JPH10211701A - 圧電体素子を備えたアクチュエータ及びインクジェット式記録ヘッド、並びにこれらの製造方法 - Google Patents

圧電体素子を備えたアクチュエータ及びインクジェット式記録ヘッド、並びにこれらの製造方法

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JPH10211701A
JPH10211701A JP9302792A JP30279297A JPH10211701A JP H10211701 A JPH10211701 A JP H10211701A JP 9302792 A JP9302792 A JP 9302792A JP 30279297 A JP30279297 A JP 30279297A JP H10211701 A JPH10211701 A JP H10211701A
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lower electrode
forming
electrode
piezoelectric
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Tsutomu Hashizume
勉 橋爪
Akira Matsuzawa
明 松沢
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 層間絶縁膜やパッシベーション膜等の密着性
を向上し、信頼性の高い圧電体素子を備えたアクチュエ
ータ及びインクジェット式記録ヘッド、並びにその製造
方法を提供する。また、パッシベーション膜膜を配線形
成用膜に利用し、製造工程の簡略化及びコストの削減を
図る。 【解決手段】 シリコン基板１０上にシリコン酸化膜１
２を介して、インクキャビティ１１毎に独立形成された
下電極１３を形成し、この上にＰＺＴ膜１４及び上電極
１５を形成した後、この上に層間絶縁膜５０又はパッシ
ベーション膜３０を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、圧電体素子を備え
たアクチュエータ、及びインクジェット式記録ヘッド、
並びにこれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えば、インクジェット式記
録ヘッドのインク吐出用の駆動源、すなわち、電気的エ
ネルギーを機械的エネルギーに変換する素子として、チ
タン酸ジルコン酸鉛（以下、「ＰＺＴ」と記す）からな
る素子が使用されている。このインクジェット式記録ヘ
ッドは、一般には、多数の個別インク通路（インクキャ
ビティやインク溜り等）を形成したヘッド基台と、全て
の個別インク通路を覆うように前記ヘッド基台に取り付
けた振動板と、この振動板の前記個別インク通路上に対
応する各部分に被着形成した下電極、ＰＺＴ膜及び上電
極からなる電極素子と、層間絶縁膜を介して形成された
配線等、所望素子を備えて構成されている。
【０００３】この構成のインクジェット式記録ヘッド
は、前記ＰＺＴ膜に電界を加えてＰＺＴ膜を変位させる
ことにより、個別インク通路内に収容されているインク
を、個別インク通路に設けられたノズル板に形成されて
いるインク吐出口から押出すように設計されている。
【０００４】このインクジェット式記録ヘッドは、通
常、以下に示す工程によって製造されている。すなわ
ち、例えば、単結晶シリコン基板上に熱酸化膜を形成し
た後、この上に、所望の形状を備えた下電極、ＰＺＴ膜
及び上電極からなる電極素子を形成する。次に、層間絶
縁膜を介して電極素子と接続する配線等、所望素子を形
成する。次いで、前記単結晶シリコン基板の電極素子が
形成されている面と反対側の面に熱酸化膜を形成する。
次に、この単結晶シリコン基板の前記電極素子形成領域
に対応する部分を選択的にエッチングし、個別のインク
通路（インクキャビティやインク溜り等）を形成する。
このエッチングの際には、前記素子を保護するためのパ
ッシベーション膜が形成される。その後、インクの吐出
口が形成されたノズルプレートを所定位置に設置する
等、所望の工程を行いインクジェット式記録ヘッドを完
成する。
【０００５】
【発明を解決しようとする課題】従来のインクジェット
式記録ヘッドでは、通常、プラチナ又はプラチナ合金に
より上下の電極を形成している。このプラチナ及びプラ
チナ合金は、反応性に乏しく、例えば、絶縁膜や層間絶
縁膜との密着性が低いという欠点がある。したがって、
これらの膜は素子から剥離しやすく、圧電体素子の信頼
性が低下する等の問題が生じている。また、従来のイン
クジェット式記録ヘッドの製造方法では、前記個別のイ
ンク通路を形成する際に、素子を保護するためにパッシ
ベーション膜を形成している。このパッシベーション膜
としては、例えば、フッ素樹脂膜やシリコン酸化膜等が
使用されているが、素子が形成されている基板との密着
性が十分でないという問題がある。具体的には、例え
ば、下電極材料としてプラチナを用いた場合、プラチナ
膜とフッ素樹脂膜との間の密着力、及びプラチナ膜とシ
リコン酸化膜との間の密着力は、共に脆弱である。この
ため、プラチナ膜とパッシベーション膜（フッ素樹脂膜
及びシリコン酸化膜）との接触面積が大きいと、結果的
にパッシベーション膜と基板との密着性が不十分になる
という問題がある。なお、このパッシベーション膜は、
通常、インク通路を形成した後に除去している。
【０００６】また、前記個別のインク通路を形成するた
めのエッチングには、エッチング溶液として、通常、５
重量％〜４０重量％の水酸化カリウム水溶液等の高濃度
のアルカリ溶液が使用されている。ここで、このエッチ
ングの際に、前記素子にエッチング溶液が接触すると、
当該素子が基板から剥離したり、あるいは損傷が生じた
りするという問題がある。具体的には、例えば、エッチ
ング液が振動板（例えば、シリコン酸化膜）まで到達す
るように単結晶シリコン基板をエッチングすると、エッ
チングの終点で、このアルカリ水溶液あるいはエッチン
グ反応生成物が振動板を透過して、素子にダメージを与
えるという問題がある。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題とするものであり、層間絶縁膜やパッシ
ベーション膜の密着性を向上でき、信頼性の高い圧電体
素子を備えたアクチュエータを提供することを目的とす
る。また、このようなアクチュエータを製造する方法を
提供することを目的とする。
【０００８】さらに、素子をエッチングから保護するパ
ッシベーション膜を配線形成用膜に利用することで、製
造工程を簡略化し、コストの削減を行うことが可能な圧
電体素子を備えたアクチュエータ及びこの製造方法を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達するため
に、本発明は、基板上に絶縁膜を介して形成された下電
極と、当該下電極上に形成された圧電体膜と、当該圧電
体膜上に形成された上電極と、前記下電極、圧電体膜及
び上電極を覆う層間絶縁膜と、を備え、前記下電極はセ
グメント毎に独立してなり、当該セグメント間に形成さ
れている前記絶縁膜が、前記層間絶縁膜に直接接触され
てなる圧電体素子を備えたアクチュエータを提供するも
のである。
【００１０】また、本発明は、基板上に絶縁膜を介して
形成された下電極と、当該下電極上に形成された圧電体
膜と、当該圧電体膜上に形成された上電極と、前記下電
極、圧電体膜及び上電極を覆うパッシベーション膜と、
を備え、前記下電極はセグメント毎に独立してなり、当
該セグメント間に形成されている前記絶縁膜が、前記パ
ッシベーション膜に直接接触されてなる圧電体素子を備
えたアクチュエータを提供するものである。
【００１１】この構造により、層間絶縁膜あるいはパッ
シベーション膜には、絶縁膜上に形成される部分ができ
る、すなわち、電極素子の両側で層間絶縁膜あるいはパ
ッシベーション膜が絶縁膜に密着することになる。この
ため、被覆性が高く、化学的に安定な層間絶縁膜あるい
はパッシベーション膜を形成することができる。
【００１２】また、本発明に係る圧電体素子は、基板
の、前記下電極形成位置に対応した位置に、キャビティ
を備え、当該キャビティの幅より狭い幅の下電極を備え
ることができる。この構造によって、前記利点に加え、
キャビティ領域にある振動板の一部に下電極が形成され
ないことになるため、振幅の大きな振動が得られる。
【００１３】そしてまた、本発明に係る圧電体素子は、
基板の、前記下電極形成位置に対応した位置に、キャビ
ティを備え、当該キャビティの幅と同じか、それより広
い幅の下電極を備えることができる。この構造によっ
て、層間絶縁膜あるいはパッシベーション膜の密着性を
向上することは勿論のこと、エッチングの際に生じる水
