专利名称：压电元件及其制造方法、压电执行元件、液滴喷射头及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及压电元件、压电执行元件、液滴喷射头、液滴喷射装置以及压电元件的制造方法。
背景技术：
已知有一种为了能够使压电元件的厚度变薄来进行高速驱动，可以使用薄膜技术制造的压电执行元件、喷墨式记录头。例如，专利文献1中记载了能够使用薄膜技术制造的喷墨式记录头。在专利文献1所记载的喷墨式记录头中，为了解决在压电元件的隔着压电体层的侧面的上部电极与下部电极之间产生漏电流、因压电体层从大气中吸湿而引起的劣化等问题，在压电体层的侧面设置了由绝缘体层形成的保护膜。在这样的结构的压电元件中，为了提高可靠性，保护膜与压电体层的侧面的密接性十分重要。在保护膜与压电体层的密接性不好的情况下，当施加电压来驱动压电元件时， 因为保护膜与压电体层之间形成的间隙会产生漏电流，可能导致上部电极与下部电极之间短路。因此，期待保护膜与压电体层的侧面的密接性进一步提高的压电元件。专利文献1日本特开平10_2沈071号公报
发明内容
根据本发明的几个方式，能够提供通过提高保护膜与压电体层的密接性而提高了可靠性的压电元件、其制造方法以及具备该压电元件的压电执行元件、液滴喷射头以及液滴喷射装置。(1)作为本发明的方式之一的压电元件具备在基板上形成的第1电极、在上述第 1电极上形成的压电体层、在上述压电体层上形成的第2电极和至少覆盖上述压电体层的侧面的保护膜，其中，上述压电体层的上述侧面具有沿着从上述第2电极朝向上述第1电极的方向延伸的多个槽。在本发明中，“上”这一用语例如用于“在特定的部件(以下称为“A”)之“上”形成其他特定部件(以下称为“B”)”等。本发明中，在如该例子这样的情况中，包括在A上直接形成B的情况、和在A上隔着其他部件形成B的情况，都使用了用语“上”。同样，“下”这一用语包括在A下直接形成B的情况、和在A下隔着其他部件形成B的情况。根据本发明，形成保护膜的压电体层的侧面具有沿着从第2电极朝向第1电极的方向延伸的多个槽。由此，由于在槽内也形成有与保护膜的粘接面，所以与压电体层的侧面实质为平坦的面的情况相比，保护膜与压电体层的粘接面积增加。因此，能够提供保护膜与压电体层的侧面的密接性提高了的压电元件。(2)在作为本发明的方式之一的压电元件中，上述槽相对于上述侧面的深度可以为20nm以上200nm以下。由此，能够更可靠地提高压电元件的保护膜与压电体层的侧面的密接性。
(3)在作为本发明的方式之一的压电元件中，上述保护膜的材质可以是绝缘性树脂材料和/或绝缘性无机材料。(4)作为本发明的方式之一的压电执行元件具备上述任意一个压电元件。根据本发明，能够提供具有作为本发明的方式之一的压电元件的压电执行元件。(5)作为本发明的方式之一的液滴喷射头包括上述的压电执行元件。根据本发明，能够提供具有作为本发明的方式之一的压电执行元件的液滴喷射头。(6)作为本发明的方式之一的液滴喷射装置具备上述的液滴喷射头。根据本发明，能够提供具有作为本发明的方式之一的液滴喷射头的液滴喷射装置。(7)作为本发明的方式之一的压电元件的制造方法包括在基板上形成第1电极的工序、在上述第1电极上形成压电材料膜的工序、通过干蚀刻对上述压电材料膜进行构图来形成压电体层的工序、在上述压电体层上形成第2电极的工序、和形成至少覆盖上述压电体层的侧面的保护膜的工序，上述干蚀刻中的蚀刻气体是以含有BCl3W氯类气体为主要成分的混合气体。根据本发明，能够提供作为本发明的方式之一的压电元件的制造方法。(8)在作为本发明的方式之一的压电元件的制造方法中，上述混合气体至少含有 BC13、C4F8，上述混合气体中的BCl3相对于C4F8的混合比在1 4的范围内。(9)在作为本发明的方式之一的压电元件的制造方法中，上述干蚀刻可以在 1. OPa以下的压力下进行。
