JP2006278579A

JP2006278579A - Piezoelectric element, droplet discharge head and droplet discharge device

Info

Publication number: JP2006278579A
Application number: JP2005093266A
Authority: JP
Inventors: Nanao Inoue; 七穂井上
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-03-28
Also published as: JP5266609B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive piezoelectric element having sufficient electrode ability and having sufficient adsorbent performance with respect to a piezoelectric material, and to provide a droplet discharge head having the piezoelectric element. SOLUTION: A common electrode 46 (lower electrode), the piezoelectric material 48, and a signal electrode 50 (upper electrode) are laminated on the piezoelectric element 34 in this order. At least one layer of an electric conduction layer constituted of at least one type selected from metals of Ta, V, Nb, Mo, W, Ti, Zr and Hf, an alloy comprising one type or more of an element of the metal, a nitride comprising one type or more of the element of the metal, a silicide comprising one type or more of the element of the metal, and a boride comprising one type or more of the element of the metal is applied as one layer of a structure layer of the common electrode 46 and/or the signal electrode 50. Thus, the inexpensive piezoelectric element 34 can be obtained having sufficient electrode ability and the electrode which is difficult to be peeled off. COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、インクジェット記録装置に代表される、液滴吐出装置に関する。また、この液滴吐出装置に利用される圧電素子、及び液滴吐出ヘッドに関する。 The present invention relates to a droplet discharge device represented by, for example, an ink jet recording apparatus. The present invention also relates to a piezoelectric element and a droplet discharge head used in the droplet discharge device.

従来より、複数のノズルから液滴を吐出し、用紙等の記録媒体に印字を行う液滴吐出装置には、インクジェット記録装置があり、このインクジェット記録装置は、小型で安価、静寂性等の種々の利点があり、広く市販されている。特に、圧電素子を用いて圧力室内の圧力を変化させてインク滴を吐出するピエゾインクジェット方式や、熱エネルギーの作用でインクを膨張させてインク滴を吐出する熱インクジェット方式の記録装置は、高速印字、高解像度が得られる等、多くの利点を有している。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an ink jet recording apparatus as a liquid droplet ejecting apparatus that ejects liquid droplets from a plurality of nozzles and prints on a recording medium such as paper. The ink jet recording apparatus is small, inexpensive, and quiet. Are widely available on the market. In particular, piezo inkjet systems that eject ink droplets by changing the pressure in the pressure chamber using piezoelectric elements and thermal inkjet recording devices that eject ink droplets by expanding the ink by the action of thermal energy are high-speed printing. It has many advantages such as high resolution.

このようなインクジェット記録装置に於ける圧電素子は、通常、圧電体と圧電体を挟持する２つの電極とで構成されている。この電極材料としては、熱的安定性に富むＡｕ，Ａｇ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ等の貴金属及びそれらの合金・酸化物が適用されている（例えば、特許文献１及び２）。
特許３３７１３９１号明細書特開平１１−３４８２８５号公報 A piezoelectric element in such an ink jet recording apparatus is generally composed of a piezoelectric body and two electrodes that sandwich the piezoelectric body. As this electrode material, noble metals such as Au, Ag, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt, and their alloys and oxides, which are rich in thermal stability, are applied (for example, Patent Documents 1 and 2). ).
Japanese Patent No. 3371391 JP 11-348285 A

しかしながら、従来の電極材料は、産出量が少なく高価であるといった問題があると共に、圧電体に対する吸着性が充分でない、すなわち、圧電体の下部電極からの剥離や圧電体からの上部電極層の剥離が発生するといった問題もあり、改善が望まれている。 However, the conventional electrode material has a problem that the production amount is small and expensive, and the adsorptivity to the piezoelectric body is not sufficient, that is, the peeling of the piezoelectric body from the lower electrode and the peeling of the upper electrode layer from the piezoelectric body. There is also a problem such as the occurrence of this, and improvement is desired.

従って、本発明は、上記問題点を鑑み、良好な電極能を有しつつ低コストで、且つ圧電体に対する充分な吸着性を有する圧電素子、及びそれを備える液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。また、この液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置を提供することも目的とする。 Accordingly, in view of the above-described problems, the present invention provides a piezoelectric element that has good electrode ability and low cost and has sufficient adsorptivity to a piezoelectric body, and a droplet discharge head including the piezoelectric element. Objective. It is another object of the present invention to provide a droplet discharge device including the droplet discharge head.

上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、本発明の圧電素子は、圧電体と、前記圧電体を挟持する２つの上部電極及び下部電極と、を有し、前記上部電極及び前記下部電極の少なくも一方は、Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｒ，及びＨｆの金属、前記金属の元素を１種以上含む合金、前記金属の元素を１種以上含む窒化物、前記金属の元素を１種以上含む珪化物、並びに、前記金属の元素を１種以上含む硼化物から選択される少なくとも１種で構成される電気伝導層の少なくとも１層を有する、こと特徴としている。 The above problem is solved by the following means. That is, the piezoelectric element of the present invention includes a piezoelectric body and two upper electrodes and a lower electrode that sandwich the piezoelectric body, and at least one of the upper electrode and the lower electrode includes Ta, V, Nb. , Mo, W, Ti, Zr, and Hf metals, alloys containing one or more elements of the metal, nitrides containing one or more elements of the metal, silicides containing one or more elements of the metal, and And having at least one electrically conductive layer composed of at least one selected from borides containing one or more elements of the metal.

本発明の圧電素子では、上部電極及び下部電極の少なくも１層の電極材料として、上記物質を適用することで、圧電体への充分な吸着性が確保され、圧電体の下部電極からの剥離や上部電極層の圧電体からの剥離が防止される。また、これらの物質は、貴金属に比べ、産出量も多く低コストであると共に、良好な電極能（電気導電性）を有する。 In the piezoelectric element of the present invention, by applying the above substance as an electrode material for at least one layer of the upper electrode and the lower electrode, sufficient adsorbability to the piezoelectric body is ensured, and the piezoelectric body is peeled off from the lower electrode. And peeling of the upper electrode layer from the piezoelectric body is prevented. In addition, these substances are more produced and less expensive than noble metals, and have good electrode performance (electrical conductivity).

ここで、上記物質を電極材料として適用すると、圧電体への充分な吸着性が確保され、圧電体の下部電極からの剥離や上部電極層の圧電体からの剥離が防止できる理由は以下の通りであると推測される。
Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｒ，及びＨｆの金属、前記金属の元素を１種以上含む合金、前記金属の元素を１種以上含む窒化物、前記金属の元素を１種以上含む珪化物、並びに、前記金属の元素を１種以上含む硼化物の電極素材は、圧電素子作製時において、表面に均一で、かつ、例えば数１０Å以下の超薄層の酸化層を形成した後、圧電体構成素材との安定した拡散層を形成し、圧電体との充分な吸着層を形成することができる。また、同様に、上部電極上の保護層とも充分な吸着性を保つことができる。他方、上記素材の酸化物は誘電性を呈するが、数１０Å以下の超薄膜であるため、下部電極と上部電極に挟まれた圧電体の強誘電性を損なわない。 Here, when the above-mentioned substance is applied as an electrode material, sufficient adsorbability to the piezoelectric body is ensured, and the reason why peeling of the piezoelectric body from the lower electrode and peeling of the upper electrode layer from the piezoelectric body can be prevented is as follows. It is estimated that.
Ta, V, Nb, Mo, W, Ti, Zr, and Hf metals, alloys containing at least one element of the metal, nitrides containing at least one element of the metal, and at least one element of the metal The silicide material and the boride electrode material containing one or more of the above metal elements are formed on the surface after forming an ultrathin oxide layer that is uniform and, for example, several tens of microns or less at the time of piezoelectric element fabrication. A stable diffusion layer with the piezoelectric material can be formed, and a sufficient adsorption layer with the piezoelectric material can be formed. Similarly, sufficient adsorbability can be maintained with the protective layer on the upper electrode. On the other hand, although the oxide of the above material exhibits dielectric properties, it is an ultra-thin film of several tens of cm or less, so that the ferroelectricity of the piezoelectric body sandwiched between the lower electrode and the upper electrode is not impaired.

このように、本発明の圧電素子では、例えば。圧電体−電極層間に例えば数１０Å以下の超薄層の酸化層を形成し、圧電体構成素材との安定した拡散層を形成するため、充分な吸着性を得ることができる。また、電極層−保護層間の吸着性も確保することができる。 Thus, in the piezoelectric element of the present invention, for example. For example, an ultrathin oxide layer having a thickness of several tens of millimeters or less is formed between the piezoelectric body and the electrode layer, and a stable diffusion layer with the piezoelectric material is formed, so that sufficient adsorptivity can be obtained. Moreover, the adsorptivity between the electrode layer and the protective layer can be ensured.

これに対し、Ａｕ，Ａｇ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ等の貴金属及びそれらの合金・酸化物を電極層に適用した圧電素子では、繰り返し動作中に、下部電極−圧電体間、圧電体−上部電極間、または、上部電極−保護層間の剥離を引き起こすことがしばしば観測され、この現象により、圧電体素子が所望の変位を損なってしまう。 On the other hand, in a piezoelectric element in which noble metals such as Au, Ag, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt, and alloys and oxides thereof are applied to the electrode layer, between the lower electrode and the piezoelectric body during repeated operation. It is often observed that this causes peeling between the piezoelectric body and the upper electrode or between the upper electrode and the protective layer, and this phenomenon impairs the desired displacement of the piezoelectric element.

本発明の圧電素子において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくも一方は、拡散抑制伝導層及び低抵抗伝導層を積層して構成されることがよい。また、この場合、前記拡散抑制伝導層は、前記圧電体と直接接触するように積層していることがよい。また、前記拡散抑制伝導層は、前記金属の元素を１種以上含む窒化物、前記金属の元素を１種以上含む珪化物、又は前記金属の元素を１種以上含む硼化物から選択される少なくとも１種で構成される電気伝導層であることがよい。一方、前記低抵抗伝導層は、前記金属、又は前記金属の元素を１種以上含む合金から選択される少なくとも１種で構成される電気伝導層であることがよい。 In the piezoelectric element of the present invention, at least one of the upper electrode and the lower electrode may be formed by laminating a diffusion suppression conductive layer and a low resistance conductive layer. In this case, the diffusion suppressing conductive layer is preferably laminated so as to be in direct contact with the piezoelectric body. The diffusion suppression conductive layer is at least selected from a nitride containing at least one metal element, a silicide containing at least one metal element, or a boride containing at least one metal element. It is preferable that the conductive layer is composed of one kind. On the other hand, the low resistance conductive layer may be an electrically conductive layer composed of at least one selected from the metal or an alloy containing one or more elements of the metal.

本発明の圧電素子において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくも一方は、不活性元素を吸蔵していることがよい。 In the piezoelectric element of the present invention, it is preferable that at least one of the upper electrode and the lower electrode occludes an inert element.

