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JP6489299B2 - Hydrogen barrier film - Google Patents
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Description

この発明は、水素バリア膜に関し、たとえば圧電体または焦電体の水素バリア膜に関する。   The present invention relates to a hydrogen barrier film, for example, a piezoelectric or pyroelectric hydrogen barrier film.

圧電体を用いたアクチュエータとして、インジェットプリントヘッドが知られている。このようなインジェットプリントヘッドの一例は、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されているインジェットプリントヘッドは、ノズル基板と、圧力室基板と、可動膜と、可動膜に接合された圧電素子とを備えている。圧力室基板には、インクが導入される圧力室が形成されており、この圧力室に可動膜が臨んでいる。圧電素子は、可動膜側から、下部電極、圧電体膜および上部電極を積層して構成されている。圧電素子の側面および上面は水素バリア膜によって覆われている。水素バリア膜は、Ａｌ２Ｏ３からなる単膜によって形成されている。 An inkjet print head is known as an actuator using a piezoelectric body. An example of such an ink jet print head is disclosed in Patent Document 1. The ink jet print head disclosed in Patent Document 1 includes a nozzle substrate, a pressure chamber substrate, a movable film, and a piezoelectric element bonded to the movable film. A pressure chamber into which ink is introduced is formed on the pressure chamber substrate, and a movable film faces the pressure chamber. The piezoelectric element is configured by laminating a lower electrode, a piezoelectric film, and an upper electrode from the movable film side. The side surface and upper surface of the piezoelectric element are covered with a hydrogen barrier film. The hydrogen barrier film is formed of a single film made of Al 2 O 3 .

特開２０１３−２１５９３０号公報JP 2013-215930 A

この発明の目的は、水素バリア性の高い水素バリア膜を提供することである。   An object of the present invention is to provide a hydrogen barrier film having a high hydrogen barrier property.

この発明による水素バリア膜は、Ａｌ２Ｏ３からなる第１スパッタ膜と、前記第１スパッタ膜とは異なる条件で成膜されたＡｌ２Ｏ３からなる第２スパッタ膜と、ＳｉＮ膜からなるプラズマＣＶＤ膜との積層膜からなり、前記第１のスパッタ膜の成膜時の圧力が０．０１Ｐａ以上０．１Ｐａ未満であり、前記第２のスパッタ膜の成膜時の圧力が０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ以下である。 Hydrogen barrier film by the present invention comprises a first sputter film made of Al 2 O 3, and a second sputter film and, SiN film made of Al 2 O 3 that are deposited under different conditions from the first sputter film It consists of a laminated film with a plasma CVD film, the pressure at the time of forming the first sputtered film is 0.01 Pa or more and less than 0.1 Pa, and the pressure at the time of forming the second sputtered film is 0.1 Pa. The pressure is 3.0 Pa or less.

スパッタ膜は、良好な水素バリア性を有しているが、段差部に対する被覆性がさほど良くない。また、スパッタ膜は、スパッタ膜が形成される被形成面に凹凸がある場合にピンホールを発生しやすい。一方、プラズマＣＶＤ膜は、スパッタ膜に比べると水素バリア性は劣るが、段差部に対する被覆性が良く、ピンホールを埋める能力も高い。このため、スパッタ膜とプラズマＣＶＤ膜とが積層された構成では、水素バリア膜の厚さが同じであるとすると、水素バリア膜をスパッタ膜のみで形成する場合に比べて、水素バリア効果を高めることができる。   The sputtered film has a good hydrogen barrier property, but the coverage with respect to the step portion is not so good. Further, the sputtered film is likely to generate pinholes when the surface on which the sputtered film is formed has irregularities. On the other hand, the plasma CVD film is inferior in hydrogen barrier property to the sputtered film, but has good coverage with respect to the stepped portion and high ability to fill the pinhole. For this reason, in the configuration in which the sputtered film and the plasma CVD film are laminated, if the thickness of the hydrogen barrier film is the same, the hydrogen barrier effect is enhanced as compared with the case where the hydrogen barrier film is formed only by the sputtered film. be able to.

この発明の一実施形態では、前記第１のスパッタ膜の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、前記第２のスパッタ膜の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、前記プラズマＣＶＤ膜の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、前記第１のスパッタ膜と前記第２のスパッタ膜と前記プラズマＣＶＤ膜との膜厚の合計が１００ｎｍ以下である。 In one embodiment of the present invention, the thickness of the first sputtered film is 10 nm to 100 nm, the thickness of the second sputtered film is 10 nm to 100 nm, and the thickness of the plasma CVD film is The total thickness of the first sputtered film, the second sputtered film, and the plasma CVD film is 100 nm or less.

図１は、この発明が適用されたインクジェットプリントヘッドの模式的な平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of an ink jet print head to which the present invention is applied. 図２は、図１のII-II線に沿う模式的な拡大断面図である。FIG. 2 is a schematic enlarged sectional view taken along line II-II in FIG. 図３は、図１のIII-III線に沿う模式的な拡大断面図である。FIG. 3 is a schematic enlarged sectional view taken along line III-III in FIG. 図４は、前記インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view of the ink jet print head. 図５は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a planar shape of the lower electrode formed on the movable film forming layer by removing the configuration other than the lower electrode formed on the movable film forming layer. 図６は、上部電極の構造と水素バリア膜の構造を示す拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the upper electrode and the structure of the hydrogen barrier film. 図７Ａは、前記インクジェットプリントヘッドの製造工程の一例を示す断面図である。FIG. 7A is a cross-sectional view illustrating an example of the manufacturing process of the inkjet print head. 図７Ｂは、図７Ａの次の工程を示す断面図である。FIG. 7B is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7A. 図７Ｃは、図７Ｂの次の工程を示す断面図である。FIG. 7C is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7B. 図７Ｄは、図７Ｃの次の工程を示す断面図である。FIG. 7D is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7C. 図７Ｅは、図７Ｄの次の工程を示す断面図である。FIG. 7E is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7D. 図７Ｆは、図７Ｅの次の工程を示す断面図である。FIG. 7F is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7E. 図７Ｇは、図７Ｆの次の工程を示す断面図である。FIG. 7G is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7F. 図７Ｈは、図７Ｇの次の工程を示す断面図である。FIG. 7H is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7G. 図７Ｉは、図７Ｈの次の工程を示す断面図である。FIG. 7I is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7H. 図７Ｊは、図７Ｉの次の工程を示す断面図である。FIG. 7J is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7I. 図７Ｋは、図７Ｊの次の工程を示す断面図である。FIG. 7K is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7J. 図７Ｌは、図７Ｋの次の工程を示す断面図である。FIG. 7L is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7K. 図７Ｍは、図１１Ｌの次の工程を示す断面図である。FIG. 7M is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 11L. 図８は、水素バリア膜の変形例を示す拡大断面図である。FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a modification of the hydrogen barrier film. 図９は、水素バリア膜の他の変形例を示す拡大断面図である。FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing another modification of the hydrogen barrier film. 図１０は、この発明が適用された焦電型赤外線イメージセンサを示す模式的な平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view showing a pyroelectric infrared image sensor to which the present invention is applied. 図１１は、図１０のXI-XI線に沿う断面図である。11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. 図１２Ａは、水素バリア膜の構造を示す拡大断面図である。FIG. 12A is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the hydrogen barrier film. 図１２Ｂは、水素バリア膜の変形例を示す拡大断面図である。FIG. 12B is an enlarged cross-sectional view showing a modification of the hydrogen barrier film. 図１２Ｃは、水素バリア膜の他の変形例を示す拡大断面図である。構造を示す拡大断面図である。FIG. 12C is an enlarged cross-sectional view showing another modification of the hydrogen barrier film. It is an expanded sectional view showing a structure. 図１３は、この発明が適用されたインクジェットプリントヘッドの他の例を示す模式的な平面図である。FIG. 13 is a schematic plan view showing another example of the ink jet print head to which the present invention is applied. 図１４は、図１３のXIV-XIV線に沿う模式的な拡大断面図である。FIG. 14 is a schematic enlarged sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 図１５は、図１３のXV-XV線に沿う模式的な拡大断面図である。FIG. 15 is a schematic enlarged sectional view taken along line XV-XV in FIG. 図１６は、前記インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。FIG. 16 is a schematic perspective view of the inkjet print head. 図１７は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。FIG. 17 is a plan view showing a planar shape of the lower electrode formed on the movable film forming layer by removing the configuration other than the lower electrode formed on the movable film forming layer. 図１８は、上部電極の構造を示す拡大斜視図である。FIG. 18 is an enlarged perspective view showing the structure of the upper electrode. 図１９は、上部電極の第１変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 19 is an enlarged perspective view showing a first modification of the upper electrode. 図２０は、上部電極の第２変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 20 is an enlarged perspective view showing a second modification of the upper electrode. 図２１は、上部電極の第３変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 21 is an enlarged perspective view showing a third modification of the upper electrode. 図２２は、上部電極の第４変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 22 is an enlarged perspective view showing a fourth modification of the upper electrode. 図２３は、上部電極の第５変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 23 is an enlarged perspective view showing a fifth modification of the upper electrode. 図２４は、上部電極の第６変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 24 is an enlarged perspective view showing a sixth modification of the upper electrode. 図２５は、上部電極の第７変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 25 is an enlarged perspective view showing a seventh modification of the upper electrode. 図２６は、上部電極の第８変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 26 is an enlarged perspective view showing an eighth modification of the upper electrode. 図２７は、上部電極の第９変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 27 is an enlarged perspective view showing a ninth modification of the upper electrode. 図２８は、上部電極の第１０変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 28 is an enlarged perspective view showing a tenth modification of the upper electrode. 図２９は、上部電極の第１１変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 29 is an enlarged perspective view showing an eleventh modification of the upper electrode. 図３０は、上部電極の第１２変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 30 is an enlarged perspective view showing a twelfth modification of the upper electrode. 図３１は、上部電極の第１３変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 31 is an enlarged perspective view showing a thirteenth modification of the upper electrode. 図３２は、上部電極の第１４変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 32 is an enlarged perspective view showing a fourteenth modification of the upper electrode. 図３３は、上部電極の第１５変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 33 is an enlarged perspective view showing a fifteenth modification of the upper electrode. 図３４は、上部電極の第１６変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 34 is an enlarged perspective view showing a sixteenth modification of the upper electrode. 図３５は、上部電極の第１７変形例を示す拡大斜視図である。FIG. 35 is an enlarged perspective view showing a seventeenth modification of the upper electrode. 図３６は、この発明が適用されたインクジェットプリントヘッドのさらに他の例を示す模式的な平面図である。FIG. 36 is a schematic plan view showing still another example of the ink jet print head to which the present invention is applied. 図３７は、図３６のXXXVII-XXXVII線に沿う模式的な拡大断面図である。FIG. 37 is a schematic enlarged sectional view taken along line XXXVII-XXXVII in FIG. 図３８は、図３６のXXXVIII-XXXVIII線に沿う模式的な拡大断面図である。FIG. 38 is a schematic enlarged sectional view taken along line XXXVIII-XXXVIII in FIG. 図３９は、インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。FIG. 39 is a schematic perspective view of an ink jet print head. 図４０は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。FIG. 40 is a plan view showing a planar shape of the lower electrode formed on the movable film forming layer by removing the configuration other than the lower electrode formed on the movable film forming layer. 図４１は、この発明が適用されたインクジェットプリントヘッドのさらに他の例を示す模式的な平面図である。FIG. 41 is a schematic plan view showing still another example of the ink jet print head to which the present invention is applied. 図４２は、図４１のXLII-XLII線に沿う模式的な拡大断面図である。FIG. 42 is a schematic enlarged cross-sectional view taken along line XLII-XLII in FIG. 図４３は、図４１のXLIII-XLIII線に沿う模式的な拡大断面図である。FIG. 43 is a schematic enlarged sectional view taken along line XLIII-XLIII in FIG. 図４４は、インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。FIG. 44 is a schematic perspective view of an ink jet print head. 図４５は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。FIG. 45 is a plan view showing a planar shape of the lower electrode formed on the movable film forming layer by removing the configuration other than the lower electrode formed on the movable film forming layer. 図４６は、可動膜形成体内に埋め込まれる金属膜の他の例を示す平面図である。FIG. 46 is a plan view showing another example of the metal film embedded in the movable film forming body. 図４７は、この発明が適用された焦電型赤外線イメージセンサの他の例を示す模式的な平面図である。FIG. 47 is a schematic plan view showing another example of a pyroelectric infrared image sensor to which the present invention is applied. 図４８は、図４７のXLVIII-XLVIII線に沿う断面図である。48 is a cross-sectional view taken along line XLVIII-XLVIII in FIG.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明が適用されたインクジェットプリントヘッドの模式的な平面図である。図２は、図１のII-II線に沿う模式的な拡大断面図である。図３は、図１のIII-III線に沿う模式的な拡大断面図である。図４は、インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。ただし、図１および図４においては、図２および図３に符号１３で示される水素バリア膜と、符号１４で示される絶縁膜とが省略されている。図５は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic plan view of an ink jet print head to which the present invention is applied. FIG. 2 is a schematic enlarged sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 3 is a schematic enlarged sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 4 is a schematic perspective view of the ink jet print head. However, in FIG. 1 and FIG. 4, the hydrogen barrier film | membrane shown by the code | symbol 13 in FIG. 2 and FIG. 3 and the insulating film shown by the code | symbol 14 are abbreviate | omitted. FIG. 5 is a plan view showing a planar shape of the lower electrode formed on the movable film forming layer by removing the configuration other than the lower electrode formed on the movable film forming layer.

図２を参照して、インジットプリントヘッド１は、シリコン基板２と、インクを吐出する吐出口３ａを有するノズル基板３とを備えている。シリコン基板２上には、可動膜形成層１０が積層されている。シリコン基板２と可動膜形成層１０との積層体には、インク流路（インク溜まり）としての圧力室(キャビティ)５が形成されている。圧力室５は、シリコン基板２に形成されかつシリコン基板２を厚さ方向に貫通する空間部５Ａと、可動膜形成層１０の裏面（シリコン基板２側の表面）に形成されかつ空間部５Ａに連続する凹部５Ｂとから構成されている。   Referring to FIG. 2, the init print head 1 includes a silicon substrate 2 and a nozzle substrate 3 having an ejection port 3a for ejecting ink. A movable film forming layer 10 is laminated on the silicon substrate 2. In the laminated body of the silicon substrate 2 and the movable film forming layer 10, a pressure chamber (cavity) 5 as an ink flow path (ink reservoir) is formed. The pressure chamber 5 is formed in the space portion 5A formed in the silicon substrate 2 and penetrating the silicon substrate 2 in the thickness direction, and formed on the back surface (surface on the silicon substrate 2 side) of the movable film forming layer 10 and in the space portion 5A. It is comprised from the continuous recessed part 5B.

ノズル基板３は、たとえばシリコンプレートからなり、シリコン基板２の裏面に張り合わされ、シリコン基板２および可動膜形成層１０とともに、圧力室５を区画している。ノズル基板３は、圧力室５に臨む凹部３ｂを有し、凹部３ｂの底面にインク吐出通路３ｃが形成されている。インク吐出通路３ｃは、ノズル基板３を貫通しており、圧力室５とは反対側に吐出口３ａを有している。したがって、圧力室５の容積変化が生じると、圧力室５に溜められたインクは、インク吐出通路３ｃを通り、吐出口３ａから吐出される。   The nozzle substrate 3 is made of, for example, a silicon plate, and is bonded to the back surface of the silicon substrate 2 to partition the pressure chamber 5 together with the silicon substrate 2 and the movable film forming layer 10. The nozzle substrate 3 has a recess 3b facing the pressure chamber 5, and an ink discharge passage 3c is formed on the bottom surface of the recess 3b. The ink discharge passage 3 c passes through the nozzle substrate 3 and has a discharge port 3 a on the side opposite to the pressure chamber 5. Therefore, when the volume change of the pressure chamber 5 occurs, the ink stored in the pressure chamber 5 passes through the ink discharge passage 3c and is discharged from the discharge port 3a.

圧力室５は、シリコン基板２の裏面側から、シリコン基板２および可動膜形成層１０を掘りこんで形成されている。シリコン基板２および可動膜形成層１０には、さらに、圧力室５に連通するインク供給路４（図１および図３を合わせて参照）が形成されている。インク供給路４は、圧力室５に連通しており、インク供給源であるインクタンク（たとえばインクカートリッジ）からのインクを圧力室５に導くように形成されている。   The pressure chamber 5 is formed by digging the silicon substrate 2 and the movable film forming layer 10 from the back side of the silicon substrate 2. The silicon substrate 2 and the movable film forming layer 10 are further formed with an ink supply path 4 (see also FIG. 1 and FIG. 3) communicating with the pressure chamber 5. The ink supply path 4 communicates with the pressure chamber 5 and is formed to guide ink from an ink tank (for example, an ink cartridge) that is an ink supply source to the pressure chamber 5.

圧力室５は、図２の左右方向であるインク流通方向２１に沿って細長く延びて形成されている。可動膜形成層１０における圧力室５の天壁部分は、可動膜（メンブレン）１０Ａを構成している。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、シリコン基板２上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜からなる。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、シリコン基板２上に形成されたシリコン（Ｓｉ）層と、シリコン層上に形成され酸化シリコン（ＳｉＯ２）層と、酸化シリコン層上に形成された窒化シリコン（ＳｉＮ）層との積層体から構成されていてもよい。この明細書において、可動膜１０Ａとは、可動膜形成層１０のうち圧力室５を区画している天壁部を意味している。したがって、可動膜形成層１０のうち、圧力室５の天壁部以外の部分は、可動膜１０Ａを構成していない。 The pressure chamber 5 is formed to be elongated along the ink flow direction 21 which is the left-right direction in FIG. The top wall portion of the pressure chamber 5 in the movable film forming layer 10 constitutes a movable film (membrane) 10A. The movable film 10A (movable film forming layer 10) is made of, for example, a silicon oxide (SiO 2 ) film formed on the silicon substrate 2. The movable film 10A (movable film forming layer 10) is formed on, for example, a silicon (Si) layer formed on the silicon substrate 2, a silicon oxide (SiO 2 ) layer formed on the silicon layer, and a silicon oxide layer. It may be composed of a laminated body with a silicon nitride (SiN) layer formed. In this specification, the movable film 10 </ b> A means the top wall portion that defines the pressure chamber 5 in the movable film forming layer 10. Therefore, portions of the movable film forming layer 10 other than the top wall portion of the pressure chamber 5 do not constitute the movable film 10A.

可動膜１０Ａの厚さは、たとえば、０．４μｍ〜２μｍである。可動膜１０Ａが酸化シリコン膜から構成される場合は、酸化シリコン膜の厚さは１．２μｍ程度であってもよい。可動膜１０Ａが、シリコン層と酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層体から構成される場合には、シリコン層、酸化シリコン層および窒化シリコン層の厚さは、それぞれ０．４μｍ程度であってもよい。   The thickness of the movable film 10A is, for example, 0.4 μm to 2 μm. When the movable film 10A is made of a silicon oxide film, the thickness of the silicon oxide film may be about 1.2 μm. When the movable film 10A is composed of a stacked body of a silicon layer, a silicon oxide layer, and a silicon nitride layer, the thicknesses of the silicon layer, the silicon oxide layer, and the silicon nitride layer are about 0.4 μm, respectively. Also good.

圧力室５は、可動膜１０Ａと、シリコン基板２と、ノズル基板３とによって区画されており、この実施形態では、略直方体状に形成されている。圧力室５の長さはたとえば８００μｍ程度、その幅は５５μｍ程度であってもよい。インク供給路４は、圧力室５の長手方向一端部（この実施形態では、吐出口３ａとは反対側に位置する端部）に連通するように形成されている。ノズル基板３の吐出口３ａは、この実施形態では、圧力室５の長手方向に関する他端部付近に配置されている。   The pressure chamber 5 is partitioned by the movable film 10A, the silicon substrate 2, and the nozzle substrate 3, and is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape in this embodiment. For example, the pressure chamber 5 may have a length of about 800 μm and a width of about 55 μm. The ink supply path 4 is formed so as to communicate with one end in the longitudinal direction of the pressure chamber 5 (in this embodiment, the end located on the side opposite to the ejection port 3a). In this embodiment, the discharge port 3a of the nozzle substrate 3 is disposed near the other end of the pressure chamber 5 in the longitudinal direction.