图1 (A)是示意性地表示本实施方式的压电元件的俯视图，图1⑶是图1㈧所示的IB-IB线处的压电元件的剖视图。图2(A)是仅示意性地表示压电元件的压电体层的立体图，图2(B)是示意性地表示图I(B)所示的IIB-IIB线处的压电体层的侧面形状的剖视图。图3(A) 图3(D)是示意性地表示本实施方式的压电元件的制造工序的剖视图。图4(A)和图4(B)是示意性地表示本实施方式的压电元件的制造工序的剖视图。图5是示意性地表示本实施方式涉及的液滴喷射头的主要部分的剖视图。图6是本实施方式涉及的液滴喷射头的分解立体图。图7是示意性地表示本实施方式涉及的液滴喷射装置的立体图。图8 (A)是表示实施例涉及的压电元件的压电体层的侧面的表面状态的SEM图像， 图8(B)是表示比较例涉及的压电元件的压电体层的侧面的表面状态的SEM图像。图9是对实施例涉及的压电元件和比较例涉及的压电元件的耐电压性实验进行绘制的图。符号说明1...基板(振动板)；10...第1电极；20...压电体层；20a...压电材料膜；20b...压电体膜；21...上表面；22...侧面；23...槽；25...驱动区域；30...第2 电极；40...保护膜；50...压电元件；70...抗蚀剂；100...压电执行元件；110...第1方向；120...第2方向；600. · ·液滴喷射头；610. · ·喷嘴板；612. · ·喷嘴孔；620. · ·压力室基板；622. · ·压力室；624. · ·贮存器；626. · ·供给口 ；628. · ·贯通孔；630. · ·框体；700. · ·液滴喷射装置；710...驱动部；720...装置主体；721...托盘；722...排出口 ；730...头单元；731...墨盒；732...滑架；741...滑架马达；742...往复移动机构；743...正时皮带 (timing belt) ；744...滑架引导轴；750...供纸部；751...供纸马达；752...供纸辊； 752a. · ·从动辊；752b. · ·驱动辊；760. · ·控制部；770. · ·操作面板。
具体实施例方式下面，结合附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。其中，以下说明的实施方式不应不当地限定技术方案所记载的本发明的内容。而且，以下说明的所有构成不一定是本发明的必须构成要件。1.压电元件和压电执行元件1-1.压电元件和压电执行元件的结构图1 (A)是示意性地表示本实施方式的压电元件的俯视图，图1⑶是图1㈧所示的IB-IB线处的压电元件的剖视图，图2㈧是示意性地表示压电元件的压电体层的侧面的立体图，图2(B)是图I(B)所示的IIB-IIB线处的压电元件的剖视图，是示意性地表示压电体层的侧面形状的剖视图。本实施方式涉及的压电元件50如图I(A)和图I(B)所示，具备第1电极10、压电体层20、第2电极30和保护膜40。如图1㈧所示，压电元件50形成在基板1上。如图1㈧所示，压电元件50可以形成为向一个方向延伸。这里，将压电元件50延伸的方向作为第1方向110。而且，如图1 所示，将与第1方向交叉的方向作为第2方向120。例如，第1方向110与第2方向120可以是实质上正交的关系。基板1例如可以是由导电体、半导体、绝缘体形成的平板。基板1可以是单层结构， 也可以是层叠有多个层的结构。另外，基板1只要是上表面为平面的形状即可，内部的结构不受限制，例如可以是内部形成有空间等的结构。在基板1是包括压电元件50的压电执行元件的振动板的情况下，基板1成为在压电元件50动作时进行机械输出的部件。基板1可以成为包括压电元件50的压电执行元件的可动部分，也可以构成压力发生室等的壁的一部分。基板1的厚度根据所使用的材质的弹性率等进行最优选择。在基板1是包括压电元件50的压电执行元件的振动板的情况下， 基板1的厚度例如可以是200nm以上2000nm以下。若基板1的厚度比200nm薄，则难以取出振动等机械输出，若基板1的厚度比2000nm厚，则有时难以产生振动等。基板1能够通过压电体层20的动作而挠曲或振动。在基板1是包括压电元件50的压电执行元件的振动板的情况下，优选基板1的材质中包括刚性及机械强度高的材料。作为基板1的材质，例如可以使用氧化锆、氮化硅、氧化硅等无机氧化物、不锈钢等合金。其中，作为基板1的材质，从化学稳定性及刚性方面考虑，优选氧化锆。基板1也可以是例示的物质的2种以上进行层叠的结构。第1电极10如图KA)和图I(B)所示，形成在基板1上。第1电极10形成的区域只要能在基板1上与后述的压电体层20及第2电极30重叠(overlap)即可，没有特别限定。例如，第1电极10可以如图I(A)和图I(B)所示，在第2方向120延伸成不被压电