本発明の圧電素子において、前記圧電体は、気相成長法又は液相成長法で形成されることがよい。また、この場合、気相成長又は液相成長により形成される前記圧電体は、堆積時に結晶化されていてもよいし、その前駆体を堆積後、熱過程により結晶化されていてもよい。また、気相成長又は液相成長により形成される前記圧電体は、稠密な結晶相を呈する前記下部電極上に形成されることがよい。 In the piezoelectric element of the present invention, the piezoelectric body is preferably formed by a vapor phase growth method or a liquid phase growth method. In this case, the piezoelectric body formed by vapor phase growth or liquid phase growth may be crystallized at the time of deposition, or may be crystallized by a thermal process after depositing the precursor. The piezoelectric body formed by vapor phase growth or liquid phase growth may be formed on the lower electrode exhibiting a dense crystal phase.

本発明の圧電素子において、前記下部電極の表面には、前記圧電体の動作領域の除いて絶縁層が被覆していることがよい。また、前記圧電体は、前記下部電極表面に直接積層（絶縁層が介在することなく積層）されていてもよい。 In the piezoelectric element of the present invention, it is preferable that the surface of the lower electrode is covered with an insulating layer except for the operation region of the piezoelectric body. The piezoelectric body may be directly laminated on the surface of the lower electrode (laminated without an insulating layer interposed).

本発明の圧電素子において、前記圧電体の動作領域を除く領域で、前記上部電極及び前記下部電極とそれぞれ電気的に接続される上部配線及び下部配線を有することがよい。この場合、前記上部配線と前記下部配線とは、互いに異なる階層に配設していることがよい。また、前記上部電極及び前記下部電極と、上部配線及び下部配線とは、互いに異なる階層に配設していることがよい。 The piezoelectric element of the present invention preferably has an upper wiring and a lower wiring that are electrically connected to the upper electrode and the lower electrode, respectively, in a region other than the operation region of the piezoelectric body. In this case, the upper wiring and the lower wiring are preferably arranged on different levels. The upper electrode and the lower electrode, and the upper wiring and the lower wiring may be arranged in different levels.

また、本発明の液滴吐出ヘッドは、上記本発明の圧電素子を有することを特徴としている。 The droplet discharge head of the present invention is characterized by having the above-described piezoelectric element of the present invention.

また、本発明の液滴吐出装置は、上記本発明の液滴吐出ヘッドを有することを特徴としている。 Moreover, a droplet discharge apparatus of the present invention is characterized by having the above-described droplet discharge head of the present invention.

本発明によれば、良好な電極能を有しつつ低コストで、且つ圧電体に対する充分な吸着性を有する圧電素子、及びそれを備える液滴吐出ヘッドを提供することができる。また、この液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置を提供することもできる。 According to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric element that has a good electrode ability, has a low cost, and has a sufficient adsorptivity to a piezoelectric body, and a droplet discharge head including the piezoelectric element. In addition, a droplet discharge device including this droplet discharge head can be provided.

以下、本発明について図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材には全図面通して同じ符合を付与し、重複する説明は省略する場合がある。また、以下の実施形態においては、インク（液体）の流路構成については図面も含め省略して説明する。 The present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is provided to the member which has the substantially same function through all the drawings, and the overlapping description may be abbreviate | omitted. In the following embodiments, the ink (liquid) flow path configuration will be omitted including the drawings.

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るインクジェット記録装置を示す概略構成図である。図２は、第１実施形態のインクジェット記録ユニットによる印字領域を示す図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an ink jet recording apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating a printing region by the ink jet recording unit of the first embodiment.

本実施形態に係るインクジェット記録装置１０（液滴吐出装置）は、図１に示すように、用紙を送り出す用紙供給部１２と、用紙の姿勢を制御するレジ調整部１４と、インク滴（液滴）を吐出して記録媒体Ｐに画像形成する記録ヘッド部１６と、記録ヘッド部１６のメンテナンスを行なうメンテナンス部１８とを備える記録部２０と、記録部２０で画像形成された用紙を排出する排出部２２とから基本的に構成される。 As shown in FIG. 1, an ink jet recording apparatus 10 (droplet discharge apparatus) according to the present embodiment includes a sheet supply unit 12 that feeds out a sheet, a registration adjustment unit 14 that controls the posture of the sheet, and ink droplets (droplets). ) To form an image on the recording medium P, a recording unit 20 including a maintenance unit 18 that performs maintenance of the recording head unit 16, and a discharge for discharging the paper on which the recording unit 20 has formed an image. The unit 22 is basically configured.

用紙供給部１２は、用紙が積層されてストックされているストッカ２４と、ストッカ２４から１枚ずつ枚葉してレジ調整部１４に搬送する搬送装置２６とから構成されている。 The sheet supply unit 12 includes a stocker 24 in which sheets are stacked and stocked, and a transport device 26 that transports the sheets one by one from the stocker 24 to the registration adjusting unit 14.

レジ調整部１４は、ループ形成部２８と用紙の姿勢を制御するガイド部材２９が備えられており、この部分を通過することによって用紙のコシを利用してスキューが矯正されると共に搬送タイミングが制御されて記録部２０に進入する。 The registration adjusting unit 14 includes a loop forming unit 28 and a guide member 29 for controlling the posture of the paper. By passing through this portion, the skew is corrected using the stiffness of the paper and the conveyance timing is controlled. The recording unit 20 is entered.

排出部２２は、記録部２０で画像が形成された用紙が排紙ベルト２３を介してトレイ２５に収納するものである。 The discharge unit 22 stores a sheet on which an image is formed by the recording unit 20 in a tray 25 via a discharge belt 23.

記録ヘッド部１６とメンテナンス部１８の間には、記録媒体Ｐが搬送される用紙搬送路が構成されている。スターホイール１７と搬送ロール１９とで記録媒体Ｐを挟持しつつ連続的に（停止することなく）搬送する。そして、この用紙に対して、記録ヘッド部１６からインク滴が吐出され当該記録媒体Ｐに画像が形成される。 Between the recording head unit 16 and the maintenance unit 18, a paper conveyance path through which the recording medium P is conveyed is configured. The recording medium P is sandwiched between the star wheel 17 and the transport roll 19 and transported continuously (without stopping). Then, ink droplets are ejected from the recording head unit 16 onto the sheet, and an image is formed on the recording medium P.

メンテナンス部１８は、インクジェット記録ユニット３０（記録ヘッド３２）に対して対向配置されるメンテナンス装置２１で構成されており、インクジェット記録ユニット３０（記録ヘッド３２）に対するキャッピングや、ワイピング、さらにダミージェットやバキューム等の処理を行うことができる。 The maintenance unit 18 includes a maintenance device 21 that is disposed to face the ink jet recording unit 30 (recording head 32). The maintenance unit 18 performs capping and wiping on the ink jet recording unit 30 (recording head 32), as well as a dummy jet and a vacuum. Etc. can be performed.

インクジェット記録ユニット３０のそれぞれは、インクジェット記録ヘッド３２を１つ又は複数備えている。また、図示しないが、複数のインクジェット記録ヘッド３２が備えられている場合、記録ヘッド３２は用紙搬送方向と直交する方向に配置される。用紙搬送路を連続的に搬送される記録媒体Ｐに対し、記録ヘッド３２のノズル（不図示）からインク滴を吐出することで、記録媒体Ｐ上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ユニット３０は、たとえば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、ＹＭＣＫの各色に対応して、少なくとも４つ配置されている。 Each of the inkjet recording units 30 includes one or a plurality of inkjet recording heads 32. Although not shown, when a plurality of inkjet recording heads 32 are provided, the recording heads 32 are arranged in a direction orthogonal to the paper transport direction. An image is recorded on the recording medium P by ejecting ink droplets from the nozzles (not shown) of the recording head 32 onto the recording medium P that is continuously conveyed on the paper conveyance path. For example, in order to record a so-called full-color image, at least four inkjet recording units 30 are arranged corresponding to each color of YMCK.

また、図２に示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット３０による印字領域幅は、このインクジェット記録装置１０での画像記録が想定される記録媒体Ｐの用紙最大幅ＰＷよりも長くされており、インクジェット記録ユニット３０を紙幅方向に移動させることなく記録媒体Ｐの全幅にわたる画像記録が可能とされている（いわゆるＦｕｌｌＷｉｄｔｈＡｒｒａｙ（ＦＷＡ））。ここで、印字領域とは、用紙の両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅ＰＷよりも大きくとっている。これは、用紙が搬送方向に対して所定角度傾斜して（スキューして）搬送されるおそれがあること、また縁無し印字の要請が高いためである。 Further, as shown in FIG. 2, the print area width of each ink jet recording unit 30 is longer than the maximum paper width PW of the recording medium P on which image recording by the ink jet recording apparatus 10 is assumed. Image recording over the entire width of the recording medium P can be performed without moving the recording unit 30 in the paper width direction (so-called Full Width Array (FWA)). Here, the printing area is basically the maximum of the recording area obtained by subtracting the margin not to be printed from both ends of the sheet, but is generally larger than the maximum sheet width PW to be printed. This is because there is a possibility that the sheet is conveyed at an angle (skew) with respect to the conveyance direction, and there is a high demand for borderless printing.

次に、インクジェット記録ユニット３０のインクジェット記録ヘッド３２について詳細に説明する。図３は、第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの底面図である。図４は、第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおける圧電体周辺を示す部分拡大平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。図６は、図４のＢ−Ｂ断面図である。 Next, the ink jet recording head 32 of the ink jet recording unit 30 will be described in detail. FIG. 3 is a bottom view of the ink jet recording head according to the first embodiment. FIG. 4 is a partially enlarged plan view showing the periphery of the piezoelectric body in the ink jet recording head according to the first embodiment. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

インクジェット記録ヘッド３２は、図３に示すように、圧電素子３４（圧電体４８）が、例えば、２５６０ｂｉｔｓ（例えば、８行×３２０列）のマトリックス状（碁盤目列）に配列されており、各行毎で列方向（記録媒体Ｐに沿って２１μｍシフトしている。これにより、１２００ｄｐｉの解像度を得ることができるようになっている。 In the inkjet recording head 32, as shown in FIG. 3, the piezoelectric elements 34 (piezoelectric bodies 48) are arranged in, for example, a 2560-bits (for example, 8 rows × 320 columns) matrix (a grid pattern). Every time, the column direction is shifted by 21 μm along the recording medium P. As a result, a resolution of 1200 dpi can be obtained.

２５６０ｂｉｔｓの圧電素子３４で構成される圧電体群３６の幅方向の両端部には、支持基板４０の長手方向に沿って、複数の駆動チップ４２が等間隔で配設されている。 A plurality of drive chips 42 are arranged at equal intervals along the longitudinal direction of the support substrate 40 at both ends in the width direction of the piezoelectric body group 36 constituted by the 2560-bit piezoelectric elements 34.

そして、各圧電素子３４を構成する信号電極５０（信号配線６２）に接続された引き回し配線４４は、支持基板４０の長手方向に対して直交する方向（幅方向）へ引き回され、最終的に駆動チップ４２のパッドのピッチとの整合性を図り、電気的接続が行われる。ここで、引き回し配線４４の配線長を短くする為には、支持基板４０の幅方向で圧電素子３４を二つに分け、支持基板４０の幅方向に沿って引き回し配線４４を引き回す方が望ましい。 Then, the routing wiring 44 connected to the signal electrode 50 (signal wiring 62) constituting each piezoelectric element 34 is routed in a direction (width direction) orthogonal to the longitudinal direction of the support substrate 40, and finally. Matching with the pitch of the pads of the driving chip 42 is achieved, and electrical connection is performed. Here, in order to shorten the wiring length of the lead wiring 44, it is desirable to divide the piezoelectric element 34 into two in the width direction of the support substrate 40 and lead the lead wiring 44 along the width direction of the support substrate 40.