素が、圧電体膜に侵入することを効果的に防止すること
ができる。
【００１４】さらに、前記下電極と、これに隣接する下
電極との間には、配線を形成することもできる。
【００１５】また、本発明は、基板上に絶縁膜を介して
形成された下電極と、当該下電極上に形成された圧電体
膜と、当該圧電体膜上に形成された上電極と、前記下電
極、圧電体膜及び上電極を覆う層間絶縁膜と、を備え、
前記下電極は、圧電体膜及び上電極形成領域以外の所望
領域に、前記絶縁膜が露出する穴が開口され、この露出
された絶縁膜が前記層間絶縁膜に直接接触されてなる圧
電体素子を備えたアクチュエータを提供するものであ
る。
【００１６】また、本発明は、基板上に絶縁膜を介して
形成された下電極と、当該下電極上に形成された圧電体
膜と、当該圧電体膜上に形成された上電極と、前記下電
極、圧電体膜及び上電極を覆うパッシベーション膜と、
を備え、前記下電極は、圧電体膜及び上電極形成領域以
外の所望領域に、前記絶縁膜が露出する穴が開口され、
この露出された絶縁膜が前記パッシベーション膜に直接
接触されてなる圧電体素子を備えたアクチュエータを提
供するものである。
【００１７】この構造により、層間絶縁膜あるいはパッ
シベーション膜は、前記穴を介して絶縁膜に密着するこ
とになる。このため、被覆性が高く、化学的に安定な層
間絶縁膜あるいはパッシベーション膜を形成することが
できる。
【００１８】前記下電極は、プラチナ、又はプラチナ合
金から形成することができる。
【００１９】また、本発明は、基板上に絶縁膜を介して
形成された第１の下電極と、当該第１の下電極上に形成
された第２の下電極と、当該第２の下電極上に形成され
た圧電体膜と、当該圧電体膜上に形成された上電極と、
前記第１及び第２の下電極、圧電体膜及び上電極を覆う
層間絶縁膜と、を備え、前記第１の下電極は、プラチナ
又はプラチナ合金以外の導電性材料から構成され、前記
第２の下電極はセグメント毎に独立してなり、当該セグ
メント間に形成されている前記第１の下電極が、前記層
間絶縁膜に直接接触されてなる圧電体素子を備えたアク
チュエータを提供するものである。
【００２０】また、本発明は、基板上に絶縁膜を介して
形成された第１の下電極と、当該第１の下電極上に形成
された第２の下電極と、当該第２の下電極上に形成され
た圧電体膜と、当該圧電体膜上に形成された上電極と、
前記第１及び第２の下電極、圧電体膜及び上電極を覆う
パッシベーション膜と、を備え、前記第１の下電極は、
プラチナ又はプラチナ合金以外の導電性材料から構成さ
れ、前記第２の下電極はセグメント毎に独立してなり、
当該セグメント間に形成されている前記第１の下電極
が、前記パッシベーション膜に直接接触されてなる圧電
体素子を備えたアクチュエータを提供するものである。
【００２１】この構造により、層間絶縁膜あるいはパッ
シベーション膜には、プラチナ又はプラチナ合金以外の
導電性材料から構成された第１の下電極上に形成される
部分ができる、すなわち、電極素子の両側で層間絶縁膜
あるいはパッシベーション膜が第１の下電極に密着する
ことになる。このため、被覆性が高く、化学的に安定な
層間絶縁膜あるいはパッシベーション膜を形成すること
ができる。
【００２２】また、本発明に係る圧電体素子は、基板
の、前記第２の下電極形成位置に対応した位置に、キャ
ビティを備え、当該キャビティの幅より狭い幅の第２の
下電極を備えることができる。
【００２３】また、本発明に係る圧電体素子は、基板
の、前記第２の下電極形成位置に対応した位置に、キャ
ビティを備え、当該キャビティの幅と同じか、それより
広い幅の第２の下電極を備えることができる。
【００２４】前記第２の下電極は、プラチナ又はプラチ
ナ合金から形成することができる。また、前記第１の下
電極は、少なくとも最下層をニッケル膜から形成するこ
とができる。そしてまた、前記第１の下電極は、少なく
とも最下層をチタン膜から形成することができる。さら
にまた、前記第１の下電極は、少なくとも最下層を酸化
チタン膜から形成することができる。また、前記第１の
下電極は、基板側から順に、ニッケル膜、チタン膜、酸
化チタン膜、チタン膜からなる４層構造とすることもで
きる。
【００２５】また、本発明は、基板上に絶縁膜を介して
下電極形成膜、圧電体膜、上電極形成膜を順に形成する
工程と、前記下電極形成膜、圧電体膜及び上電極形成膜
をパターニングし、下電極がセグメント毎に独立した電
極素子を形成する工程と、前記絶縁膜及び電極素子が形
成された前記基板上に、当該電極素子を覆う層間絶縁膜
を形成する工程と、を備えたアクチュエータの製造方法
を提供するものである。
【００２６】そしてまた、本発明は、基板上に絶縁膜を
介して下電極形成膜、圧電体膜、上電極形成膜を順に形
成する工程と、前記下電極形成膜、圧電体膜及び上電極
形成膜をパターニングし、下電極がセグメント毎に独立
した電極素子を形成する工程と、前記絶縁膜及び電極素
子が形成された基板上に、当該電極素子を覆うパッシベ
ーション膜を形成する工程と、を備えたアクチュエータ
の製造方法を提供するものである。
【００２７】また、本発明は、前記基板の、前記下電極
形成位置に対応した位置に、当該下電極の幅より狭い幅
のキャビティを選択的に形成する工程をさらに備えるこ
とができる。
【００２８】さらにまた、本発明は、前記基板の、前記
下電極形成位置に対応した位置に、当該下電極の幅と同
じか、それより広い幅のキャビティを選択的に形成する
工程をさらに備えることができる。
【００２９】また、本発明は、基板上に絶縁膜を介して
第１の下電極形成膜、第２の下電極形成膜、圧電体膜、
上電極形成膜を順に形成する工程と、前記第１及び第２
の下電極形成膜、圧電体膜及び上電極形成膜をパターニ
ングし、第２の下電極がセグメント毎に独立した電極素
子を形成する工程と、前記絶縁膜及び電極素子が形成さ
れた基板上に、当該電極素子を覆う層間絶縁膜を形成す
る工程と、を備えたアクチュエータの製造方法を提供す
るものである。
【００３０】また、本発明は、基板上に絶縁膜を介して
第１の下電極形成膜、第２の下電極形成膜、圧電体膜、
上電極形成膜を順に形成する工程と、前記第１及び第２
の下電極形成膜、圧電体膜及び上電極形成膜をパターニ
ングし、第２の下電極がセグメント毎に独立した電極素
子を形成する工程と、前記絶縁膜及び電極素子が形成さ
れた基板上に、当該電極素子を覆うパッシベーション膜
を形成する工程と、を備えたアクチュエータの製造方法
を提供するものである。
【００３１】そしてまた、本発明は、前記基板の、前記
第２の下電極形成位置に対応した位置に、当該第２の下
電極の幅より狭い幅のキャビティを選択的に形成する工
程をさらに備えることができる。
【００３２】さらにまた、本発明は、前記基板の、前記
第２の下電極形成位置に対応した位置に、当該第２の下
電極の幅と同じか、それより広い幅のキャビティを選択
的に形成する工程をさらに備えることができる。
【００３３】また、本発明は、基板上に絶縁膜を介して
下電極形成膜、圧電体膜、上電極形成膜を順に形成する
工程と、前記下電極形成膜、圧電体膜及び上電極形成膜
をパターニングし、下電極の圧電体膜及び上電極形成領
域以外の所望領域に、前記絶縁膜が露出する穴が開口さ
れた電極素子を形成する工程と、前記絶縁膜及び電極素
子が形成された前記基板上に、当該電極素子を覆う層間
絶縁膜を形成する工程と、を備えたアクチュエータの製
造方法を提供するものである。
【００３４】また、本発明は、基板上に絶縁膜を介して
下電極形成膜、圧電体膜、上電極形成膜を順に形成する
工程と、前記下電極形成膜、圧電体膜及び上電極形成膜
をパターニングし、下電極の圧電体膜及び上電極形成領
域以外の所望領域に、前記絶縁膜が露出する穴が開口さ
れた電極素子を形成する工程と、前記絶縁膜及び電極素
子が形成された前記基板上に、当該電極素子を覆うパッ
シベーション膜を形成する工程と、を備えたアクチュエ
ータの製造方法を提供するものである。
【００３５】そしてまた、本発明は、基板上に形成され
た下電極、圧電体膜及び上電極からなる電極素子を形成
する工程と、当該電極素子が形成された基板上に導電性
を備えたパッシベーション膜を形成する工程と、当該パ
ッシベーション膜が形成された基板を選択的にエッチン
グし、キャビティを形成する工程と、前記キャビティを
形成した後、前記パッシベーション膜にパターニングを
行い、当該パッシベーション膜からなる配線を形成する
工程と、を備えてなるアクチュエータの製造方法を提供
するものである。
【００３６】この製造方法を行うことで、パッシベーシ
ョン膜を金属配線形成用の膜として利用することができ
る。このパッシベーション膜としては、ニッケル膜が挙
げられる。
【００３７】また、前記第１の下電極を形成する工程
は、ニッケル膜を形成する工程、チタン膜を形成する工