可動膜１０Ａの表面には、圧電素子６が配置されている。シリコン基板２と可動膜１０Ａと圧電素子６とによって、圧電アクチュエータが構成されている。圧電素子６は、可動膜形成層１０上に形成された下部電極７と、下部電極７上に形成された圧電体膜８と、圧電体膜８上に形成された上部電極９とを備えている。言い換えれば、圧電素子６は、圧電体膜８を上部電極９および下部電極７で上下から挟むことにより構成されている。   A piezoelectric element 6 is disposed on the surface of the movable film 10A. The silicon substrate 2, the movable film 10A, and the piezoelectric element 6 constitute a piezoelectric actuator. The piezoelectric element 6 includes a lower electrode 7 formed on the movable film forming layer 10, a piezoelectric film 8 formed on the lower electrode 7, and an upper electrode 9 formed on the piezoelectric film 8. Yes. In other words, the piezoelectric element 6 is configured by sandwiching the piezoelectric film 8 between the upper electrode 9 and the lower electrode 7 from above and below.

下部電極７は、たとえば、Ｔｉ（チタン）層およびＰｔ（プラチナ）層を可動膜１０Ａ側から順に積層した２層構造を有している。この他にも、Ａｕ（金）膜、Ｃｒ（クロム）層、Ｎｉ（ニッケル）層などの単膜で下部電極７を形成することもできる。下部電極７は、圧電体膜８の下面に接した主電極部７Ａと、圧電体膜８の外方の領域まで延びた延長部７Ｂ（図１、図３〜図５も参照）とを有している。   The lower electrode 7 has, for example, a two-layer structure in which a Ti (titanium) layer and a Pt (platinum) layer are sequentially stacked from the movable film 10A side. In addition, the lower electrode 7 can be formed of a single film such as an Au (gold) film, a Cr (chromium) layer, or a Ni (nickel) layer. The lower electrode 7 has a main electrode portion 7A in contact with the lower surface of the piezoelectric film 8 and an extension portion 7B (see also FIGS. 1 and 3 to 5) extending to the outer region of the piezoelectric film 8. doing.

圧電体膜８としては、たとえば、ゾルゲル法またはスパッタ法によって形成されたＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３：チタン酸ジルコン酸鉛）膜を適用することができる。このような圧電体膜８は、金属酸化物結晶の焼結体からなる。圧電体膜８の厚さは、１μｍ〜５μｍが好ましい。可動膜１０Ａの全体の厚さは、圧電体膜８の厚さと同程度か、圧電体膜の厚さの２／３程度とすることが好ましい。 As the piezoelectric film 8, for example, a PZT (PbZr x Ti 1-x O 3 : lead zirconate titanate) film formed by a sol-gel method or a sputtering method can be applied. Such a piezoelectric film 8 is made of a sintered body of metal oxide crystals. The thickness of the piezoelectric film 8 is preferably 1 μm to 5 μm. The total thickness of the movable film 10A is preferably about the same as the thickness of the piezoelectric film 8 or about 2/3 of the thickness of the piezoelectric film.

上部電極９は、圧電体膜８と平面視でほぼ同じ形状に形成されている。上部電極９は、この実施形態では、導電性酸化膜（たとえば、ＩｒＯ２（酸化イリジウム）膜）および金属膜（たとえば、ＩｒＯ２（酸化イリジウム）膜）が交互に２回繰り返し積層された４層構造を有している。
可動膜形成層１０の表面、圧電素子６の表面および下部電極７の延長部７Ｂの表面は、水素バリア膜１３によって覆われている。水素バリア膜１３は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）からなる。これにより、圧電体膜８の水素還元による特性劣化を防止することができる。水素バリア膜１３上には、絶縁膜１４が積層されている。絶縁膜１４は、たとえば、ＳｉＯ２からなる。絶縁膜１４上には配線１５が形成されている。配線１５は、Ａｌ（アルミニウム）を含む金属材料からなる。 The upper electrode 9 is formed in substantially the same shape as the piezoelectric film 8 in plan view. In this embodiment, the upper electrode 9 has a four-layer structure in which a conductive oxide film (for example, an IrO 2 (iridium oxide) film) and a metal film (for example, an IrO 2 (iridium oxide) film) are alternately and repeatedly stacked twice. It has a structure.
The surface of the movable film forming layer 10, the surface of the piezoelectric element 6, and the surface of the extension 7 </ b> B of the lower electrode 7 are covered with the hydrogen barrier film 13. The hydrogen barrier film 13 is made of, for example, Al 2 O 3 (alumina). Thereby, characteristic deterioration due to hydrogen reduction of the piezoelectric film 8 can be prevented. An insulating film 14 is stacked on the hydrogen barrier film 13. Insulating film 14 is made of, for example, of SiO 2. A wiring 15 is formed on the insulating film 14. The wiring 15 is made of a metal material containing Al (aluminum).

配線１５の一端部は、上部電極９の一端部の上方に配置されている。配線１５と上部電極９との間において、水素バリア膜１３および絶縁膜１４を連続して貫通する貫通孔（コンタクト孔）１６が形成されている。配線１５の一端部は、貫通孔１６に入り込み、貫通孔１６内で上部電極９に接続されている。また、水素バリア膜１３および絶縁膜１４には、上部電極９の表面の中央部（上部電極９の表面における周縁部によって囲まれた部分）に相当する領域に平面視矩形状の開口１７が形成されている。   One end of the wiring 15 is disposed above one end of the upper electrode 9. Between the wiring 15 and the upper electrode 9, a through hole (contact hole) 16 that continuously penetrates the hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14 is formed. One end of the wiring 15 enters the through hole 16 and is connected to the upper electrode 9 in the through hole 16. Further, in the hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14, an opening 17 having a rectangular shape in plan view is formed in a region corresponding to the center portion of the surface of the upper electrode 9 (the portion surrounded by the peripheral edge portion on the surface of the upper electrode 9). Has been.

また、下部電極７の延長部７Ｂ上の所定領域に対応する位置には、水素バリア膜１３および絶縁膜１４を連続して貫通する開口部１８が形成されており、下部電極７の表面が開口部１８を介して露出している。この露出部分は、下部電極７を外部に接続するためのパッド部７ｄを構成している。可動膜形成層１０の表面において、圧電素子６のインク流通方向２１の上流側端よりも上流側においては、圧電素子６の上流側端に近い領域にのみ、水素バリア膜１３および絶縁膜１４は形成されており、それより上流側においては水素バリア膜１３および絶縁膜１４は形成されていない。   In addition, an opening 18 that continuously penetrates the hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14 is formed at a position corresponding to a predetermined region on the extension 7B of the lower electrode 7, and the surface of the lower electrode 7 is opened. It is exposed through the part 18. This exposed portion constitutes a pad portion 7d for connecting the lower electrode 7 to the outside. On the surface of the movable film forming layer 10, the hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14 are only in a region near the upstream end of the piezoelectric element 6 on the upstream side of the upstream end in the ink flow direction 21 of the piezoelectric element 6. The hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14 are not formed on the upstream side.

圧電素子６は、可動膜１０Ａを挟んで圧力室５に対向する位置に形成されている。すなわち、圧電素子６は、可動膜１０Ａの圧力室５とは反対側の表面に接するように形成されている。圧力室５には、図示しないインクタンクからインク供給路４を通って供給されるインクが充填される。可動膜１０Ａは、圧力室５の天面部を区画していて、圧力室５に臨んでいる。可動膜１０Ａは、可動膜形成層１０とシリコン基板２との積層体における圧力室５の周囲の部分によって支持されており、圧力室５に対向する方向（換言すれば可動膜１０Ａの厚さ方向）に変形可能な可撓性を有している。   The piezoelectric element 6 is formed at a position facing the pressure chamber 5 across the movable film 10A. That is, the piezoelectric element 6 is formed so as to be in contact with the surface of the movable film 10 </ b> A opposite to the pressure chamber 5. The pressure chamber 5 is filled with ink supplied from an ink tank (not shown) through the ink supply path 4. The movable film 10 </ b> A partitions the top surface portion of the pressure chamber 5 and faces the pressure chamber 5. The movable film 10A is supported by a portion around the pressure chamber 5 in the stacked body of the movable film forming layer 10 and the silicon substrate 2, and faces the pressure chamber 5 (in other words, the thickness direction of the movable film 10A). ) Is deformable and flexible.

配線１５および下部電極７のパッド部７ｄは、駆動回路２０に接続されている。駆動回路２０は、シリコン基板２の圧力室５とは別の領域に形成されていてもよいし、シリコン基板２外に形成されていてもよい。駆動回路２０から圧電素子６に駆動電圧が印加されると、逆圧電効果によって、圧電体膜８が変形する。これにより、圧電素子６とともに可動膜１０Ａが変形し、それによって、圧力室５の容積変化がもたらされ、圧力室５内のインクが加圧される。加圧されたインクは、インク吐出通路３ｃを通って、吐出口３ａから微小液滴となって吐出される。   The wiring 15 and the pad portion 7 d of the lower electrode 7 are connected to the drive circuit 20. The drive circuit 20 may be formed in a region different from the pressure chamber 5 of the silicon substrate 2 or may be formed outside the silicon substrate 2. When a drive voltage is applied from the drive circuit 20 to the piezoelectric element 6, the piezoelectric film 8 is deformed by the inverse piezoelectric effect. As a result, the movable film 10A is deformed together with the piezoelectric element 6, whereby the volume of the pressure chamber 5 is changed, and the ink in the pressure chamber 5 is pressurized. The pressurized ink is discharged as fine droplets from the discharge port 3a through the ink discharge passage 3c.

図１〜図５を参照して、シリコン基板２と可動膜形成層１０との積層体には、複数の圧力室５が互いに平行に延びてストライプ状に形成されている。複数の圧力室５は、それらの幅方向に微小な間隔（たとえば３０μｍ〜３５０μｍ程度）を開けて等間隔で形成されている。各圧力室５は、平面視において、インク供給路４から吐出通路３ｃに向かうインク流通方向２１に沿って細長く延びた長方形形状を有している。つまり、圧力室５の天面部は、インク流通方向２１に沿う２つの側縁５ｃ，５ｄと、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁５ａ，５ｂとを有している。インク供給路４は、圧力室５の一端部において、２つの通路に分かれて形成されており、共通インク通路１９に連通している。共通インク通路１９は、複数の圧力室５に対応したインク供給路４に連通しており、それらのインク供給路４に、インクタンクからのインクを供給するように形成されている。   1 to 5, a plurality of pressure chambers 5 extend in parallel to each other and are formed in a stripe shape in a stacked body of a silicon substrate 2 and a movable film forming layer 10. The plurality of pressure chambers 5 are formed at equal intervals with a minute interval (for example, about 30 μm to 350 μm) in the width direction thereof. Each of the pressure chambers 5 has a rectangular shape that is elongated along the ink flow direction 21 from the ink supply path 4 toward the discharge path 3c in plan view. That is, the top surface portion of the pressure chamber 5 has two side edges 5 c and 5 d along the ink circulation direction 21 and two end edges 5 a and 5 b along a direction orthogonal to the ink circulation direction 21. The ink supply path 4 is divided into two paths at one end of the pressure chamber 5 and communicates with the common ink path 19. The common ink passage 19 communicates with the ink supply paths 4 corresponding to the plurality of pressure chambers 5 and is formed to supply ink from the ink tanks to these ink supply paths 4.

圧電素子６は、インク流通方向２１（可動膜１０Ａの長手方向と同方向）の長さが、可動膜１０Ａの長手方向の長さよりも短く形成されており、平面視矩形形状を有している。そして、図１に示すように、圧電素子６の短手方向に沿う両端縁６ａ，６ｂは、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の間隔ｄ１（たとえば５μｍ）を開けて内側に配置されている。また、圧電素子６は、可動膜１０Ａの長手方向に直交する短手方向（シリコン基板２の主面に平行な方向）の幅が、可動膜１０Ａ（圧力室５の天面部）の当該短手方向の幅よりも狭く形成されている。そして、圧電素子６の長手方向に沿う両側縁６ｃ，６ｄは、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、所定の間隔ｄ２（たとえば５μｍ）を開けて内側に配置されている。   The piezoelectric element 6 is formed such that the length in the ink distribution direction 21 (the same direction as the longitudinal direction of the movable film 10A) is shorter than the length in the longitudinal direction of the movable film 10A, and has a rectangular shape in plan view. . As shown in FIG. 1, both end edges 6a and 6b along the short direction of the piezoelectric element 6 have a predetermined distance d1 (for example, 5 μm) from the corresponding both end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A. Is placed inside. In addition, the piezoelectric element 6 has a width in the short direction (direction parallel to the main surface of the silicon substrate 2) perpendicular to the longitudinal direction of the movable film 10A, and the short width of the movable film 10A (the top surface portion of the pressure chamber 5). It is formed narrower than the width in the direction. Then, both side edges 6c and 6d along the longitudinal direction of the piezoelectric element 6 are arranged on the inner side with a predetermined distance d2 (for example, 5 μm) with respect to the corresponding side edges 10Ac and 10Ad of the movable film 10A.

下部電極７は、図１および図５に示すように、平面視において、インク流通方向２１に沿う方向に所定幅を有し、かつインク流通方向２１と直交する方向に複数の圧力室５を跨いで延びた平板状であり、複数の圧電素子６に対して共用される共通電極である。下部電極７のインク流通方向２１と直交する方向に沿う第１の辺７ａは、平面視において、複数の圧電素子６の一方の端縁６ａを結ぶ線と整合している。下部電極７の第１の辺７ａに対向する第２の辺７ｂは、複数の圧電素子６の他方の端縁６ｂに対応する可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂよりも外側（インク流通方向２１の下流側）に配置されている。   As shown in FIGS. 1 and 5, the lower electrode 7 has a predetermined width in a direction along the ink flow direction 21 and a plurality of pressure chambers 5 in a direction orthogonal to the ink flow direction 21 in a plan view. Is a common electrode shared by a plurality of piezoelectric elements 6. The first side 7a along the direction orthogonal to the ink flow direction 21 of the lower electrode 7 is aligned with a line connecting one end edges 6a of the plurality of piezoelectric elements 6 in plan view. The second side 7b facing the first side 7a of the lower electrode 7 is outside the edge 10Ab of the movable film 10A corresponding to the other edge 6b of the plurality of piezoelectric elements 6 (downstream in the ink flow direction 21). Side).

下部電極７は、圧電素子６を構成する平面視矩形状の主電極部７Ａと、主電極部７Ａから可動膜形成層１０の表面に沿う方向に引き出され、圧力室５の天面部（可動膜１０Ａ）の周縁を跨いで圧力室５の天面部の周縁の外方に延びた延長部７Ｂとを含んでいる。主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。   The lower electrode 7 is a main electrode portion 7A having a rectangular shape in plan view that constitutes the piezoelectric element 6, and is drawn from the main electrode portion 7A in a direction along the surface of the movable film forming layer 10, and the top surface portion (movable film) of the pressure chamber 5 10A) and an extension portion 7B extending outward from the periphery of the top surface of the pressure chamber 5 across the periphery. The main electrode portion 7A is formed to be shorter than the movable film 10A along the longitudinal direction of the movable film 10A, and both end edges of the main electrode part 7A are predetermined with respect to the corresponding both end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A. It arrange | positions inside the space | interval d1. Further, the main electrode portion 7A is formed such that the width along the short direction of the movable film 10A is narrower than the width of the movable film 10A in the short direction, and both end edges thereof correspond to both sides corresponding to the movable film 10A. With respect to the edges 10Ac, 10Ad, the gap d2 is provided at an inner side.

延長部７Ｂは、平面視において、主電極部７Ａの各側縁から圧力室５の天面部の対応する側縁５ｃ，５ｄを跨いで、圧力室５の天面部の側縁５ｃ，５ｄの外方に延びている。延長部７Ｂは、下部電極７の全領域のうちの主電極部７Ａを除いた領域である。
延長部７Ｂには、各圧電素子６のインク流通方向２１の下流側に、下部電極７を貫通する平面視矩形状の切除部７ｃが形成されている。各切除部７ｃは、平面視において、インク流通方向２１に沿う２つの側縁（短辺）と、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁（長辺）とを有している。切除部７ｃの一方の端縁はインク流通方向２１に関して圧電素子６の端縁６ｂ（主電極部７Ａの下流側の端縁）と整合する位置に配置され、他方の端縁は可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂよりも外側（インク流通方向２１の下流側）に配置されている。切除部７ｃの一方の側縁は可動膜１０Ａの一方の側縁１０Ａｃよりも外側に配置され、切除部７ｃの他方の側縁は可動膜１０Ａの他方の側縁１０Ａｄよりも外側に配置されている。したがって、平面視において、可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂ側の端部は切除部７ｃの内側に配置されている。下部電極７の第２の辺７ｂと複数の切除部７ｃとの間の領域に、インク流通方向２１に直交する方向に細長い矩形状のパッド部７ｄが形成されている。 The extension portion 7B extends from the side edges of the main electrode portion 7A to the corresponding side edges 5c and 5d of the top surface portion of the pressure chamber 5 in plan view, and extends outside the side edges 5c and 5d of the top surface portion of the pressure chamber 5. It extends toward. The extension portion 7B is a region excluding the main electrode portion 7A in the entire region of the lower electrode 7.
In the extension part 7B, a cut-out part 7c having a rectangular shape in plan view that penetrates the lower electrode 7 is formed on the downstream side of the ink flowing direction 21 of each piezoelectric element 6. Each cut portion 7 c has two side edges (short sides) along the ink circulation direction 21 and two end edges (long sides) along a direction orthogonal to the ink circulation direction 21 in plan view. . One edge of the cut portion 7c is arranged at a position aligned with the edge 6b of the piezoelectric element 6 (the edge on the downstream side of the main electrode portion 7A) with respect to the ink flow direction 21, and the other edge of the cut portion 7c is the movable film 10A. It is arranged outside the end edge 10Ab (on the downstream side in the ink circulation direction 21). One side edge of the cut portion 7c is disposed outside the one side edge 10Ac of the movable film 10A, and the other side edge of the cut portion 7c is disposed outside the other side edge 10Ad of the movable film 10A. Yes. Therefore, in a plan view, the end of the movable film 10A on the side of the end edge 10Ab is disposed inside the cut portion 7c. In a region between the second side 7b of the lower electrode 7 and the plurality of cut portions 7c, a rectangular pad portion 7d that is elongated in a direction orthogonal to the ink circulation direction 21 is formed.

図１〜図４を参照して、上部電極９は、平面視において、下部電極７の主電極部７Ａと同じパターンの矩形状に形成されている。すなわち、上部電極９は、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、上部電極９は、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。   1 to 4, the upper electrode 9 is formed in a rectangular shape having the same pattern as the main electrode portion 7 </ b> A of the lower electrode 7 in plan view. That is, the upper electrode 9 is formed to be shorter than the movable film 10A along the longitudinal direction of the movable film 10A, and both end edges of the upper electrode 9 are predetermined with respect to the corresponding both end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A. The space d1 is arranged inside with a gap d1. Further, the upper electrode 9 is formed so that the width along the short direction of the movable film 10A is narrower than the width of the movable film 10A in the short direction, and both end edges thereof correspond to both side edges corresponding to the movable film 10A. With respect to 10Ac and 10Ad, it arrange | positions inside the said space | interval d2.

圧電体膜８は、平面視において、上部電極９と同じパターンの矩形状に形成されている。すなわち、圧電体膜８は、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、圧電体膜８は、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。圧電体膜８の下面は下部電極７の主電極部７Ａの上面に接しており、圧電体膜８の上面は上部電極９の下面に接している。   The piezoelectric film 8 is formed in a rectangular shape having the same pattern as that of the upper electrode 9 in plan view. That is, the piezoelectric film 8 is formed to be shorter than the movable film 10A along the longitudinal direction of the movable film 10A, and both end edges thereof are predetermined with respect to the corresponding both end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A. Are arranged inside with a gap d1. In addition, the piezoelectric film 8 is formed such that the width along the short direction of the movable film 10A is narrower than the width of the movable film 10A in the short direction, and both end edges thereof correspond to both sides corresponding to the movable film 10A. With respect to the edges 10Ac, 10Ad, the gap d2 is provided at an inner side. The lower surface of the piezoelectric film 8 is in contact with the upper surface of the main electrode portion 7 A of the lower electrode 7, and the upper surface of the piezoelectric film 8 is in contact with the lower surface of the upper electrode 9.