また、ここでは、圧電素子３４を２５６０ｂｉｔｓのマトリックス状に配列し、圧電素子３４の各行毎で列方向に沿って２１μｍシフトさせ、インクジェット記録ヘッド３２に対して記録媒体Ｐが１回通過することで、記録媒体Ｐには１２００ｄｐｉの画像が形成されることになるが、必ずしも、圧電素子３４の各行毎で列方向に沿ってシフトさせる（圧電素子３４の各行を千鳥配列させる）必要はない。 Here, the piezoelectric elements 34 are arranged in a matrix of 2560 bits, shifted by 21 μm along the column direction for each row of the piezoelectric elements 34, and the recording medium P passes through the ink jet recording head 32 once. Although an image of 1200 dpi is formed on the recording medium P, it is not always necessary to shift the rows of the piezoelectric elements 34 along the column direction (the rows of the piezoelectric elements 34 are staggered).

例えば、インクジェット記録ヘッド３２を搬送される記録媒体Ｐの幅方向に沿って移動可能とし、インクジェット記録ヘッド３２に対して記録媒体Ｐが１回通過する毎に、インクジェット記録ヘッド３２を相対的にシフトさせることにより、記録媒体Ｐのｎ回の通過で所望の解像度が得られるようにしても良い。 For example, the inkjet recording head 32 can be moved along the width direction of the recording medium P being conveyed, and the inkjet recording head 32 is relatively shifted each time the recording medium P passes through the inkjet recording head 32. By doing so, a desired resolution may be obtained by passing the recording medium P n times.

インクジェット記録ヘッド３２は、図４〜６に示すように、圧電素子３４（圧電体４８）が、２５６０ｂｉｔｓ（８行×３２０列）のマトリックス状に配列され、各行毎で列方向に沿って例えば２１μｍシフトしている。 As shown in FIGS. 4 to 6, in the inkjet recording head 32, piezoelectric elements 34 (piezoelectric bodies 48) are arranged in a matrix of 2560 bits (8 rows × 320 columns), and for example, 21 μm along the column direction for each row. There is a shift.

圧電素子３４は、振動板（ダイアグラム）を有する基板５２上に設けられており、共通電極４６（下部電極）、圧電体４８、及び信号電極５０（上部電極）がこの順で積層して構成されている。 The piezoelectric element 34 is provided on a substrate 52 having a diaphragm (diagram), and a common electrode 46 (lower electrode), a piezoelectric body 48, and a signal electrode 50 (upper electrode) are laminated in this order. ing.

また、共通電極４６表面には、圧電体４８の動作領域４８Ａ（圧電体４８が圧力室内でインク（液体）に変位を与える動作領域）を除いて第１層間絶縁層５４が設けられており、当該領域の除いて第１層間絶縁層５４が共通電極４６と圧電体４８との間に介在している。一方、信号電極５０表面、及び後述する共通電極４６と電気的に接続される共通配線６０表面には、第２層間絶縁層５６が配設されている。また、後述する信号電極５０と電気的に接続される信号配線６２表面には、保護層５８が配設されている。但し、この保護層５８は、信号配線６２のみを被覆するようにして、圧電体４８の動作領域４８Ａを除いて配設されている。 A first interlayer insulating layer 54 is provided on the surface of the common electrode 46 except for an operation region 48A of the piezoelectric body 48 (an operation region in which the piezoelectric body 48 displaces ink (liquid) in the pressure chamber). Except for this region, the first interlayer insulating layer 54 is interposed between the common electrode 46 and the piezoelectric body 48. On the other hand, a second interlayer insulating layer 56 is disposed on the surface of the signal electrode 50 and the surface of the common wiring 60 electrically connected to the common electrode 46 described later. A protective layer 58 is disposed on the surface of the signal wiring 62 that is electrically connected to a signal electrode 50 described later. However, the protective layer 58 is disposed except for the operation region 48A of the piezoelectric body 48 so as to cover only the signal wiring 62.

以下、共通電極４６及び信号電極５０について説明する。共通電極４６は、各圧電体４８の行毎に形成され、３２０ｂｉｔｓの圧電体４８に対して共通化されている。そして、共通電極４６には、これとは異なる階層に配設された共通配線６０と圧電体４８の非動作領域において接続されている。この共通配線６０により、共通電極の電流密度が低減され、電極素材の劣化予防される。また、共通配線６０は共通電極４６とは独立して設けることができ、この電極材料としてＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ等の固有抵抗値１０μΩｃｍ以下の材料を適用することで、配線抵抗を十分低下させることができる。 Hereinafter, the common electrode 46 and the signal electrode 50 will be described. The common electrode 46 is formed for each row of the piezoelectric bodies 48 and is shared by the 320-bit piezoelectric bodies 48. The common electrode 46 is connected to a common wiring 60 disposed on a different level from the common electrode 46 in a non-operating region of the piezoelectric body 48. The common wiring 60 reduces the current density of the common electrode and prevents deterioration of the electrode material. Further, the common wiring 60 can be provided independently of the common electrode 46, and by using a material having a specific resistance value of 10 μΩcm or less such as Al, Cu, Ag or the like as the electrode material, the wiring resistance can be sufficiently lowered. Can do.

一方、信号電極５０は、各圧電体４８毎に形成され、それぞれ、これとは異なる階層に配設された信号配線６２と圧電体４８の非動作領域において接続されている。信号配線６２は共通電極４６とは独立して設けることができ、この電極材料としてＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ等の固有抵抗値１０μΩｃｍ以下の材料を適用することで、配線抵抗を十分低下させることができる。 On the other hand, the signal electrode 50 is formed for each piezoelectric body 48, and is connected to the signal wiring 62 arranged in a different hierarchy from that in the non-operating region of the piezoelectric body 48. The signal wiring 62 can be provided independently of the common electrode 46, and the wiring resistance can be sufficiently reduced by applying a material having a specific resistance value of 10 μΩcm or less such as Al, Cu, or Ag as the electrode material. .

図示しないが、共通配線６０及び信号配線６２は引き回されて、それぞれ第１層間絶縁層５４及び第２層間絶縁層５６に設けられた開口に設けられたパッドを通じて引き回し配線４４（図３参照）と接続され、これを介して駆動チップ４２と接続される。 Although not shown, the common wiring 60 and the signal wiring 62 are routed and routed through the pads provided in the openings provided in the first interlayer insulating layer 54 and the second interlayer insulating layer 56, respectively (see FIG. 3). And is connected to the drive chip 42 via this.

なお、共通電極４６、共通配線６０及び信号配線６２は、図示しないが、それぞれ吸着層（例えば、Ｔｉ１００Å）を介して積層されている。 Although not shown, the common electrode 46, the common wiring 60, and the signal wiring 62 are stacked through an adsorption layer (for example, Ti 100Å).

また、共通配線６０及び信号配線６２は、互いに異なる階層（第２層間絶縁層５６を介して積層）に設けられており、これにより、圧電体４８をマトリックス状に配設し高画素密度化を図ることができる。また、図示しないが、同様の観点や、配線抵抗値を低減させるため、圧電体４８における各行の信号配線６２を異なる階層に設けることもできる。 In addition, the common wiring 60 and the signal wiring 62 are provided in different layers (laminated via the second interlayer insulating layer 56), whereby the piezoelectric bodies 48 are arranged in a matrix to increase the pixel density. Can be planned. Although not shown, the signal wirings 62 in each row in the piezoelectric body 48 can be provided in different layers in order to reduce the wiring resistance value in the same way.

共通電極４６及び信号電極５０は、低抵抗伝導層と拡散抑制伝導層との複数層構成としてもよし、いずれかの単層構造としてもよい。低抵抗伝導層は、低抵抗の電極自身として機能する伝導層である。一方、拡散抑制伝導層は、圧電体４８構成元素（例えば、ピエゾに代表される圧電体では鉛（Ｐｂ））の拡散を抑制し、圧電体４８自身の劣化を緩和する機能を有する伝導層である。このため、拡散抑制効果を最大限に発揮するためには、複数層構成の場合、圧電体４８に近い方から拡散抑制伝導層、低抵抗伝導層の順に積層させる、即ち、拡散抑制伝導層に直接接触させるよう積層することがよい。 The common electrode 46 and the signal electrode 50 may have a multi-layer structure including a low resistance conductive layer and a diffusion suppression conductive layer, or may have any single layer structure. The low-resistance conductive layer is a conductive layer that functions as a low-resistance electrode itself. On the other hand, the diffusion suppressing conductive layer is a conductive layer having a function of suppressing the diffusion of the constituent elements of the piezoelectric body 48 (for example, lead (Pb) in the case of a piezoelectric body represented by piezo) and mitigating deterioration of the piezoelectric body 48 itself. is there. For this reason, in order to maximize the diffusion suppressing effect, in the case of a multi-layer configuration, the diffusion suppressing conductive layer and the low resistance conductive layer are stacked in this order from the side closer to the piezoelectric body 48, that is, the diffusion suppressing conductive layer It is good to laminate so that it may contact directly.

なお、共通電極４６及び信号電極５０は、低抵抗導電層又は拡散抑制伝導層の単層構成で各電極を構成することもできるが、低抵抗導電層のみでは拡散抑制効果がなく、拡散抑制伝導層のみでは固有抵抗が高くなることが多いため、低抵抗伝導層と拡散抑制伝導層との複数層構成とすることがよい。 The common electrode 46 and the signal electrode 50 can be configured as a single-layer configuration of a low-resistance conductive layer or a diffusion-suppressing conductive layer, but only the low-resistance conductive layer has no diffusion-suppressing effect and diffusion-suppressing conduction. Since the specific resistance often increases only with a layer, it is preferable to have a multi-layer structure of a low-resistance conductive layer and a diffusion-suppressing conductive layer.

そして、これら低抵抗伝導層と拡散抑制伝導層の少なくとも１層として、高融点金属、高融点金属の元素を１種以上含む合金（以下、単に合金と称する）、高融点金属の元素を１種以上含む窒化物（以下、単に窒化物と称する）、高融点金属の元素を１種以上含む珪化物（以下、単に珪化物と称する）、及び高融点金属の元素を１種以上含む硼化物（以下、単に硼化物と称する）から選択される少なくとも１種で構成される電気伝導層を適用している。この高融点金属としては、Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｒ，及びＨｆから選択される。以下、この電気導電体層を高融点金属電気伝導層と称することがある。なお、この高融点金属電気伝導層は、共通電極４６及び信号電極５０の両方に適用してもよいし、いずれか一方でもよい。 As at least one of the low-resistance conductive layer and the diffusion-suppressing conductive layer, a refractory metal, an alloy containing one or more elements of a refractory metal (hereinafter simply referred to as an alloy), and one element of a refractory metal are used. Nitride including the above (hereinafter simply referred to as nitride), silicide including at least one element of a refractory metal (hereinafter simply referred to as silicide), and boride including at least one element of a refractory metal (hereinafter referred to as silicide). Hereinafter, an electrically conductive layer composed of at least one selected from boride) is applied. The refractory metal is selected from Ta, V, Nb, Mo, W, Ti, Zr, and Hf. Hereinafter, this electric conductor layer may be referred to as a refractory metal electric conductive layer. This refractory metal electrical conductive layer may be applied to both the common electrode 46 and the signal electrode 50, or one of them may be used.