程、酸化チタン膜を形成する工程、のいずれかとするこ
とができる。
【００３８】そしてまた、前記第２の下電極を形成する
工程は、チタン膜、酸化チタン膜、チタン膜及びプラチ
ナ膜を順次形成する工程としてもよい。
【００３９】さらにまた、本発明は、前述したアクチュ
エータとして備えたインクジェット式記録ヘッドを提供
するものである。
【００４０】また、前述した製造方法により、前記アク
チュエータを製造するインクジェット式記録ヘッドの製
造方法を提供するものである。
【００４１】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施の形態に
ついて詳述する。なお、以下に示す実施の形態では、本
発明に係る圧電体素子をインクジェット式記録ヘッドの
アクチュエータとして使用した場合について説明する。
【００４２】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１に係る圧電体素子を備えたアクチュエータを用い
たインクジェット式記録ヘッドの平面図、図２は、図１
のII−II線に沿った断面の一部を示す図、図３は、図１
及び図２に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程
を示す断面図である。
【００４３】図１及び図２に示すように、実施の形態１
に係るインクジェット式記録ヘッドは、複数のインクキ
ャビティ１１が設けられたシリコン基板１０と、シリコ
ン基板１０の一方の面に、シリコン酸化膜１２を介して
各インクキャビティ１１毎に独立して形成された下電極
１３と、下電極１３上に形成されたＰＺＴ（チタン酸ジ
ルコン酸鉛）膜１４と、ＰＺＴ膜１４上に形成された上
電極１５と、シリコン基板１０の他方の面に、シリコン
酸化膜１６を介して設けられたノズル板１７と、を備え
て構成されている。
【００４４】下電極１３は、平面から見たインクキャビ
ティ１１の領域を超えて形成されている。すなわち、下
電極１３は、インクキャビティ１１の幅より大きな幅で
形成されている。ＰＺＴ膜１４及び上電極１５は、イン
クキャビティ１１と対応する位置に形成されている。ま
た、ノズル板１７には、インクキャビティ１１内に収容
されたインクを吐出するための吐出口１８が設けられて
いる。
【００４５】次に、この構成を備えたインクジェット式
記録ヘッドの製造方法を、図３に示す工程図に沿って説
明する。
【００４６】図３(１)に示す工程では、シリコン基板１
０を酸素雰囲気中で熱処理し、シリコン基板１０にシリ
コン酸化膜１２及び１６を形成する。次に、シリコン酸
化膜１２上に、金属薄膜からなる下電極形成用の膜を、
例えば、蒸着法、スパッタ法、化学気相成長法（ＣＶＤ
法）等により形成する。次いで、前記下電極形成用の膜
（実施の形態ではプラチナを使用した）をパターニング
し、後に形成される複数のインクキャビティ１１毎（す
なわち、セグメント毎）に独立した下電極１３を形成す
る。このパターニングでは、下電極１３が、後に形成さ
れるインクキャビティ１１の幅より広い幅で形成する。
【００４７】次に、ＰＺＴ薄膜をゾルゲル法あるいはス
パッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法のいずれかで、前記下電極
１３を覆うように被着形成する。次いで、上電極形成用
の膜として、例えば、アルミニウム、金、プラチナのい
ずれかの材質を少なくとも１種類含む金属薄膜を前記Ｐ
ＺＴ薄膜上に被着形成する。次に、前記上電極形成用の
膜及びＰＺＴ薄膜をパターニングし、上電極１５及びＰ
ＺＴ膜１４を形成する。
【００４８】このように、下電極１３を各インクキャビ
ティ１１毎に独立して形成したため、下電極を独立させ
ずに形成した場合に比べ、シリコン酸化膜の開口面積が
大きくなる。
【００４９】ここで、下電極１３の材質であるプラチナ
は、貴金属であるため、他の元素との反応性が乏しく、
例えば、シリコン酸化膜やフッ素樹脂のような物質とほ
とんど化学結合を形成しない。よって、この反応性が乏
しいプラチナからなる下電極１３上に、次の工程で行う
インクキャビティ１１形成のためのシリコン基板１０の
エッチングの際に保護膜となるパッシベーション膜とし
てフッ素樹脂膜あるいはシリコン酸化膜を形成しても、
このエッチング中に、パッシベーション膜が下電極１３
から剥離してしまうという問題があった。
【００５０】しかしながら、前述したように、下電極１
３をセグメント毎に独立して形成すれば、このセグメン
ト間にシリコン酸化膜が露出するため、このシリコン酸
化膜とパッシベーション膜であるフッ素樹脂膜あるいは
シリコン酸化膜が良好に結合する。したがって、たとえ
素子領域の密着性が乏しくても、素子の両側でパッシベ
ーション膜がウエハに密着するため、従来の圧電体素子
に比べ、遥かに被覆性が高く、化学的に安定なパッシベ
ーション膜（本実施の形態ではエッチング保護膜）を形
成することができる。この結果、素子に損傷なくインク
キャビティを形成できる。
【００５１】次に、図３(２)に示す工程では、図３(１)
に示す工程で得たシリコン基板１０の下電極１３、ＰＺ
Ｔ膜１４及び上電極１５が形成されている面に、フッ素
樹脂からなるパッシベーション膜２０を形成する。この
パッシベーション膜２０は、シリコン基板１０にインク
キャビティ１１を形成するために行うエッチングの保護
膜として機能する。ここで、このパッシベーション膜２
０は、前述したようにセグメント間に露出したシリコン
酸化膜と結合するため、その密着性が向上される。
【００５２】その後、シリコン酸化膜１６、次いでシリ
コン基板１０を選択的に水酸化カリウム水溶液でエッチ
ングし、シリコン基板１０にインクキャビティ１１を形
成する。このとき、下電極１３は、インクキャビティ１
１の幅より広い幅で形成されているため、このエッチン
グによって発生した水素が、ＰＺＴ膜１４に到達するこ
とを防止することができる。したがって、信頼性の高い
ＰＺＴ膜が得られる。
【００５３】次に、図３(３)に示す工程では、パッシベ
ーション膜２０を除去する。次いで、シリコン基板１０
のシリコン酸化膜１６が形成された側に、シリコン酸化
膜１６を介してインク吐出口１８が形成されたノズル板
１７を設ける。その後、所望の工程を行い、インクジェ
ット式記録ヘッドを完成する。
【００５４】なお、実施の形態１では、パッシベーショ
ン膜として、フッ素樹脂を使用したが、これに限らず、
シリコン酸化膜、エポキシ樹脂等、パッシベーション膜
として有効であれば、他の材料を使用してもよい。
【００５５】また、図３(１)に示す工程は、以下に示す
工程と置き換えることもできる。すなわち、シリコン基
板１０を酸素雰囲気中で熱処理し、シリコン基板１０に
シリコン酸化膜１２及び１６を形成する。次に、シリコ
ン酸化膜１２上に、下電極形成用の膜、ＰＺＴ薄膜及び
上電極形成用の膜を順に形成する。次いで、上電極形成
用の膜及びＰＺＴ薄膜をパターニングし、上電極１５及
びＰＺＴ膜１４を形成する。次に、下電極形成用の膜を
パターニングし、下電極１３を形成する。この時、この
下電極形成用の膜のパターニングは、これによって形成
される下電極１３が、後に形成される複数のインクキャ
ビティ１１毎（すなわち、セグメント毎）に独立して形
成されるように行う。
【００５６】（実施の形態２）次に、本発明に係る実施
の形態２について図面を参照して説明する。なお、実施
の形態２では、実施の形態１と同様の部材には同一の符
合を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５７】図４は、本発明の実施の形態２に係る圧電
体素子を備えたアクチュエータを用いたインクジェット
式記録ヘッドの一部断面図である。
【００５８】実施の形態２に係るインクジェット式記録
ヘッドと、実施の形態１に係るインクジェット式記録ヘ
ッドとの異なる点は、最終保護膜としてのパッシベーシ
ョン膜３０が形成されている点である。このパッシベー
ション膜３０も、実施の形態１と同様に、シリコン酸化
膜１２との接触部分が確保されるため、密着性が向上さ
れる。なお、このパッシベーション膜としては、ポリイ
ミド、シリコン酸化膜、フッ素樹脂等、通常、保護膜と
して使用可能な様々な膜が使用できる。
【００５９】このパッシベーション膜３０は、図３(２)
で示す工程で形成したパッシベーション膜２０を除去せ
ずに、これを代用してもよく、また、パッシベーション
膜２０を除去して、新たに形成してもよい。
【００６０】なお、実施の形態２では、下電極１３の幅
をインクキャビティ１１の幅より広くした場合について
説明したが、下電極１３の幅は、インクキャビティ１１
の幅と同じ、あるいは狭くてもよい。
【００６１】(実施の形態３)次に、本発明に係る実施の
形態３について図面を参照して説明する。なお、実施の
形態３では、前述した実施の形態と同様の部材には同一
