及的液滴噴射頭600的分解立體圖，以與通常被使用的狀態(tài)顛倒了上下的方式來進行表示。液滴噴射頭600可以具有上述的壓電元件50 (壓電執(zhí)行元件)。在以下的例子中， 對基板1形成為振動板、壓電元件50構(gòu)成為壓電執(zhí)行元件的液滴噴射頭600進行說明。液滴噴射頭600如圖5和圖6所示，包括具有噴嘴孔612的噴嘴板610、用于形成壓力室622的壓力室基板620和壓電元件50。壓電元件50的數(shù)量沒有特別限定，可以形成多個。其中，在形成多個壓電元件50 的情況下，第2電極30為公共電極。而且，在形成多個壓電元件50的情況下，第1電極10 為公共電極。并且，液滴噴射頭600如圖6所示，可以具有框體630。其中，在圖6中，簡化了壓電元件50進行圖示。噴嘴板610如圖5和圖6所示，具有噴嘴孔612。能夠從噴嘴孔612將墨水等液體等(除了液體之外，還包括利用溶劑或分散劑將各種功能性材料調(diào)整成適當(dāng)粘度的物質(zhì)、 或者含有金屬片等的物質(zhì)等。以下同樣)作為液滴噴出。在噴嘴板610上，例如將多個噴嘴孔612設(shè)為一列。作為噴嘴板620的材質(zhì)，例如可以舉出硅、不銹鋼(SUS)等。壓力室基板620設(shè)置在噴嘴板610上(圖6的例中為下)。作為壓力室基板620的材質(zhì)，例如可以例示硅等。通過壓力室基板620對噴嘴板610與振動板IOa之間的空間進行劃分，如圖6所示，設(shè)置了貯存器(液體存留部)6 、與貯存器擬4連通的供給口 6 和與供給口 6 連通的壓力室622。在該例子中，將貯存器624、供給口 6 和壓力室622區(qū)別來加以說明，但是該貯存器624、供給口擬6和壓力室622均為液體等的流路，對這樣的流路可以進行任意設(shè)計。另外，例如供給口 6 在圖示的例子中具有流路的一部分變狹窄的形狀，但是可以根據(jù)設(shè)計來任意地形成，并不是必須形成為該形狀。貯存器624、供給口 6 以及壓力室622被噴嘴板610、壓力室基板620和振動板IOa劃分。貯存器6M能夠暫時存留從外部(例如墨盒)經(jīng)由設(shè)于振動板IOa的貫通孔6 而被供給的墨水。貯存器624內(nèi)的墨水能夠經(jīng)由供給口 6 被供給到壓力室622。壓力室622的容積隨著振動板IOa的變形而變化。壓力室622與噴嘴孔612連通，通過壓力室622的容積發(fā)生變化，從噴嘴孔612 噴出液體等。壓電元件50設(shè)置在壓力室基板620上(在圖6的例子中為下)。壓電元件50與壓電元件驅(qū)動電路(未圖示)電連接，能夠根據(jù)壓電元件驅(qū)動電路的信號進行動作(振動、 變形)。振動板IOa基于層疊結(jié)構(gòu)(壓電體層20)的動作而進行變形，可以使壓力室622的內(nèi)部壓力適當(dāng)變化?？蝮w630如圖6所示，能夠收納噴嘴板610、壓力室基板620和壓電元件50。作為框體630的材質(zhì)，例如可以舉出樹脂、金屬等。液滴噴射頭600包括通過上述的保護膜與壓電體層的側(cè)面的密接性提高，而使得可靠性提高了的壓電元件。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性提高了的液滴噴射頭。其中，這里對液滴噴射頭600為噴墨式記錄頭的情況進行了說明。但是，本發(fā)明的液滴噴射頭例如也可以作為液晶顯示器等彩色濾波器的制造中使用的顏料噴射頭、有機EL 顯示器、FED(面發(fā)光顯示器)等的電極形成所使用的電極材料噴射頭、生物芯片制造所使用的生物體有機物噴射頭等而使用。3.液滴噴射裝置接下來，參照附圖對本實施方式涉及的液滴噴射裝置進行說明。液滴噴射裝置具有上述的液滴噴射頭。下面，對液滴噴射裝置是具有上述液滴噴射頭600的噴墨式打印機的情況進行說明。