これら高融点金属、合金、窒化物、珪化物、及び硼化物は、良好な導電性を示して電極能を発揮することができると共に、高い融点を示し、圧電体４８形成時（例えば圧電体の結晶化）の高温雰囲気下におきても安定した挙動を呈することができる。また、吸着力が高いため、電極剥がれも防止される。また、上記の窒化物、珪化物、硼化物のうち、母体金属内に窒素，珪素，又は硼素元素が侵入して構成される侵入形固溶体結晶構造は、稠密な元素配置即ち稠密な結晶構造をとり、圧電体４８の構成物質（例えば、Ｐｂ）の拡散を効果的に抑制する拡散抑制伝導層に適している。一方、窒化物、珪化物、硼化物と比べ、低い固有抵抗値を有する高融点金属及び合金は、低抵抗伝導層に適用することがよい。 These refractory metals, alloys, nitrides, silicides, and borides exhibit good electrical conductivity and can exhibit electrode performance, exhibit a high melting point, and when the piezoelectric body 48 is formed (for example, the piezoelectric body) Even in a high temperature atmosphere of crystallization, stable behavior can be exhibited. Moreover, since the adsorptive power is high, electrode peeling is also prevented. Further, among the nitrides, silicides and borides described above, the interstitial solid solution crystal structure formed by the penetration of nitrogen, silicon, or boron element into the base metal has a dense element arrangement, that is, a dense crystal structure. In particular, it is suitable for a diffusion-suppressing conductive layer that effectively suppresses diffusion of a constituent material (for example, Pb) of the piezoelectric body 48. On the other hand, refractory metals and alloys having lower specific resistance values than nitrides, silicides, and borides are preferably applied to the low-resistance conductive layer.

拡散抑制伝導層に好適に適用し得る電極材料を以下列挙する
Ｔａ₂Ｎ，ＴａＮ_0.1，ＴａＮ_0.8，ＴａＮ，Ｔａ₆Ｎ_2.57，Ｔａ４_N，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴａＮｘ，
ＴａＢ₂，ＴａＢ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴａＢｘ，
ＴａＳｉ₂，Ｔａ₅Ｓｉ，β−Ｔａ₅Ｓｉ₃，α−Ｔａ₅Ｓｉ₃，Ｔａ₂Ｓｉ，Ｔａ₃Ｓｉ，Ｔａ₄Ｓｉ，Ｔａ_3.28Ｓｉ_0.72，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴａＳｉｘ，
ＶＮ，Ｖ₂Ｎ，Ｖ₆Ｎ_2.7，ＶＮ_0.2，ＶＮ_0.35，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＶＮｘ，ＶＢ₂，Ｖ_1.54Ｂ₅₀，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＶＢｘ，
ＶＳｉ₂，Ｖ₃Ｓｉ，Ｖ₅Ｓｉ₃，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＶＳｉｘ，
Ｎｂ₂Ｎ，ＮｂＮ，ＮｂＮ_0.95，Ｎｂ_4.62Ｎ_2.14，Ｎｂ₄Ｎ_3.92，Ｎｂ₄Ｎ₃，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＮｂＮｘ，
Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＮｂＢｘ，
ＮｂＳｉ₂，Ｎｂ₃Ｓｉ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＮｂＳｉｘ，
ＭｏＮ，Ｍｏ₂Ｎ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＭｏＮｘ，
ＭｏＢ₄，Ｍｏ_0.8Ｂ₃，Ｍｏ₂Ｂ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＭｏＢｘ，
ＭｏＳｉ₂，Ｍｏ₅Ｓｉ₃，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＭｏＳｉｘ，
ＷＮ，Ｗ₂Ｎ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＷＮｘ，
ＷＢ₄，Ｗ₂Ｂ₅，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＷＢｘ，
Ｗｓｉ₂，Ｗ₅Ｓｉ₃，Ｗ₃Ｓｉ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＷＳｉｘ，
ＴｉＮ，Ｔｉ₂Ｎ，ＴｉＮ_0.26，ＴｉＮ_0.30，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴｉＮｘ，
ＴｉＢ₂，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴｉＢｘ，
ＴｉＳｉ₂，ＴｉＳｉ，Ｔｉ₅Ｓｉ₄，Ｔｉ₅Ｓｉ₃，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＴｉＳｉｘ，
ＺｒＮ_0.28，ＺｒＮ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＺｒＮｘ，
ＺｒＢ₂，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＺｒＢｘ，
ＺｒＳｉ₂，ＺｒＳｉ，Ｚｒ₅Ｓｉ₃，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＺｒＳｉｘ，
ＨｆＢ₂，ＨｆＮ_0.40，ＨｆＮ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＨｆＮｘ，
ＨｆＢ，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＨｆＢｘ，
ＨｆＳｉ₂，Ｈｆ₅Ｓｉ₄，Ｈｆ₂Ｓｉ，Ｈｆ₅Ｓｉ₃，Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ＨｆＳｉｘ等 The electrode materials that can be suitably applied to the diffusion-suppressing conductive layer are listed below: Ta ₂ N, TaN _0.1 , TaN _0.8 , TaN, Ta ₆ N _2.57 , Ta4 _N , Amorphous-TaNx,
_{TaB 2, TaB, Amorphous-TaBx} ,
_{_{TaSi 2, Ta 5 Si, β}} -Ta 5 Si 3, α-Ta 5 Si 3, Ta 2 Si, Ta 3 Si, Ta 4 Si, Ta 3.28 Si 0.72, Amorphous-TaSix,
_{_{VN, V 2 N, V 6}} N 2.7, VN 0.2, VN 0.35, Amorphous-VNx, VB 2, V 1.54 B 50, Amorphous-VBx,
_{_{VSi 2, V 3 Si, V}} 5 Si 3, Amorphous-VSix,
Nb ₂ N, NbN, NbN _0.95 , Nb _4.62 N _2.14 , Nb ₄ N _3.92 , Nb ₄ N ₃ , Amorphous-NbNx,
Amorphous-NbBx,
NbSi ₂ , Nb ₃ Si, Amorphous-NbSix,
MoN, Mo ₂ N, Amorphous-MoNx,
MoB ₄ , Mo _0.8 B ₃ , Mo ₂ B, Amorphous-MoBx,
_{_{_{MoSi 2, Mo 5 Si 3,}}} Amorphous-MoSix,
WN, W ₂ N, Amorphous-WNx,
WB ₄ , W ₂ B ₅ , Amorphous-WBx,
Wsi ₂ , W ₅ Si ₃ , W ₃ Si, Amorphous-WSix,
TiN, Ti ₂ N, TiN _0.26 , TiN _0.30 , Amorphous-TiNx,
TiB _2, Amorphous-TiBx,
_{_{TiSi 2, TiSi, Ti 5 Si}} 4, Ti 5 Si 3, Amorphous-TiSix,
ZrN _0.28 , ZrN, Amorphous-ZrNx,
ZrB ₂ , Amorphous-ZrBx,
_{_{ZrSi 2, ZrSi, Zr 5 Si}} 3, Amorphous-ZrSix,
HfB ₂ , HfN _0.40 , HfN, Amorphous-HfNx,
HfB, Amorphous-HfBx,
HfSi ₂ , Hf ₅ Si ₄ , Hf ₂ Si, Hf ₅ Si ₃ , Amorphous-HfSix, etc.

これらの中でも、Ｔａ₂Ｎ，ＴａＮ_0.1，ＴａＮ_0.8，ＴａＮ，ＴａＢ₂，ＴａＳｉ₂，Ｖ₂Ｎ，Ｖ₆Ｎ_2.7，ＶＮ，ＶＮ_0.35，ＶＢ₂，ＶＳｉ₂，Ｖ₅Ｓｉ₃，Ｎｂ₂Ｎ，ＮｂＮ，ＮｂＮ_0.95，Ｎｂ_4.62Ｎ_2.14，ＮｂＳｉ₂，ＭｏＮ，ＭｏＢ₄，ＭｏＳｉ₂，ＷＮ，ＷＢ₄，Ｗ₅Ｓｉ₃，ＴｉＮ，Ｔｉ₂Ｎ，ＴｉＢ₂，ＺｒＮ_0.28，ＺｒＢ₂，ＨｆＢ₂が特に好適である。 Among _{_{these, Ta 2 N, TaN 0.1,}} TaN 0.8, TaN, TaB 2, TaSi 2, V 2 N, V 6 N 2.7, VN, VN 0.35, VB 2, VSi 2, V 5 Si 3, Nb 2 N NbN, NbN _0.95 , Nb _4.62 N _2.14 , NbSi ₂ , MoN, MoB ₄ , MoSi ₂ , WN, WB ₄ , W ₅ Si ₃ , TiN, Ti ₂ N, TiB ₂ , ZrN _0.28 , ZrB ₂ , HfB ₂ Particularly preferred.

一方、低抵抗伝導層に好適に適用し得る電極材料を以下列挙する。
α−Ｔａ（ｂｃｃ−Ｔａ），β−Ｔａ（ＴｅｔｒａｇｏｎａｌＴａ），ｂｃｃ−Ｖ，ｂｃｃ−Ｎｂ，ｂｃｃ−Ｍｏ，α−Ｗ（ｂｃｃ−Ｗ），β−Ｗ（ｃｕｂｉｃ−Ｗ），α−Ｔｉ（ｈｃｐ−Ｔｉ），β−Ｔｉ（ｂｃｃ−Ｔｉ），ｈｃｐ−Ｚｒ，β−Ｚｒ（ｂｃｃ−Ｚｒ），ｈｃｐ−Ｈｆ，
ＴａＭｏ，ＴａＴｉ，ＴｉＡｌ，ＴａＷ，ＴａＨｆ，ＴｉＷ等 On the other hand, electrode materials that can be suitably applied to the low-resistance conductive layer are listed below.
α-Ta (bcc-Ta), β-Ta (Tetragonal Ta), bcc-V, bcc-Nb, bcc-Mo, α-W (bcc-W), β-W (cubic-W), α-Ti (Hcp-Ti), β-Ti (bcc-Ti), hcp-Zr, β-Zr (bcc-Zr), hcp-Hf,
TaMo, TaTi, TiAl, TaW, TaHf, TiW, etc.