の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６２】図５は、本発明の実施の形態３に係る圧電
体素子を備えたアクチュエータを用いたインクジェット
式記録ヘッドの平面図、図６は、図５のVI−VI線に沿っ
た断面図である。
【００６３】実施の形態３に係るインクジェット式記録
ヘッドは、圧電体素子の下電極２３が、インクキャビテ
ィ１１の幅より狭い幅で形成されている点以外は、実施
の形態２に係るインクジェット式記録ヘッドと同じ構造
を備えている。
【００６４】この構成を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドのアクチュエータは、パッシベーション膜３０の密
着性を向上することができることは勿論のこと、インク
キャビティ１１の上部（図６における上部）に配設され
た振動板領域の一部に下電極２３が形成されていない構
造であるため、ＰＺＴ膜１４に電圧を加えてこれを変位
させた際に、大きな振動を得ることができる。このた
め、吐出口１８からインクを高速に射出することが可能
となる。
【００６５】（実施の形態４）次に、本発明に係る実施
の形態４について図面を参照して説明する。なお、実施
の形態４では、前述した実施の形態と同様の部材には同
一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６６】図７は、本発明の実施の形態４に係る圧電
体素子を備えたアクチュエータを用いたインクジェット
式記録ヘッドの平面図、図８は、図７のVIII−VIII線に
沿った断面図、図９は、図７及び図８に示すインクジェ
ット式記録ヘッドの製造工程の一部を示す断面図であ
る。
【００６７】実施の形態４に係るインクジェット式記録
ヘッドは、実施の形態２に係るインクジェット式記録ヘ
ッドの下電極を第１の下電極２４と第２の下電極２５と
から構成したものである。
【００６８】実施の形態４に係るインクジェット式記録
ヘッドのアクチュエータは、シリコン酸化膜１２上に、
ニッケル膜からなる第１の下電極２４を形成し、第１の
下電極２４上に、各インクキャビティ１１毎に独立して
形成されたプラチナ膜からなる第２の下電極２５と、第
２の下電極２５上に形成されたＰＺＴ膜１４と、ＰＺＴ
膜１４上に形成された上電極１５と、シリコン基板１０
の他方の面に、シリコン酸化膜１６を介して設けられた
ノズル板１７と、を備えて構成されている。
【００６９】インクキャビティ１１は、平面から見た第
２の電極２５の領域を超えて形成されている。すなわ
ち、第２の下電極２５は、インクキャビティ１１の幅よ
り小さな幅で形成されている。第２の下電極２５と、こ
れに隣接した第２の下電極２５との間には、第１の下電
極２４が露出している。
【００７０】この構造を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドでは、パッシベーション膜３０と、第１の下電極２
４との接触部分が確保される。ここで、第１の下電極２
４は、ニッケル膜から構成されており、この膜は、パッ
シベーション膜３０との密着性が良好である。したがっ
て、パッシベーション膜３０の密着性を向上することが
できる。さらに、シリコン酸化膜１２と第１の下電極２
４との密着性も向上することができる。
【００７１】また、実施の形態４では、下電極を上述し
た構造としたため、低抵抗化を達成することもできる。
【００７２】なお、第１の下電極２４としては、ニッケ
ル膜の他、チタン膜、イリジウム等、プラチナまたはプ
ラチナ合金以外の導電性材料であれば、その材料は任意
に選択することができる。
【００７３】次に、この構成を備えたインクジェット式
記録ヘッドの製造方法を、図９を参照して説明する。
【００７４】図９に示す工程では、図３(１)に示す方法
と同様の方法で、シリコン基板１０にシリコン酸化膜１
２及び１６を形成し、シリコン酸化膜１２の上に、ニッ
ケル膜、プラチナ膜を順に形成する。次いで、ニッケル
膜及びプラチナ膜をパターニングする。このパターニン
グは、プラチナ膜が、後に形成される複数のインクキャ
ビティ１１毎（すなわち、セグメント毎）に独立し、か
つインクキャビティ１１の幅より狭い幅となるように行
う。このようにして、ニッケル膜からなる第１の下電極
２４と、プラチナ膜からなる第２の下電極２５を形成す
る。
【００７５】次に、この上に、図３(１)に示す方法と同
様の方法で、ＰＺＴ膜１４及び上電極１５を形成する。
【００７６】その後、図３(２)及び(３)に示す工程と同
様の工程を行う。なお、本実施の形態では、実施の形態
２と同様に、パッシベーション膜３０を形成する。
【００７７】なお、実施の形態４では、第２の下電極２
５の幅をインクキャビティ１１の幅より狭くした場合に
ついて説明したが、第２の下電極２５の幅は、インクキ
ャビティ１１の幅と同じにしてもよい。
【００７８】（実施の形態５）次に、本発明に係る実施
の形態５について図面を参照して説明する。なお、実施
の形態５では、前述した実施の形態と同様の部材には同
一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７９】図１０は、本発明の実施の形態５に係る圧
電体素子を用いたアクチュエータを用いたインクジェッ
ト式記録ヘッドの平面図、図１１は、図１０のXI−XI線
に沿った断面図である。
【００８０】実施の形態５に係るインクジェット式記録
ヘッドは第２の下電極２６が、インクキャビティ１１の
幅より狭く、ＰＺＴ膜と同じ幅で形成されている点以外
は、実施の形態４に係るインクジェット式記録ヘッドと
同じ構造を備えている。
【００８１】この構成を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドのアクチュエータは、インクキャビティ１１の上部
に配設された振動板領域の一部に第２の下電極２６が形
成されていない構造であるため、実施の形態４で得られ
る作用・効果に加え、ＰＺＴ膜１４に電圧を加えてこれ
を変位させた際に、大きな振動を得ることができる。こ
のため、吐出口１８からインクを高速に射出することが
可能となる。
【００８２】(実施の形態６)次に、本発明に係る実施の
形態６について図面を参照して説明する。なお、実施の
形態６では、前述した実施の形態と同様の部材には同一
の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８３】図１２は、本発明の実施の形態６に係る圧
電体素子を備えたアクチュエータを用いたインクジェッ
ト式記録ヘッドの平面図、図１３は、図１２のXIII−XI
II線に沿った断面図、図１４は、図１２及び図１３に示
すインクジェット式記録ヘッドの製造工程の一部を示す
断面図である。
【００８４】実施の形態６に係るインクジェット式記録
ヘッドは、複数のインクキャビティ１１が設けられたシ
リコン基板１０と、シリコン基板１０の一方の面に、シ
リコン酸化膜１２を介して各インクキャビティ１１毎に
独立して形成され、かつインクキャビティ１１の幅より
広い幅を備えた下電極１３と、下電極１３上に形成され
たＰＺＴ膜１４と、ＰＺＴ膜１４上に形成された上電極
１５と、この上に形成された層間絶縁膜５０と、層間絶
縁膜５０に開口されたコンタクトホール９２を介して上
電極１５に電気的に接続される配線９０と、シリコン基
板１０の他方の面に、シリコン酸化膜１６を介して設け
られたノズル板１７と、を備えて構成されている。
【００８５】この構造を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドは、下電極１３が各インクキャビティ１１毎に独立
して形成されているため、下電極１３とこれに隣接する
下電極１３との間にシリコン酸化膜１２が露出され、こ
の露出したシリコン酸化膜１２と層間絶縁膜５０とが接
触する部分が確保される。したがって、層間絶縁膜５０
の密着性を向上することができる。
【００８６】なお、この図１３に示すインクジェット式
記録ヘッドは、さらに上層に、パッシベーション膜を形
成することもできる。
【００８７】次に、この構造を備えたインクジェット式
記録ヘッドの製造方法を、図１４に示す工程図に沿って
説明する。
【００８８】図１４(１)に示す工程では、図３(１)に示
す工程と同様の方法で、シリコン基板１０にシリコン酸
化膜１２及び１６を形成し、シリコン酸化膜１２の上
に、後に形成される複数のインクキャビティ１１毎に独
立し、かつインクキャビティ１１の幅より広い幅を備え
た下電極１３、ＰＺＴ膜１４及び上電極１５を形成す
る。
【００８９】次に、図１４(２)に示す工程では、図３
(２)に示す工程と同様の方法により、インクキャビティ
１１を形成した後、インクキャビティ１１を形成するた