5体层20覆盖。第1电极10与第2电极30成对，作为夹持压电体层20的一个电极发挥功能。第 1电极10例如可以是压电元件50的下部电极。虽然未予图示，但第1电极10与导线布线电连接，该导线布线与驱动电路电连接。对于第1电极10与导线布线的电连接方法没有特别限定。第1电极10的材质只要是具有导电性的物质即可，没有特别限定。作为第1电极 10的材质，例如可以使用Ni、Ir、Au、Pt、W、Ti、Ta、Mo、Cr等各种金属以及上述金属的合金、 上述金属的导电性氧化物(例如氧化铱等)、Sr与Ru的复合氧化物、La与M的复合氧化物等。此外，第1电极10可以是例示材料的单层结构，也可以是层叠多个材料的结构。压电体层20如图1㈧和图1⑶所示，配置在第1电极10与第2电极30之间。 如图1㈧和图1⑶所示，压电体层20的至少一部分形成在第1电极10上。如图1㈧所示，压电体层20可以形成为沿着第1方向110延伸。如图1 (B)所示，压电体层20具有形成后述的第2电极30的上表面21 (与第1电极10侧的面相反侧的面)、和锥(taper)状的侧面22。侧面22是将第1电极10侧的面与上表面21连接的面。如图I(A)所示，侧面 22具有沿着从第2电极30朝向第1电极10的方向延伸的多个槽23。详细内容将在后面进行说明。压电体层20的厚度只要在被施加电压时能够实质性地伸缩变形即可，没有特别限定。作为压电体层20的材质，优选使用由通式ABO3表示的钙钛矿型氧化物。作为这样的材质的具体例子，可以举出锆钛酸铅O3MZr, Ti)O3)(以下在本说明书中有时简写为 “PZT”)、铌锆钛酸铅(Pb (Zr, Ti，Nb) O3)(以下在本说明书中有时简写为“PZTN”)、钛酸钡 (BaTiO3)、铌酸钾钠((K5Na)NbO3)等。第2电极30在压电体层20上与第1电极10对置配置。在图1 (B)所示的例子中， 第2电极30形成在压电体层20上。第2电极30形成的区域如图1 (B)所示，只要在压电体层20上与第1电极10的至少一部分重叠而形成驱动区域25 (即在夹持于第1电极10与第2电极30之间的压电体层20的区域中，实质上进行变形的区域)即可，没有特别限定。 因此，第2电极30的详细形状是确定驱动区域时的设计事项，可以根据所期望的驱动区域适当决定。第2电极30第1电极10成对，作为夹持压电体层20的一个电极发挥功能。在第 1电极10为下部电极的情况下，第2电极30可以是上部电极。第2电极30与未图示的驱动电路电连接。第2电极30与驱动电路的电连接方法没有特别限定。第2电极30和驱动电路例如可以如图I(A)所示那样借助导线布线60电连接。第2电极30的材质只要是具有导电性的物质即可，没有特别限定。作为第2电极 30的材质，例如可以使用Ni、Ir、Au、Pt、W、Ti、Ta、Mo、Cr等各种金属以及上述金属的合金、 上述金属的导电性氧化物(例如氧化铱等)、Sr与Ru的复合氧化物、La与M的复合氧化物等。此外，第2电极30可以是例示材料的单层结构，也可以是层叠多个材料的结构。保护膜40如图KA)和图I(B)所示，形成为至少覆盖压电体层20的侧面22。保护膜40的形状只要至少覆盖压电体层20的侧面22即可，没有特别限定。如图I(A)所示， 保护膜40可以具有在压电体层20的驱动区域25的上方开口成使第2电极30的至少一部分露出的开口部41。如图KA)和图I(B)所示，保护膜40可以连续覆盖第1电极10的一部分、压电体层20的侧面22以及第2电极30的一部分。而且，如图I(A)所示，保护膜40 还可以连续覆盖第2电极30与导线布线60的电连接部分。保护膜40的材质只要具有绝缘性即可，没有特别限定。例如，保护膜40可以使用公知的绝缘性树脂材料或绝缘性无机材料来形成。作为公知的绝缘性树脂材料，例如可以使用公知的感光性树脂材料，也可以使用非感光性树脂材料。