ここで、共通電極４６及び信号電極５０の具体的構成の具体的一例を以下に示す。なお、右の数値は膜厚を示す。また、積層構造の場合、記載順が基板５２側からの積層順序を示す。
１）共通電極４６構成：低抵抗伝導層：α−Ｔａ（２０００Å）
信号電極５０構成：低抵抗伝導層：α−Ｔａ（３０００Å）
２）共通電極４６構成：低抵抗伝導層／拡散抑制伝導層：α−Ｔａ（１５００Å）／ＴａＮｘ（５００Å）
信号電極５０構成：拡散抑制伝導層／低抵抗伝導層：ＴａＮｘ（５００Å）／（α−Ｔａ（２５００Å）
３）共通電極４６構成：拡散抑制伝導層／低抵抗伝導層：ＴａＮｘ（５００Å）／α−Ｔａ（２５００Å）
信号電極５０構成：低抵抗伝導層／拡散抑制伝導層：α−Ｔａ（２５００Å）／ＴａＮｘ（５００Å） Here, a specific example of a specific configuration of the common electrode 46 and the signal electrode 50 is shown below. The numerical value on the right indicates the film thickness. In the case of a stacked structure, the order of description indicates the stacking order from the substrate 52 side.
1) Common electrode 46 configuration: low resistance conductive layer: α-Ta (2000 mm)
Signal electrode 50 configuration: low resistance conductive layer: α-Ta (3000 mm)
2) Common electrode 46 configuration: low resistance conductive layer / diffusion suppression conductive layer: α-Ta (1500Å) / TaNx (500Å)
Configuration of signal electrode 50: Diffusion suppression conductive layer / low resistance conductive layer: TaNx (500Å) / (α-Ta (2500Å)
3) Common electrode 46 configuration: Diffusion suppression conductive layer / low resistance conductive layer: TaNx (500Å) / α-Ta (2500Å)
Configuration of signal electrode 50: low resistance conductive layer / diffusion suppression conductive layer: α-Ta (2500Å) / TaNx (500Å)

共通電極４６及び信号電極５０の少なくも一方には、不活性元素を吸蔵していることが望ましい。具体的には、電極の構成層に、Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｒｎ等の不活性元素を０．００１ｍｏｌ〜１ｍｏｌ吸蔵することが望ましい。これにより、電極の構造相転移を抑制することができる。例えば、スパッタリング法では高周波プラズマ雰囲気中の気相成長や、高周波プラズマによる基板バイアス雰囲気中の気相成長により、電極の構成層に不活性元素を吸蔵することができる。また、ＭＯＣＶＤ法では、微量の不活性気体を反応室に導入することにより達成できる。この不活性元素の吸蔵により、粗密な結晶構造を形成後、例えば、圧電体４８の結晶化のために熱過程を施した場合でも稠密な構造への相転移を抑制することができる。 It is desirable to store an inert element in at least one of the common electrode 46 and the signal electrode 50. Specifically, it is desirable to occlude 0.001 mol to 1 mol of an inert element such as He, Ne, Ar, Kr, Xe, and Rn in the constituent layer of the electrode. Thereby, the structural phase transition of an electrode can be suppressed. For example, in the sputtering method, an inert element can be occluded in the constituent layer of the electrode by vapor phase growth in a high frequency plasma atmosphere or vapor phase growth in a substrate bias atmosphere by high frequency plasma. The MOCVD method can be achieved by introducing a small amount of inert gas into the reaction chamber. Owing to the occlusion of the inert element, the phase transition to the dense structure can be suppressed even when a thermal process is performed for crystallization of the piezoelectric body 48 after the formation of the coarse and dense crystal structure.

具体的には、例えば、共通電極４６として低抵抗伝導層β−Ｔａ及び拡散抑制伝導層Ｔａ₂Ｎを形成後、圧電体４８の前駆体を堆積し、６００℃雰囲気下における熱過程を施した場合でも、低抵抗伝導層β−Ｔａがα−Ｔａに転移することがなくなる。 Specifically, for example, after the low resistance conductive layer β-Ta and the diffusion suppression conductive layer Ta ₂ N are formed as the common electrode 46, the precursor of the piezoelectric body 48 is deposited and subjected to a thermal process in an atmosphere at 600 ° C. Even in this case, the low-resistance conductive layer β-Ta is not transferred to α-Ta.

また、共通電極４６及び信号電極５０は、高融点金属電気伝導層と共に、熱的安定性に富むＡｕ，Ａｇ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ等の貴金属及びそれらの合金・酸化物から選択される貴金属電気伝導層を有していてもよい。具体的には、例えば、低抵抗伝導層として貴金属電気伝導層を適用し、拡散抑制伝導層として高融点金属電気伝導層を適用する形態、低抵抗伝導層として高融点電気伝導層及び貴金属電気伝導層の積層体、拡散抑制伝導層として高融点電気伝導層及び貴金属電気伝導層の積層体をそれぞれ適用する形態、などが挙げられる。 In addition, the common electrode 46 and the signal electrode 50 include a high melting point metal conductive layer, a noble metal such as Au, Ag, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt, and their alloys and oxides, which are excellent in thermal stability. You may have the noble metal electroconductive layer selected from these. Specifically, for example, a form in which a noble metal electric conduction layer is applied as a low resistance conductive layer, and a refractory metal electric conduction layer is applied as a diffusion suppression conduction layer, a refractory electric conduction layer and a noble metal electric conduction as low resistance conduction layers. Examples include a laminate of layers, and a configuration in which a laminate of a high melting point electric conduction layer and a noble metal electric conduction layer is applied as a diffusion-inhibiting conduction layer.

なお、本実施形態では、下部電極を共通電極４６、上部電極を信号電極５０として適用した形態を説明したが、これに限定されるわけではない。即ち、下部電極を信号電極５０、上部電極を共通電極４６として適用した形態であってもよい。 In the present embodiment, the mode in which the lower electrode is applied as the common electrode 46 and the upper electrode is applied as the signal electrode 50 has been described. However, the present invention is not limited to this. In other words, the lower electrode may be applied as the signal electrode 50 and the upper electrode may be applied as the common electrode 46.

以下、圧電体について説明する。圧電体４８は、スパッタリング法（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、ＭＯＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌ−ＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ゾルゲル法（Ｓｏｌ−Ｇｅｌ）、水熱法（Ｈｙｄｒｏ−ＴｈｅｒｍａｌＭｅｔｈｏｄ）、エアロゾル法（Ａｅｒｏ−Ｓｏｌ）等の気相成長法或いは液相成長法で形成されていることがよい。この気相成長法或いは液相成長法は、従来の焼結後の圧電体を研磨・張り合わせなどによる機械的形成方法に比べ、圧電体の高密度化・高精度化・低コスト化が実現可能となる。 Hereinafter, the piezoelectric body will be described. The piezoelectric body 48 is formed by a sputtering method, a MOCVD method (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), a sol-gel method (Sol-Gel), a hydrothermal method (Hydro-Thermal Method), an aerosol method (Aero-Sol), or the like. It is preferable to form by a phase growth method or a liquid phase growth method. This vapor phase growth method or liquid phase growth method can achieve higher density, higher accuracy, and lower cost of the piezoelectric material compared to the conventional mechanical method of polishing and bonding the sintered piezoelectric material. It becomes.

ここで、スパッタリング法とは、イオン衝撃によって被膜生成源(陰極)の表面から被膜材料(ターゲット)を構成する原子、分子が飛び出し、周囲の物体が被膜する結果となることで、これを利用して物体表面に薄膜を形成させる方法である。また、ＣＶＤ法とは、気相の分子を加熱した基板上に流し、熱分解反応などによる生成物を基板上に蒸着させる方法である。 Here, the sputtering method is used because the atoms and molecules constituting the coating material (target) are ejected from the surface of the coating generation source (cathode) by ion bombardment and the surrounding objects are coated. In this method, a thin film is formed on the surface of the object. The CVD method is a method in which gas phase molecules are flowed on a heated substrate, and a product obtained by a thermal decomposition reaction is deposited on the substrate.

さらに、エアロゾル法とは、音速の加速微粒子を基板に衝突させ、粒子の運動エネルギーを粒子と基板及び粒子間の接合エネルギーに変換する成膜方法のことであり、ソルゲル法とは、液体中に固体微粒子が均一に分散したゾル状態から微粒子間に引力相互作用が働き３次元網目構造へ発展したゲル状態を経て成膜する方法である。 Furthermore, the aerosol method is a film-forming method in which sound velocity acceleration fine particles collide with a substrate and convert the kinetic energy of the particles into the bonding energy between the particles and the substrate, and the sol-gel method is in a liquid. This is a method of forming a film from a sol state in which solid fine particles are uniformly dispersed through a gel state in which an attractive interaction acts between the fine particles and develops into a three-dimensional network structure.

また、気相成長法或いは液相成長法では、堆積時（気相成長時或いは液相成長時）に圧電体４８を結晶化させる方法と、圧電体４８の前駆体を堆積（気相成長又は液相成長）した後、熱過程により圧電体４８を結晶化させる方法がある。前者の方法により得られる圧電体４８としての結晶体は例えば５００℃以上高温雰囲気下で形成され、後者の方法により得られる圧電体４８の前駆体は例えば５００℃以下の低温雰囲気下で形成される。特に、スパッタリング法及びＭＯＣＶＤ法では高温雰囲気下の結晶成長が可能であるが、低温雰囲気下に較べ堆積速度が低く、低温雰囲気下の前駆体形成後、結晶化する方法はデバイス化作成プロセスの点からはよい。一方、ゾルゲル法及びエアロゾル法では、低温雰囲気下の前駆体形成後、結晶化する方法を適用することが必要である。 In the vapor phase growth method or the liquid phase growth method, the piezoelectric body 48 is crystallized at the time of deposition (at the time of vapor phase growth or liquid phase growth), and the precursor of the piezoelectric body 48 is deposited (vapor phase growth or There is a method of crystallizing the piezoelectric body 48 by a thermal process after liquid phase growth). The crystal body as the piezoelectric body 48 obtained by the former method is formed in a high temperature atmosphere of, for example, 500 ° C. or more, and the precursor of the piezoelectric body 48 obtained by the latter method is formed in a low temperature atmosphere of, for example, 500 ° C. or less. . In particular, the sputtering method and the MOCVD method allow crystal growth in a high temperature atmosphere, but the deposition rate is lower than in a low temperature atmosphere, and the method of crystallizing after forming a precursor in a low temperature atmosphere is the point of device fabrication process. It is good from. On the other hand, in the sol-gel method and the aerosol method, it is necessary to apply a crystallization method after forming a precursor in a low temperature atmosphere.

気相成長法或いは液相成長法では、圧電体４８を稠密な結晶相を呈する共通電極４６（好適には、高融点金属電気伝導層を適用した拡散抑制伝導層）上に形成することがよい。特に、圧電体４８の前駆体を堆積（気相成長又は液相成長）した後、熱過程により結晶化させて圧電体４８を形成する場合に、圧電体４８を稠密な結晶相を呈する共通電極４６（好適には、高融点金属電気伝導層を適用した拡散抑制伝導層）上に形成することがよい。 In the vapor phase growth method or the liquid phase growth method, the piezoelectric body 48 is preferably formed on the common electrode 46 (preferably, a diffusion suppression conductive layer to which a refractory metal electric conductive layer is applied) exhibiting a dense crystal phase. . In particular, when the piezoelectric body 48 is formed by depositing the precursor of the piezoelectric body 48 (vapor phase growth or liquid phase growth) and then crystallizing it by a thermal process, the piezoelectric body 48 has a dense crystal phase. 46 (preferably, a diffusion-suppressing conductive layer to which a refractory metal electric conductive layer is applied) is preferably formed.