めのパッシベーション膜（図示せず）を除去する。次
に、このシリコン基板１０上に、層間絶縁膜５０を形成
する。この層間絶縁膜５０としては、例えば、ポリイミ
ド、シリコン酸化膜等、層間絶縁膜として使用可能な膜
が用いられる。
【００９０】次いで、図１４(３)に示す工程では、図１
４(２)で得た層間絶縁膜５０の上電極形成部の所定位置
にコンタクトホール９２を選択的に形成する。次に、こ
の上に、コンタクトホール９２を介して上電極１５と電
気的に接続される配線９０を形成する。次いで、図３
(３)に示す工程と同様の方法で、吐出口１８が形成され
たノズル板１７を設ける等、所望の工程を行い、インク
ジェット式記録ヘッドを完成する。
【００９１】なお、実施の形態６では、下電極１３の幅
をインクキャビティ１１の幅より広くした場合について
説明したが、下電極１３の幅は、インクキャビティ１１
の幅と同じにしてもよい。
【００９２】（実施の形態７）次に、本発明に係る実施
の形態７について図面を参照して説明する。なお、実施
の形態７では、前述した実施の形態と同様の部材には同
一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９３】図１５は、本発明の実施の形態７に係る圧
電体素子を用いたアクチュエータを用いたインクジェッ
ト式記録ヘッドの平面図、図１６は、図１５のXVI−XVI
線に沿った断面図である。
【００９４】実施の形態７に係るインクジェット式記録
ヘッドは、圧電体素子の下電極２３が、インクキャビテ
ィ１１の幅より狭い幅で形成されている点以外は、実施
の形態６に係るインクジェット式記録ヘッドと同じ構造
を備えている。
【００９５】この構成を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドのアクチュエータは、層間絶縁膜５０の密着性を向
上することができることは勿論のこと、インクキャビテ
ィ１１の上部に配設された振動板領域の一部に下電極２
３が形成されていない構造であるため、ＰＺＴ膜１４に
電圧を加えてこれを変位させた際に、大きな振動を得る
ことができる。このため、吐出口１８からインクを高速
に射出することが可能となる。
【００９６】なお、この図１５及び１６に示すインクジ
ェット式記録ヘッドは、さらに上層に、パッシベーショ
ン膜を形成することもできる。
【００９７】（実施の形態８）次に、本発明の実施の形
態８について図面を参照して説明する。なお、実施の形
態８では、前述した実施の形態と同様の部材には同一の
符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９８】図１７は、本発明の実施の形態８に係る圧
電体素子を用いたアクチュエータを用いたインクジェッ
ト式記録ヘッドの平面図、図１８は、図１７のXVIII−X
VIII線に沿った断面図である。
【００９９】実施の形態８に係るインクジェット式記録
ヘッドは、実施の形態６に係るインクジェット式記録ヘ
ッドの下電極を第１の下電極２４と第２の下電極２５と
から構成したものである。
【０１００】実施の形態８に係るインクジェット式記録
ヘッドのアクチュエータは、シリコン酸化膜１２上に、
ニッケル膜からなる第１の下電極２４を形成し、第１の
下電極２４上に、各インクキャビティ１１毎に独立して
形成された第２の下電極２５と、第２の下電極２５上に
形成されたＰＺＴ膜１４と、ＰＺＴ膜１４上に形成され
た上電極１５と、この上に形成された層間絶縁膜５０
と、層間絶縁膜５０に開口されたコンタクトホール９２
を介して上電極１５に電気的に接続される配線９０と、
シリコン基板１０の他方の面に、シリコン酸化膜１６を
介して設けられたノズル板１７と、を備えて構成されて
いる。
【０１０１】第２の下電極２５は、平面から見たインク
キャビティ１１の領域を超えて形成されている。すなわ
ち、第２の下電極２５は、インクキャビティ１１の幅よ
り大きな幅で形成されている。第２の下電極２５と、こ
れに隣接した第２の下電極２５との間には、第１の下電
極２４が露出している。
【０１０２】この構造を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドでは、層間絶縁膜５０と、第１の下電極２４との接
触部分が確保される。ここで、第１の下電極２４は、ニ
ッケル膜から構成されており、この膜は、層間絶縁膜５
０との密着性が良好である。したがって、層間絶縁膜５
０の密着性を向上することができる。
【０１０３】この構成を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドの製造方法は、図９に示す方法と同様の方法で、シ
リコン基板１０にシリコン酸化膜１２及び１６を形成
し、シリコン酸化膜１２の上に、ニッケル膜からなる第
１の下電極２４と、プラチナ膜からなる第２の下電極２
５を形成する。次に、この上に、ＰＺＴ膜１４及び上電
極１５を形成する。
【０１０４】その後、図１４(２)及び(３)に示す工程と
同様の工程を行い、インクジェット式記録ヘッドを完成
する。
【０１０５】なお、実施の形態８では、第２の下電極２
５の幅をインクキャビティ１１の幅より広くした場合に
ついて説明したが、第２の下電極２５の幅は、インクキ
ャビティ１１の幅と同じにしてもよい。
【０１０６】なお、この図１７及び１８に示すインクジ
ェット式記録ヘッドは、さらに上層に、パッシベーショ
ン膜を形成することもできる。
【０１０７】（実施の形態９）次に、本発明の実施の形
態９について図面を参照して説明する。なお、実施の形
態９では、前述した実施の形態と同様の部材には同一の
符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０８】図１９は、本発明の実施の形態９に係る圧
電体素子を備えたアクチュエータを用いたインクジェッ
ト式記録ヘッドの平面図、図２０は、図１９のXX−XX線
に沿った断面図である。
【０１０９】実施の形態９に係るインクジェット式記録
ヘッドは、第２の下電極２６が、インクキャビティ１１
の幅より狭い幅で形成されている点以外は、実施の形態
８に係るインクジェット式記録ヘッドと同じ構造を備え
ている。
【０１１０】この構成を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドのアクチュエータは、インクキャビティ１１の上部
に配設された振動板領域の一部に第２の下電極２６が形
成されていない構造であるため、実施の形態８で得られ
る作用・効果に加え、ＰＺＴ膜１４に電圧を加えてこれ
を変位させた際に、大きな振動を得ることができる。こ
のため、吐出口１８からインクを高速に射出することが
可能となる。
【０１１１】なお、この図１９及び２０に示すインクジ
ェット式記録ヘッドは、さらに上層に、パッシベーショ
ン膜を形成することもできる。
【０１１２】（実施の形態１０）次に、本発明の実施の
形態１０について図面を参照して説明する。なお、実施
の形態１０では、前述した実施の形態と同様の部材には
同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１３】図２１は、本発明の実施の形態１０に係る
インクジェット式記録ヘッドの一部断面図である。
【０１１４】図２１に示すインクジェット式記録ヘッド
は、実施の形態３で説明したインクジェット式記録ヘッ
ドのセグメント毎に独立した素子の間に、プラチナ膜か
らなり、下電極１３に接続された配線７３を形成したも
のである。このような構造であっても、パッシベーショ
ン膜３０と、シリコン酸化膜１２との接触部分を確保す
ることができるため、パッシベーション膜３０の密着性
を向上することができる。さらに、下電極１３の抵抗を
低くすることもできる。
【０１１５】なお、このように配線７３をセグメント毎
に独立した素子の間に形成する構造は、前述した他の実
施の形態にも応用することができる。
【０１１６】(実施の形態１１)次に、本発明の実施の形
態１１について図面を参照して説明する。なお、実施の
形態１１では、前述した実施の形態と同様の部材には同
一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１７】図２２は、本発明の実施の形態１１に係る
圧電体素子を備えたアクチュエータを用いたインクジェ
ット式記録ヘッドの平面図、図２３は、図２２のXXIII
−XXIII線に沿った断面図である。
【０１１８】図２２及び図２３に示すように、実施の形
態１１に係るインクジェット式記録ヘッドは、複数のイ
ンクキャビティ１１が設けられたシリコン基板１０と、
シリコン基板１０の一方の面に、シリコン酸化膜１２を
介して形成され、ＰＺＴ膜１４及び上電極１５が形成さ
れる領域以外の所望部分にシリコン酸化膜１２が露出す