在绝缘性树脂材料为感光性树脂材料的情况下，可以包括公知的含有不饱和键的聚合性化合物、光聚合引发剂等。具体而言，绝缘性树脂材料可以是光致抗蚀剂，也可以是聚酰亚胺、苯并环丁烯(BCB)、聚乙烯醇衍生物等树脂组成物。其中，本发明的感光性材料的感光性是指，通过选择性地曝光放射线等能量线，利用显影液进行显影处理，而能够选择性地除去特定区域的特性。因此，感光性材料例如可以是被放射线等能量线曝光后的区域能够通过显影液选择性地被除去的阳型抗蚀剂，也可以是未被曝光的区域能够通过显影液选择性地被除去的阴型抗蚀剂。作为公知的绝缘性无机材料，可以是氧化铝或氧化硅。下面，参照图2 (A)和图2 (B)，对本实施方式涉及的压电体层20的详细情况进行说明。如图2(A)所示，压电体层20的侧面22具有沿着从第2电极30朝向第1电极10 的方向(锥面的上下方向)延伸的多个槽23。虽然未予图示，但可以在实质性驱动的区域附近的侧面局部地形成槽23。在本实施方式中，从第2电极30朝向第1电极10的方向(锥面的上下方向)是指，在锥状的斜面(不与基板1垂直的面)、即侧面22上，从侧面22与上表面21的边界线朝向侧面22与第1电极10 (或者基板1)的边界线的实质的直线方向。例如，从第2电极 30朝向第1电极10的方向可以是从侧面22与上表面21的边界线朝向侧面22与第1电极 10(或者基板1)的边界线的垂线方向。而且，在本实施方式中，槽23在一个方向连续形成。即，槽23是比侧面22的上表面实质上向压电体层20的内侧方向凹陷的部分。意思是本实施方式中的槽23即使是凹部， 也与在形成该槽23的区域不具有方向性的凹陷有区别。通过使在侧面22具有角部的多个槽23以彼此相邻的方式连续形成，如图2 (B)所示，侧面22能够形成为波状的面。这样，通过形成沿着从第2电极30朝向第1电极10的方向延伸的多个槽23来使侧面22形成为波状面，能够提高保护膜40与侧面22的密接性， 并且当利用溅射、旋涂等公知的成膜方法在侧面22上形成保护膜40时，不易产生空隙等。而且，如图2(B)所示，槽23相对于侧面22的上表面的深度D1可以为20nm以上 200歷以下。并且，图2⑶所示的相邻的槽23的宽度W1可以为20nm以上200nm以下。通过以宽度W1的密度连续形成具有上述那样的深度D1的槽23，能够不对压电元件的压电特性等特性造成影响地提高保护膜40与侧面22的密接性。根据以上任意一个构成，能够构成本实施方式涉及的压电元件50。另外，在本实施方式涉及的压电元件50中，通过构成为包括基板1作为振动板，能够形成包括压电元件50 的压电执行元件100的构成。本实施方式涉及的压电元件例如具有以下特征。根据本实施方式涉及的压电元件，形成保护膜40的压电体层20的侧面22具有沿
7着从第2电极30朝向第1电极10的方向延伸的多个槽23。由此，由于在槽23内也形成保护膜40，所以与压电体层的侧面实质为平坦的面的情况相比，保护膜40与压电体层20的侧面22的粘着面积增加。因此，能够提供保护膜40与压电体层20的侧面22的密接性提高了的压电元件50。保护膜40与压电体层20的侧面22的密接性提高了的压电元件50，是即使在以比较高的电压驱动而连续振动的情况下，保护膜40与侧面22之间也难以产生剥离或裂纹的结构体。因此，本实施方式涉及的压电元件50在结构上耐电压性提高。即，能够提供可靠性高的压电元件50。另外，详细内容将在后面进行说明。1-2.压电元件的制造方法接下来，对本实施方式涉及的压电元件50的制造方法进行说明。图3(A) 图 3(D)、图4(A)和图4(B)是示意性地表示本实施方式的压电元件50的制造工序的剖视图。本实施方式涉及的压电元件的制造方法包括在基板上形成第1电极10的工序、 在第1电极10上形成压电材料膜的工序、利用干蚀刻对压电材料膜进行构图来形成压电体层20的工序、在压电体层20上形成第2电极30的工序、和形成至少覆盖压电体层20的侧面22的保护膜40的工序。首先，如图3(A)所示，在基板1上形成第1电极10。形成方法没有特别限定，可以使用公知的成膜方法。例如，可以利用CVD法或PVD法等蒸镀法、镀覆法、溅射法、MOD法、 旋涂法等来形成导电膜，并利用公知的构图方法将该导电膜形成为具有所期望的形状的第 1电极10。