これは、粗密な結晶相を有する共通電極４６（例えば、高融点金属電気伝導層を適用した低抵抗伝導層）上に圧電体前駆体を堆積した後、結晶化を行う場合、共通電極４６（例えば、高融点金属電気伝導層を適用した低抵抗伝導層）は構造相転移を誘起し稠密な結晶相に転移してしまうことがある。この現象が生じると堆積した圧電体の結晶化を乱し、信号電極５０が堆積される圧電体４８表面に微小な亀裂（マイクロクラック）を誘起することがある。このため、圧電体４８を稠密な結晶相を呈する共通電極４６（好適には、高融点金属電気伝導層を適用した拡散抑制伝導層）上に形成することがよい。 This is because the common electrode 46 (when the crystallization is performed after the piezoelectric precursor is deposited on the common electrode 46 (for example, the low-resistance conductive layer to which the refractory metal electric conductive layer is applied) having a dense crystal phase. For example, a low-resistance conductive layer to which a refractory metal electrical conductive layer is applied may induce a structural phase transition and transition to a dense crystalline phase. When this phenomenon occurs, crystallization of the deposited piezoelectric body may be disturbed, and a micro crack may be induced on the surface of the piezoelectric body 48 on which the signal electrode 50 is deposited. For this reason, the piezoelectric body 48 is preferably formed on the common electrode 46 (preferably, a diffusion suppression conductive layer to which a refractory metal electric conductive layer is applied) that exhibits a dense crystal phase.

また、圧電体４８を構成する材料としては電圧を印加した際に変形可能な公知の圧電体材料であれば特に限定されないが、例えば液滴吐出用としては、その必要とされる特性上の観点から、圧電定数が比較的大きいチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電体を用いることがよい。 Further, the material constituting the piezoelectric body 48 is not particularly limited as long as it is a known piezoelectric material that can be deformed when a voltage is applied. Therefore, it is preferable to use a lead zirconate titanate (PZT) type piezoelectric body having a relatively large piezoelectric constant.

以下、絶縁層としての第１層間絶縁層５４、第２層間絶縁層５６、保護層５８について説明する。これらの絶縁層の絶縁材料としては、絶縁性と耐気体（酸素）透過性と耐液性を有していれば特に制限はないが、特に、圧電体４８と接触する絶縁層の場合、圧電体４８（圧電素子３４）の静電容量を上昇させてしまうことがあるため、低い比誘電率を有する絶縁材料、すなわち、圧電体素材に対して例えば１／１０以下の比誘電率素材を用いることがよい。圧電体４８の比誘電率は例えば５００以上であり、絶縁層の比誘電率は１００以下が要求される。このような絶縁材料としては、酸化珪素（ＵＳＧ：Ｕｎ−ＤｏｐｅｄＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ），窒化珪素，ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ−ＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ），ＦＳＧ（ＦｌｕｏｒｉｎａｔｅｄＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ），ＢｌａｃｋＤｉａｍｏｎｄ，ＦＤＬＣ（ＦｌｕｏｒｉｎａｔｅｄＤｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅＣａｒｂｏｎ），珪素酸窒化物，ＵＳＧにＣを添加したＳｉＣＯ，炭化珪素，タンタル酸化物，アルミニウム酸化物、ジルコニア酸化物，チタニウム酸化物等の無機絶縁材料が挙げられる。 Hereinafter, the first interlayer insulating layer 54, the second interlayer insulating layer 56, and the protective layer 58 as insulating layers will be described. The insulating material for these insulating layers is not particularly limited as long as they have insulating properties, gas resistance (oxygen) permeability, and liquid resistance. In particular, in the case of an insulating layer in contact with the piezoelectric body 48, piezoelectric materials are used. Since the capacitance of the body 48 (piezoelectric element 34) may be increased, an insulating material having a low relative dielectric constant, that is, a relative dielectric constant material of, for example, 1/10 or less of the piezoelectric material is used. It is good. The relative permittivity of the piezoelectric body 48 is, for example, 500 or more, and the relative permittivity of the insulating layer is required to be 100 or less. Examples of such an insulating material include silicon oxide (USG: Un-Doped Silicate Glass), silicon nitride, BPSG (Boro-Phospho-Silicate Glass), FSG (Fluorinated Silicate Glass, Black Dimond, FLD) (Black Dimond, FLD) ), Silicon oxynitrides, inorganic insulating materials such as SiCO added with C in USG, silicon carbide, tantalum oxide, aluminum oxide, zirconia oxide, and titanium oxide.

以下、本実施形態に係る圧電素子の製造方法の具体的一例を示す。図７は、図５における製造工程を示す工程図である。図８は、図６における製造工程を示す工程図である。 Hereinafter, a specific example of the method for manufacturing the piezoelectric element according to the present embodiment will be described. FIG. 7 is a process diagram showing the manufacturing process in FIG. FIG. 8 is a process diagram showing the manufacturing process in FIG.

まず、図７（Ａ）及び図８（Ａ）に示すように、単結晶珪素５μｍ、熱酸化膜１μｍ及び単結晶珪素３００μｍからなる基板５２の片面に、スパッタリング法によりＴｉ１００Å／α−Ｔａ１５００Å／ＴａＮｘ５００Åを堆積・描画を行い、低抵抗導電層（α−Ｔａ）及び拡散防止層（ＴａＮｘ）の積層体からなる共通電極４６（下部電極）を形成する。なお、この低抵抗導電層（α−Ｔａ）及び拡散防止層（ＴａＮｘ）には、上記スパッタリング中に、基板５２側に高周波プラズマを発生させて、基板近傍をプラズマ状態に晒して、Ａｒを吸蔵させた。 First, as shown in FIG. 7A and FIG. 8A, on a single side of a substrate 52 made of single crystal silicon 5 μm, thermal oxide film 1 μm, and single crystal silicon 300 μm, Ti 100 Å / α-Ta 1500 により is formed by sputtering. / TaNx 500Å is deposited and drawn to form a common electrode 46 (lower electrode) made of a laminate of a low-resistance conductive layer (α-Ta) and a diffusion prevention layer (TaNx). In this low resistance conductive layer (α-Ta) and diffusion prevention layer (TaNx), high frequency plasma is generated on the substrate 52 side during the sputtering, and the vicinity of the substrate is exposed to the plasma state to occlude Ar. I let you.

ここで、Ｔｉは下地基板との吸着層である。α−Ｔａ１５００Åは固有抵抗値数１０μΩｃｍ程度の低抵抗伝導層である。また、タンタル窒化物ＴａＮｘは拡散抑制伝導層である。この拡散抑制伝導層は１００Å以上の厚さで形成することが望ましい。なお、図中、共通電極４６は、圧電体４８の動作領域４８Ａを包含する帯状パターンに描画されているが、この限りではない。 Here, Ti is an adsorption layer with the base substrate. α-Ta 1500Å is a low-resistance conductive layer having a specific resistance value of about 10 μΩcm. Further, the tantalum nitride TaNx is a diffusion suppressing conductive layer. The diffusion suppressing conductive layer is desirably formed with a thickness of 100 mm or more. In the figure, the common electrode 46 is drawn in a strip pattern including the operation region 48A of the piezoelectric body 48, but this is not restrictive.

そして、第１層間絶縁層５４としてＳｉＯ₂ ５０００ÅをＣＶＤ法により形成した後、圧電体４８の動作領域４８Ａ上の絶縁層を除くため、第１層間絶縁層５４に開口５４Ａをホトリソグラフィ及びエッチングにより設ける。このとき、共通電極４６と共通配線６０との電気的接続を図るための開口は設けられない。 Then, after forming SiO ₂ 5000Å as the first interlayer insulating layer 54 by the CVD method, an opening 54A is formed in the first interlayer insulating layer 54 by photolithography and etching in order to remove the insulating layer on the operation region 48A of the piezoelectric body 48. Provide. At this time, no opening is provided for electrical connection between the common electrode 46 and the common wiring 60.

次に、図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）に示すように、圧電体４８としてＰＺＴ（ＬｅａｄＺｉｒｃｏｎａｔｅＴｉｔａｎａｔｅ）を５５０℃雰囲気下でスパッタリング法により５μｍ堆積し、この堆積時に結晶化した。さらに、スパッタリング法により信号電極５０としてＴａＮｘ５００Å／α−Ｔａ１５００Åを順次堆積する。なお、この低抵抗導電層（α−Ｔａ）及び拡散防止層（ＴａＮｘ）には、上記スパッタリング中に、基板５２側に高周波プラズマを発生させて、基板近傍をプラズマ状態に晒して、Ａｒを吸蔵させた。 Next, as shown in FIGS. 7B and 8B, PZT (Lead Zirconate Titanate) was deposited as a piezoelectric body 48 by a sputtering method at 550 ° C. in an atmosphere of 550 ° C., and crystallized at the time of deposition. Further, TaNx 500Å / α-Ta 1500Å is sequentially deposited as the signal electrode 50 by sputtering. In this low resistance conductive layer (α-Ta) and diffusion prevention layer (TaNx), high frequency plasma is generated on the substrate 52 side during the sputtering, and the vicinity of the substrate is exposed to the plasma state to occlude Ar. I let you.

ここで、α−Ｔａ１５００Åは固有抵抗値数１０μΩｃｍ程度の低抵抗伝導層である。また、タンタル窒化物ＴａＮｘは拡散抑制伝導層である。また、圧電体４８は、堆積時に結晶化を行ったが、例えば、３００℃雰囲気下でスパッタリン法により、ＰＺＴ前駆体を堆積した後、６００℃雰囲気下で熱過程を施し結晶化させることもせきる。 Here, α-Ta 1500Å is a low-resistance conductive layer having a specific resistance value of about 10 μΩcm. Further, the tantalum nitride TaNx is a diffusion suppressing conductive layer. The piezoelectric body 48 was crystallized at the time of deposition. For example, after depositing a PZT precursor by a sputtering method in an atmosphere of 300 ° C., the piezoelectric body 48 may be crystallized by applying a thermal process in an atmosphere of 600 ° C. wear.

そして、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ：ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）により信号電極５０及び圧電体４８を順次エッチングする。この際、共通電極４６端部（圧電体４８の非動作領域）は第１層間絶縁層５４下にあり、エッチング雰囲気下に晒されることはない。 Then, the signal electrode 50 and the piezoelectric body 48 are sequentially etched by a reactive ion etching method (RIE: Reactive Ion Etching). At this time, the end portion of the common electrode 46 (non-operating region of the piezoelectric body 48) is under the first interlayer insulating layer 54 and is not exposed to the etching atmosphere.

このように、第１層間絶縁層５４における、圧電体４８の動作領域４８Ａを確保し、これと電気的接続を図るための開口と、共通配線との電気的接続を図るための開口とを、異なる工程で開口することで、下部電極としての共通電極４６と圧電体４８が同時にエッチング雰囲気に晒されることがなく、共通電極４６と圧電体４８とエッチング選択比を配慮せずに両領域の電気的接続を図ることができる。 In this manner, the first interlayer insulating layer 54 has an opening for securing the operation region 48A of the piezoelectric body 48 and making electrical connection therewith, and an opening for making electrical connection with the common wiring. By opening in different steps, the common electrode 46 and the piezoelectric body 48 as the lower electrode are not exposed to the etching atmosphere at the same time, and the electric charges in both regions are taken into consideration without considering the etching selectivity between the common electrode 46 and the piezoelectric body 48. Connection can be achieved.