る穴７２が開口された下電極７１と、下電極７１上に形
成されたＰＺＴ膜１４と、ＰＺＴ膜１４上に形成された
上電極１５と、シリコン基板１０の他方の面に、シリコ
ン酸化膜１６を介して設けられたノズル板１７と、を備
えて構成されている。
【０１１９】この構造を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドは、穴７２によって、パッシベーション膜３０と、
シリコン酸化膜１２との接触部分を確保することができ
るため、パッシベーション膜３０の密着性を向上するこ
とができる。さらに、下電極７１の抵抗を低くすること
もできる。
【０１２０】なお、この穴７２のサイズは、圧電体素子
の下電極としての機能に支障を来さない範囲で、任意に
決定してよい。また、前述した実施の形態のなかで、第
２の下電極の構造に応用することもできる。
【０１２１】（実施の形態１２）次に、本発明の実施の
形態１２に係るインクジェット式記録ヘッドについて図
面を参照して説明する。なお、実施の形態１２では、前
述した実施の形態と同様の部材には同一の符合を付し、
その詳細な説明は省略する。
【０１２２】図２４は、本発明の実施の形態１２に係る
圧電体素子を備えたアクチュエータを使用したインクジ
ェット式記録ヘッドの一部分を示す断面図、図２５は、
図２４に示すインクジェット式記録ヘッドの製造工程を
示す断面図である。
【０１２３】図２４に示すように、実施の形態１２に係
るインクジェット式記録ヘッドは、複数のインクキャビ
ティ１１が設けられたシリコン基板１０と、シリコン基
板１０の一方の面に、シリコン酸化膜１２を介して形成
された下電極４３と、下電極４３上に形成されたＰＺＴ
膜４４と、ＰＺＴ膜４４上に形成された上電極４５と、
上電極４５に接続される配線４０ａと、シリコン基板１
０の他方の面に、シリコン酸化膜１６を介して設けられ
たノズル板１７と、を備えて構成されている。なお、符
合４１は層間絶縁膜である。
【０１２４】次に、この構成を備えたインクジェット式
記録ヘッドの製造方法を、図２５に示す工程図に沿って
説明する。
【０１２５】図２５(１)に示す工程では、シリコン基板
１０上に形成したシリコン酸化膜１２上に、所望の形状
を備えた下電極４３、ＰＺＴ膜４４及び上電極４５を形
成する。
【０１２６】次に、図２５(２)に示す工程では、下電極
４３、ＰＺＴ膜４４及び上電極４５が形成されたシリコ
ン基板１０上に層間絶縁膜４１を形成する。次に、この
層間絶縁膜４１に、上電極４５と接続されるコンタクト
ホールを形成する。次いで、この上に、ニッケルからな
るパッシベーション膜４０を形成する。この時、このパ
ッシベーション膜４０は、前記コンタクトホールにも充
填される。このパッシベーション膜４０は、シリコン基
板１０にインクキャビティ１１を形成するために行うエ
ッチングの保護膜として機能する。その後、シリコン酸
化膜１６、次いでシリコン基板１０を選択的にエッチン
グし、シリコン基板１０にインクキャビティ１１を形成
する。
【０１２７】次に、図２５(３)に示す工程では、パッシ
ベーション膜４０をパターニングし、上電極４５に接続
された配線４０ａを形成する。ここで、ニッケル膜は、
導電性を有するとともに、シリコン基板１０を選択的に
エッチングする際に用いるエッチング液に対する耐性を
備えている。この理由から、実施の形態２に係るインク
ジェット式記録ヘッドでは、パッシベーション膜４０と
してニッケルからなる膜を使用したため、前記エッチン
グ工程において素子を保護することは勿論のこと、後に
形成する配線材料として利用することができる。したが
って、製造工程を簡略化できるとともに、材料コストも
削減することができる。
【０１２８】次いで、シリコン基板１０のシリコン酸化
膜１６が形成された側に、シリコン酸化膜１６を介して
インク吐出口１８が形成されたノズル板１７を設ける。
その後、所望の工程を行い、インクジェット式記録ヘッ
ドを完成する。
【０１２９】なお、このニッケルからなるパッシベーシ
ョン膜４０は、前述した実施の形態１に係るインクジェ
ット式記録ヘッドに応用してもよい。
【０１３０】（実施の形態１３）次に、本発明の実施の
形態１３に係る圧電体素子を備えたアクチュエータを使
用したインクジェット式記録ヘッドについて図面を参照
して説明する。なお、実施の形態１３では、前述した実
施の形態と同様の部材には同一の符合を付し、その詳細
な説明は省略する。
【０１３１】図２６は、本発明の実施の形態１３に係る
インクジェット式記録ヘッドの一部分を示す断面図であ
る。
【０１３２】図２６に示すように、実施の形態３に係る
インクジェット式記録ヘッドは、複数のインクキャビテ
ィ１１が設けられたシリコン基板１０と、シリコン基板
１０の一方の面に、シリコン酸化膜１２を介して形成さ
れた下電極６１と、下電極６１上に形成されたＰＺＴ膜
６２と、ＰＺＴ膜６２上に形成された上電極６３と、シ
リコン基板１０の他方の面に、シリコン酸化膜１６を介
して設けられたノズル板１７と、を備えて構成されてい
る。
【０１３３】下電極６１は、シリコン酸化膜１２側から
順に、ニッケル膜５１、チタン膜５２、チタン酸化膜５
３、チタン膜５４及びプラチナ膜５５からなる５層構造
を有している。ここで、ニッケル膜５１は、前述したよ
うに、シリコン基板１０を選択的にエッチングする際に
用いるエッチング液に対する耐性を有している。このた
め、インクキャビティ１１を形成する際に行うエッチン
グの際に、シリコン基板１０側からエッチング液が浸透
しても、このニッケル膜５１が、下電極６１自身、ＰＺ
Ｔ膜６２及び上電極６３の保護膜として機能させること
ができる。この結果、エッチングの終点で、このエッチ
ング液あるいはエッチング反応生成物がシリコン酸化膜
１２を透過して、下電極６１、ＰＺＴ膜６２及び上電極
６３にダメージを与えることがない。
【０１３４】また、このような５層構造を備えた下電極
６１は、前記利点に加え、チタン膜５２、チタン酸化膜
５３及びチタン膜５４が、ニッケル膜５１とプラチナ膜
５５との密着性を向上させる結果、下電極６１の信頼性
を向上することもできる。
【０１３５】なお、実施の形態１３では、下電極６１を
前述した５層構造としたが、これに限らず、最下層（シ
リコン基板に近い側の層）が、ニッケル膜から構成され
ていれば、例えば、ジルコニア、イリジウム、チタンと
ジルコニアとの合金、イリジウムとチタンとの合金等、
他の導電性材料との多層構造とすることもできる。
【０１３６】また、実施の形態１３に係る下電極は、前
述した他の実施の形態にも応用可能であることは勿論で
ある。
【０１３７】なお、実施の形態１ないし実施の形態１３
では、本発明に係るアクチュエータをインクジェット式
記録ヘッドに使用した場合について説明したが、これに
限らず、本発明に係る圧電体素子は、例えば、マイクロ
ポンプ、マイクロスイッチ等の各種機器のアクチュエー
タ等として利用することができる。
【０１３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る圧電
体素子を備えたアクチュエータは、下電極をセグメント
毎に独立させて形成したため、このセグメント間に露出
した絶縁膜あるいは第１の下電極と、層間絶縁膜あるい
はパッシベーション膜との接触部分を確保することがで
きる。したがって、素子領域と、層間絶縁膜あるいはパ
ッシベーション膜との密着性が乏しくても、素子の両側
で層間絶縁膜あるいはパッシベーション膜が密着するた
め、被覆性が高く、化学的に安定な層間絶縁膜あるいは
パッシベーション膜を形成することができる。この結
果、素子に損傷なくインクキャビティを形成でき、信頼
性の高い圧電体素子を備えたアクチュエータを得ること
ができる。
【０１３９】また、下電極あるいは第２の下電極をキャ
ビティの幅より狭い幅で形成すれば、振動板領域の一部
に下電極が形成されなくなるため、前記効果に加え、振
幅の大きな振動が得られる。
【０１４０】また、下電極あるいは第２の下電極をキャ
ビティの幅と同じ又はそれより広い幅で形成すれば、エ
ッチングによりキャビティを形成する際に発生する水素
が圧電体膜に侵入することを防止することができ、さら
に信頼性が高い圧電体素子を備えたアクチュエータを得
ることができる。
【０１４１】また、下電極を、最下層（基板側）が、ニ
ッケル膜、チタン膜、チタン酸化膜のいずれかから形成
された多層構造とすることで、前記基板をエッチングす
る際に、この下電極を前記圧電体膜及び上電極のエッチ
ング保護膜として機能させることができる。このため、
圧電体素子に支障を来すことがない良好なエッチングを
行うことができる。この結果、信頼性の高い圧電体素子
を備えたアクチュエータ及びこれを用いたインクジェッ
ト式記録ヘッドを提供することができる。
【０１４２】さらに、この下電極を前述した５層構造と
することで、前記ニッケル膜とプラチナ膜との密着性を