作为构图方法，可以通过公知的光刻技术和/或蚀刻技术来进行。在使用蚀刻技术的情况下，可以使用湿蚀刻或干蚀刻。另外，虽然未予图示，但构图的工序可以在构图形成压电体层20时同时进行。这里，虽然未予图示，但可以在第1电极10上、基板1上形成氮化钛膜等防氧化膜、或钛膜、镧镍氧化物膜等控制压电体层的取向的取向控制膜。而且，可以在第1电极10 与基板1之间具备钛、铬等密接层。接下来，如图3(B)所示，在第1电极10上形成压电材料膜20a。形成方法没有特别限定，可以使用公知的成膜方法。例如，可以利用溶胶凝胶法等形成压电材料膜20a。另外，也可以利用旋涂法、CVD法、MOD法、溅射法、激光烧损法等来形成压电材料膜20a。这里，为了使压电材料结晶化，压电材料膜20a被实施热处理。由此，能够形成由结晶化后的压电体构成的压电体膜20b。关于热处理的条件，只要是能够使压电材料膜20a 结晶化的温度即可，没有特别限定。热处理例如可以在氧氛围中以500度以上800度以下进行。接下来，将压电体膜20b构图成所期望的形状来形成压电体层20。另外，虽然未予图示，但进行构图的工序可以在构图形成第2电极30时同时进行。压电体膜20b 的构图可利用公知的干蚀刻技术进行。作为公知的干蚀刻技术，例如可以进行使用了如 ICPdnductively CoupledPlasma ；电感耦合等离子体)那样的高密度等离子体装置的干蚀刻。在该高密度等离子体装置(干蚀刻装置)中，若设定为1. OPa以下的压力，则能够良好地进行蚀刻。这里，如图3(C)所示，可以适当形成蚀刻用的抗蚀剂70。而且，可以在蚀刻工序结束之后，适当去除抗蚀剂70。对于干蚀刻所使用的蚀刻气体，可以使用以含有BCl3的氯类气体为主成分的混合气体。另外，混合气体除了含有BCl3的氯类气体之外，也可以含有C4F8的氟类气体以及氩气。而且，混合气体中的BCl3相对于C4F8的混合比可以在1至4的范围内。在本实施方式涉及的压电元件的制造方法中，通过使用上述的混合气体进行干蚀刻，形成压电体层20，能够在压电体层20的侧面22形成多个槽23。其中，详细内容将在后面进行说明。接着，如图4(A)所示，在压电体层20的上表面21形成第2电极30。对于形成第 2电极30的方法没有特别限定，能够利用公知的成膜技术形成未图示的第2导电膜，然后通过进行构图来形成第2电极30。第2导电膜的形成方法可以使用公知的成膜方法。接着，如图4(B)所示，以至少覆盖压电体层20的侧面22的方式形成保护膜40。 对于形成保护膜40的方法没有特别限定。例如，在使用公知的绝缘性树脂材料形成保护膜 40的情况下，例如可以通过使用旋涂法形成树脂材料膜(未图示)，并构图形成为所期望的形状，来形成保护膜40。另外，例如在使用公知的绝缘性无机材料形成保护膜40的情况下， 例如可以通过使用溅射法形成氧化金属膜等(未图示)，并构图形成为所期望的形状，来形成保护膜40。构图可以通过公知的光刻技术和蚀刻技术来进行。例如，可以形成未图示的抗蚀剂，然后形成具有所期望的形状的保护膜40。能够根据以上的工序，制造压电元件50。而且，在基板1为振动板的情况下，能够根据以上的工序提供压电执行元件100的制造方法。本实施方式涉及的压电元件50和压电执行元件100的制造方法例如具有以下特征。根据本实施方式涉及的压电元件50和压电执行元件100的制造方法，能够提供本实施方式涉及的压电元件50和压电执行元件100。2.液滴喷射头接下来，参照附图对本实施方式涉及的压电元件50作为压电执行元件100发挥功能的液滴喷射头600进行说明。图5是示意性地表示本实施方式涉及的液滴喷射头600的主要部分的剖视图。图6是本实施方式涉及的液滴喷射头600的分解立体图，以与通常被使用的状态颠倒了上下的方式来进行表示。液滴喷射头600可以具有上述的压电元件50 (压电执行元件)。在以下的例子中， 对基板1形成为振动板、压电元件50构成为压电执行元件的液滴喷射头600进行说明。液滴喷射头600如图5和图6所示，包括具有喷嘴孔612的喷嘴板610、用于形成压力室622的压力室基板620和压电元件50。