配線１５は、一端部が上部電極９の一端部（圧電素子６の一方の端縁６ａ側の端部）に接続されかつ平面視において、インク流通方向２１と反対方向に延びた引き出し部１５Ａと、引き出し部１５Ａと一体化し、引き出し部１５Ａの先端に接続された平面視矩形状のパッド部１５Ｂとからなる。パッド部１５Ｂは、圧電素子６の一方の端縁６ａよりもインク流通方向２１の上流側において、水素バリア膜１３および絶縁膜１４が形成されていない可動膜形成層１０の表面上に形成されている。引き出し部１５Ａは、圧電素子６の上面の一端部（圧電素子６の一方の端縁６ａ側の端部）とそれに連なる圧電素子６の端面とそれに連なる可動膜形成層１０の表面とを覆う絶縁膜１４上に形成された第１部分と、第１部分からパッド部１５Ｂまでの第２部分とを有している。第２部分は、水素バリア膜１３および絶縁膜１４が形成されていない可動膜形成層１０の表面上に形成されている。   The wiring 15 has one end connected to one end of the upper electrode 9 (the end on the one end edge 6a side of the piezoelectric element 6) and a lead portion 15A extending in a direction opposite to the ink flow direction 21 in plan view. The pad portion 15B is integrated with the lead portion 15A and connected to the tip of the lead portion 15A. The pad portion 15B is formed on the surface of the movable film forming layer 10 where the hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14 are not formed, upstream of the one edge 6a of the piezoelectric element 6 in the ink flow direction 21. Yes. The lead portion 15A is an insulating material that covers one end portion of the upper surface of the piezoelectric element 6 (the end portion on the one end edge 6a side of the piezoelectric element 6), the end surface of the piezoelectric element 6 that is connected to the end, It has the 1st part formed on the film | membrane 14, and the 2nd part from the 1st part to the pad part 15B. The second portion is formed on the surface of the movable film forming layer 10 where the hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14 are not formed.

図６は、上部電極９の構造と水素バリア膜１３の構造を示す拡大断面図であり、図３の切断面に対応している。
上部電極９は、導電性酸化膜であるＩｒＯ２（酸化イリジウム）膜３１と、金属膜であるＩｒ（イリジウム）膜３２とが交互に２回繰り返し積層された構造を有している。具体的には、上部電極９は、ＩｒＯ２膜３１、Ｉｒ膜３２、ＩｒＯ２膜３１およびＩｒ膜３２を圧電体膜８側から順に積層した４層構造を有している。各ＩｒＯ２膜３１の膜厚は、たとえば２０ｎｍであり、各Ｉｒ膜３２の膜厚は、たとえば１０ｎｍである。 6 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the upper electrode 9 and the structure of the hydrogen barrier film 13, and corresponds to the cut surface of FIG.
Upper electrode 9, and IrO 2 (iridium oxide) film 31 is a conductive oxide film, and the Ir (iridium) film 32 is a metal film has a two iterations laminated in alternately. Specifically, the upper electrode 9 has a four-layer structure in which an IrO 2 film 31, an Ir film 32, an IrO 2 film 31, and an Ir film 32 are sequentially stacked from the piezoelectric film 8 side. The film thickness of each IrO 2 film 31 is, for example, 20 nm, and the film thickness of each Ir film 32 is, for example, 10 nm.

水素バリア膜１３は、異なる条件で成膜した２種類の２種類のスパッタ膜４１，４２からなる。具体的には、水素バリア膜１３は、下層側の第１スパッタ膜４１と上層側の第２スパッタ膜４２とを積層した２層構造を有している。この実施形態では、第１スパッタ膜４１および第２スパッタ膜４２は、共にＡｌ２Ｏ３（アルミナ）のスパッタ膜からなる。第１スパッタ膜４１および第２スパッタ膜４２は、ＴｉＯ膜（二酸化チタン膜）であってもよく、ＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）であってもよい。 The hydrogen barrier film 13 includes two types of sputtered films 41 and 42 formed under different conditions. Specifically, the hydrogen barrier film 13 has a two-layer structure in which a first sputter film 41 on the lower layer side and a second sputter film 42 on the upper layer side are laminated. In this embodiment, the first sputtered film 41 and the second sputtered film 42 are both made of a sputtered film of Al 2 O 3 (alumina). The first sputtered film 41 and the second sputtered film 42 may be a TiO film (titanium dioxide film) or a SiN film (silicon nitride film).

第１スパッタ膜４１は、たとえば、０．０１Ｐａ以上０．１Ｐａ未満の低圧条件化で成膜され、第２スパッタ膜４２は、たとえば、０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ以下の高圧条件化で成膜される。第１スパッタ膜４１の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第２スパッタ膜４２の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第１スパッタ膜４１と第２スパッタ膜４２との膜厚の総和は、１００ｎｍ以下であってもよい。たとえば、第１スパッタ膜４１の膜厚は３０ｎｍであり、第２スパッタ膜４２の膜厚は３０ｎｍであってもよい。   The first sputtered film 41 is formed, for example, under a low pressure condition of 0.01 Pa or more and less than 0.1 Pa, and the second sputtered film 42 is formed, for example, under a high pressure condition of 0.1 Pa or more and 3.0 Pa or less. Is done. The film thickness of the first sputtered film 41 may be 10 nm or more and 100 nm or less. The film thickness of the second sputtered film 42 may be 10 nm or more and 100 nm or less. The total film thickness of the first sputtered film 41 and the second sputtered film 42 may be 100 nm or less. For example, the film thickness of the first sputtered film 41 may be 30 nm, and the film thickness of the second sputtered film 42 may be 30 nm.

水素バリア膜１３は、異なる条件で成膜した３種類以上のスパッタ膜から構成されていてもよい。
圧電素子６を形成した後に絶縁膜１４が形成されるが、絶縁膜１４を形成する過程において水素が圧電体膜８に入って、圧電特性が劣化するおそれがある。
前述のインクジェットプリントヘッド１では、上部電極９は、ＩｒＯ２膜３１、Ｉｒ膜３２、ＩｒＯ２膜３１およびＩｒ膜３２を圧電体膜８側から順に積層した４層構造を有しているので、上部電極をＩｒ等の金属単膜で厚く形成するよりも、薄い全体膜厚で大きな水素バリア効果が得られる。これにより、圧電体膜８の水素還元による特性劣化を抑制することができる。この理由について説明する。導電性酸化膜であるＩｒＯ２膜は、水素が入ってくると犠牲になり、Ｉｒに変化する。それにより、水素をトラップまたはブロックする機能がある。金属膜であるＩｒ膜は、ある程度密度が高く、酸素、水素に対するバリア性能を有するが、多結晶であるため、結晶粒界(Grain boundary)から水素が入る可能性がある。そこで、導電性酸化膜であるＩｒＯ２膜と金属膜であるＩｒ膜とを交互に２回以上繰り返し積層することにより、水素バリア性の高い上部電極が得られる。 The hydrogen barrier film 13 may be composed of three or more types of sputtered films formed under different conditions.
Although the insulating film 14 is formed after the piezoelectric element 6 is formed, hydrogen may enter the piezoelectric film 8 in the process of forming the insulating film 14 and the piezoelectric characteristics may be deteriorated.
In the above-described inkjet printhead 1, the upper electrode 9 has a four-layer structure in which the IrO 2 film 31, the Ir film 32, the IrO 2 film 31 and the Ir film 32 are stacked in this order from the piezoelectric film 8 side. A larger hydrogen barrier effect can be obtained with a thin overall film thickness than when the upper electrode is formed thick with a single metal film such as Ir. Thereby, characteristic deterioration due to hydrogen reduction of the piezoelectric film 8 can be suppressed. The reason for this will be described. The IrO 2 film, which is a conductive oxide film, is sacrificed when hydrogen enters and changes to Ir. Thereby, it has a function of trapping or blocking hydrogen. The Ir film, which is a metal film, has a high density to some extent and has a barrier performance against oxygen and hydrogen. However, since it is polycrystalline, hydrogen may enter from a grain boundary. Therefore, an upper electrode having a high hydrogen barrier property can be obtained by alternately and repeatedly laminating an IrO 2 film as a conductive oxide film and an Ir film as a metal film twice or more.

なお、導電性酸化膜として、ＩｒＯ２膜の代わりに、たとえば、ＳｒＲｕ０３（ルテニウム酸ストロンチウム）膜を用いてもよい。また、金属膜として、Ｉｒ膜の代わりに、たとえば、Ｐｔ、Ａｕ等を用いてもよい。
後述するように、絶縁膜１４を形成する過程においては、圧電素子６の表面および側面は水素バリア膜１３によって覆われており、この水素バリア膜１３によっても圧電体膜８の水素還元による特性劣化が抑制される。特に、このインジェットプリントヘッド１では、水素バリア膜１３は、異なる条件で成膜された第１スパッタ膜４１および第２スパッタ膜４２を積層した２層構造を有している。第１スパッタ膜４１と第２スパッタ膜４２とは、異なる条件で成膜されているため、特性の異なる膜となる。つまり、水素バリア膜１３は、特性の異なる２種類のスパッタ膜４１，４２の積層膜から構成されるので、水素バリア膜１３の水素バリア性を高めることができる。これにより、圧電体膜８の水素還元による特性劣化をより効果的に抑制することができる。 For example, an SrRuO 3 (strontium ruthenate) film may be used as the conductive oxide film instead of the IrO 2 film. Further, as the metal film, for example, Pt, Au or the like may be used instead of the Ir film.
As will be described later, in the process of forming the insulating film 14, the surface and side surfaces of the piezoelectric element 6 are covered with the hydrogen barrier film 13, and the hydrogen barrier film 13 also deteriorates the characteristics of the piezoelectric film 8 due to hydrogen reduction. Is suppressed. In particular, in this imprint print head 1, the hydrogen barrier film 13 has a two-layer structure in which a first sputtered film 41 and a second sputtered film 42 formed under different conditions are laminated. Since the first sputtered film 41 and the second sputtered film 42 are formed under different conditions, they have different characteristics. That is, since the hydrogen barrier film 13 is composed of a laminated film of two types of sputtered films 41 and 42 having different characteristics, the hydrogen barrier property of the hydrogen barrier film 13 can be improved. Thereby, characteristic deterioration due to hydrogen reduction of the piezoelectric film 8 can be more effectively suppressed.

図７Ａ〜図７Ｍは、前記インジェットプリントヘッド１の製造工程の一例を示す断面図であり、図２に対応する切断面を示す。
まず、図７Ａに示すように、シリコン基板２の表面に可動膜形成層１０が形成される。ただし、シリコン基板２としては、最終的なシリコン基板２の厚さより厚いものが用いられる。具体的には、シリコン基板２の表面に酸化シリコン層（たとえば、１．２μｍ厚）が形成される。可動膜形成層１０が、シリコン層と酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層体で構成される場合には、シリコン基板２の表面にシリコン層（たとえば０．４μｍ厚）が形成され、シリコン層上に酸化シリコン層（たとえば０．４μｍ厚）が形成され、酸化シリコン層上に窒化シリコン層（たとえば０．４μｍ厚）が形成される。可動膜形成層１０の表面には、たとえば、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２などの下地酸化膜が形成されてもよい。これらの下地酸化膜は、後に形成される圧電体膜８からの金属原子（たとえば、Ｐｂ）の抜け出しを防ぐ。金属電子が抜け出すと、圧電体膜８の圧電特性が悪くなるおそれがある。また、抜け出した金属原子が可動膜１０Ａを構成するシリコン層に混入すると可動膜１０Ａの耐久性が悪化するおそれがある。 7A to 7M are cross-sectional views showing an example of the manufacturing process of the ink jet print head 1, and show a cut surface corresponding to FIG.
First, as shown in FIG. 7A, the movable film forming layer 10 is formed on the surface of the silicon substrate 2. However, the silicon substrate 2 is thicker than the final silicon substrate 2. Specifically, a silicon oxide layer (for example, 1.2 μm thick) is formed on the surface of the silicon substrate 2. In the case where the movable film forming layer 10 is composed of a laminated body of a silicon layer, a silicon oxide layer, and a silicon nitride layer, a silicon layer (for example, 0.4 μm thick) is formed on the surface of the silicon substrate 2, and the silicon layer A silicon oxide layer (for example, 0.4 μm thickness) is formed thereon, and a silicon nitride layer (for example, 0.4 μm thickness) is formed on the silicon oxide layer. A base oxide film such as Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 may be formed on the surface of the movable film forming layer 10. These base oxide films prevent escape of metal atoms (for example, Pb) from the piezoelectric film 8 to be formed later. If metal electrons escape, the piezoelectric characteristics of the piezoelectric film 8 may deteriorate. Further, when the escaped metal atoms are mixed into the silicon layer constituting the movable film 10A, the durability of the movable film 10A may be deteriorated.

次に、図７Ｂに示すように、可動膜形成層１０の上（前記下地酸化膜が形成されている場合には当該下地酸化膜の上）に、下部電極７の材料層である下部電極膜５７が形成される。下部電極膜５７は、たとえば、Ｔｉ膜（たとえば１０ｎｍ〜４０ｎｍ厚）を下層としＰｔ膜（たとえば１０ｎｍ〜４００ｎｍ厚）を上層とするＰｔ／Ｔｉ積層膜からなる。このような下部電極膜５７は、スパッタ法で形成されてもよい。   Next, as shown in FIG. 7B, a lower electrode film that is a material layer of the lower electrode 7 is formed on the movable film forming layer 10 (on the base oxide film when the base oxide film is formed). 57 is formed. The lower electrode film 57 is made of, for example, a Pt / Ti laminated film having a Ti film (for example, 10 nm to 40 nm thickness) as a lower layer and a Pt film (for example, 10 nm to 400 nm thickness) as an upper layer. Such a lower electrode film 57 may be formed by sputtering.

次に、図７Ｃに示すように、圧電体膜８の材料膜（圧電体材料膜）５８が下部電極膜５７上の全面に形成される。具体的には、たとえば、ゾルゲル法によって１μｍ〜５μｍ厚のＰＺＴ膜が形成される。このようなＰＺＴ膜は、金属酸化物結晶粒の焼結体からなる。
次に、図７Ｄに示すように、圧電体材料膜５８の全面に上部電極９の材料である上部電極膜５９が形成される。上部電極膜５９は、図６に示すように、ＩｒＯ２膜（たとえば２０ｎｍ厚）、Ｉｒ膜（たとえば１０ｎｍ厚）、ＩｒＯ２膜（たとえば２０ｎｍ厚）およびＩｒ膜（たとえば１０ｎｍ厚）を圧電体材料膜５８側から順に積層したＩｒ０２／Ｉｒ／Ｉｒ０２／Ｉｒ積層膜からなる。このような上部電極膜５９は、スパッタ法で形成されてもよい。 Next, as shown in FIG. 7C, a material film (piezoelectric material film) 58 of the piezoelectric film 8 is formed on the entire surface of the lower electrode film 57. Specifically, for example, a PZT film having a thickness of 1 μm to 5 μm is formed by a sol-gel method. Such a PZT film is made of a sintered body of metal oxide crystal grains.
Next, as shown in FIG. 7D, an upper electrode film 59 that is a material of the upper electrode 9 is formed on the entire surface of the piezoelectric material film 58. As shown in FIG. 6, the upper electrode film 59 is made of an IrO 2 film (for example, 20 nm thick), an Ir film (for example, 10 nm thick), an IrO 2 film (for example, 20 nm thick) and an Ir film (for example, 10 nm thick) as a piezoelectric material. It consists of an Ir0 2 / Ir / Ir0 2 / Ir laminated film laminated in order from the film 58 side. Such an upper electrode film 59 may be formed by sputtering.

次に、図７Ｅおよび図７Ｆに示すように、上部電極膜５９、圧電体材料膜５８および下部電極膜５７のパターニングが行われる。まず、図７Ｅに示すように、フォトグラフィによって、下部電極７のパターンのレジストマスクが形成され、このレジストマスクをマスクとして、上部電極膜５９、圧電体材料膜５８および下部電極膜５７が同一パターンにエッチングされることにより、所定パターンの下部電極膜５７が形成される。より詳細には、上部電極膜５９はドライエッチングによってパターニングされ、圧電体材料膜５８はウェットエッチングによってパターニングされ、下部電極膜５７はドライエッチングによってパターニングされる。こうして、下部電極７が形成される。圧電体材料膜５８のウェットエッチングに用いるエッチャントは、塩酸を主体とした酸類であってもよい。   Next, as shown in FIGS. 7E and 7F, the upper electrode film 59, the piezoelectric material film 58, and the lower electrode film 57 are patterned. First, as shown in FIG. 7E, a resist mask having a pattern of the lower electrode 7 is formed by photolithography, and the upper electrode film 59, the piezoelectric material film 58, and the lower electrode film 57 have the same pattern using the resist mask as a mask. As a result, the lower electrode film 57 having a predetermined pattern is formed. More specifically, the upper electrode film 59 is patterned by dry etching, the piezoelectric material film 58 is patterned by wet etching, and the lower electrode film 57 is patterned by dry etching. Thus, the lower electrode 7 is formed. The etchant used for wet etching of the piezoelectric material film 58 may be an acid mainly composed of hydrochloric acid.

次に、レジストマスクを剥離した後、フォトリソグラフィによって、圧電体膜８のパターンのレジストマスクが形成され、このレジストパターンを用いて、上部電極膜５９および圧電体材料膜５８が同一パターンにエッチングされる。より詳細には、上部電極膜５９はドライエッチングによってパターニングされ、圧電体材料膜５８はウェットエッチングによってパターニングされる。これにより、図７Ｆに示すように、圧電体膜８および上部電極９が形成される。これにより、下部電極の主電極部７Ａ、圧電体膜８および上部電極９からなる圧電素子６が形成される。   Next, after removing the resist mask, a resist mask having a pattern of the piezoelectric film 8 is formed by photolithography, and the upper electrode film 59 and the piezoelectric material film 58 are etched into the same pattern using this resist pattern. The More specifically, the upper electrode film 59 is patterned by dry etching, and the piezoelectric material film 58 is patterned by wet etching. Thereby, as shown in FIG. 7F, the piezoelectric film 8 and the upper electrode 9 are formed. Thereby, the piezoelectric element 6 including the main electrode portion 7A of the lower electrode, the piezoelectric film 8 and the upper electrode 9 is formed.

次に、図７Ｇに示すように、レジストマスクを剥離した後、全面を覆う水素バリア膜１３が形成される。水素バリア膜１３は、図６に示すように、第１スパッタ膜４１を下層とし第２スパッタ膜４２を上層とする積層膜からなる。第１スパッタ膜４１は、たとえば、０．０１Ｐａ以上０．１Ｐａ未満の低圧条件化で成膜され、第２スパッタ膜４２は、たとえば、０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ以下の高圧条件化で成膜される。第１スパッタ膜４１は、たとえばＡｌ２Ｏ３膜であり、その膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第２スパッタ膜４２は、たとえばＡｌ２Ｏ３膜であり、その膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。 Next, as shown in FIG. 7G, after removing the resist mask, a hydrogen barrier film 13 covering the entire surface is formed. As shown in FIG. 6, the hydrogen barrier film 13 is a laminated film having the first sputtered film 41 as a lower layer and the second sputtered film 42 as an upper layer. The first sputtered film 41 is formed, for example, under a low pressure condition of 0.01 Pa or more and less than 0.1 Pa, and the second sputtered film 42 is formed, for example, under a high pressure condition of 0.1 Pa or more and 3.0 Pa or less. Is done. The first sputtered film 41 is, for example, an Al 2 O 3 film, and the film thickness may be 10 nm or more and 100 nm or less. The second sputtered film 42 is, for example, an Al 2 O 3 film, and the film thickness may be 10 nm or more and 100 nm or less.