圖7是示意性地表示本實施方式涉及的液滴噴射裝置700的立體圖。液滴噴射裝置700如圖7所示，具備頭單元730、驅(qū)動部710和控制部760。并且，液滴噴射裝置700可以包括裝置主體720、供紙部750、設(shè)置記錄用紙P的托盤721、排出記錄用紙P的排出口 722和配置在裝置主體720的上表面的操作面板770。頭單元730具有由上述的液滴噴射頭600構(gòu)成的噴墨式記錄頭(以下也簡單稱作“頭”)。頭單元730還具備向頭供給墨水的墨盒731、和搭載頭及墨盒731的搬運部(滑架)732。驅(qū)動部710能夠使頭單元730往復(fù)移動。驅(qū)動部710具有成為頭單元730的驅(qū)動源的滑架馬達741、和承受滑架馬達741的旋轉(zhuǎn)而使頭單元730往復(fù)移動的往復(fù)移動機構(gòu) 742。往復(fù)移動機構(gòu)742具備滑架引導(dǎo)軸744，其兩端被框架(未圖示)支承；和正時皮帶743，其與滑架引導(dǎo)軸744平行地延伸?；芤龑?dǎo)軸744支承滑架732，以使滑架732 能夠自如地往復(fù)移動。并且，滑架732被固定于正時皮帶743的一部分。若通過滑架馬達741的動作使正時皮帶743行進，則頭單元730被滑架引導(dǎo)軸744引導(dǎo)而往復(fù)移動。在進行該往復(fù)移動時，從頭適當(dāng)?shù)貒姵瞿?，對記錄用紙P進行打印。另外，在本實施方式中，表示了液滴噴射頭600及記錄用紙P均進行移動來進行打印的例子，但本發(fā)明的液滴噴射裝置也可以是液滴噴射頭600和記錄用紙P彼此相對地改變位置來對記錄用紙P進行打印的機構(gòu)。而且，在本實施方式中，表示了對記錄用紙P進行打印的例子，但作為能夠利用本發(fā)明的液滴噴射裝置實施打印的記錄介質(zhì)不局限于紙，也可以舉出布、薄膜、金屬等廣義的介質(zhì)，能夠適當(dāng)變更構(gòu)成?？刂撇?60能夠控制頭單元730、驅(qū)動部710和供紙部750。供紙部750能夠從托盤721向頭單元730側(cè)送入記錄用紙P。供紙部750具備成為其驅(qū)動源的供紙馬達751、和通過供紙馬達751的動作而旋轉(zhuǎn)的供紙輥752。供紙輥752 具備隔著記錄用紙P的供紙路徑上下對置的從動輥75 及驅(qū)動輥752b。驅(qū)動輥752b與供紙馬達751連結(jié)。若利用控制部760驅(qū)動供紙部750，則記錄用紙P被輸送而從頭單元730 的下方經(jīng)過。頭單元730、驅(qū)動部710、控制部760以及供紙部750被設(shè)置在裝置主體720的內(nèi)部。液滴噴射裝置700包括上述的通過保護膜與壓電體層的側(cè)面之間的密接性提高而使可靠性提高了的壓電元件。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性提高了的液滴噴射裝置。另外，上述例示的液滴噴射裝置具有1個液滴噴射頭，利用該液滴噴射頭能夠?qū)τ涗浗橘|(zhì)進行打印，但也可以具有多個液滴噴射頭。在液滴噴射裝置具有多個液滴噴射頭的情況下，多個液滴噴射頭可以分別獨立地如上述那樣動作，也可以是多個液滴噴射頭彼此連結(jié)而成為1個集合的頭。作為成為這樣的集合的頭，例如可以舉出多個頭的每一個的噴嘴孔整體具有均勻的間隔那樣的行式頭。以上，作為本發(fā)明涉及的液滴噴射裝置的一例，對作為噴墨式打印機的噴墨記錄裝置700進行了說明，但本發(fā)明涉及的液滴噴射裝置在工業(yè)上也能夠利用。該情況下，作為被噴出的液體等(液狀材料)，能夠使用利用溶劑或分散劑將各種功能性材料調(diào)整成適當(dāng)粘度的物質(zhì)等。本發(fā)明的液滴噴射裝置除了例示的打印機等圖像記錄裝置以外，還優(yōu)選用作液晶顯示器等彩色濾波器的制造所使用的顏料噴射裝置、有機EL顯示器、FED (面發(fā)光顯示器)、電泳顯示器等的電極或彩色濾波器的形成所使用的液體材料噴射裝置、生物芯片制造所使用的生物體有機材料噴射裝置。