ここで、圧電体４８の領域境界（端面）は基板面に対して１０〜８０°の傾斜を設けることが望ましい。８０°以上の急激な傾斜では、充分なステップ・カバリッジ（ＳｔｅｐＣｏｖｅｒａｇｅ）を得ることができず、信号電極５０と電気的接続される信号配線６２の断線を招くことがある。１０°以下の穏やかな傾斜では、圧電体４８の間隔や圧電体と共通配線６０との間隔が拡がり、圧電体４８の配列を高密度に配置することが難しくなることがある。 Here, the region boundary (end surface) of the piezoelectric body 48 is desirably provided with an inclination of 10 to 80 ° with respect to the substrate surface. When the inclination is 80 ° or more, a sufficient step coverage cannot be obtained, and the signal wiring 62 electrically connected to the signal electrode 50 may be disconnected. With a gentle inclination of 10 ° or less, the distance between the piezoelectric bodies 48 and the distance between the piezoelectric bodies and the common wiring 60 may increase, and it may be difficult to arrange the piezoelectric bodies 48 at high density.

次に、図７（Ｃ）及び図８（Ｃ）に示すように、共通電極４６と共通配線６０との電気的接続を図るため、圧電体４８の非動作領域における第１層間絶縁層５４をエッチングして開口を設け、共通電極４６を露出させる。そして、ＴｉＮｘ１００Å／Ｔｉ１００Å／Ａｌ５０００Å／Ｔｉ１００Å／ＴｉＮｘ２００Åを堆積し描画・エッチングを行い、共通配線６０を形成すると共に共通電極４６と電気的に接続する。 Next, as shown in FIGS. 7C and 8C, in order to electrically connect the common electrode 46 and the common wiring 60, the first interlayer insulating layer 54 in the non-operating region of the piezoelectric body 48 is formed. Etching is used to provide an opening to expose the common electrode 46. Then, TiNx 100 Å / Ti 100 Å / Al 5000 Å / Ti 100 Å / TiNx 200 堆積 are deposited, drawn and etched to form the common wiring 60 and to be electrically connected to the common electrode 46.

次に、図７（Ｄ）及び図８（Ｄ）に示すように、第２層間絶縁層５６として酸窒化珪素ＳｉＯｘＮｙ７０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積し、露出している信号電極５０及び共通配線６０を覆うように形成する。 Next, as shown in FIGS. 7D and 8D, silicon oxynitride SiOxNy 7000ｙ is deposited as the second interlayer insulating layer 56 by plasma CVD, and the exposed signal electrode 50 and It is formed so as to cover the common wiring 60.

次に、図７（Ｅ）及び図８（Ｅ）に示すように、信号電極５０と信号配線６２との電気的接続を図るため、圧電体４８の非動作領域における第２層間絶縁層５６をエッチングして開口を設け、信号電極５０を露出させる。そして、Ｔｉ１００Å／Ａｌ７０００Åを堆積・描画し、信号配線６２を形成すると共に信号電極５０と電気的に接続する。 Next, as shown in FIGS. 7E and 8E, in order to electrically connect the signal electrode 50 and the signal wiring 62, the second interlayer insulating layer 56 in the non-operating region of the piezoelectric body 48 is formed. Etching is used to provide an opening to expose the signal electrode 50. Then, Ti 100 Å / Al 7000 Å is deposited and drawn to form the signal wiring 62 and to be electrically connected to the signal electrode 50.

なお、信号電極５０と信号配線６２の電気的接続は圧電体４８の動作領域４８Ａ近傍にて図られている。また、第２層間絶縁層５６は、共通配線６０と信号配線６２とのの層間分離を行い、両者を異なる階層に設ける為に機能する他、圧電体４８の側壁における保護層としても機能する。 The signal electrode 50 and the signal wiring 62 are electrically connected in the vicinity of the operation area 48 A of the piezoelectric body 48. In addition, the second interlayer insulating layer 56 functions to provide interlayer separation between the common wiring 60 and the signal wiring 62 and provide them in different layers, and also functions as a protective layer on the side wall of the piezoelectric body 48.

次に、図７（Ｆ）及び図８（Ｆ）に示すように、保護層５８として、窒化珪素ＳｉＮｘ５０００Åをプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）ＣＶＤ法により堆積・描画し、信号配線６２のある領域を被覆する。 Next, as shown in FIGS. 7F and 8F, as a protective layer 58, silicon nitride SiNx 5000 is deposited and drawn by plasma CVD method to cover a region where the signal wiring 62 is present. .

ここで、圧電体４８の動作領域４８Ａに堆積した膜は圧電体変位に束縛を与える場合がある。このため、保護層５８は、圧電体４８の動作領域４８Ａを除くように信号配線６２のある領域のみを被覆している。同様の観点から、第２層間絶縁層５６も、圧電体４８の動作領域４８Ａにおける保護層５８も、圧電体４８側壁を除き除去することもできる。なお、これに限られず、保護層５８を、圧電体４８の動作領域４８Ａを含む全面を被覆するように形成することも可能である。 Here, the film deposited on the operation region 48A of the piezoelectric body 48 may constrain the displacement of the piezoelectric body. For this reason, the protective layer 58 covers only a region where the signal wiring 62 is present so as to exclude the operation region 48 A of the piezoelectric body 48. From the same viewpoint, the second interlayer insulating layer 56 and the protective layer 58 in the operation region 48A of the piezoelectric body 48 can be removed except for the side wall of the piezoelectric body 48. However, the present invention is not limited to this, and the protective layer 58 may be formed so as to cover the entire surface including the operation region 48 A of the piezoelectric body 48.

このようにして、圧電素子３４を形成することができる。 In this way, the piezoelectric element 34 can be formed.

以上説明した本実施形態に係るインクジェット記録装置では、圧電素子３４の共通電極４６（下部電極）及び信号電極５０（上部電極）の少なくとも一方の構成層として、高融点金属電気伝導層を適用することで、当該電極は、良好な電極能を有しつつ低コストで、且つ圧電体に対する充分な吸着性を有する。 In the ink jet recording apparatus according to the present embodiment described above, the refractory metal electric conductive layer is applied as at least one of the constituent electrodes of the common electrode 46 (lower electrode) and the signal electrode 50 (upper electrode) of the piezoelectric element 34. Thus, the electrode has good electrode performance and low cost, and has sufficient adsorptivity to the piezoelectric body.

また、圧電素子３４の共通電極４６（下部電極）には、圧電体４８の動作領域４８Ａを除いて第１層間絶縁層５４で被覆されているので、信号電極５０及び圧電体４８の描画の際、エッチングによって共通電極４６にダメージが与えられることがなくなる。 Further, since the common electrode 46 (lower electrode) of the piezoelectric element 34 is covered with the first interlayer insulating layer 54 except for the operation region 48A of the piezoelectric body 48, the signal electrode 50 and the piezoelectric body 48 are drawn. Etching prevents the common electrode 46 from being damaged.

このような圧電素子３４を備えるインクジェット記録ヘッド３２、そして、このインクジェット記録装置は、低コスト化が可能であるばかりでなく、信頼性も向上している。 The ink jet recording head 32 provided with such a piezoelectric element 34 and the ink jet recording apparatus can not only be reduced in cost, but also have improved reliability.

（第２実施形態）
図９は、第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおける圧電体周辺を示す部分拡大平面図である。図１０は、図９のＡ−Ａ断面図である。図１１は、図９のＢ−Ｂ断面図である。 (Second Embodiment)
FIG. 9 is a partially enlarged plan view showing the periphery of the piezoelectric body in the ink jet recording head according to the second embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.

本実施形態に係るインクジェット記録装置は、図９〜１１に示すように、第１実施形態に係る圧電素子３４において共通電極４６の圧電体４８の非動作領域を被覆する第１層間絶縁層５４を設けない形態である。 As shown in FIGS. 9 to 11, the ink jet recording apparatus according to the present embodiment includes a first interlayer insulating layer 54 that covers the non-operating region of the piezoelectric body 48 of the common electrode 46 in the piezoelectric element 34 according to the first embodiment. This is a form that is not provided.

以下、本実施形態に係る圧電素子の製造方法の一例を示す。図１２は、図１０における製造工程を示す工程図である。図１３は、図１１における製造工程を示す工程図である。 Hereinafter, an example of the manufacturing method of the piezoelectric element according to the present embodiment will be described. FIG. 12 is a process diagram showing the manufacturing process in FIG. FIG. 13 is a process diagram showing the manufacturing process in FIG.

まず、図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）に示すように、基板５２としての熱酸化膜５μｍを成長させた単結晶珪素基板３００μｍの片面に、スパッタリング法によりＴｉ１００Å／α−Ｔａ１５００Å／ＴａＮｘ２０００Åを堆積・描画を行い、低抵抗導電層（α−Ｔａ）及び拡散防止層（ＴａＮｘ）の積層体からなる共通電極４６（下部電極）を形成する。 First, as shown in FIGS. 12A and 13A, a single crystal silicon substrate 300 μm on which a thermal oxide film 5 μm as a substrate 52 is grown is formed on a single surface by a sputtering method using Ti 100 Ｔｉ / α-Ta 1500 Å / TaNx 2000 is deposited and drawn to form a common electrode 46 (lower electrode) composed of a laminate of a low-resistance conductive layer (α-Ta) and a diffusion prevention layer (TaNx).

ここで、拡散抑制層の厚みは、拡散抑制効果を発揮するために１００Å以上がよく、一方、圧電体４８のエッチング際に露出する共通電極４６のオーバーエッチング量を考慮すると５０００Å以下であることがよい。 Here, the thickness of the diffusion suppressing layer is preferably 100 mm or more in order to exhibit the diffusion suppressing effect, and on the other hand, the amount of overetching of the common electrode 46 exposed when the piezoelectric body 48 is etched may be 5000 mm or less. Good.

次に、図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）に示すように、圧電体４８としてＰＺＴ（ＬｅａｄＺｉｒｃｏｎａｔｅＴｉｔａｎａｔｅ）を５５０Ｃ雰囲気下でスパッタリング法により５μｍ堆積し、この堆積時に結晶化する。さらに、スパッタリング法により信号電極５０としてＴａＮｘ５００Å／α−Ｔａ１５００Åを順次堆積する。 Next, as shown in FIGS. 12B and 13B, PZT (Lead Zirconate Titanate) is deposited as a piezoelectric body 48 by a sputtering method in a 550C atmosphere by a sputtering method and crystallized at the time of this deposition. Further, TaNx 500Å / α-Ta 1500Å is sequentially deposited as the signal electrode 50 by sputtering.