压电元件50的数量没有特别限定，可以形成多个。其中，在形成多个压电元件50 的情况下，第2电极30为公共电极。而且，在形成多个压电元件50的情况下，第1电极10 为公共电极。并且，液滴喷射头600如图6所示，可以具有框体630。其中，在图6中，简化了压电元件50进行图示。喷嘴板610如图5和图6所示，具有喷嘴孔612。能够从喷嘴孔612将墨水等液体等(除了液体之外，还包括利用溶剂或分散剂将各种功能性材料调整成适当粘度的物质、 或者含有金属片等的物质等。以下同样)作为液滴喷出。在喷嘴板610上，例如将多个喷嘴孔612设为一列。作为喷嘴板620的材质，例如可以举出硅、不锈钢(SUS)等。压力室基板620设置在喷嘴板610上(图6的例中为下)。作为压力室基板620的材质，例如可以例示硅等。通过压力室基板620对喷嘴板610与振动板IOa之间的空间进行划分，如图6所示，设置了贮存器(液体存留部)6 、与贮存器拟4连通的供给口 6 和与供给口 6 连通的压力室622。在该例子中，将贮存器624、供给口 6 和压力室622区别来加以说明，但是该贮存器624、供给口拟6和压力室622均为液体等的流路，对这样的流路可以进行任意设计。另外，例如供给口 6 在图示的例子中具有流路的一部分变狭窄的形状，但是可以根据设计来任意地形成，并不是必须形成为该形状。贮存器624、供给口 6 以及压力室622被喷嘴板610、压力室基板620和振动板IOa划分。贮存器6M能够暂时存留从外部(例如墨盒)经由设于振动板IOa的贯通孔6 而被供给的墨水。贮存器624内的墨水能够经由供给口 6 被供给到压力室622。压力室622的容积随着振动板IOa的变形而变化。压力室622与喷嘴孔612连通，通过压力室622的容积发生变化，从喷嘴孔612 喷出液体等。压电元件50设置在压力室基板620上(在图6的例子中为下)。压电元件50与压电元件驱动电路(未图示)电连接，能够根据压电元件驱动电路的信号进行动作(振动、 变形)。振动板IOa基于层叠结构(压电体层20)的动作而进行变形，可以使压力室622的内部压力适当变化。框体630如图6所示，能够收纳喷嘴板610、压力室基板620和压电元件50。作为框体630的材质，例如可以举出树脂、金属等。液滴喷射头600包括通过上述的保护膜与压电体层的侧面的密接性提高，而使得可靠性提高了的压电元件。因此，能够实现可靠性提高了的液滴喷射头。其中，这里对液滴喷射头600为喷墨式记录头的情况进行了说明。但是，本发明的液滴喷射头例如也可以作为液晶显示器等彩色滤波器的制造中使用的颜料喷射头、有机EL 显示器、FED(面发光显示器)等的电极形成所使用的电极材料喷射头、生物芯片制造所使用的生物体有机物喷射头等而使用。3.液滴喷射装置接下来，参照附图对本实施方式涉及的液滴喷射装置进行说明。液滴喷射装置具有上述的液滴喷射头。下面，对液滴喷射装置是具有上述液滴喷射头600的喷墨式打印机的情况进行说明。图7是示意性地表示本实施方式涉及的液滴喷射装置700的立体图。液滴喷射装置700如图7所示，具备头单元730、驱动部710和控制部760。并且，液滴喷射装置700可以包括装置主体720、供纸部750、设置记录用纸P的托盘721、排出记录用纸P的排出口 722和配置在装置主体720的上表面的操作面板770。头单元730具有由上述的液滴喷射头600构成的喷墨式记录头(以下也简单称作“头”)。头单元730还具备向头供给墨水的墨盒731、和搭载头及墨盒731的搬运部(滑架)732。驱动部710能够使头单元730往复移动。驱动部710具有成为头单元730的驱动源的滑架马达741、和承受滑架马达741的旋转而使头单元730往复移动的往复移动机构 742。往复移动机构742具备滑架引导轴744，其两端被框架(未图示)支承；和正时皮带743，其与滑架引导轴744平行地延伸。滑架引导轴744支承滑架732，以使滑架732 能够自如地往复移动。并且，滑架732被固定于正时皮带743的一部分。若通过滑架马达741的动作使正时皮带743行进，则头单元730被滑架引导轴744引导而往复移动。在进行该往复移动时，从头适当地喷出墨水，对记录用纸P进行打印。