次に、図７Ｈに示すように、水素バリア膜１３上の全面に絶縁膜１４が形成される。絶縁膜１４は、ＳｉＯ２膜であってもよく、その膜厚は、２５０ｎｍ〜１０００ｎｍであってもよい。
次に、図７Ｉに示すように、絶縁膜１４および水素バリア膜１３における圧電素子６のインク流通方向２１（図２参照）の上流側の端縁よりも上流側にある部分のうち、圧電素子６の近傍部分を除く部分が除去される。同時に、絶縁膜１４および水素バリア膜１３の両方に、貫通孔１６および開口１８が形成される。 Next, as shown in FIG. 7H, an insulating film 14 is formed on the entire surface of the hydrogen barrier film 13. The insulating film 14 may be a SiO 2 film, and the film thickness may be 250 nm to 1000 nm.
Next, as shown in FIG. 7I, the piezoelectric element in the insulating film 14 and the hydrogen barrier film 13 out of the upstream side edge of the ink flowing direction 21 (see FIG. 2) of the piezoelectric element 6 in the piezoelectric element 6. A portion excluding the vicinity of 6 is removed. At the same time, the through hole 16 and the opening 18 are formed in both the insulating film 14 and the hydrogen barrier film 13.

次に、貫通孔１６内を含む絶縁膜１４上に、配線１５を構成する配線膜が形成される。この後、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、配線膜がパターニングされることにより、図７Ｊに示すように、上部電極９に接続された配線１５が形成される。
次に、図７Ｋに示すように、絶縁膜１４および水素バリア膜１３における上部電極９の上面中央領域に、開口１７が形成される。 Next, a wiring film constituting the wiring 15 is formed on the insulating film 14 including the inside of the through hole 16. Thereafter, the wiring film is patterned by photolithography and etching, thereby forming the wiring 15 connected to the upper electrode 9 as shown in FIG. 7J.
Next, as shown in FIG. 7K, an opening 17 is formed in the upper surface central region of the upper electrode 9 in the insulating film 14 and the hydrogen barrier film 13.

次に、図７Ｌに示すように、シリコン基板２を薄くするための裏面研削が行われる。基板２が裏面から研磨されることにより、基板２が薄膜化される。たとえば、初期状態で６７０μｍ厚程度のシリコン基板２が、３００μｍ厚程度に薄型化されてもよい。
次に、図７Ｍに示すように、シリコン基板２と可動膜形成層１０との積層体に対して、シリコン基板２の裏面からエッチング（ドライエッチングまたはウェットエッチング）を行うことによって、圧力室５、インク供給路４および共通インク通路１９が形成され、同時に可動膜１０Ａが形成される。このエッチングの際、水素バリア膜１３および可動膜形成層１０の表面に形成される下地酸化膜は、圧電体膜８から金属元素（ＰＺＴの場合は、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）が抜け出すことを防止し、圧電体膜８の圧電特性を良好に保つ。また、前述のとおり、可動膜形成層１０の表面に形成される下地酸化膜は、可動膜１０Ａを形成するシリコン層の耐久性の維持に寄与する。 Next, as shown in FIG. 7L, back surface grinding for thinning the silicon substrate 2 is performed. By polishing the substrate 2 from the back surface, the substrate 2 is thinned. For example, the silicon substrate 2 having a thickness of about 670 μm in the initial state may be thinned to a thickness of about 300 μm.
Next, as shown in FIG. 7M, by performing etching (dry etching or wet etching) from the back surface of the silicon substrate 2 on the stacked body of the silicon substrate 2 and the movable film forming layer 10, the pressure chamber 5, The ink supply path 4 and the common ink path 19 are formed, and the movable film 10A is formed at the same time. During this etching, the base oxide film formed on the surfaces of the hydrogen barrier film 13 and the movable film forming layer 10 prevents the metal element (Pb, Zr, Ti in the case of PZT) from escaping from the piezoelectric film 8. In addition, the piezoelectric characteristics of the piezoelectric film 8 are kept good. Further, as described above, the base oxide film formed on the surface of the movable film forming layer 10 contributes to maintaining the durability of the silicon layer forming the movable film 10A.

この後、図７には図示しないが、ノズル基板３がシリコン基板２の裏面に張り合わされることにより、図１〜図４に示されるインジェットプリントヘッド１が得られる。
図８は、水素バリア膜１３の変形例を示す拡大断面図である。図８は、図６に対応した切断面を示している。図８において、前述の図６の各部に対応する部分には、図６と同じ符号を付して示す。 Thereafter, although not shown in FIG. 7, the nozzle substrate 3 is bonded to the back surface of the silicon substrate 2, whereby the ink jet print head 1 shown in FIGS. 1 to 4 is obtained.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a modification of the hydrogen barrier film 13. FIG. 8 shows a cut surface corresponding to FIG. 8, parts corresponding to the respective parts in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals as in FIG.

この水素バリア膜１３は、スパッタ法によって成膜された下層側のスパッタ膜４３とプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって成膜された上層側のプラズマＣＶＤ膜４４とを積層した積層膜から構成されている。スパッタ膜４３は、スパッタ法によって成膜されたＡｌ２Ｏ３膜からなる。プラズマＣＶＤ膜４４は、プラズマＣＶＤ法によって成膜されたＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）からなる。 The hydrogen barrier film 13 is composed of a laminated film in which a lower-side sputtering film 43 formed by a sputtering method and an upper-layer plasma CVD film 44 formed by a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method are laminated. ing. The sputtered film 43 is made of an Al 2 O 3 film formed by a sputtering method. The plasma CVD film 44 is made of a SiN film (silicon nitride film) formed by a plasma CVD method.

スパッタ膜４３は、良好な水素バリア性を有しているが、圧電素子６の側面（圧電体膜８の側面）に対する被覆性がさほど良くない。また、スパッタ膜４３は、圧電体膜８の表面に凹凸がある場合にピンホールを発生しやすい。一方、プラズマＣＶＤ膜４４は、スパッタ膜４３に比べると水素バリア性は劣るが、圧電素子６の側面にまわり込やすく、ピンホールを埋める能力も高い。このため、水素バリア膜の厚さが同じである場合には、水素バリア膜をスパッタ膜のみで形成する場合に比べて、水素バリア膜をスパッタ膜とプラズマＣＶＤ膜との積層膜で形成した場合の方が、水素バリア効果を高めることができる。   The sputtered film 43 has a good hydrogen barrier property, but the coverage with respect to the side surface of the piezoelectric element 6 (side surface of the piezoelectric film 8) is not so good. Further, the sputtered film 43 easily generates pinholes when the surface of the piezoelectric film 8 is uneven. On the other hand, the plasma CVD film 44 is inferior to the sputtered film 43 in hydrogen barrier property, but easily penetrates into the side surface of the piezoelectric element 6 and has a high ability to fill a pinhole. For this reason, when the thickness of the hydrogen barrier film is the same, when the hydrogen barrier film is formed of a laminated film of a sputtered film and a plasma CVD film, compared to the case where the hydrogen barrier film is formed of only the sputtered film. This can enhance the hydrogen barrier effect.

言い換えれば、水素バリア膜をスパッタ膜とプラズマＣＶＤ膜との積層膜で形成した場合には、水素バリア膜をスパッタ膜のみで形成する場合に比べて、水素バリア膜を薄くしても、水素バリア性を保持することができる。したがって、水素バリア膜を薄くすることができるから、可動膜１０Ａの変位を大きくすることが可能となる。
スパッタ膜４３の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。プラズマＣＶＤ膜４４の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。スパッタ膜４３とプラズマＣＶＤ膜４４との膜厚の総和は、１００ｎｍ以下であってもよい。たとえば、スパッタ膜４３の膜厚は３０ｎｍであり、プラズマＣＶＤ膜４４の膜厚は３０ｎｍであってもよい。水素バリア膜１３の厚さを薄くするために、スパッタ膜４３の膜厚を、プラズマＣＶＤ膜４４の膜厚よりも薄くしてもよい。 In other words, when the hydrogen barrier film is formed of a laminated film of a sputtered film and a plasma CVD film, the hydrogen barrier film can be made thinner even if the hydrogen barrier film is made thinner than when the hydrogen barrier film is formed of only the sputtered film. Sex can be maintained. Therefore, since the hydrogen barrier film can be thinned, the displacement of the movable film 10A can be increased.
The film thickness of the sputtered film 43 may be 10 nm or more and 100 nm or less. The film thickness of the plasma CVD film 44 may be 10 nm or more and 100 nm or less. The total film thickness of the sputtered film 43 and the plasma CVD film 44 may be 100 nm or less. For example, the film thickness of the sputtered film 43 may be 30 nm, and the film thickness of the plasma CVD film 44 may be 30 nm. In order to reduce the thickness of the hydrogen barrier film 13, the film thickness of the sputtered film 43 may be made thinner than the film thickness of the plasma CVD film 44.

図９は、水素バリア膜１３の他の変形例を示す拡大断面図である。図９は、図６に対応した切断面を示している。図９において、前述の図６の各部に対応する部分には、図６と同じ符号を付して示す。
この水素バリア膜１３は、最下層の第１スパッタ膜４５と、第１スパッタ膜４５とは異なる条件で成膜された中間層の第２スパッタ膜４６と、最上層のプラズマＣＶＤ膜４７とを積層した積層膜から構成されている。第１スパッタ膜４５は、図６の第１スパッタ膜４１と同じ条件で成膜されたＡｌ２Ｏ３膜であってもよい。第２スパッタ膜４６は、図６の第２スパッタ膜４２と同じ条件で成膜されたＡｌ２Ｏ３膜であってもよい。プラズマＣＶＤ膜４７は、図８のプラズマＣＶＤ膜４４と同様に、プラズマＣＶＤ法によって成膜されたＳｉＮ膜からなる。 FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing another modification of the hydrogen barrier film 13. FIG. 9 shows a cut surface corresponding to FIG. 9, parts corresponding to the respective parts in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
The hydrogen barrier film 13 includes a lowermost first sputtered film 45, an intermediate second sputtered film 46 formed under different conditions from the first sputtered film 45, and an uppermost plasma CVD film 47. It is comprised from the laminated film laminated | stacked. The first sputtered film 45 may be an Al 2 O 3 film formed under the same conditions as the first sputtered film 41 in FIG. The second sputtered film 46 may be an Al 2 O 3 film formed under the same conditions as the second sputtered film 42 in FIG. The plasma CVD film 47 is made of a SiN film formed by a plasma CVD method, like the plasma CVD film 44 of FIG.

第１スパッタ膜４５および第２スパッタ膜４６膜厚は、それぞれ１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。プラズマＣＶＤ膜４７の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第１スパッタ膜４５と第２スパッタ膜４６とプラズマＣＶＤ膜４７との膜厚の総和は、１００ｎｍ以下であってもよい。たとえば、第１スパッタ膜４５、第２スパッタ膜４６およびプラズマＣＶＤ膜４７の膜厚は、それぞれ２０ｎｍであってもよい。   The film thickness of the first sputtered film 45 and the second sputtered film 46 may be 10 nm or more and 100 nm or less, respectively. The film thickness of the plasma CVD film 47 may be 10 nm or more and 100 nm or less. The total film thickness of the first sputtered film 45, the second sputtered film 46, and the plasma CVD film 47 may be 100 nm or less. For example, the thicknesses of the first sputtered film 45, the second sputtered film 46, and the plasma CVD film 47 may be 20 nm, respectively.

図１０は、この発明が適用された焦電型赤外線イメージセンサを示す模式的な平面図である。図１１は、図１０のXI-XI線に沿う断面図である。
焦電型赤外線イメージセンサ１０１は、赤外線による温度変化によって焦電体の表面電荷が変化することを利用して、赤外線量を検出するものである。焦電型赤外線イメージセンサ１０１は、シリコン基板１０２と、シリコン基板１０２上に形成された断熱膜（メンブレン）１０３と、断熱膜１０３上に形成された焦電素子１０４とを含む。 FIG. 10 is a schematic plan view showing a pyroelectric infrared image sensor to which the present invention is applied. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG.
The pyroelectric infrared image sensor 101 detects the amount of infrared rays by utilizing the fact that the surface charge of the pyroelectric material changes due to temperature changes caused by infrared rays. The pyroelectric infrared image sensor 101 includes a silicon substrate 102, a heat insulating film (membrane) 103 formed on the silicon substrate 102, and a pyroelectric element 104 formed on the heat insulating film 103.

シリコン基板１０２には、焦電素子１３からシリコン基板１０への伝熱を防ぐためのキャビティ１０５が形成されている。キャビティ１０５は、シリコン基板１０２の裏面側から、シリコン基板１０２を掘りこんで形成されている。キャビティ１０５は、平面視で円形状である。キャビティ１０５の天面は、断熱膜１０３によって区画されている。断熱膜１０３は、キャビティ１０５の天面部の全域を覆い、さらにその周囲に延びて形成されている。断熱膜１０３は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜から構成されている。 A cavity 105 for preventing heat transfer from the pyroelectric element 13 to the silicon substrate 10 is formed in the silicon substrate 102. The cavity 105 is formed by digging the silicon substrate 102 from the back side of the silicon substrate 102. The cavity 105 has a circular shape in plan view. The top surface of the cavity 105 is partitioned by a heat insulating film 103. The heat insulating film 103 is formed to cover the entire top surface of the cavity 105 and further extend to the periphery thereof. The heat insulating film 103 is composed of a silicon oxide (SiO 2 ) film.

焦電素子１０４は、断熱膜１０３におけるキャビティ１０５とは反対側の表面に接して形成された下部電極１１１と、下部電極１１１上に形成された焦電体膜１１２と、焦電体膜１１２上に形成された上部電極１１３とを含む。
下部電極１１１は、たとえば、Ｐｔ膜からなる。焦電体膜１１２は、たとえば、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３：チタン酸ジルコン酸鉛）膜からなる。上部電極１１３は、たとえば、Ｐｔ膜からなる。 The pyroelectric element 104 includes a lower electrode 111 formed in contact with the surface of the heat insulating film 103 opposite to the cavity 105, a pyroelectric film 112 formed on the lower electrode 111, and the pyroelectric film 112. And an upper electrode 113 formed on the substrate.
The lower electrode 111 is made of, for example, a Pt film. The pyroelectric film 112 is made of, for example, a PZT (PbZr x Ti 1-x O 3 : lead zirconate titanate) film. The upper electrode 113 is made of, for example, a Pt film.

下部電極１１１は、平面視で、キャビティ１０５の中心と同心で、キャビティ１０５の直径より直径が小さい円形に形成されている。焦電体膜１１２は、下部電極１１１と同じパターンに形成されている。上部電極１１３は、焦電体膜１１２と同じパターンに形成されている。
断熱膜１０３および焦電素子１０４の表面は、水素バリア膜１１４によって覆われている。図示されていないが、水素バリア膜１１４の表面には、絶縁膜が形成される。この絶縁膜が形成される過程において水素が焦電体膜１１２に入って、焦電特性が劣化するおそれがある。そこで、断熱膜１０３および焦電素子１０４の表面に、水素バリア膜１１４が形成されている。 The lower electrode 111 is concentric with the center of the cavity 105 in a plan view and is formed in a circular shape having a diameter smaller than the diameter of the cavity 105. The pyroelectric film 112 is formed in the same pattern as the lower electrode 111. The upper electrode 113 is formed in the same pattern as the pyroelectric film 112.
The surfaces of the heat insulating film 103 and the pyroelectric element 104 are covered with a hydrogen barrier film 114. Although not shown, an insulating film is formed on the surface of the hydrogen barrier film 114. In the process of forming this insulating film, hydrogen may enter the pyroelectric film 112 and the pyroelectric characteristics may deteriorate. Therefore, a hydrogen barrier film 114 is formed on the surfaces of the heat insulating film 103 and the pyroelectric element 104.

焦電素子１０４に赤外線が照射されると、その熱によって焦電体膜１１２の温度が変化し、焦電体膜１１２の表面電荷が変化する。焦電体膜１１２の表面電荷の変化が、下部電極１１１および上部電極１１３を介して取り出される。これにより、赤外線の光量を検出できる。なお、図１０および図１１には、説明の便宜上、下部電極１１１および上部電極１１３から、焦電体膜１１２の表面電荷の変化を取り出すための配線は省略されている。   When the pyroelectric element 104 is irradiated with infrared rays, the temperature of the pyroelectric film 112 changes due to the heat, and the surface charge of the pyroelectric film 112 changes. Changes in the surface charge of the pyroelectric film 112 are taken out through the lower electrode 111 and the upper electrode 113. Thereby, the amount of infrared light can be detected. 10 and 11, for convenience of explanation, wiring for taking out the change in surface charge of the pyroelectric film 112 from the lower electrode 111 and the upper electrode 113 is omitted.

図１２Ａは、水素バリア膜１１４の構造を示す拡大断面図である。
水素バリア膜１１４は、異なる条件で成膜した２種類の２種類のスパッタ膜１２１，１２２からなる。具体的には、水素バリア膜１１４は、下層側の第１スパッタ膜１２１と上層側の第２スパッタ膜１２２とを積層した２層構造を有している。第１スパッタ膜１２１および第２スパッタ膜１２２は、共にＡｌ２Ｏ３（アルミナ）のスパッタ膜からなる。第１スパッタ膜１２１および第２スパッタ膜１２２は、ＴｉＯ膜（二酸化チタン膜）であってもよく、ＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）であってもよい。 FIG. 12A is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the hydrogen barrier film 114.
The hydrogen barrier film 114 includes two types of sputtered films 121 and 122 formed under different conditions. Specifically, the hydrogen barrier film 114 has a two-layer structure in which a lower first sputtering film 121 and an upper second sputtering film 122 are stacked. Both the first sputtered film 121 and the second sputtered film 122 are made of a sputtered film of Al 2 O 3 (alumina). The first sputtered film 121 and the second sputtered film 122 may be a TiO film (titanium dioxide film) or a SiN film (silicon nitride film).

第１スパッタ膜１２１は、たとえば、０．０１Ｐａ以上０．１Ｐａ未満の低圧条件化で成膜され、第２スパッタ膜１２２は、たとえば、０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ以下の高圧条件化で成膜される。第１スパッタ膜１２１の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第２スパッタ膜１２２の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第１スパッタ膜１２１と第２スパッタ膜１２２との膜厚の総和は、１００ｎｍ以下であってもよい。たとえば、第１スパッタ膜１２１の膜厚は３０ｎｍであり、第２スパッタ膜１２２の膜厚は３０ｎｍであってもよい。このように、特性の異なる２種類のスパッタ膜１２１，１２２が積層されることによって水素バリア膜１１４が構成されているので、水素バリア膜１１４の水素バリア性を高めることができる。これにより、焦電体膜１０４の水素還元による特性劣化をより効果的に抑制することができる。   The first sputtered film 121 is formed, for example, under a low pressure condition of 0.01 Pa or more and less than 0.1 Pa, and the second sputtered film 122 is formed, for example, under a high pressure condition of 0.1 Pa or more and 3.0 Pa or less. Is done. The film thickness of the first sputtered film 121 may be 10 nm or more and 100 nm or less. The film thickness of the second sputtered film 122 may be 10 nm or more and 100 nm or less. The total film thickness of the first sputtered film 121 and the second sputtered film 122 may be 100 nm or less. For example, the film thickness of the first sputtered film 121 may be 30 nm, and the film thickness of the second sputtered film 122 may be 30 nm. As described above, since the hydrogen barrier film 114 is formed by stacking the two types of sputtered films 121 and 122 having different characteristics, the hydrogen barrier property of the hydrogen barrier film 114 can be improved. Thereby, the characteristic deterioration by the hydrogen reduction | restoration of the pyroelectric film 104 can be suppressed more effectively.

図１２Ｂは、水素バリア膜１１４の変形例を示す拡大断面図である。
この水素バリア膜１１４は、スパッタ法によって成膜された下層側のスパッタ膜１２３とプラズマＣＶＤ法によって成膜された上層側のプラズマＣＶＤ膜１２４とを積層した積層膜から構成されている。スパッタ膜１２３は、スパッタ法によって成膜されたＡｌ２Ｏ３膜からなる。プラズマＣＶＤ膜１２４は、プラズマＣＶＤ法によって成膜されたＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）からなる。 FIG. 12B is an enlarged cross-sectional view showing a modification of the hydrogen barrier film 114.
The hydrogen barrier film 114 is composed of a laminated film in which a lower-side sputtered film 123 formed by sputtering and an upper-layer plasma CVD film 124 formed by plasma CVD are stacked. The sputtered film 123 is made of an Al 2 O 3 film formed by a sputtering method. The plasma CVD film 124 is made of a SiN film (silicon nitride film) formed by a plasma CVD method.