そして、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ：ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）により信号電極５０及び圧電体４８を順次エッチングする。この際、共通電極４６端部（圧電体４８の非動作領域）、即ち圧電体４８描画領域以外の共通電極４６は、エッチング雰囲気下に晒され、５００〜１０００Å程度オーバーエッチングされ、共通電極４６における拡散抑制層の最終膜厚が１０００〜１５００Å程度となる。なお、本実施形態では、基板５２として６インチ基板を用いたが、大面積になるに従いオーバーエッチング量は拡大するため、その場合、共通電極４６（表面露出する拡散抑制層）の厚さのマージンをさらにとる必要がある。 Then, the signal electrode 50 and the piezoelectric body 48 are sequentially etched by a reactive ion etching method (RIE: Reactive Ion Etching). At this time, the end portion of the common electrode 46 (non-operating region of the piezoelectric body 48), that is, the common electrode 46 other than the drawing region of the piezoelectric body 48 is exposed to an etching atmosphere and overetched by about 500 to 1000 mm. The final film thickness of the diffusion suppression layer is about 1000 to 1500 mm. In this embodiment, a 6-inch substrate is used as the substrate 52. However, since the over-etching amount increases as the area increases, in this case, the thickness margin of the common electrode 46 (surface-exposed diffusion suppression layer) is increased. It is necessary to take more.

次に、図１２（Ｃ）及び図１３（Ｃ）に示すように、共通電極４６表面における圧電体４８の非動作領域に、ＴｉＮｘ１００Å／Ｔｉ１００Å／Ａｌ５０００Å／Ｔｉ１００Å／ＴｉＮｘ２００Åを堆積し描画・エッチングを行い、共通配線６０を形成すると共に共通電極４６と電気的に接続する。 Next, as shown in FIGS. 12 (C) and 13 (C), TiNx 100 Å / Ti 100 Å / Al 5000 Å / Ti 100 Å / TiNx 200 Å are deposited and drawn in the non-operating region of the piezoelectric body 48 on the surface of the common electrode 46. Etching is performed to form the common wiring 60 and to be electrically connected to the common electrode 46.

その後、図１２（Ｅ）〜（Ｆ）及び図１３（Ｅ）〜（Ｆ）に示すようにして圧電素子３４を作製する。これらの工程は第１実施形態（図７（Ｅ）〜（Ｆ）及び図８（Ｃ）〜（Ｆ）参照）と同様である。 Thereafter, as shown in FIGS. 12E to 12F and FIGS. 13E to 13F, the piezoelectric element 34 is manufactured. These steps are the same as those in the first embodiment (see FIGS. 7E to 7F and FIGS. 8C to 8F).

本実施形態は、上記以外は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。 Since this embodiment is the same as the first embodiment except for the above, the description thereof will be omitted.

以上説明した本実施形態に係るインクジェット記録装置では、圧電素子３４において圧電体４８を、共通電極４６表面に絶縁層を介在させることなく直接設けているので、第１実施形態に比べ、構造の単純化、作製工程の簡略化を図ることができる。 In the ink jet recording apparatus according to the present embodiment described above, since the piezoelectric body 48 is directly provided on the surface of the common electrode 46 without interposing an insulating layer in the piezoelectric element 34, the structure is simpler than that of the first embodiment. And the manufacturing process can be simplified.

なお、本実施形態では、紙幅対応のＦＷＡの例について説明したが、本発明のインクジェット記録ヘッドは、これに限定されず、主走査機構と副走査機構を有するＰａｒｔｉａｌＷｉｄｔｈＡｒｒａｙ（ＰＷＡ）の装置にも適用することができる。 In this embodiment, the example of the FWA corresponding to the paper width has been described. However, the ink jet recording head of the present invention is not limited to this, and is applied to a partial width array (PWA) apparatus having a main scanning mechanism and a sub-scanning mechanism. Can also be applied.

また、本実施形態では、記録媒体Ｐ上へ画像（文字を含む）を記録するものであったが、本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、これに限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりする等、工業用的に用いられる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置全般に適用することができる。 In this embodiment, an image (including characters) is recorded on the recording medium P. However, the liquid droplet ejection head and the liquid droplet ejection apparatus of the present invention are not limited to this. That is, the recording medium is not limited to paper, and the liquid to be ejected is not limited to ink. For example, it is industrially useful to create color filters for displays by discharging ink onto polymer films or glass, or to form bumps for component mounting by discharging solder in a welded state onto a substrate. The present invention can be applied to any droplet ejection head and droplet ejection apparatus that are used.

第１実施形態に係るインクジェット記録装置を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an ink jet recording apparatus according to a first embodiment. 第１実施形態のインクジェット記録ユニットによる印字領域を示す図である。It is a figure which shows the printing area | region by the inkjet recording unit of 1st Embodiment. 第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの底面図である。FIG. 2 is a bottom view of the ink jet recording head according to the first embodiment. 第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおける圧電体周辺を示す部分拡大平面図である。FIG. 3 is a partially enlarged plan view showing the periphery of a piezoelectric body in the ink jet recording head according to the first embodiment. 図４のＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 図４のＢ−Ｂ断面図である。It is BB sectional drawing of FIG. 図５における製造工程を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing process in FIG. 図６における製造工程を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing process in FIG. 第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおける圧電体周辺を示す部分拡大平面図である。FIG. 6 is a partially enlarged plan view showing a periphery of a piezoelectric body in an ink jet recording head according to a second embodiment. 図９のＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 図９のＢ−Ｂ断面図である。It is BB sectional drawing of FIG. 図１０における製造工程を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing process in FIG. 図１１における製造工程を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing process in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０インクジェット記録装置
１２用紙供給部
１４レジ調整部
１６記録ヘッド部
１７スターホイール
１８メンテナンス部
２０記録部
２１メンテナンス装置
２２排出部
３０インクジェット記録ユニット
３２インクジェット記録ヘッド
３４圧電素子
４６共通電極
４８圧電体
５０信号電極
５２基板
５４第１層間絶縁層
５６第２層間絶縁層
５８保護層
６０共通配線
６２信号配線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inkjet recording device 12 Paper supply part 14 Registration adjustment part 16 Recording head part 17 Star wheel 18 Maintenance part 20 Recording part 21 Maintenance apparatus 22 Discharge part 30 Inkjet recording unit 32 Inkjet recording head 34 Piezoelectric element 46 Common electrode 48 Piezoelectric body 50 Signal Electrode 52 Substrate 54 First interlayer insulating layer 56 Second interlayer insulating layer 58 Protective layer 60 Common wiring 62 Signal wiring

Claims

圧電体と、前記圧電体を挟持する２つの上部電極及び下部電極と、を有し、前記上部電極及び前記下部電極の少なくも一方は、Ｔａ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｚｒ，及びＨｆの金属、前記金属の元素を１種以上含む合金、前記金属の元素を１種以上含む窒化物、前記金属の元素を１種以上含む珪化物、並びに、前記金属の元素を１種以上含む硼化物から選択される少なくとも１種で構成される電気伝導層の少なくとも１層を有する、こと特徴とする圧電素子。 A piezoelectric body and two upper electrodes and a lower electrode sandwiching the piezoelectric body, and at least one of the upper electrode and the lower electrode includes Ta, V, Nb, Mo, W, Ti, Zr, And Hf metal, an alloy containing one or more elements of the metal, a nitride containing one or more elements of the metal, a silicide containing one or more elements of the metal, and one or more elements of the metal A piezoelectric element comprising at least one electrically conductive layer composed of at least one selected from borides.

前記上部電極及び前記下部電極の少なくも一方は、拡散抑制伝導層及び低抵抗伝導層を積層して構成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。 2. The piezoelectric element according to claim 1, wherein at least one of the upper electrode and the lower electrode is configured by stacking a diffusion suppression conductive layer and a low-resistance conductive layer.

前記拡散抑制伝導層は、前記圧電体と直接接触するように積層していることを特徴とする請求項２に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to claim 2, wherein the diffusion suppression conductive layer is laminated so as to be in direct contact with the piezoelectric body.

前記拡散抑制伝導層は、前記金属の元素を１種以上含む窒化物、前記金属の元素を１種以上含む珪化物、及び前記金属の元素を１種以上含む硼化物から選択される少なくとも１種で構成される電気伝導層であることを特徴とする請求項２に記載の圧電素子。 The diffusion-suppressing conductive layer is at least one selected from a nitride containing one or more elements of the metal, a silicide containing one or more elements of the metal, and a boride containing one or more elements of the metal. The piezoelectric element according to claim 2, wherein the piezoelectric element is an electrically conductive layer.

前記低抵抗伝導層は、前記金属、又は前記金属の元素を１種以上含む合金から選択される少なくとも１種で構成される電気伝導層であることを特徴とする請求項２に記載の圧電素子。 3. The piezoelectric element according to claim 2, wherein the low-resistance conductive layer is an electrically conductive layer composed of at least one selected from the metal or an alloy containing one or more elements of the metal. .

前記上部電極及び前記下部電極の少なくも一方は、不活性元素を吸蔵していることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to claim 1, wherein at least one of the upper electrode and the lower electrode occludes an inert element.

前記圧電体は、気相成長法又は液相成長法で形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to claim 1, wherein the piezoelectric body is formed by a vapor phase growth method or a liquid phase growth method.

気相成長又は液相成長により形成される前記圧電体は、堆積時に結晶化されることを特徴とする請求項７に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to claim 7, wherein the piezoelectric body formed by vapor phase growth or liquid phase growth is crystallized at the time of deposition.

気相成長又は液相成長により形成される前記圧電体は、その前駆体を堆積後、熱過程により結晶化されることを特徴とする請求項７に記載の圧電素子。 8. The piezoelectric element according to claim 7, wherein the piezoelectric body formed by vapor phase growth or liquid phase growth is crystallized by a thermal process after the precursor is deposited.

気相成長又は液相成長により形成される前記圧電体は、稠密な結晶相を呈する前記下部電極上に形成されることを特徴とする請求項７に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to claim 7, wherein the piezoelectric body formed by vapor phase growth or liquid phase growth is formed on the lower electrode exhibiting a dense crystal phase.

前記下部電極の表面には、前記圧電体の動作領域の除いて絶縁層が被覆していることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。 2. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the surface of the lower electrode is covered with an insulating layer except for an operation region of the piezoelectric body.

前記圧電体は、前記下部電極表面に直接積層されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to claim 1, wherein the piezoelectric body is directly laminated on the surface of the lower electrode.

前記圧電体の動作領域を除く領域で、前記上部電極及び前記下部電極とそれぞれ電気的に接続される上部配線及び下部配線を有することを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。 2. The piezoelectric element according to claim 1, further comprising an upper wiring and a lower wiring that are electrically connected to the upper electrode and the lower electrode, respectively, in a region excluding the operation region of the piezoelectric body.

前記上部配線と前記下部配線とは、互いに異なる階層に配設していることを特徴とする請求項１３に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to claim 13, wherein the upper wiring and the lower wiring are arranged at different levels.

前記上部電極及び前記下部電極と、上部配線及び下部配線とは、互いに異なる階層に配設していることを特徴とする請求項１１に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to claim 11, wherein the upper electrode and the lower electrode, and the upper wiring and the lower wiring are arranged at different levels.

請求項１〜１５のいずれか１項に記載の圧電素子を有する液滴吐出ヘッド。 A droplet discharge head having the piezoelectric element according to claim 1.

請求項１６に記載の液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置。 A droplet discharge apparatus having the droplet discharge head according to claim 16.