另外，在本实施方式中，表示了液滴喷射头600及记录用纸P均进行移动来进行打印的例子，但本发明的液滴喷射装置也可以是液滴喷射头600和记录用纸P彼此相对地改变位置来对记录用纸P进行打印的机构。而且，在本实施方式中，表示了对记录用纸P进行打印的例子，但作为能够利用本发明的液滴喷射装置实施打印的记录介质不局限于纸，也可以举出布、薄膜、金属等广义的介质，能够适当变更构成。控制部760能够控制头单元730、驱动部710和供纸部750。供纸部750能够从托盘721向头单元730侧送入记录用纸P。供纸部750具备成为其驱动源的供纸马达751、和通过供纸马达751的动作而旋转的供纸辊752。供纸辊752 具备隔着记录用纸P的供纸路径上下对置的从动辊75 及驱动辊752b。驱动辊752b与供纸马达751连结。若利用控制部760驱动供纸部750，则记录用纸P被输送而从头单元730 的下方经过。头单元730、驱动部710、控制部760以及供纸部750被设置在装置主体720的内部。液滴喷射装置700包括上述的通过保护膜与压电体层的侧面之间的密接性提高而使可靠性提高了的压电元件。因此，能够实现可靠性提高了的液滴喷射装置。另外，上述例示的液滴喷射装置具有1个液滴喷射头，利用该液滴喷射头能够对记录介质进行打印，但也可以具有多个液滴喷射头。在液滴喷射装置具有多个液滴喷射头的情况下，多个液滴喷射头可以分别独立地如上述那样动作，也可以是多个液滴喷射头彼此连结而成为1个集合的头。作为成为这样的集合的头，例如可以举出多个头的每一个的喷嘴孔整体具有均勻的间隔那样的行式头。以上，作为本发明涉及的液滴喷射装置的一例，对作为喷墨式打印机的喷墨记录装置700进行了说明，但本发明涉及的液滴喷射装置在工业上也能够利用。该情况下，作为被喷出的液体等(液状材料)，能够使用利用溶剂或分散剂将各种功能性材料调整成适当粘度的物质等。本发明的液滴喷射装置除了例示的打印机等图像记录装置以外，还优选用作液晶显示器等彩色滤波器的制造所使用的颜料喷射装置、有机EL显示器、FED (面发光显示器)、电泳显示器等的电极或彩色滤波器的形成所使用的液体材料喷射装置、生物芯片制造所使用的生物体有机材料喷射装置。4.实施例和比较例以下，参照附图，对本发明涉及的压电元件的实施例和比较例进行说明。在实施例中，利用本实施方式涉及的压电元件的制造方法，制作压电元件样品，评价了其保护膜与压电体层之间的密接性和可靠性。其中，为了评价特性而制作的压电元件在基板上以200nm的膜厚形成含有钼(Pt)和铱(Ir)的第1电极10，在第1电极10上以 1300nm的厚度形成由锆钛酸铅(I^b(ZrJi)O3)构成的压电体层20，然后以50nm的膜厚形成了由铱(Ir)构成的第2电极30。然后，按照覆盖压电体层20的侧面22的方式，以IOOnm 的膜厚形成了由氧化铝构成的保护膜40。在硅油中以3分钟左右施加SkVmm1的电场来进行分极处理。在比较例中，通过代替以含有BCl3的氯类气体为主要成分的混合气体，而使用由
11氯气(Cl2)和氩气(Ar)构成的混合气体(混合比为Cl2 Ar = 5 3)进行干蚀刻，来制作与本实施例同样的压电元件样品。关于保护膜与压电体层之间的密接性的评价，对实施例涉及的压电元件样品和比较例涉及的压电元件样品，进行阶段性施加从低电压(20V)至高电压(80V)的电压的耐电压性实验，求出各电压值下的样品的烧毁率。其中，对于实施例和比较例中的压电元件样品，均准备了在基板上具有360区段(segment)的压电元件的压电元件样品。4-1.压电体层的侧面的表面状态(SEM图像)图8㈧是实施例涉及的SEM图像，是表示本实施例涉及的压电元件样品的压电体层的侧面的表面状态的SEM图像。图8(B)是比较例涉及的SEM图像，是表示本比较例涉及的压电元件样品的压电体层的侧面的表面状态的SEM图像。如图8(A)所示，确认了在实施例涉及的压电元件样品的压电体层的侧面，形成从第2电极向第1电极的方向延伸的多个槽。与之相对，如图8(B)所示，在比较例涉及的压电元件样品中，并未观察到在本实施例中能够确认的槽，确认了实质上由平坦的面构成。由此可以确认，根据本实施方式涉及的压电元件的制造方法，能够有效地在压电体层的侧面形成多个槽。