スパッタ膜１２３は、良好な水素バリア性を有しているが、焦電素子１０４の側面（焦電体膜１１２の外周面）に対する被覆性がさほど良くない。また、スパッタ膜１２３は、焦電体膜１１２の表面に凹凸がある場合にピンホールを発生しやすい。一方、プラズマＣＶＤ膜１２４は、スパッタ膜１２３に比べると水素バリア性は劣るが、焦電素子１０４の外周面にまわり込やすく、ピンホールを埋める能力も高い。このため、水素バリア膜の厚さが同じである場合には、水素バリア膜をスパッタ膜のみで形成する場合に比べて、水素バリア膜をスパッタ膜とプラズマＣＶＤ膜との積層膜で形成した場合の方が、水素バリア効果を高めることができる。   Although the sputtered film 123 has a good hydrogen barrier property, the coverage with respect to the side surface of the pyroelectric element 104 (the outer peripheral surface of the pyroelectric film 112) is not so good. In addition, the sputtered film 123 is likely to generate pinholes when the surface of the pyroelectric film 112 is uneven. On the other hand, the plasma CVD film 124 is inferior to the sputtered film 123 in hydrogen barrier properties, but easily penetrates to the outer peripheral surface of the pyroelectric element 104 and has a high ability to fill a pinhole. For this reason, when the thickness of the hydrogen barrier film is the same, when the hydrogen barrier film is formed of a laminated film of a sputtered film and a plasma CVD film, compared to the case where the hydrogen barrier film is formed of only the sputtered film. This can enhance the hydrogen barrier effect.

スパッタ膜１２３の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。プラズマＣＶＤ膜１２４の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。スパッタ膜１２３とプラズマＣＶＤ膜１２４との膜厚の総和は、１００ｎｍ以下であってもよい。たとえば、スパッタ膜１２３の膜厚は３０ｎｍであり、プラズマＣＶＤ膜１２４の膜厚は３０ｎｍであってもよい。   The film thickness of the sputtered film 123 may be 10 nm or more and 100 nm or less. The film thickness of the plasma CVD film 124 may be 10 nm or more and 100 nm or less. The total film thickness of the sputtered film 123 and the plasma CVD film 124 may be 100 nm or less. For example, the film thickness of the sputtered film 123 may be 30 nm, and the film thickness of the plasma CVD film 124 may be 30 nm.

図１２Ｃは、水素バリア膜１１４の他の変形例を示す拡大断面図である。
この水素バリア膜１１４は、最下層の第１スパッタ膜１２５と、第１スパッタ膜１２５とは異なる条件で成膜された中間層の第２スパッタ膜１２６と、最上層のプラズマＣＶＤ膜１２７とを積層した積層膜から構成されている。第１スパッタ膜１２５は、図１２Ａの第１スパッタ膜１２１と同じ条件で成膜されたＡｌ２Ｏ３膜であってもよい。第２スパッタ膜１２６は、図１２Ａの第２スパッタ膜１２２と同じ条件で成膜されたＡｌ２Ｏ３膜であってもよい。プラズマＣＶＤ膜１２７は、図１２ＢのプラズマＣＶＤ膜１２４と同様に、プラズマＣＶＤ法によって成膜されたＳｉＮ膜からなる。 FIG. 12C is an enlarged cross-sectional view showing another modification of the hydrogen barrier film 114.
The hydrogen barrier film 114 includes a lowermost first sputtered film 125, an intermediate second sputtered film 126 formed under different conditions from the first sputtered film 125, and an uppermost plasma CVD film 127. It is comprised from the laminated film laminated | stacked. The first sputtered film 125 may be an Al 2 O 3 film formed under the same conditions as the first sputtered film 121 of FIG. 12A. The second sputtered film 126 may be an Al 2 O 3 film formed under the same conditions as the second sputtered film 122 of FIG. 12A. The plasma CVD film 127 is made of a SiN film formed by the plasma CVD method, similarly to the plasma CVD film 124 of FIG. 12B.

第１スパッタ膜１２５および第２スパッタ膜１２６膜厚は、それぞれ１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。プラズマＣＶＤ膜１２７の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。第１スパッタ膜１２５と第２スパッタ膜１２６とプラズマＣＶＤ膜１２７との膜厚の総和は、１００ｎｍ以下であってもよい。たとえば、第１スパッタ膜１２５、第２スパッタ膜１２６およびプラズマＣＶＤ膜１２７の膜厚は、それぞれ２０ｎｍであってもよい。   The film thickness of the first sputtered film 125 and the second sputtered film 126 may be 10 nm or more and 100 nm or less, respectively. The film thickness of the plasma CVD film 127 may be 10 nm or more and 100 nm or less. The total thickness of the first sputtered film 125, the second sputtered film 126, and the plasma CVD film 127 may be 100 nm or less. For example, the film thicknesses of the first sputtered film 125, the second sputtered film 126, and the plasma CVD film 127 may be 20 nm, respectively.

図１３は、この発明が適用されたインクジェットプリントヘッドの他の例を示す模式的な平面図である。図１４は、図１３のXIV-XIV線に沿う模式的な拡大断面図である。図１５は、図１３のXV-XV線に沿う模式的な拡大断面図である。図１６は、インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。ただし、図１３および図１６においては、図１４および図１５に符号１３で示される水素バリア膜と、符号１４で示される絶縁膜とが省略されている。図１７は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。図１８は、上部電極の構造を示す拡大斜視図である。   FIG. 13 is a schematic plan view showing another example of the ink jet print head to which the present invention is applied. FIG. 14 is a schematic enlarged sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. FIG. 15 is a schematic enlarged sectional view taken along line XV-XV in FIG. FIG. 16 is a schematic perspective view of an ink jet print head. However, in FIGS. 13 and 16, the hydrogen barrier film indicated by reference numeral 13 in FIGS. 14 and 15 and the insulating film indicated by reference numeral 14 are omitted. FIG. 17 is a plan view showing a planar shape of the lower electrode formed on the movable film forming layer by removing the configuration other than the lower electrode formed on the movable film forming layer. FIG. 18 is an enlarged perspective view showing the structure of the upper electrode.

図１４を参照して、インジットプリントヘッド１Ａは、シリコン基板２と、インクを吐出する吐出口３ａを有するノズル基板３とを備えている。シリコン基板２上には、可動膜形成層１０が積層されている。シリコン基板２と可動膜形成層１０との積層体には、インク流路（インク溜まり）としての圧力室(キャビティ)５が形成されている。圧力室５は、シリコン基板２に形成されかつシリコン基板２を厚さ方向に貫通する空間部５Ａと、可動膜形成層１０の裏面（シリコン基板２側の表面）に形成されかつ空間部５Ａに連続する凹部５Ｂとから構成されている。   Referring to FIG. 14, the init print head 1 </ b> A includes a silicon substrate 2 and a nozzle substrate 3 having an ejection port 3 a that ejects ink. A movable film forming layer 10 is laminated on the silicon substrate 2. In the laminated body of the silicon substrate 2 and the movable film forming layer 10, a pressure chamber (cavity) 5 as an ink flow path (ink reservoir) is formed. The pressure chamber 5 is formed in the space portion 5A formed in the silicon substrate 2 and penetrating the silicon substrate 2 in the thickness direction, and formed on the back surface (surface on the silicon substrate 2 side) of the movable film forming layer 10 and in the space portion 5A. It is comprised from the continuous recessed part 5B.

ノズル基板３は、たとえばシリコンプレートからなり、シリコン基板２の裏面に張り合わされ、シリコン基板２および可動膜形成層１０とともに、圧力室５を区画している。ノズル基板３は、圧力室５に臨む凹部３ｂを有し、凹部３ｂの底面にインク吐出通路３ｃが形成されている。インク吐出通路３ｃは、ノズル基板３を貫通しており、圧力室５とは反対側に吐出口３ａを有している。したがって、圧力室５の容積変化が生じると、圧力室５に溜められたインクは、インク吐出通路３ｃを通り、吐出口３ａから吐出される。   The nozzle substrate 3 is made of, for example, a silicon plate, and is bonded to the back surface of the silicon substrate 2 to partition the pressure chamber 5 together with the silicon substrate 2 and the movable film forming layer 10. The nozzle substrate 3 has a recess 3b facing the pressure chamber 5, and an ink discharge passage 3c is formed on the bottom surface of the recess 3b. The ink discharge passage 3 c passes through the nozzle substrate 3 and has a discharge port 3 a on the side opposite to the pressure chamber 5. Therefore, when the volume change of the pressure chamber 5 occurs, the ink stored in the pressure chamber 5 passes through the ink discharge passage 3c and is discharged from the discharge port 3a.

圧力室５は、シリコン基板２の裏面側から、シリコン基板２および可動膜形成層１０を掘りこんで形成されている。シリコン基板２および可動膜形成層１０には、さらに、圧力室５に連通するインク供給路４（図１３および図１５を合わせて参照）が形成されている。インク供給路４は、圧力室５に連通しており、インク供給源であるインクタンク（たとえばインクカートリッジ）からのインクを圧力室５に導くように形成されている。   The pressure chamber 5 is formed by digging the silicon substrate 2 and the movable film forming layer 10 from the back side of the silicon substrate 2. The silicon substrate 2 and the movable film forming layer 10 are further formed with an ink supply path 4 (see also FIGS. 13 and 15) communicating with the pressure chamber 5. The ink supply path 4 communicates with the pressure chamber 5 and is formed to guide ink from an ink tank (for example, an ink cartridge) that is an ink supply source to the pressure chamber 5.

圧力室５は、図１４の左右方向であるインク流通方向２１に沿って細長く延びて形成されている。可動膜形成層１０における圧力室５の天壁部分は、可動膜（メンブレン）１０Ａを構成している。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、シリコン基板２上に形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜からなる。可動膜１０Ａ（可動膜形成層１０）は、たとえば、シリコン基板２上に形成されたシリコン（Ｓｉ）層と、シリコン層上に形成され酸化シリコン（ＳｉＯ２）層と、酸化シリコン層上に形成された窒化シリコン（ＳｉＮ）層との積層体から構成されていてもよい。この明細書において、可動膜１０Ａとは、可動膜形成層１０のうち圧力室５を区画している天壁部を意味している。したがって、可動膜形成層１０のうち、圧力室５の天壁部以外の部分は、可動膜１０Ａを構成していない。 The pressure chamber 5 is formed to be elongated along the ink flow direction 21 which is the left-right direction in FIG. The top wall portion of the pressure chamber 5 in the movable film forming layer 10 constitutes a movable film (membrane) 10A. The movable film 10A (movable film forming layer 10) is made of, for example, a silicon oxide (SiO 2 ) film formed on the silicon substrate 2. The movable film 10A (movable film forming layer 10) is formed on, for example, a silicon (Si) layer formed on the silicon substrate 2, a silicon oxide (SiO 2 ) layer formed on the silicon layer, and a silicon oxide layer. It may be composed of a laminated body with a silicon nitride (SiN) layer formed. In this specification, the movable film 10 </ b> A means the top wall portion that defines the pressure chamber 5 in the movable film forming layer 10. Therefore, portions of the movable film forming layer 10 other than the top wall portion of the pressure chamber 5 do not constitute the movable film 10A.

可動膜１０Ａの厚さは、たとえば、０．４μｍ〜２μｍである。可動膜１０Ａが酸化シリコン膜から構成される場合は、酸化シリコン膜の厚さは１．２μｍ程度であってもよい。可動膜１０Ａが、シリコン層と酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層体から構成される場合には、シリコン層、酸化シリコン層および窒化シリコン層の厚さは、それぞれ０．４μｍ程度であってもよい。   The thickness of the movable film 10A is, for example, 0.4 μm to 2 μm. When the movable film 10A is made of a silicon oxide film, the thickness of the silicon oxide film may be about 1.2 μm. When the movable film 10A is composed of a stacked body of a silicon layer, a silicon oxide layer, and a silicon nitride layer, the thicknesses of the silicon layer, the silicon oxide layer, and the silicon nitride layer are about 0.4 μm, respectively. Also good.

圧力室５は、可動膜１０Ａと、シリコン基板２と、ノズル基板３とによって区画されており、この実施形態では、略直方体状に形成されている。圧力室５の長さはたとえば８００μｍ程度、その幅は５５μｍ程度であってもよい。インク供給路４は、圧力室５の長手方向一端部（この実施形態では、吐出口３ａとは反対側に位置する端部）に連通するように形成されている。ノズル基板３の吐出口３ａは、この実施形態では、圧力室５の長手方向に関する他端部付近に配置されている。   The pressure chamber 5 is partitioned by the movable film 10A, the silicon substrate 2, and the nozzle substrate 3, and is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape in this embodiment. For example, the pressure chamber 5 may have a length of about 800 μm and a width of about 55 μm. The ink supply path 4 is formed so as to communicate with one end in the longitudinal direction of the pressure chamber 5 (in this embodiment, the end located on the side opposite to the ejection port 3a). In this embodiment, the discharge port 3a of the nozzle substrate 3 is disposed near the other end of the pressure chamber 5 in the longitudinal direction.

可動膜１０Ａの表面には、圧電素子６が配置されている。シリコン基板２と可動膜１０Ａと圧電素子６とによって、圧電アクチュエータが構成されている。圧電素子６は、可動膜形成層１０上に形成された下部電極７と、下部電極７上に形成された圧電体膜８と、圧電体膜８上に形成された上部電極９とを備えている。言い換えれば、圧電素子６は、圧電体膜８を上部電極９および下部電極７で上下から挟むことにより構成されている。   A piezoelectric element 6 is disposed on the surface of the movable film 10A. The silicon substrate 2, the movable film 10A, and the piezoelectric element 6 constitute a piezoelectric actuator. The piezoelectric element 6 includes a lower electrode 7 formed on the movable film forming layer 10, a piezoelectric film 8 formed on the lower electrode 7, and an upper electrode 9 formed on the piezoelectric film 8. Yes. In other words, the piezoelectric element 6 is configured by sandwiching the piezoelectric film 8 between the upper electrode 9 and the lower electrode 7 from above and below.

下部電極７は、たとえば、Ｔｉ（チタン）層およびＰｔ（プラチナ）層を可動膜１０Ａ側から順に積層した２層構造を有している。下部電極７は、圧電体膜８の下面に接した主電極部７Ａと、圧電体膜８の外方の領域まで延びた延長部７Ｂ（図１３、図１６および図１７も参照）とを有している。
圧電体膜８としては、たとえば、ゾルゲル法またはスパッタ法によって形成されたＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３：チタン酸ジルコン酸鉛）膜を適用することができる。このような圧電体膜８は、金属酸化物結晶の焼結体からなる。圧電体膜８の厚さは、１μｍ〜５μｍが好ましい。可動膜１０Ａの全体の厚さは、圧電体膜８の厚さと同程度か、圧電体膜の厚さの２／３程度とすることが好ましい。 The lower electrode 7 has, for example, a two-layer structure in which a Ti (titanium) layer and a Pt (platinum) layer are sequentially stacked from the movable film 10A side. The lower electrode 7 has a main electrode portion 7A in contact with the lower surface of the piezoelectric film 8 and an extension portion 7B (see also FIGS. 13, 16 and 17) extending to an outer region of the piezoelectric film 8. doing.
As the piezoelectric film 8, for example, a PZT (PbZr x Ti 1-x O 3 : lead zirconate titanate) film formed by a sol-gel method or a sputtering method can be applied. Such a piezoelectric film 8 is made of a sintered body of metal oxide crystals. The thickness of the piezoelectric film 8 is preferably 1 μm to 5 μm. The total thickness of the movable film 10A is preferably about the same as the thickness of the piezoelectric film 8 or about 2/3 of the thickness of the piezoelectric film.

上部電極９は、圧電体膜８と平面視でほぼ同じ形状に形成されている。上部電極９は、この実施形態では、ＩｒＯ２（酸化イリジウム）膜６１およびＩｒ（イリジウム）膜６２を圧電体膜８側から順に積層した２層構造を有している。
可動膜形成層１０の表面、圧電素子６の表面および下部電極７の延長部７Ｂの表面は、水素バリア膜１３によって覆われている。水素バリア膜１３は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）からなる。これにより、圧電体膜８の水素還元による特性劣化を防止することができる。水素バリア膜１３上には、絶縁膜１４が積層されている。絶縁膜１４は、たとえば、ＳｉＯ２からなる。絶縁膜１４上には配線１５が形成されている。配線１５は、Ａｌ（アルミニウム）を含む金属材料からなる。 The upper electrode 9 is formed in substantially the same shape as the piezoelectric film 8 in plan view. In this embodiment, the upper electrode 9 has a two-layer structure in which an IrO 2 (iridium oxide) film 61 and an Ir (iridium) film 62 are sequentially stacked from the piezoelectric film 8 side.
The surface of the movable film forming layer 10, the surface of the piezoelectric element 6, and the surface of the extension 7 </ b> B of the lower electrode 7 are covered with the hydrogen barrier film 13. The hydrogen barrier film 13 is made of, for example, Al 2 O 3 (alumina). Thereby, characteristic deterioration due to hydrogen reduction of the piezoelectric film 8 can be prevented. An insulating film 14 is stacked on the hydrogen barrier film 13. Insulating film 14 is made of, for example, of SiO 2. A wiring 15 is formed on the insulating film 14. The wiring 15 is made of a metal material containing Al (aluminum).

配線１５の一端部は、上部電極９の一端部の上方に配置されている。配線１５と上部電極９との間において、水素バリア膜１３および絶縁膜１４を連続して貫通する貫通孔（コンタクト孔）１６が形成されている。配線１５の一端部は、貫通孔１６に入り込み、貫通孔１６内で上部電極９に接続されている。また、水素バリア膜１３および絶縁膜１４には、上部電極９の表面の中央部（上部電極９の表面における周縁部によって囲まれた部分）に相当する領域に平面視矩形状の開口１７が形成されている。   One end of the wiring 15 is disposed above one end of the upper electrode 9. Between the wiring 15 and the upper electrode 9, a through hole (contact hole) 16 that continuously penetrates the hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14 is formed. One end of the wiring 15 enters the through hole 16 and is connected to the upper electrode 9 in the through hole 16. Further, in the hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14, an opening 17 having a rectangular shape in plan view is formed in a region corresponding to the center portion of the surface of the upper electrode 9 (the portion surrounded by the peripheral edge portion on the surface of the upper electrode 9). Has been.

また、下部電極７の延長部７Ｂ上の所定領域に対応する位置には、水素バリア膜１３および絶縁膜１４を連続して貫通する開口部１８が形成されており、下部電極７の表面が開口部１８を介して露出している。この露出部分は、下部電極７を外部に接続するためのパッド部７ｄを構成している。可動膜形成層１０の表面において、圧電素子６のインク流通方向２１の上流側端よりも上流側においては、圧電素子６の上流側端に近い領域にのみ、水素バリア膜１３および絶縁膜１４は形成されており、それより上流側においては水素バリア膜１３および絶縁膜１４は形成されていない。   In addition, an opening 18 that continuously penetrates the hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14 is formed at a position corresponding to a predetermined region on the extension 7B of the lower electrode 7, and the surface of the lower electrode 7 is opened. It is exposed through the part 18. This exposed portion constitutes a pad portion 7d for connecting the lower electrode 7 to the outside. On the surface of the movable film forming layer 10, the hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14 are only in a region near the upstream end of the piezoelectric element 6 on the upstream side of the upstream end in the ink flow direction 21 of the piezoelectric element 6. The hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14 are not formed on the upstream side.