4.實施例和比較例以下，參照附圖，對本發(fā)明涉及的壓電元件的實施例和比較例進行說明。在實施例中，利用本實施方式涉及的壓電元件的制造方法，制作壓電元件樣品，評價了其保護膜與壓電體層之間的密接性和可靠性。其中，為了評價特性而制作的壓電元件在基板上以200nm的膜厚形成含有鉬(Pt)和銥(Ir)的第1電極10，在第1電極10上以 1300nm的厚度形成由鋯鈦酸鉛(I^b(ZrJi)O3)構(gòu)成的壓電體層20，然后以50nm的膜厚形成了由銥(Ir)構(gòu)成的第2電極30。然后，按照覆蓋壓電體層20的側(cè)面22的方式，以IOOnm 的膜厚形成了由氧化鋁構(gòu)成的保護膜40。在硅油中以3分鐘左右施加SkVmm1的電場來進行分極處理。在比較例中，通過代替以含有BCl3的氯類氣體為主要成分的混合氣體，而使用由
11氯氣(Cl2)和氬氣(Ar)構(gòu)成的混合氣體(混合比為Cl2 Ar = 5 3)進行干蝕刻，來制作與本實施例同樣的壓電元件樣品。關(guān)于保護膜與壓電體層之間的密接性的評價，對實施例涉及的壓電元件樣品和比較例涉及的壓電元件樣品，進行階段性施加從低電壓(20V)至高電壓(80V)的電壓的耐電壓性實驗，求出各電壓值下的樣品的燒毀率。其中，對于實施例和比較例中的壓電元件樣品，均準(zhǔn)備了在基板上具有360區(qū)段(segment)的壓電元件的壓電元件樣品。4-1.壓電體層的側(cè)面的表面狀態(tài)(SEM圖像)圖8㈧是實施例涉及的SEM圖像，是表示本實施例涉及的壓電元件樣品的壓電體層的側(cè)面的表面狀態(tài)的SEM圖像。圖8(B)是比較例涉及的SEM圖像，是表示本比較例涉及的壓電元件樣品的壓電體層的側(cè)面的表面狀態(tài)的SEM圖像。如圖8(A)所示，確認(rèn)了在實施例涉及的壓電元件樣品的壓電體層的側(cè)面，形成從第2電極向第1電極的方向延伸的多個槽。與之相對，如圖8(B)所示，在比較例涉及的壓電元件樣品中，并未觀察到在本實施例中能夠確認(rèn)的槽，確認(rèn)了實質(zhì)上由平坦的面構(gòu)成。由此可以確認(rèn)，根據(jù)本實施方式涉及的壓電元件的制造方法，能夠有效地在壓電體層的側(cè)面形成多個槽。4-2.耐電壓性實驗圖9是描繪了針對實施例和比較例涉及的壓電元件樣品的耐電壓性實驗的結(jié)果的圖。橫軸表示被施加的電壓值(V)，縱軸表示各電壓值下的樣品的燒損率。這里的燒損率是指，由于在保護膜與壓電體層的側(cè)面之間產(chǎn)生裂紋或剝離等而使得電流泄流，因短路等而燒損的樣品的比率。即，意味著燒損率越多，越容易在保護膜與壓電體層的側(cè)面之間產(chǎn)生剝離或裂紋。電壓的施加被設(shè)定成從20V至80V階段性地(每次5V)提升電壓，確認(rèn)了各電壓下的實施例和比較例涉及的燒損率。如圖9所示，在比較例涉及的樣品中，在電壓值為35V的階段能夠確認(rèn)燒損的區(qū)段，與此相對，在實施例涉及的樣品中，在電壓值為50V的階段之前沒有確認(rèn)燒損的區(qū)段。 在電壓值為50V的階段中，由于比較例涉及的樣品的大約90%的區(qū)段已燒損，所以在實施例涉及的樣品中，能夠確認(rèn)通過保護膜與壓電體層的側(cè)面之間的密接性提高使得結(jié)構(gòu)上的耐電壓性顯著提高。由此，根據(jù)本實施方式涉及的壓電元件，由于通過保護膜與壓電體層的側(cè)面之間的密接性提高，成為難以在保護膜與壓電體層的側(cè)面之間產(chǎn)生剝離或裂紋的結(jié)構(gòu)，所以耐電壓性提高，能夠確認(rèn)具有高的可靠性。如上所述，根據(jù)本發(fā)明涉及的壓電元件和壓電元件的制造方法，能夠提供提高了保護膜與壓電體層之間的密接性的壓電元件。