4-2.耐电压性实验图9是描绘了针对实施例和比较例涉及的压电元件样品的耐电压性实验的结果的图。横轴表示被施加的电压值(V)，纵轴表示各电压值下的样品的烧损率。这里的烧损率是指，由于在保护膜与压电体层的侧面之间产生裂纹或剥离等而使得电流泄流，因短路等而烧损的样品的比率。即，意味着烧损率越多，越容易在保护膜与压电体层的侧面之间产生剥离或裂纹。电压的施加被设定成从20V至80V阶段性地(每次5V)提升电压，确认了各电压下的实施例和比较例涉及的烧损率。如图9所示，在比较例涉及的样品中，在电压值为35V的阶段能够确认烧损的区段，与此相对，在实施例涉及的样品中，在电压值为50V的阶段之前没有确认烧损的区段。 在电压值为50V的阶段中，由于比较例涉及的样品的大约90%的区段已烧损，所以在实施例涉及的样品中，能够确认通过保护膜与压电体层的侧面之间的密接性提高使得结构上的耐电压性显著提高。由此，根据本实施方式涉及的压电元件，由于通过保护膜与压电体层的侧面之间的密接性提高，成为难以在保护膜与压电体层的侧面之间产生剥离或裂纹的结构，所以耐电压性提高，能够确认具有高的可靠性。如上所述，根据本发明涉及的压电元件和压电元件的制造方法，能够提供提高了保护膜与压电体层之间的密接性的压电元件。另外，上述的实施方式和各种变形都只是一个例子，本发明不局限于这些例子。例如能够适当组合多个实施方式和各变形。本发明不局限于上述的实施方式，还能够进行多种变形。例如，本发明包括与实施方式中说明的构成实质相同的构成(例如功能、方法和结果相同的构成、或者目的和效果相同的构成)。而且，本发明包括将实施方式中说明的构成的非本质的部分进行了置换的构成。另外，本发明包括与实施方式中说明的构成具有相同作用效果的构成、或者能够实现相同目的的构成。此外，本发明包括对实施方式中说明的构成附加公知技术而得到的构成。
权利要求
1.一种压电元件，其特征在于，包括在基板上形成的第1电极、在上述第1电极上形成的压电体层、在上述压电体层上形成的第2电极、和至少覆盖上述压电体层的侧面的保护膜，上述压电体层的上述侧面具有沿着从上述第2电极朝向上述第1电极的方向延伸的多个槽。
2.根据权利要求1所述的压电元件，其特征在于， 上述槽相对于上述侧面的深度为20nm以上200nm以下。
3.根据权利要求1或2所述的压电元件，其特征在于，上述保护膜的材质是绝缘性树脂材料和/或绝缘性无机材料。
4.一种压电执行元件，其特征在于，具备权利要求1 3中任意一项所述的压电元件。
5.一种液滴喷射头，其特征在于，具备权利要求4所述的压电执行元件。
6.一种液滴喷射装置，其特征在于，具备权利要求5所述的液滴喷射头。
7.一种压电元件的制造方法，其特征在于，包括 在基板上形成第1电极的工序；在上述第1电极上形成压电材料膜的工序；通过干蚀刻对上述压电材料膜进行构图，形成压电体层的工序；在上述压电体层上形成第2电极的工序；和形成至少覆盖上述压电体层的侧面的保护膜的工序；上述干蚀刻中的蚀刻气体是以含有BCl3的氯类气体为主要成分的混合气体。
8.根据权利要求7所述的压电元件的制造方法，其特征在于，上述混合气体至少含有BC13、C4F8，上述混合气体中的BCl3相对于C4F8的混合比在1 4的范围内。
9.根据权利要求7或8所述的压电元件的制造方法，其特征在于， 上述干蚀刻在1. OPa以下的压力下进行。
全文摘要
本发明涉及压电元件及其制造方法、压电执行元件、液滴喷射头及装置。用于实现保护膜与压电体层之间的密接性提高了的压电元件等。本发明涉及的压电元件具备在基板上形成的第1电极、在上述第1电极上形成的压电体层、在上述压电体层上形成的第2电极、和至少覆盖上述压电体层的侧面的保护膜，上述压电体层的上述侧面具有沿着从上述第2电极朝向上述第1电极的方向延伸的多个槽。
文档编号H01L41/08GK102214787SQ20111007155
公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月21日 优先权日2010年3月23日
发明者中山雅夫, 大桥幸司, 羽广英树 申请人:精工爱普生株式会社