圧電素子６は、可動膜１０Ａを挟んで圧力室５に対向する位置に形成されている。すなわち、圧電素子６は、可動膜１０Ａの圧力室５とは反対側の表面に接するように形成されている。圧力室５には、図示しないインクタンクからインク供給路４を通って供給されるインクが充填される。可動膜１０Ａは、圧力室５の天面部を区画していて、圧力室５に臨んでいる。可動膜１０Ａは、可動膜形成層１０とシリコン基板２との積層体における圧力室５の周囲の部分によって支持されており、圧力室５に対向する方向（換言すれば可動膜１０Ａの厚さ方向）に変形可能な可撓性を有している。   The piezoelectric element 6 is formed at a position facing the pressure chamber 5 across the movable film 10A. That is, the piezoelectric element 6 is formed so as to be in contact with the surface of the movable film 10 </ b> A opposite to the pressure chamber 5. The pressure chamber 5 is filled with ink supplied from an ink tank (not shown) through the ink supply path 4. The movable film 10 </ b> A partitions the top surface portion of the pressure chamber 5 and faces the pressure chamber 5. The movable film 10A is supported by a portion around the pressure chamber 5 in the stacked body of the movable film forming layer 10 and the silicon substrate 2, and faces the pressure chamber 5 (in other words, the thickness direction of the movable film 10A). ) Is deformable and flexible.

配線１５および下部電極７のパッド部７ｄは、駆動回路２０に接続されている。駆動回路２０は、シリコン基板２の圧力室５とは別の領域に形成されていてもよいし、シリコン基板２外に形成されていてもよい。駆動回路２０から圧電素子６に駆動電圧が印加されると、逆圧電効果によって、圧電体膜８が変形する。これにより、圧電素子６とともに可動膜１０Ａが変形し、それによって、圧力室５の容積変化がもたらされ、圧力室５内のインクが加圧される。加圧されたインクは、インク吐出通路３ｃを通って、吐出口３ａから微小液滴となって吐出される。   The wiring 15 and the pad portion 7 d of the lower electrode 7 are connected to the drive circuit 20. The drive circuit 20 may be formed in a region different from the pressure chamber 5 of the silicon substrate 2 or may be formed outside the silicon substrate 2. When a drive voltage is applied from the drive circuit 20 to the piezoelectric element 6, the piezoelectric film 8 is deformed by the inverse piezoelectric effect. As a result, the movable film 10A is deformed together with the piezoelectric element 6, whereby the volume of the pressure chamber 5 is changed, and the ink in the pressure chamber 5 is pressurized. The pressurized ink is discharged as fine droplets from the discharge port 3a through the ink discharge passage 3c.

図１３〜図１７を参照して、シリコン基板２と可動膜形成層１０との積層体には、複数の圧力室５が互いに平行に延びてストライプ状に形成されている。複数の圧力室５は、それらの幅方向に微小な間隔（たとえば３０μｍ〜３５０μｍ程度）を開けて等間隔で形成されている。各圧力室５は、平面視において、インク供給路４から吐出通路３ｃに向かうインク流通方向２１に沿って細長く延びた長方形形状を有している。つまり、圧力室５の天面部は、インク流通方向２１に沿う２つの側縁５ｃ，５ｄと、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁５ａ，５ｂとを有している。インク供給路４は、圧力室５の一端部において、２つの通路に分かれて形成されており、共通インク通路１９に連通している。共通インク通路１９は、複数の圧力室５に対応したインク供給路４に連通しており、それらのインク供給路４に、インクタンクからのインクを供給するように形成されている。   Referring to FIGS. 13 to 17, in the stacked body of silicon substrate 2 and movable film forming layer 10, a plurality of pressure chambers 5 are formed in stripes extending in parallel to each other. The plurality of pressure chambers 5 are formed at equal intervals with a minute interval (for example, about 30 μm to 350 μm) in the width direction thereof. Each of the pressure chambers 5 has a rectangular shape that is elongated along the ink flow direction 21 from the ink supply path 4 toward the discharge path 3c in plan view. That is, the top surface portion of the pressure chamber 5 has two side edges 5 c and 5 d along the ink circulation direction 21 and two end edges 5 a and 5 b along a direction orthogonal to the ink circulation direction 21. The ink supply path 4 is divided into two paths at one end of the pressure chamber 5 and communicates with the common ink path 19. The common ink passage 19 communicates with the ink supply paths 4 corresponding to the plurality of pressure chambers 5 and is formed to supply ink from the ink tanks to these ink supply paths 4.

圧電素子６は、インク流通方向２１（可動膜１０Ａの長手方向と同方向）の長さが、可動膜１０Ａの長手方向の長さよりも短く形成されており、平面視矩形形状を有している。そして、図１３に示すように、圧電素子６の短手方向に沿う両端縁６ａ，６ｂは、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の間隔ｄ１（たとえば５μｍ）を開けて内側に配置されている。また、圧電素子６は、可動膜１０Ａの長手方向に直交する短手方向（シリコン基板２の主面に平行な方向）の幅が、可動膜１０Ａ（圧力室５の天面部）の当該短手方向の幅よりも狭く形成されている。そして、圧電素子６の長手方向に沿う両側縁６ｃ，６ｄは、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、所定の間隔ｄ２（たとえば５μｍ）を開けて内側に配置されている。   The piezoelectric element 6 is formed such that the length in the ink distribution direction 21 (the same direction as the longitudinal direction of the movable film 10A) is shorter than the length in the longitudinal direction of the movable film 10A, and has a rectangular shape in plan view. . Then, as shown in FIG. 13, both end edges 6a and 6b along the short direction of the piezoelectric element 6 have a predetermined distance d1 (for example, 5 μm) from the corresponding both end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A. Is placed inside. In addition, the piezoelectric element 6 has a width in the short direction (direction parallel to the main surface of the silicon substrate 2) perpendicular to the longitudinal direction of the movable film 10A, and the short width of the movable film 10A (the top surface portion of the pressure chamber 5). It is formed narrower than the width in the direction. Then, both side edges 6c and 6d along the longitudinal direction of the piezoelectric element 6 are arranged on the inner side with a predetermined distance d2 (for example, 5 μm) with respect to the corresponding side edges 10Ac and 10Ad of the movable film 10A.

下部電極７は、圧電素子６を構成する平面視矩形状の主電極部７Ａと、主電極部７Ａから可動膜形成層１０の表面に沿う方向に引き出された延長部７Ｂとを含んでいる。主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。   The lower electrode 7 includes a main electrode portion 7A having a rectangular shape in plan view that constitutes the piezoelectric element 6, and an extension portion 7B drawn from the main electrode portion 7A in a direction along the surface of the movable film forming layer 10. The main electrode portion 7A is formed to be shorter than the movable film 10A along the longitudinal direction of the movable film 10A, and both end edges of the main electrode part 7A are predetermined with respect to the corresponding both end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A. It arrange | positions inside the space | interval d1. Further, the main electrode portion 7A is formed such that the width along the short direction of the movable film 10A is narrower than the width of the movable film 10A in the short direction, and both end edges thereof correspond to both sides corresponding to the movable film 10A. With respect to the edges 10Ac, 10Ad, the gap d2 is provided at an inner side.

延長部７Ｂは、複数の主電極部７Ａにおけるインク流通方向２１の下流側端部の側縁からインク流通方向２１に直交する方向に引き出されるとともにインク流通方向２１にも延びた共通電極部７１を有している。また、延長部７Ｂは、共通電極部７１よりもインク流通方向２１の上流側において、各主電極部７Ａの両側縁からインク流通方向２１に直交する方向に引き出され、圧力室５の天面部（可動膜１０Ａ）の側縁１０Ａｃ，１０Ａｄを跨いで圧力室５の天面部の側縁１０Ａｃ，１０Ａｄの外方に延びた複数の直線状電極部（金属ライン）７２とを有している。   The extension portion 7B is configured to draw a common electrode portion 71 that is drawn out from the side edge of the downstream end portion of the plurality of main electrode portions 7A in the ink circulation direction 21 in a direction orthogonal to the ink circulation direction 21 and also extends in the ink circulation direction 21. Have. Further, the extension portion 7B is drawn out from both side edges of each main electrode portion 7A in a direction orthogonal to the ink circulation direction 21 on the upstream side of the common electrode portion 71 in the ink circulation direction 21, and the top surface portion of the pressure chamber 5 ( A plurality of linear electrode portions (metal lines) 72 extending outward from the side edges 10Ac, 10Ad of the top surface of the pressure chamber 5 across the side edges 10Ac, 10Ad of the movable film 10A).

共通電極部７１は、平面視において、インク流通方向２１に直交する方向に長い矩形状である。共通電極部７１には、各主電極部７Ａにおけるインク流通方向２１の下流側に、下部電極７を貫通する平面視矩形状の切除部７ｃが形成されている。各切除部７ｃは、平面視において、インク流通方向２１に沿う２つの側縁（短辺）と、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁（長辺）とを有している。切除部７ｃの一方の端縁はインク流通方向２１に関して圧電素子６の端縁６ｂ（主電極部７Ａの下流側の端縁）と整合する位置に配置され、他方の端縁は可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂよりも外側（インク流通方向２１の下流側）に配置されている。切除部７ｃの一方の側縁は可動膜１０Ａの一方の側縁１０Ａｃよりも外側に配置され、切除部７ｃの他方の側縁は可動膜１０Ａの他方の側縁１０Ａｄよりも外側に配置されている。したがって、平面視において、可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂ側の端部は切除部７ｃの内側に配置されている。共通電極部７１におけるインク流通方向２１の下流側縁と複数の切除部７ｃとの間の領域に、インク流通方向２１に直交する方向に細長い矩形状のパッド部７ｄが形成されている。   The common electrode portion 71 has a rectangular shape that is long in a direction orthogonal to the ink circulation direction 21 in plan view. In the common electrode portion 71, a cut-out portion 7c having a rectangular shape in plan view that penetrates the lower electrode 7 is formed on the downstream side in the ink flow direction 21 in each main electrode portion 7A. Each cut portion 7 c has two side edges (short sides) along the ink circulation direction 21 and two end edges (long sides) along a direction orthogonal to the ink circulation direction 21 in plan view. . One edge of the cut portion 7c is arranged at a position aligned with the edge 6b of the piezoelectric element 6 (the edge on the downstream side of the main electrode portion 7A) with respect to the ink flow direction 21, and the other edge of the cut portion 7c is the movable film 10A. It is arranged outside the end edge 10Ab (on the downstream side in the ink circulation direction 21). One side edge of the cut portion 7c is disposed outside the one side edge 10Ac of the movable film 10A, and the other side edge of the cut portion 7c is disposed outside the other side edge 10Ad of the movable film 10A. Yes. Therefore, in a plan view, the end of the movable film 10A on the side of the end edge 10Ab is disposed inside the cut portion 7c. In a region between the downstream edge of the common ink portion 71 in the ink circulation direction 21 and the plurality of cut portions 7c, a rectangular pad portion 7d that is elongated in a direction perpendicular to the ink circulation direction 21 is formed.

主電極部７Ａの各側縁から引き出された複数の直線状電極部７２ｂは、インク流通方向２１に間隔をおいて形成されている。主電極部７Ａの一方の側縁から引き出された複数の直線状電極部７２と、当該主電極部７Ａの他方の側縁から引き出された複数の直線状電極部７２に繋がる複数の直線状電極部７２とは、インク流通方向２１に直交する方向に関して位置整合している。そして、隣接する主電極部７Ａの対向する側縁から引き出された複数の直線状電極部７２は、互いに接続されている。言い換えれば、隣接する主電極部７Ａの間においては、これらの主電極部７Ａの対向する側縁どうしを連結するように、複数の直線状電極部７２が形成されている。つまり、下部電極７は、圧電素子６の外側の領域において、ストライプパターンに形成された複数の直線状電極部７２を有している。   The plurality of linear electrode portions 72 b drawn from the side edges of the main electrode portion 7 </ b> A are formed at intervals in the ink circulation direction 21. A plurality of linear electrode portions 72 drawn from one side edge of the main electrode portion 7A and a plurality of linear electrodes connected to the plurality of linear electrode portions 72 drawn from the other side edge of the main electrode portion 7A The portion 72 is aligned with respect to a direction orthogonal to the ink flow direction 21. And the several linear electrode part 72 pulled out from the side edge which the adjacent main electrode part 7A opposes is mutually connected. In other words, between the adjacent main electrode portions 7A, a plurality of linear electrode portions 72 are formed so as to connect the opposing side edges of these main electrode portions 7A. That is, the lower electrode 7 has a plurality of linear electrode portions 72 formed in a stripe pattern in a region outside the piezoelectric element 6.

図１３〜図１６および図１８を参照して、上部電極９は、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１上にストライプパターンを成すように形成された複数の直線状Ｉｒ膜６２とから構成されている。ＩｒＯ２膜６１は、平面視において、下部電極７の主電極部７Ａと同じパターンの矩形状に形成されている。すなわち、ＩｒＯ２膜６１は、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、ＩｒＯ２膜６１は、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。 Referring to FIG. 13 to FIG. 16 and FIG. 18, the upper electrode 9 was formed so as to form a flat IrO 2 film 61 formed on the piezoelectric film 8 and a stripe pattern on the IrO 2 film 61. It comprises a plurality of linear Ir films 62. The IrO 2 film 61 is formed in a rectangular shape having the same pattern as that of the main electrode portion 7A of the lower electrode 7 in plan view. That is, the IrO 2 film 61 is formed shorter than the movable film 10A along the longitudinal direction of the movable film 10A, and both end edges of the IrO 2 film 61 are predetermined with respect to the corresponding both end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A. Are arranged inside with a gap d1. Further, the IrO 2 film 61 is formed such that the width along the short direction of the movable film 10A is narrower than the width of the movable film 10A in the short direction, and both end edges thereof correspond to both sides corresponding to the movable film 10A. With respect to the edges 10Ac, 10Ad, the gap d2 is provided at an inner side.

複数の直線状Ｉｒ膜６２は、ＩｒＯ２膜６１の長手方向に平行に延び、ＩｒＯ２膜６１の全長にわたって形成されている。Ｉｒ膜６２の断面は、矩形である。上部電極８のうち直線状Ｉｒ膜６２が形成されていない部分（溝部）の厚さは、直線状Ｉｒ膜６２が形成されている部分の厚さに比べて薄くなっている。したがって、上部電極８は、長手方向に延びた複数の薄膜部（溝部）を有していることになる。 A plurality of linear Ir film 62 extends parallel to the longitudinal direction of the IrO 2 film 61 is formed over the entire length of the IrO 2 film 61. The cross section of the Ir film 62 is rectangular. The thickness (groove portion) of the upper electrode 8 where the linear Ir film 62 is not formed is thinner than the thickness of the portion where the linear Ir film 62 is formed. Therefore, the upper electrode 8 has a plurality of thin film portions (groove portions) extending in the longitudinal direction.

圧電体膜８は、平面視において上部電極９と同じパターンの矩形状に形成されている。すなわち、圧電体膜８は、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、圧電体膜８は、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。圧電体膜８の下面は下部電極７の主電極部７Ａの上面に接しており、圧電体膜８の上面は上部電極９の下面に接している。   The piezoelectric film 8 is formed in a rectangular shape having the same pattern as that of the upper electrode 9 in plan view. That is, the piezoelectric film 8 is formed to be shorter than the movable film 10A along the longitudinal direction of the movable film 10A, and both end edges thereof are predetermined with respect to the corresponding both end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A. Are arranged inside with a gap d1. In addition, the piezoelectric film 8 is formed such that the width along the short direction of the movable film 10A is narrower than the width of the movable film 10A in the short direction, and both end edges thereof correspond to both sides corresponding to the movable film 10A. With respect to the edges 10Ac, 10Ad, the gap d2 is provided at an inner side. The lower surface of the piezoelectric film 8 is in contact with the upper surface of the main electrode portion 7 A of the lower electrode 7, and the upper surface of the piezoelectric film 8 is in contact with the lower surface of the upper electrode 9.

配線１５は、一端部が上部電極９の一端部（圧電素子６の一方の端縁６ａ側の端部）に接続されかつ平面視において、インク流通方向２１と反対方向に延びた引き出し部１５Ａと、引き出し部１５Ａと一体化し、引き出し部１５Ａの先端に接続された平面視矩形状のパッド部１５Ｂとからなる。パッド部１５Ｂは、圧電素子６の一方の端縁６ａよりもインク流通方向２１の上流側において、水素バリア膜１３および絶縁膜１４が形成されていない可動膜形成層１０の表面上に形成されている。引き出し部１５Ａは、圧電素子６の上面の一端部（圧電素子６の一方の端縁６ａ側の端部）とそれに連なる圧電素子６の端面とそれに連なる可動膜形成層１０の表面とを覆う絶縁膜１４上に形成された第１部分と、第１部分からパッド部１５Ｂまでの第２部分とを有している。第２部分は、水素バリア膜１３および絶縁膜１４が形成されていない可動膜形成層１０の表面上に形成されている。   The wiring 15 has one end connected to one end of the upper electrode 9 (the end on the one end edge 6a side of the piezoelectric element 6) and a lead portion 15A extending in a direction opposite to the ink flow direction 21 in plan view. The pad portion 15B is integrated with the lead portion 15A and connected to the tip of the lead portion 15A. The pad portion 15B is formed on the surface of the movable film forming layer 10 where the hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14 are not formed, upstream of the one edge 6a of the piezoelectric element 6 in the ink flow direction 21. Yes. The lead portion 15A is an insulating material that covers one end portion of the upper surface of the piezoelectric element 6 (the end portion on the one end edge 6a side of the piezoelectric element 6), the end surface of the piezoelectric element 6 that is connected to the end, It has the 1st part formed on the film | membrane 14, and the 2nd part from the 1st part to the pad part 15B. The second portion is formed on the surface of the movable film forming layer 10 where the hydrogen barrier film 13 and the insulating film 14 are not formed.

図１３のインクジェットプリントヘッド１Ａの製造工程は、前述した図１のインクジェットプリントヘッド１の製造工程（図７Ａ〜図７Ｍ）と同様なので、その説明を省略する。
可動膜１０Ａにおける可動膜１０Ａの周縁１０Ａａ〜１０Ａｄと圧電素子６の周縁６ａ〜６ｄとの間の環状領域（この実施形態では、インク流通方向２１に長手の矩形環状領域）は、圧電素子６または圧力室５の周囲壁によって拘束されていない領域であり、大きな変形が生じる主変形領域である。つまり、可動膜１０Ａの周縁部は、大きな変形が生じる主変形領域である。このため、圧電素子６が駆動されると、可動膜１０Ａの周縁部の内周縁側が圧力室５の厚さ方向（この実施形態では下方）に変位するように可動膜１０Ａの周縁部が屈曲し、これにより可動膜１０Ａの周縁部に囲まれた中央部全体が圧力室５の厚さ方向（この実施形態では下方）に変位する。この際、可動膜１０Ａは、その幅中央部が圧力室５の厚さ方向（この実施形態では下方）に変位するように、短手方向に反り変形する。 The manufacturing process of the ink jet print head 1A shown in FIG. 13 is the same as the manufacturing process (FIGS. 7A to 7M) of the ink jet print head 1 shown in FIG.
In the movable film 10A, an annular region between the peripheral edges 10Aa to 10Ad of the movable film 10A and the peripheral edges 6a to 6d of the piezoelectric element 6 (in this embodiment, a rectangular annular area elongated in the ink flow direction 21) is the piezoelectric element 6 or This is a region that is not constrained by the peripheral wall of the pressure chamber 5, and is a main deformation region in which large deformation occurs. That is, the peripheral portion of the movable film 10A is a main deformation region where large deformation occurs. Therefore, when the piezoelectric element 6 is driven, the peripheral edge of the movable film 10A is bent so that the inner peripheral edge of the peripheral edge of the movable film 10A is displaced in the thickness direction of the pressure chamber 5 (downward in this embodiment). As a result, the entire central portion surrounded by the peripheral edge of the movable film 10A is displaced in the thickness direction of the pressure chamber 5 (downward in this embodiment). At this time, the movable film 10 </ b> A warps and deforms in the short direction so that the central portion of the width is displaced in the thickness direction of the pressure chamber 5 (downward in this embodiment).