向上することができる結果、信頼性の高い電極を得るこ
とができる。
【０１４３】また、基板にインクキャビティを形成する
際に行うエッチングから素子を保護する素子保護膜とし
て、導電性を備えた膜を使用することで、このエッチン
グが終了した後に、この素子保護膜を配線形成用の膜と
して利用することができる。この結果、製造工程を簡略
化することができるとともに、製造コストを削減するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る圧電体素子を備え
たアクチュエータを用いたインクジェット式記録ヘッド
の平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面の一部を示す図で
ある。
【図３】図１及び図２に示すインクジェット式記録ヘッ
ドの製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る圧電体素子を備え
たアクチュエータを用いたインクジェット式記録ヘッド
の一部断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る圧電体素子を備え
たアクチュエータを用いたインクジェット式記録ヘッド
の平面図である。
【図６】図６は、図５のVI−VI線に沿った断面図であ
る。
【図７】本発明の実施の形態４に係る圧電体素子を備え
たアクチュエータを用いたインクジェット式記録ヘッド
の平面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線に沿った断面図である。
【図９】図７及び図８に示すインクジェット式記録ヘッ
ドの製造工程の一部を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る圧電体素子を備
えたアクチュエータを用いたインクジェット式記録ヘッ
ドの平面図である。
【図１１】図１０のXI−XI線に沿った断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に係る圧電体素子を備
えたアクチュエータを用いたインクジェット式記録ヘッ
ドの平面図である。
【図１３】図１２のXIII−XIII線に沿った断面図であ
る。
【図１４】図１２及び図１３に示すインクジェット式記
録ヘッドの製造工程の一部を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態７に係る圧電体素子を備
えたアクチュエータを用いたインクジェット式記録ヘッ
ドの平面図である。
【図１６】図１５のXVI−XVI線に沿った断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態８に係る圧電体素子を備
えたアクチュエータを用いたインクジェット式記録ヘッ
ドの平面図である。
【図１８】図１７のXVIII−XVIII線に沿った断面図であ
る。
【図１９】本発明の実施の形態９に係る圧電体素子を備
えたアクチュエータとして用いたインクジェット式記録
ヘッドの平面図である。
【図２０】図１９のXX−XX線に沿った断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態１０に係るインクジェッ
ト式記録ヘッドの一部断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態１１に係る圧電体素子を
備えたアクチュエータを用いたインクジェット式記録ヘ
ッドの平面図である。
【図２３】図２２のXXIII−XXIII線に沿った断面図であ
る。
【図２４】本発明の実施の形態１２に係る圧電体素子を
備えたアクチュエータを用いたインクジェット式記録ヘ
ッドの一部分を示す断面図である。
【図２５】図２４に示すインクジェット式記録ヘッドの
製造工程を示す断面図である。
【図２６】本発明の実施の形態１３に係るインクジェッ
ト式記録ヘッドの一部分を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ シリコン基板 １１ インクキャビティ １２、１６ シリコン酸化膜 １３、２３、４３、６１、７１ 下電極 １４、４４、６２ ＰＺＴ膜 １５、４５、６３ 上電極 １７ ノズル板 １８ 吐出口 ２０、３０、４０ パッシベーション膜 ２４ 第１の下電極 ２５ 第２の下電極 ４０ａ、７３、９０ 配線 ４１、５０ 層間絶縁膜 ７２ 穴 ９２ コンタクトホール

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に絶縁膜を介して形成された下電
    極と、当該下電極上に形成された圧電体膜と、当該圧電
    体膜上に形成された上電極と、前記下電極、圧電体膜及
    び上電極を覆う層間絶縁膜と、を備え、前記下電極はセ
    グメント毎に独立してなり、当該セグメント間に形成さ
    れている前記絶縁膜が、前記層間絶縁膜に直接接触され
    てなる圧電体素子を備えたアクチュエータ。
  2. 【請求項２】 基板上に絶縁膜を介して形成された下電
    極と、当該下電極上に形成された圧電体膜と、当該圧電
    体膜上に形成された上電極と、前記下電極、圧電体膜及
    び上電極を覆うパッシベーション膜と、を備え、前記下
    電極はセグメント毎に独立してなり、当該セグメント間
    に形成されている前記絶縁膜が、前記パッシベーション
    膜に直接接触されてなる圧電体素子を備えたアクチュエ
    ータ。
  3. 【請求項３】 前記基板の、前記下電極形成位置に対応
    した位置に、キャビティを備え、前記下電極が当該キャ
    ビティの幅より狭い幅で形成されてなる請求項１又は請
    求項２記載の圧電体素子を備えたアクチュエータ。
  4. 【請求項４】 前記基板の、前記下電極形成位置に対応
    した位置に、キャビティを備え、前記下電極が当該キャ
    ビティの幅と同じか、それより広い幅で形成されてなる
    請求項１又は請求項２記載の圧電体素子を備えたアクチ
    ュエータ。
  5. 【請求項５】 前記下電極と、これに隣接する下電極と
    の間に、配線が形成されている請求項３記載の圧電体素
    子を備えたアクチュエータ。
  6. 【請求項６】 基板上に絶縁膜を介して形成された下電
    極と、当該下電極上に形成された圧電体膜と、当該圧電
    体膜上に形成された上電極と、前記下電極、圧電体膜及
    び上電極を覆う層間絶縁膜と、を備え、前記下電極は、
    圧電体膜及び上電極形成領域以外の所望領域に、前記絶
    縁膜が露出する穴が開口され、この露出された絶縁膜が
    前記層間絶縁膜に直接接触されてなる圧電体素子を備え
    たアクチュエータ。
  7. 【請求項７】 基板上に絶縁膜を介して形成された下電
    極と、当該下電極上に形成された圧電体膜と、当該圧電
    体膜上に形成された上電極と、前記下電極、圧電体膜及
    び上電極を覆うパッシベーション膜と、を備え、前記下
    電極は、圧電体膜及び上電極形成領域以外の所望領域
    に、前記絶縁膜が露出する穴が開口され、この露出され
    た絶縁膜が前記パッシベーション膜に直接接触されてな
    る圧電体素子を備えたアクチュエータ。
  8. 【請求項８】 前記下電極がプラチナ、又はプラチナ合
    金からなる請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記
    載の圧電体素子を備えたアクチュエータ。
  9. 【請求項９】 基板上に絶縁膜を介して形成された第１
    の下電極と、当該第１の下電極上に形成された第２の下
    電極と、当該第２の下電極上に形成された圧電体膜と、
    当該圧電体膜上に形成された上電極と、前記第１及び第
    ２の下電極、圧電体膜及び上電極を覆う層間絶縁膜と、
    を備え、前記第１の下電極は、プラチナ又はプラチナ合
    金以外の導電性材料から構成され、前記第２の下電極は
    セグメント毎に独立してなり、当該セグメント間に形成
    されている前記第１の下電極が、前記層間絶縁膜に直接
    接触されてなる圧電体素子を備えたアクチュエータ。
  10. 【請求項１０】 基板上に絶縁膜を介して形成された第
    １の下電極と、当該第１の下電極上に形成された第２の
    下電極と、当該第２の下電極上に形成された圧電体膜
    と、当該圧電体膜上に形成された上電極と、前記第１及
    び第２の下電極、圧電体膜及び上電極を覆うパッシベー
    ション膜と、を備え、前記第１の下電極は、プラチナ又
    はプラチナ合金以外の導電性材料から構成され、前記第