另外，上述的實施方式和各種變形都只是一個例子，本發(fā)明不局限于這些例子。例如能夠適當(dāng)組合多個實施方式和各變形。本發(fā)明不局限于上述的實施方式，還能夠進行多種變形。例如，本發(fā)明包括與實施方式中說明的構(gòu)成實質(zhì)相同的構(gòu)成(例如功能、方法和結(jié)果相同的構(gòu)成、或者目的和效果相同的構(gòu)成)。而且，本發(fā)明包括將實施方式中說明的構(gòu)成的非本質(zhì)的部分進行了置換的構(gòu)成。另外，本發(fā)明包括與實施方式中說明的構(gòu)成具有相同作用效果的構(gòu)成、或者能夠?qū)崿F(xiàn)相同目的的構(gòu)成。此外，本發(fā)明包括對實施方式中說明的構(gòu)成附加公知技術(shù)而得到的構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種壓電元件，其特征在于，包括在基板上形成的第1電極、在上述第1電極上形成的壓電體層、在上述壓電體層上形成的第2電極、和至少覆蓋上述壓電體層的側(cè)面的保護膜，上述壓電體層的上述側(cè)面具有沿著從上述第2電極朝向上述第1電極的方向延伸的多個槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電元件，其特征在于， 上述槽相對于上述側(cè)面的深度為20nm以上200nm以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電元件，其特征在于，上述保護膜的材質(zhì)是絕緣性樹脂材料和/或絕緣性無機材料。
4.一種壓電執(zhí)行元件，其特征在于，具備權(quán)利要求1 3中任意一項所述的壓電元件。
5.一種液滴噴射頭，其特征在于，具備權(quán)利要求4所述的壓電執(zhí)行元件。
6.一種液滴噴射裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求5所述的液滴噴射頭。
7.一種壓電元件的制造方法，其特征在于，包括 在基板上形成第1電極的工序；在上述第1電極上形成壓電材料膜的工序；通過干蝕刻對上述壓電材料膜進行構(gòu)圖，形成壓電體層的工序；在上述壓電體層上形成第2電極的工序；和形成至少覆蓋上述壓電體層的側(cè)面的保護膜的工序；上述干蝕刻中的蝕刻氣體是以含有BCl3的氯類氣體為主要成分的混合氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓電元件的制造方法，其特征在于，上述混合氣體至少含有BC13、C4F8，上述混合氣體中的BCl3相對于C4F8的混合比在1 4的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的壓電元件的制造方法，其特征在于， 上述干蝕刻在1. OPa以下的壓力下進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及壓電元件及其制造方法、壓電執(zhí)行元件、液滴噴射頭及裝置。用于實現(xiàn)保護膜與壓電體層之間的密接性提高了的壓電元件等。本發(fā)明涉及的壓電元件具備在基板上形成的第1電極、在上述第1電極上形成的壓電體層、在上述壓電體層上形成的第2電極、和至少覆蓋上述壓電體層的側(cè)面的保護膜，上述壓電體層的上述側(cè)面具有沿著從上述第2電極朝向上述第1電極的方向延伸的多個槽。
文檔編號H01L41/08GK102214787SQ20111007155
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者中山雅夫, 大橋幸司, 羽廣英樹 申請人:精工愛普生株式會社