可動膜１０Ａの主変形領域を可動膜１０Ａのみで構成すれば、可動膜１０Ａの変位を大きくすることができる。しかしながら、可動膜１０Ａは、酸化シリコン等の硬くて脆い材料であるので割れやすい。そこで、前述した図１のインクジェットプリントヘッド１のように、下部電極７を可動膜１０Ａの主変形領域の全域に形成すれば可動膜１０Ａを補強することができるが、可動膜１０Ａの変位が少なくなる。   If the main deformation region of the movable film 10A is constituted only by the movable film 10A, the displacement of the movable film 10A can be increased. However, since the movable film 10A is a hard and brittle material such as silicon oxide, it is easily broken. Therefore, the movable film 10A can be reinforced by forming the lower electrode 7 over the entire main deformation region of the movable film 10A as in the ink jet print head 1 of FIG. 1 described above, but the displacement of the movable film 10A is small. Become.

図１３のインクジェットプリントヘッド１Ａでは、下部電極７は、圧電素子６の外側の領域において、ストライプパターンに形成された複数の直線状電極部（金属ライン）７２を有している。金属からなる直線状電極部７２は、高温で形成され、その後に常温に冷却されて収縮するので、直線状電極部７２は引っ張り応力を有することになる。つまり、直線状電極部７２は、可動膜１０Ａに対しては収縮させる方向に力を及ぼすので、可動膜１０Ａが割れにくくなる。また、直線状電極部７２は、可動膜１０Ａの主変形領域の全域ではなく一部の領域に形成されているので、可動膜１０Ａの主変形領域の全域に下部電極を形成する場合に比べて、可動膜１０Ａの変位は減少しない。   In the ink jet print head 1 </ b> A of FIG. 13, the lower electrode 7 has a plurality of linear electrode portions (metal lines) 72 formed in a stripe pattern in a region outside the piezoelectric element 6. Since the linear electrode portion 72 made of metal is formed at a high temperature and then cooled to normal temperature and contracts, the linear electrode portion 72 has a tensile stress. That is, since the linear electrode portion 72 exerts a force in the contracting direction on the movable film 10A, the movable film 10A is hardly broken. Further, since the linear electrode portion 72 is formed not in the entire main deformation area of the movable film 10A but in a part of the main deformation area, compared with the case where the lower electrode is formed in the entire main deformation area of the movable film 10A. The displacement of the movable film 10A does not decrease.

なお、複数の直線状電極部７２は、圧電素子６と圧力室５のエッジ（可動膜１０Ａの周縁）との間において、ストライプパターンまたはメッシュパターンを成すように形成されていればよい。
また、図１３のインクジェットプリントヘッド１Ａでは、上部電極８は、長手方向に延びた複数の薄膜部（溝部）を有している。これにより、圧電素子６の駆動時に、可動膜１０Ａが短手方向に反り変形しやすくなるので、可動膜１０Ａの変位を大きくすることができる。また、上部電極８において直線状Ｉｒ膜６２が形成されている部分（厚膜部）は、上部電極９の低抵抗化に寄与する。したがって、上部電極８の直流抵抗を下げながら、上部電極８を柔らかくし、それにより、可動膜１０Ａの変位を大きくし、かつ動作速度（応答性）を向上させることができる。 Note that the plurality of linear electrode portions 72 may be formed so as to form a stripe pattern or a mesh pattern between the piezoelectric element 6 and the edge of the pressure chamber 5 (periphery of the movable film 10A).
In the ink jet print head 1A shown in FIG. 13, the upper electrode 8 has a plurality of thin film portions (groove portions) extending in the longitudinal direction. Thereby, when the piezoelectric element 6 is driven, the movable film 10A is easily warped and deformed in the short direction, so that the displacement of the movable film 10A can be increased. Further, the portion (thick film portion) where the linear Ir film 62 is formed in the upper electrode 8 contributes to lowering the resistance of the upper electrode 9. Therefore, it is possible to soften the upper electrode 8 while lowering the direct current resistance of the upper electrode 8, thereby increasing the displacement of the movable film 10A and improving the operation speed (responsiveness).

図１９は、上部電極９の第１変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９は、図１８に示す上部電極９と同様に、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１上にストライプ状に形成された複数の直線状Ｉｒ膜６２とから構成されている。ＩｒＯ２膜６１からなる突状部の断面が台形である点で、図１８に示す上部電極９と異なっている。 FIG. 19 is an enlarged perspective view showing a first modification of the upper electrode 9.
As in the case of the upper electrode 9 shown in FIG. 18, the upper electrode 9 includes a flat IrO 2 film 61 formed on the piezoelectric film 8 and a plurality of linear shapes formed on the IrO 2 film 61 in stripes. An Ir film 62 is included. 18 is different from the upper electrode 9 shown in FIG. 18 in that the cross section of the protruding portion made of the IrO 2 film 61 is trapezoidal.

図２０は、上部電極９の第２変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｂは、図１８に示す上部電極９と同様に、圧電体膜８上に形成されたＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１上にストライプ状に形成された複数の直線状Ｉｒ膜６２とから構成されている。ＩｒＯ２膜６１は、隣り合う直線状Ｉｒ膜６２間の溝および両サイドの直線状Ｉｒ膜６２の外側の溝と整合する複数の直線状溝（直線状凹部）６１ａを表面に有している。 FIG. 20 is an enlarged perspective view showing a second modification of the upper electrode 9.
As with the upper electrode 9 shown in FIG. 18, the upper electrode 9B includes an IrO 2 film 61 formed on the piezoelectric film 8 and a plurality of linear Ir films formed on the IrO 2 film 61 in a stripe shape. 62. The IrO 2 film 61 has a plurality of linear grooves (linear recesses) 61a on the surface thereof that are aligned with the grooves between the adjacent linear Ir films 62 and the outer grooves of the linear Ir films 62 on both sides. .

図２１は、上部電極９の第３変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｃは、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１上に形成されたＩｒ膜６２とから構成されている。Ｉｒ膜６２は、ＩｒＯ２膜６の表面の長手方向中間部に形成された複数の線状部分６２Ａと、これらの線状Ｉｒ膜６２Ａの両端部に形成されたベタパターン部６２Ｂとを有している。複数の線状部分６２Ａは、ＩｒＯ２膜６１の長手方向に平行に形成されている。つまり、複数の線状部分６２Ａは、ストライプ状に形成されている。各ベタパターン部６２Ｂは、ＩｒＯ２膜６１の対応する端部の表面全体にＩｒ膜６２が形成されている部分である。各ベタパターン部６２Ｂには、複数の線状部分６２Ａの対応する端部が連結されている。 FIG. 21 is an enlarged perspective view showing a third modification of the upper electrode 9.
The upper electrode 9 </ b > C includes a flat IrO 2 film 61 formed on the piezoelectric film 8 and an Ir film 62 formed on the IrO 2 film 61. The Ir film 62 includes a plurality of linear portions 62A formed at the longitudinal intermediate portion of the surface of the IrO 2 film 6, and a solid pattern portion 62B formed at both ends of the linear Ir film 62A. ing. The plurality of linear portions 62 </ b > A are formed in parallel to the longitudinal direction of the IrO 2 film 61. That is, the plurality of linear portions 62A are formed in a stripe shape. Each solid pattern portion 62B is a portion where the Ir film 62 is formed on the entire surface of the corresponding end portion of the IrO 2 film 61. The corresponding end portions of the plurality of linear portions 62A are connected to each solid pattern portion 62B.

図２２は、上部電極９の第４変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｄでは、図２１の上部電極９Ｃと同様に、Ｉｒ膜６２は、ＩｒＯ２膜６１の表面の長手方向中間部に形成された複数の線状部分６２Ａと、これらの線状Ｉｒ膜６２Ａの両端部に形成されたベタパターン部６２Ｂとを有している。複数の線状Ｉｒ膜６２Ａは、平面視において曲線状に形成された線状Ｉｒ膜６２Ａを含んでいる点で、図２１の上部電極９Ｃと異なっている。 FIG. 22 is an enlarged perspective view showing a fourth modification of the upper electrode 9.
In the upper electrode 9D, similarly to the upper electrode 9C of FIG. 21, the Ir film 62 includes a plurality of linear portions 62A formed in the longitudinal intermediate portion of the surface of the IrO 2 film 61, and these linear Ir films. And a solid pattern portion 62B formed at both ends of 62A. The plurality of linear Ir films 62A are different from the upper electrode 9C of FIG. 21 in that they include a linear Ir film 62A formed in a curved shape in plan view.

図２３は、上部電極９の第５変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｅは、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１上に形成された複数のドット状のＩｒ膜６２とから構成されている。複数のドット状のＩｒ膜６２は、ＩｒＯ２膜６１の短手方向に並びかつその長手方向に延びた複数の列に整列して配置されている。 FIG. 23 is an enlarged perspective view showing a fifth modification of the upper electrode 9.
The upper electrode 9E is composed of a flat IrO 2 film 61 formed on the piezoelectric film 8 and a plurality of dot-like Ir films 62 formed on the IrO 2 film 61. The plurality of dot-like Ir films 62 are arranged in a plurality of rows arranged in the short direction of the IrO 2 film 61 and extending in the longitudinal direction thereof.

図２４は、上部電極９の第６変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｆは、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１の表面を覆うＩｒ膜６２とから構成されている。Ｉｒ膜６２の表面には、Ｉｒ膜６２の長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝６３が形成されている。つまり、複数の直線状の溝６３は、ストライプ状に形成されている。溝６３はＩｒ膜６２を貫通しておらず、溝６３の底部もＩｒ膜６２によって形成されている。溝６３の断面は矩形である。ただし、両サイドの２つの溝６３は、上方に開口するとともに外側方にも開口している。 FIG. 24 is an enlarged perspective view showing a sixth modification of the upper electrode 9.
The upper electrode 9F is composed of a flat IrO 2 film 61 formed on the piezoelectric film 8 and an Ir film 62 covering the surface of the IrO 2 film 61. A plurality of linear grooves 63 extending in parallel with the longitudinal direction of the Ir film 62 are formed on the surface of the Ir film 62. That is, the plurality of linear grooves 63 are formed in a stripe shape. The groove 63 does not penetrate the Ir film 62, and the bottom of the groove 63 is also formed by the Ir film 62. The cross section of the groove 63 is rectangular. However, the two grooves 63 on both sides open upward and also open outward.

図２５は、上部電極９の第７変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｇは、図２４に示す上部電極９Ｆと同様に、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１の表面を覆うＩｒ膜６２とから構成されている。Ｉｒ膜６２の表面には、Ｉｒ膜６２の長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝６３が形成されている。溝６３の断面が台形である点で、図２４に示す上部電極９Ｆと異なっている。 FIG. 25 is an enlarged perspective view showing a seventh modification of the upper electrode 9.
Similar to the upper electrode 9F shown in FIG. 24, the upper electrode 9G includes a flat IrO 2 film 61 formed on the piezoelectric film 8 and an Ir film 62 covering the surface of the IrO 2 film 61. Yes. A plurality of linear grooves 63 extending in parallel with the longitudinal direction of the Ir film 62 are formed on the surface of the Ir film 62. 24 is different from the upper electrode 9F shown in FIG. 24 in that the cross section of the groove 63 is trapezoidal.

図２６は、上部電極９の第８変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｈは、図２４に示す上部電極９Ｆと同様に、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１の表面を覆うＩｒ膜６２とから構成されている。Ｉｒ膜６２の表面には、Ｉｒ膜６２の長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝６３が形成されている。溝６３の断面がＶ字状である点で、図２４に示す上部電極９Ｆと異なっている。 FIG. 26 is an enlarged perspective view showing an eighth modification of the upper electrode 9.
Similar to the upper electrode 9F shown in FIG. 24, the upper electrode 9H includes a flat IrO 2 film 61 formed on the piezoelectric film 8 and an Ir film 62 covering the surface of the IrO 2 film 61. Yes. A plurality of linear grooves 63 extending in parallel with the longitudinal direction of the Ir film 62 are formed on the surface of the Ir film 62. 24 is different from the upper electrode 9F shown in FIG. 24 in that the cross section of the groove 63 is V-shaped.

図２７は、上部電極９の第９変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｉは、図２４に示す上部電極９Ｆと同様に、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１の表面を覆うＩｒ膜６２とから構成されている。Ｉｒ膜６２の表面の長手方向中間部には、Ｉｒ膜６２の長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝６４が形成されている。つまり、複数の直線状の溝６４は、ストライプ状に形成されている。溝６４の底部もＩｒ膜６２によって形成されている。溝６４の断面は矩形である。ただし、両サイドの２つの溝６４は、上方に開口するとともに外側方にも開口している。Ｉｒ膜６２の両端部は、溝６４が形成されていないベタパターン部６５に形成されている。 FIG. 27 is an enlarged perspective view showing a ninth modification of the upper electrode 9.
Similar to the upper electrode 9F shown in FIG. 24, the upper electrode 9I includes a flat IrO 2 film 61 formed on the piezoelectric film 8 and an Ir film 62 covering the surface of the IrO 2 film 61. Yes. A plurality of linear grooves 64 extending in parallel with the longitudinal direction of the Ir film 62 are formed in the longitudinal middle portion of the surface of the Ir film 62. That is, the plurality of linear grooves 64 are formed in a stripe shape. The bottom of the groove 64 is also formed by the Ir film 62. The cross section of the groove 64 is rectangular. However, the two grooves 64 on both sides open upward and open outward. Both end portions of the Ir film 62 are formed in the solid pattern portion 65 where the groove 64 is not formed.

図２８は、上部電極９の第１０変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｊでは、図２７の上部電極９Ｈと同様に、Ｉｒ膜６２の表面の長手方向中間部には、Ｉｒ膜６２の長手方向に延びた複数の線状の溝６４が形成されている。Ｉｒ膜６２の両端部は、溝６４が形成されていないベタパターン部６２ｃに形成されている。複数の溝６４は、平面視において曲線部を有する溝を含んでいる点で、図２７の上部電極９Ｉと異なっている。 FIG. 28 is an enlarged perspective view showing a tenth modification of the upper electrode 9.
In the upper electrode 9J, as in the upper electrode 9H of FIG. 27, a plurality of linear grooves 64 extending in the longitudinal direction of the Ir film 62 are formed in the longitudinal middle portion of the surface of the Ir film 62. . Both end portions of the Ir film 62 are formed in the solid pattern portion 62c where the groove 64 is not formed. The plurality of grooves 64 are different from the upper electrode 9I of FIG. 27 in that they include a groove having a curved portion in plan view.

図２９は、上部電極９の第１１変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｋは、圧電体膜８上に形成された平坦なＩｒＯ２膜６１と、ＩｒＯ２膜６１の表面を覆うＩｒ膜６２とから構成されている。Ｉｒ膜６２の表面には、溝６６が格子状に形成されており、この溝６６によって複数のドット状の突部６７が形成されている。複数のドット状の突部６７は、平面視において、ＩｒＯ２膜６１の短手方向に並びかつその長手方向に延びた複数の列に整列して配置されている。 FIG. 29 is an enlarged perspective view showing an eleventh modification of the upper electrode 9.
The upper electrode 9K includes a flat IrO 2 film 61 formed on the piezoelectric film 8 and an Ir film 62 that covers the surface of the IrO 2 film 61. Grooves 66 are formed in a lattice pattern on the surface of the Ir film 62, and a plurality of dot-shaped protrusions 67 are formed by the grooves 66. The plurality of dot-like protrusions 67 are arranged in a plurality of rows aligned in the short direction of the IrO 2 film 61 and extending in the longitudinal direction in plan view.

図３０は、上部電極９の第１２変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｌは、たとえば、Ｉｒ膜からなる金属単膜から構成されている。上部電極９Ｌの表面には、上部電極９Ｌの長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝９１が形成されている。つまり、複数の直線状の溝９１は、ストライプ状に形成されている。溝９１の断面は矩形である。ただし、両サイドの２つの溝９１は、上方に開口するとともに外側方にも開口している。 FIG. 30 is an enlarged perspective view showing a twelfth modification of the upper electrode 9.
The upper electrode 9L is made of, for example, a single metal film made of an Ir film. A plurality of linear grooves 91 extending in parallel with the longitudinal direction of the upper electrode 9L are formed on the surface of the upper electrode 9L. That is, the plurality of linear grooves 91 are formed in a stripe shape. The cross section of the groove 91 is rectangular. However, the two grooves 91 on both sides open upward and open outward.

図３１は、上部電極９の第１３変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｍは、図３０に示す上部電極９Ｌと同様に、たとえば、Ｉｒ膜からなる金属単膜から構成されている。上部電極９Ｍの表面には、上部電極９Ｍの長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝９１が形成されている。溝９１の断面が台形である点で、図３０に示す上部電極９Ｌと異なっている。 FIG. 31 is an enlarged perspective view showing a thirteenth modification of the upper electrode 9.
The upper electrode 9M is made of, for example, a single metal film made of an Ir film, similarly to the upper electrode 9L shown in FIG. A plurality of linear grooves 91 extending in parallel with the longitudinal direction of the upper electrode 9M are formed on the surface of the upper electrode 9M. It differs from the upper electrode 9L shown in FIG. 30 in that the cross section of the groove 91 is trapezoidal.

図３２は、上部電極９の第１４変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｎは、図３０に示す上部電極９Ｌと同様に、たとえば、Ｉｒ膜からなる金属単膜から構成されている。上部電極９Ｎの表面には、上部電極９Ｎの長手方向に平行延びた複数の直線状の溝９１が形成されている。溝９１の断面がＶ字状である点で、図３０に示す上部電極９Ｌと異なっている。 FIG. 32 is an enlarged perspective view showing a fourteenth modification of the upper electrode 9.
The upper electrode 9N is made of, for example, a single metal film made of an Ir film, similarly to the upper electrode 9L shown in FIG. A plurality of linear grooves 91 extending in the longitudinal direction of the upper electrode 9N are formed on the surface of the upper electrode 9N. It differs from the upper electrode 9L shown in FIG. 30 in that the cross section of the groove 91 is V-shaped.

図３３は、上部電極９の第１５変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｏは、図３０に示す上部電極９Ｌと同様に、たとえば、Ｉｒ膜からなる金属単膜から構成されている。上部電極９Ｏの表面の長手方向中間部には、上部電極９Ｏの長手方向に平行に延びた複数の直線状の溝９２が形成されている。上部電極９Ｏの両端部は、溝９２が形成されていないベタパターン部９３に形成されている。ただし、両サイドの２つの溝９２は、上方に開口するとともに外側方にも開口している。 FIG. 33 is an enlarged perspective view showing a fifteenth modification of the upper electrode 9.
The upper electrode 9O is made of, for example, a single metal film made of an Ir film, similarly to the upper electrode 9L shown in FIG. A plurality of linear grooves 92 extending in parallel with the longitudinal direction of the upper electrode 9O are formed in the middle portion in the longitudinal direction of the surface of the upper electrode 9O. Both end portions of the upper electrode 9O are formed in a solid pattern portion 93 in which the groove 92 is not formed. However, the two grooves 92 on both sides open upward and also open outward.

図３４は、上部電極９の第１６変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｐでは、図３３の上部電極９Ｏと同様に、上部電極９Ｐの表面の長手方向中間部には、上部電極９Ｐの長手方向に延びた複数の線状の溝９２が形成されている。上部電極９Ｐの両端部は、溝９２が形成されていないベタパターン部９３に形成されている。複数の溝９２は、平面視において曲線部を有する溝を含んでいる点において、図３３の上部電極９Ｏと異なっている。 FIG. 34 is an enlarged perspective view showing a sixteenth modification of the upper electrode 9.
In the upper electrode 9P, like the upper electrode 9O in FIG. 33, a plurality of linear grooves 92 extending in the longitudinal direction of the upper electrode 9P are formed in the middle portion in the longitudinal direction of the surface of the upper electrode 9P. . Both end portions of the upper electrode 9P are formed in a solid pattern portion 93 where the groove 92 is not formed. The plurality of grooves 92 are different from the upper electrode 9O in FIG. 33 in that they include grooves having curved portions in plan view.