    ２の下電極はセグメント毎に独立してなり、当該セグメ
    ント間に形成されている前記第１の下電極が、前記パッ
    シベーション膜に直接接触されてなる圧電体素子を備え
    たアクチュエータ。
  11. 【請求項１１】 前記基板の、前記第２の下電極形成位
    置に対応した位置に、キャビティを備え、前記第２の下
    電極が当該キャビティの幅より狭い幅で形成されてなる
    請求項９又は請求項１０記載の圧電体素子を備えたアク
    チュエータ。
  12. 【請求項１２】 前記基板の、前記第２の下電極形成位
    置に対応した位置に、キャビティを備え、前記第２の下
    電極が当該キャビティの幅と同じか、それより広い幅で
    形成されてなる請求項９又は請求項１０記載の圧電体素
    子を備えたアクチュエータ。
  13. 【請求項１３】 前記第２の下電極がプラチナ、又はプ
    ラチナ合金からなる請求項９ないし請求項１２のいずれ
    か一項に記載の圧電体素子を備えたアクチュエータ。
  14. 【請求項１４】 前記第１の下電極は、少なくとも最下
    層がニッケル膜からなる請求項９ないし請求項１３のい
    ずれか一項に記載の圧電体素子を備えたアクチュエー
    タ。
  15. 【請求項１５】 前記第１の下電極は、少なくとも最下
    層がチタン膜からなる請求項９ないし請求項１３のいず
    れか一項に記載の圧電体素子を備えたアクチュエータ。
  16. 【請求項１６】 前記第１の下電極は、少なくとも最下
    層が酸化チタン膜からなる請求項９ないし請求項１３の
    いずれか一項に記載の圧電体素子を備えたアクチュエー
    タ。
  17. 【請求項１７】 前記第１の下電極は、基板側から順
    に、ニッケル膜、チタン膜、酸化チタン膜、チタン膜か
    らなる４層構造を備えた請求項９ないし請求項１３のい
    ずれか一項に記載の圧電体素子を備えたアクチュエー
    タ。
  18. 【請求項１８】 基板上に絶縁膜を介して下電極形成
    膜、圧電体膜、上電極形成膜を順に形成する工程と、前
    記下電極形成膜、圧電体膜及び上電極形成膜をパターニ
    ングし、下電極がセグメント毎に独立した電極素子を形
    成する工程と、前記絶縁膜及び電極素子が形成された前
    記基板上に、当該電極素子を覆う層間絶縁膜を形成する
    工程と、を有するアクチュエータの製造方法。
  19. 【請求項１９】 基板上に絶縁膜を介して下電極形成
    膜、圧電体膜、上電極形成膜を順に形成する工程と、前
    記下電極形成膜、圧電体膜及び上電極形成膜をパターニ
    ングし、下電極がセグメント毎に独立した電極素子を形
    成する工程と、前記絶縁膜及び電極素子が形成された基
    板上に、当該電極素子を覆うパッシベーション膜を形成
    する工程と、を有するアクチュエータの製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記基板の、前記下電極形成位置に対
    応した位置に、当該下電極の幅より狭い幅のキャビティ
    を選択的に形成する工程をさらに備えた請求項１８又は
    請求項１９記載のアクチュエータの製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記基板の、前記下電極形成位置に対
    応した位置に、当該下電極の幅と同じか、それより広い
    幅のキャビティを選択的に形成する工程をさらに備えた
    請求項１８又は請求項１９記載のアクチュエータの製造
    方法。
  22. 【請求項２２】 基板上に絶縁膜を介して、プラチナ又
    はプラチナ合金以外の導電性材料からなる第１の下電極
    形成膜、第２の下電極形成膜、圧電体膜、上電極形成膜
    を順に形成する工程と、前記第１及び第２の下電極形成
    膜、圧電体膜及び上電極形成膜をパターニングし、第２
    の下電極がセグメント毎に独立した電極素子を形成する
    工程と、前記絶縁膜及び電極素子が形成された基板上
    に、当該電極素子を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
    を備えたアクチュエータの製造方法。
  23. 【請求項２３】 基板上に絶縁膜を介して、プラチナ又
    はプラチナ合金以外の導電性材料からなる第１の下電極
    形成膜、第２の下電極形成膜、圧電体膜、上電極形成膜
    を順に形成する工程と、前記第１及び第２の下電極形成
    膜、圧電体膜及び上電極形成膜をパターニングし、第２
    の下電極がセグメント毎に独立した電極素子を形成する
    工程と、前記絶縁膜及び電極素子が形成された基板上
    に、当該電極素子を覆うパッシベーション膜を形成する
    工程と、を備えたアクチュエータの製造方法。
  24. 【請求項２４】 前記基板の、前記第２の下電極形成位
    置に対応した位置に、当該第２の下電極の幅より狭い幅
    のキャビティを選択的に形成する工程をさらに備えた請
    求項２２又は請求項２３記載のアクチュエータの製造方
    法。
  25. 【請求項２５】 前記基板の、前記第２の下電極形成位
    置に対応した位置に、当該第２の下電極の幅と同じか、
    それより広い幅のキャビティを選択的に形成する工程を
    さらに備えた請求項２２又は請求項２３記載のアクチュ
    エータの製造方法。
  26. 【請求項２６】 基板上に絶縁膜を介して下電極形成
    膜、圧電体膜、上電極形成膜を順に形成する工程と、前
    記下電極形成膜、圧電体膜及び上電極形成膜をパターニ
    ングし、下電極の圧電体膜及び上電極形成領域以外の所
    望領域に、前記絶縁膜が露出する穴が開口された電極素
    子を形成する工程と、前記絶縁膜及び電極素子が形成さ
    れた前記基板上に、当該電極素子を覆う層間絶縁膜を形
    成する工程と、を備えたアクチュエータの製造方法。
  27. 【請求項２７】 基板上に絶縁膜を介して下電極形成
    膜、圧電体膜、上電極形成膜を順に形成する工程と、前
    記下電極形成膜、圧電体膜及び上電極形成膜をパターニ
    ングし、下電極の圧電体膜及び上電極形成領域以外の所
    望領域に、前記絶縁膜が露出する穴が開口された電極素
    子を形成する工程と、前記絶縁膜及び電極素子が形成さ
    れた前記基板上に、当該電極素子を覆うパッシベーショ
    ン膜を形成する工程と、を備えたアクチュエータの製造
    方法。
  28. 【請求項２８】 基板上に形成された下電極、圧電体膜
    及び上電極からなる電極素子を形成する工程と、当該電
    極素子が形成された基板上に導電性を備えたパッシベー
    ション膜を形成する工程と、当該パッシベーション膜が
    形成された基板を選択的にエッチングし、キャビティを
    形成する工程と、前記キャビティを形成した後、前記パ
    ッシベーション膜にパターニングを行い、当該パッシベ
    ーション膜からなる配線を形成する工程と、を備えてな
    るアクチュエータの製造方法。
  29. 【請求項２９】 前記パッシベーション膜がニッケル膜
    である請求項２８記載のアクチュエータの製造方法。
  30. 【請求項３０】 前記第１の下電極を形成する工程は、
    ニッケル膜を形成する工程からなる請求項２２ないし請
    求項２５記載のアクチュエータの製造方法。
  31. 【請求項３１】 前記第１の下電極を形成する工程は、
    チタン膜を形成する工程からなる請求項２２ないし請求
    項２５記載のアクチュエータの製造方法。
  32. 【請求項３２】 前記第１の下電極を形成する工程は、
    酸化チタン膜を形成する工程からなる請求項２２ないし
    請求項２５記載のアクチュエータの製造方法。
  33. 【請求項３３】 前記第２の下電極を形成する工程は、
    チタン膜、酸化チタン膜、チタン膜及びプラチナ膜を順
    次形成する工程からなる請求項３０記載のアクチュエー
    タの製造方法。
  34. 【請求項３４】 請求項１ないし請求項１７のいずれか
    一項に記載されたアクチュエータとして備えたインクジ
    ェット式記録ヘッド。
  35. 【請求項３５】 圧電体素子を有するアクチュエータを
    備えたインクジェット式記録ヘッドの製造方法であっ
    て、前記アクチュエータを、請求項１８ないし請求項３
    ３のいずれか一項に記載の方法により製造するインクジ
    ェット式記録ヘッドの製造方法。
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