図３５は、上部電極９の第１７変形例を示す拡大斜視図である。
この上部電極９Ｑは、たとえば、Ｉｒ膜からなる金属単膜から構成されている。上部電極９Ｑの表面には、溝９４が格子状に形成されており、この溝９４によって複数のドット状の突部９５が形成されている。複数のドット状の突部９５は、平面視において、上部電極９Ｑの短手方向に並びかつその長手方向に延びた複数の列に整列して配置されている。 FIG. 35 is an enlarged perspective view showing a seventeenth modification of the upper electrode 9.
The upper electrode 9Q is made of, for example, a single metal film made of an Ir film. Grooves 94 are formed in a lattice pattern on the surface of the upper electrode 9Q, and a plurality of dot-shaped protrusions 95 are formed by the grooves 94. The plurality of dot-like protrusions 95 are arranged in a plurality of rows aligned in the short direction of the upper electrode 9Q and extending in the longitudinal direction in plan view.

図３６は、この発明が適用されたさらに他のインクジェットプリントヘッドの模式的な平面図である。図３７は、図３６のXXXVII-XXXVII線に沿う模式的な拡大断面図である。図３８は、図３６のXXXVIII-XXXVIII線に沿う模式的な拡大断面図である。図３９は、インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。ただし、図３６および図３９においては、図３７および図３８に符号１３で示される水素バリア膜と、符号１４で示される絶縁膜とが省略されている。図４０は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。図３６〜図４０において、前述の図１３〜図１７の各部に対応する部分には、図１３〜図１７と同じ参照符号を付して示す。   FIG. 36 is a schematic plan view of still another ink jet print head to which the present invention is applied. FIG. 37 is a schematic enlarged sectional view taken along line XXXVII-XXXVII in FIG. FIG. 38 is a schematic enlarged sectional view taken along line XXXVIII-XXXVIII in FIG. FIG. 39 is a schematic perspective view of an ink jet print head. However, in FIGS. 36 and 39, the hydrogen barrier film indicated by reference numeral 13 and the insulating film indicated by reference numeral 14 in FIGS. 37 and 38 are omitted. FIG. 40 is a plan view showing a planar shape of the lower electrode formed on the movable film forming layer by removing the configuration other than the lower electrode formed on the movable film forming layer. 36 to 40, the same reference numerals as those in FIGS. 13 to 17 are given to the portions corresponding to the respective portions in FIGS. 13 to 17 described above.

インクジェットプリントヘッド１Ｂは、図１３のインクジェットプリントヘッド１Ａに比べて、下部電極７のパターンが異なっている。その他の点は、図１３のインクジェットプリントヘッド１Ａと同じである。
下部電極７は、平面視において、インク流通方向２１に沿う方向に所定幅を有し、かつインク流通方向２１と直交する方向に複数の圧力室５を跨いで延びた平板状であり、複数の圧電素子６に対して共用される共通電極である。下部電極７のインク流通方向２１と直交する方向に沿う第１の辺７ａは、平面視において、複数の圧電素子６の一方の端縁６ａを結ぶ線と整合している。下部電極７の第１の辺７ａに対向する第２の辺７ｂは、複数の圧電素子６の他方の端縁６ｂに対応する可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂよりも外側（インク流通方向２１の下流側）に配置されている。 The ink jet print head 1B is different in the pattern of the lower electrode 7 from the ink jet print head 1A shown in FIG. The other points are the same as those of the ink jet print head 1A shown in FIG.
The lower electrode 7 is a flat plate having a predetermined width in a direction along the ink circulation direction 21 and extending across the plurality of pressure chambers 5 in a direction orthogonal to the ink circulation direction 21 in a plan view. This is a common electrode shared for the piezoelectric element 6. The first side 7a along the direction orthogonal to the ink flow direction 21 of the lower electrode 7 is aligned with a line connecting one end edges 6a of the plurality of piezoelectric elements 6 in plan view. The second side 7b facing the first side 7a of the lower electrode 7 is outside the edge 10Ab of the movable film 10A corresponding to the other edge 6b of the plurality of piezoelectric elements 6 (downstream in the ink flow direction 21). Side).

下部電極７は、圧電素子６を構成する平面視矩形状の主電極部７Ａと、主電極部７Ａから可動膜形成層１０の表面に沿う方向に引き出された延長部７Ｂとを含んでいる。主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。延長部７Ｂは、下部電極７の全領域のうちの主電極部７Ａを除いた領域である。   The lower electrode 7 includes a main electrode portion 7A having a rectangular shape in plan view that constitutes the piezoelectric element 6, and an extension portion 7B drawn from the main electrode portion 7A in a direction along the surface of the movable film forming layer 10. The main electrode portion 7A is formed to be shorter than the movable film 10A along the longitudinal direction of the movable film 10A, and both end edges of the main electrode part 7A are predetermined with respect to the corresponding both end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A. It arrange | positions inside the space | interval d1. Further, the main electrode portion 7A is formed such that the width along the short direction of the movable film 10A is narrower than the width of the movable film 10A in the short direction, and both end edges thereof correspond to both sides corresponding to the movable film 10A. With respect to the edges 10Ac, 10Ad, the gap d2 is provided at an inner side. The extension portion 7B is a region excluding the main electrode portion 7A in the entire region of the lower electrode 7.

延長部７Ｂには、各圧電素子６のインク流通方向２１の下流側に、下部電極７を貫通する平面視矩形状の切除部７ｃが形成されている。各切除部７ｃは、平面視において、インク流通方向２１に沿う２つの側縁（短辺）と、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁（長辺）とを有している。切除部７ｃの一方の端縁はインク流通方向２１に関して圧電素子６の端縁６ｂ（主電極部７Ａの下流側の端縁）と整合する位置に配置され、他方の端縁は可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂよりも外側（インク流通方向２１の下流側）に配置されている。切除部７ｃの一方の側縁は可動膜１０Ａの一方の側縁１０Ａｃよりも外側に配置され、切除部７ｃの他方の側縁は可動膜１０Ａの他方の側縁１０Ａｄよりも外側に配置されている。したがって、平面視において、可動膜１０Ａの端縁１０Ａｂ側の端部は切除部７ｃの内側に配置されている。下部電極７の第２の辺７ｂと複数の切除部７ｃとの間の領域に、インク流通方向２１に直交する方向に細長い矩形状のパッド部７ｄが形成されている。   In the extension part 7B, a cut-out part 7c having a rectangular shape in plan view that penetrates the lower electrode 7 is formed on the downstream side of the ink flowing direction 21 of each piezoelectric element 6. Each cut portion 7 c has two side edges (short sides) along the ink circulation direction 21 and two end edges (long sides) along a direction orthogonal to the ink circulation direction 21 in plan view. . One edge of the cut portion 7c is arranged at a position aligned with the edge 6b of the piezoelectric element 6 (the edge on the downstream side of the main electrode portion 7A) with respect to the ink flow direction 21, and the other edge of the cut portion 7c is the movable film 10A. It is arranged outside the end edge 10Ab (on the downstream side in the ink circulation direction 21). One side edge of the cut portion 7c is disposed outside the one side edge 10Ac of the movable film 10A, and the other side edge of the cut portion 7c is disposed outside the other side edge 10Ad of the movable film 10A. Yes. Therefore, in a plan view, the end of the movable film 10A on the side of the end edge 10Ab is disposed inside the cut portion 7c. In a region between the second side 7b of the lower electrode 7 and the plurality of cut portions 7c, a rectangular pad portion 7d that is elongated in a direction orthogonal to the ink circulation direction 21 is formed.

また、延長部７Ｂには、主電極部７Ａの各側縁（圧電素子６の各側縁６ｃ，６ｄ）の外側近傍領域に、主電極部７Ａの各側縁に沿って複数の切除部７ｅが形成されている。これらの複数の切除部７ｅは、主電極部７Ａの長手方向に間隔をおいて形成されている。各切除部７ｅは、平面視で矩形状であり、インク流通方向２１に沿う２つの側縁（長辺）と、インク流通方向２１に直交する方向に沿う２つの端縁（短辺）とを有している。   Further, the extending portion 7B includes a plurality of cut portions 7e in the vicinity of the outside of each side edge of the main electrode portion 7A (side edges 6c and 6d of the piezoelectric element 6) along each side edge of the main electrode portion 7A. Is formed. The plurality of cut portions 7e are formed at intervals in the longitudinal direction of the main electrode portion 7A. Each cut portion 7e has a rectangular shape in plan view, and includes two side edges (long sides) along the ink circulation direction 21 and two end edges (short sides) along a direction orthogonal to the ink circulation direction 21. Have.

圧電素子６の一方の側縁６ｃの外側近傍領域に形成された各切除部７ｃの一方の側縁は圧電素子６の一方の側縁６ｃと整合する位置に配置され、他方の側縁は可動膜１０Ａの側縁１０Ａｃよりも外側に配置されている。圧電素子６の他方の側縁６ｄの外側近傍領域に形成された各切除部７ｅの一方の側縁は圧電素子６の他方の側縁６ｄと整合する位置に配置され、他方の側縁は可動膜１０Ａの側縁１０Ａｄよりも外側に配置されている。   One side edge of each cut portion 7c formed in the region near the outside of one side edge 6c of the piezoelectric element 6 is disposed at a position aligned with one side edge 6c of the piezoelectric element 6, and the other side edge is movable. The membrane 10A is disposed outside the side edge 10Ac. One side edge of each cut portion 7e formed in a region near the outside of the other side edge 6d of the piezoelectric element 6 is disposed at a position aligned with the other side edge 6d of the piezoelectric element 6, and the other side edge is movable. It is arranged outside the side edge 10Ad of the film 10A.

このような複数の切除部７ｅが延長部７Ｂに形成されているため、圧電素子６の両側縁６ｃ，６ｄの外側領域では、延長部７Ｂは平面視でメッシュパターン（格子パターン）に形成されている。より具体的には、主電極部７Ａの各側縁の外側近傍領域において、延長部７Ｂは、主電極７Ａの両側縁からインク流通方向２１に直交する方向に引き出され、圧力室５の天面部(可動膜１０Ａ)の周縁を跨いで圧力室５の天面部の外方に延びた複数の直線状電極部７３を有している。これらの直線状電極部７３は、インク流通方向２１に間隔をおいて平行に配置されている。したがって、複数の直線状電極部７３は、ストライプ状に形成されている。   Since such a plurality of cut portions 7e are formed in the extension portion 7B, the extension portion 7B is formed in a mesh pattern (lattice pattern) in plan view in the outer region of both side edges 6c and 6d of the piezoelectric element 6. Yes. More specifically, in the region near the outside of each side edge of the main electrode portion 7A, the extension portion 7B is drawn from both side edges of the main electrode 7A in a direction perpendicular to the ink flow direction 21, and the top surface portion of the pressure chamber 5 A plurality of linear electrode portions 73 extending outward from the top surface portion of the pressure chamber 5 across the periphery of the (movable film 10A) are provided. These linear electrode portions 73 are arranged in parallel with an interval in the ink flow direction 21. Therefore, the plurality of linear electrode portions 73 are formed in a stripe shape.

つまり、図３６のインクジェットプリントヘッド１Ｂでは、下部電極７は、圧電素子６の外側近傍領域において、ストライプパターンに形成された複数の直線状電極部（金属ライン）７３を有している。金属からなる直線状電極部７３は、高温で形成され、その後に常温に冷却されて収縮するので、直線状電極部７３は引っ張り応力を有することになる。つまり、直線状電極部７３は、可動膜１０Ａに対しては収縮させる方向に力を及ぼすので、可動膜１０Ａが割れにくくなる。また、直線状電極部７３は、可動膜１０Ａの主変形領域の全域ではなく一部の領域に形成されているので、可動膜１０Ａの主変形領域の全域に下部電極を形成する場合に比べて、可動膜１０Ａの変位は減少しない。   36, the lower electrode 7 has a plurality of linear electrode portions (metal lines) 73 formed in a stripe pattern in a region near the outside of the piezoelectric element 6. Since the linear electrode portion 73 made of metal is formed at a high temperature and then cooled to normal temperature and contracts, the linear electrode portion 73 has a tensile stress. That is, the linear electrode portion 73 exerts a force in the contracting direction on the movable film 10A, so that the movable film 10A is hardly broken. Further, since the linear electrode portion 73 is formed not in the entire main deformation region of the movable film 10A but in a part of the region, compared to the case where the lower electrode is formed in the entire main deformation region of the movable film 10A. The displacement of the movable film 10A does not decrease.

なお、複数の直線状電極部７３は、圧電素子６と圧力室５のエッジ（可動膜１０Ａの周縁）との間において、ストライプパターンまたはメッシュパターンを成すように形成されていればよい。
図３６のインクジェットプリントヘッド１Ｂにおいて、上部電極９は、図１９〜図３５に示される上部電極９Ａ〜９Ｑのうちの任意の１つの構造を有するものであってもよい。 The plurality of linear electrode portions 73 may be formed so as to form a stripe pattern or a mesh pattern between the piezoelectric element 6 and the edge of the pressure chamber 5 (periphery of the movable film 10A).
In the inkjet print head 1B of FIG. 36, the upper electrode 9 may have any one of the structures of the upper electrodes 9A to 9Q shown in FIGS.

図４１は、この発明が適用されたインクジェットプリントヘッドのさらに他の例を示す模式的な平面図である。図４２は、図４１のXLII-XLII線に沿う模式的な拡大断面図である。図４３は、図４１のXLIII-XLIII線に沿う模式的な拡大断面図である。図４４は、インクジェットプリントヘッドの模式的な斜視図である。ただし、図４１および図４４においては、図４２および図４３に符号１３で示される水素バリア膜と、符号１４で示される絶縁膜とが省略されている。図４５は、可動膜形成層上に形成された下部電極以外の構成を取り除いて、可動膜形成層上に形成された下部電極の平面形状を示す平面図である。図４１〜図４５において、前述の図１３〜図１７の各部に対応する部分には、図１３〜図１７と同じ参照符号を付して示す。   FIG. 41 is a schematic plan view showing still another example of the ink jet print head to which the present invention is applied. FIG. 42 is a schematic enlarged cross-sectional view taken along line XLII-XLII in FIG. FIG. 43 is a schematic enlarged sectional view taken along line XLIII-XLIII in FIG. FIG. 44 is a schematic perspective view of an ink jet print head. However, in FIGS. 41 and 44, the hydrogen barrier film indicated by reference numeral 13 and the insulating film indicated by reference numeral 14 in FIGS. 42 and 43 are omitted. FIG. 45 is a plan view showing a planar shape of the lower electrode formed on the movable film forming layer by removing the configuration other than the lower electrode formed on the movable film forming layer. 41 to 45, the same reference numerals as those in FIGS. 13 to 17 are given to the portions corresponding to the respective portions in FIGS. 13 to 17 described above.

このインクジェットプリントヘッド１Ｃは、図１３のインクジェットプリントヘッド１Ａに比べて、可動膜１０Ａ（可動膜形成体１０）の構造と下部電極７のパターンとが異なっている。その他の点は、図１３のインクジェットプリントヘッド１Ａと同じである。
可動膜形成体１０内には、ストライプパターンの金属膜８１が埋め込まれている。ストライプパターンの金属膜８１は、インク流通方向２１と直交する方向（圧電素子６の幅方向）に平行な複数の直線状金属膜（金属ライン）８１ａから構成されている。金属膜８１は、たとえば、Ｔｉ膜であってもよい。 This ink jet print head 1C is different in the structure of the movable film 10A (movable film forming body 10) and the pattern of the lower electrode 7 from the ink jet print head 1A of FIG. The other points are the same as those of the ink jet print head 1A shown in FIG.
A stripe-pattern metal film 81 is embedded in the movable film forming body 10. The stripe-patterned metal film 81 is composed of a plurality of linear metal films (metal lines) 81a parallel to a direction orthogonal to the ink flow direction 21 (width direction of the piezoelectric element 6). The metal film 81 may be, for example, a Ti film.

ストライプパターンの金属膜８１が埋め込まれた可動膜形成体１０は、たとえば、次のようにして作成することができる。基板２上に、可動膜形成体１０の材料となる第１酸化シリコン膜を形成する。次に、たとえば、スパッタ法によって、第１酸化シリコン膜の表面に金属膜８１の材料からなる金属材料膜を形成する。次に、フォトグラフィによって、金属材料膜上にストライプパターンのレジストマスクが形成される。このレジストマスクをマスクとして、金属材料膜がエッチングされることにより、ストライプパターンの金属膜８１が形成される。次に、第１酸化シリコン膜の表面および金属膜８１の表面に、第２酸化シリコン膜を形成する。これにより、ストライプパターンの金属膜８１が埋め込まれた可動膜形成体１０が得られる。   The movable film forming body 10 in which the stripe pattern metal film 81 is embedded can be produced, for example, as follows. On the substrate 2, a first silicon oxide film as a material of the movable film forming body 10 is formed. Next, a metal material film made of the material of the metal film 81 is formed on the surface of the first silicon oxide film, for example, by sputtering. Next, a resist mask having a stripe pattern is formed on the metal material film by photolithography. Using this resist mask as a mask, the metal material film is etched to form a stripe-pattern metal film 81. Next, a second silicon oxide film is formed on the surface of the first silicon oxide film and the surface of the metal film 81. Thereby, the movable film forming body 10 in which the stripe-pattern metal film 81 is embedded is obtained.

下部電極７は、圧電体膜８の下面に接する平面視矩形状の主電極部７Ａと、圧電体膜８の外方の領域まで延びた延長部７Ｂとを有している。主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの長手方向に沿って、可動膜１０Ａよりも短く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両端縁１０Ａａ，１０Ａｂに対して、所定の前記間隔ｄ１を開けて内側に配置されている。また、主電極部７Ａは、可動膜１０Ａの短手方向に沿う幅が、可動膜１０Ａの当該短手方向の幅よりも狭く形成されており、その両端縁は、可動膜１０Ａの対応する両側縁１０Ａｃ，１０Ａｄに対して、前記間隔ｄ２を開けて内側に配置されている。   The lower electrode 7 has a rectangular main electrode portion 7A in contact with the lower surface of the piezoelectric film 8 and an extension portion 7B extending to an outer region of the piezoelectric film 8. The main electrode portion 7A is formed to be shorter than the movable film 10A along the longitudinal direction of the movable film 10A, and both end edges of the main electrode part 7A are predetermined with respect to the corresponding both end edges 10Aa and 10Ab of the movable film 10A. It arrange | positions inside the space | interval d1. Further, the main electrode portion 7A is formed such that the width along the short direction of the movable film 10A is narrower than the width of the movable film 10A in the short direction, and both end edges thereof correspond to both sides corresponding to the movable film 10A. With respect to the edges 10Ac, 10Ad, the gap d2 is provided at an inner side.

延長部７Ｂは、主電極部７Ａから引き出された引出し電極部７４と、複数の圧電素子６の主電極部７Ａを共通接続する共通接続部７５とを含んでいる。共通接続部７５は、複数の圧電素子６よりも、インク流通方向２１の下流側において、インク流通方向２１と直交する方向に延びている。引出し電極部７４は、圧電素子６におけるインク流通方向２１の下流側の端縁６ｂの中央部付近から圧電素子６の長手方向に沿って引き出され、共通接続部７５に接続されている。共通接続部７５には、インク流通方向２１に直交する方向に細長い矩形状のパッド部７ｄが形成されている。つまり、このインクジェットプリントヘッド１Ｃでは、圧電素子６の側縁６ｃ，６ｄの外側領域には、下部電極７は形成されていない。   The extension portion 7B includes a lead electrode portion 74 drawn from the main electrode portion 7A and a common connection portion 75 that commonly connects the main electrode portions 7A of the plurality of piezoelectric elements 6. The common connection portion 75 extends in a direction perpendicular to the ink circulation direction 21 on the downstream side of the plurality of piezoelectric elements 6 in the ink circulation direction 21. The lead electrode portion 74 is drawn along the longitudinal direction of the piezoelectric element 6 from the vicinity of the central portion of the downstream edge 6 b of the piezoelectric element 6 in the ink flow direction 21, and is connected to the common connection portion 75. The common connection portion 75 is formed with an elongated rectangular pad portion 7 d in a direction orthogonal to the ink circulation direction 21. That is, in the inkjet print head 1C, the lower electrode 7 is not formed in the outer region of the side edges 6c and 6d of the piezoelectric element 6.

このインクジェットプリントヘッド１Ｃでは、圧電素子６の側縁６ｃ，６ｄの外側領域には下部電極７は形成されていないが、可動膜形成体１０内にはストライプパターンの金属膜８１が埋め込まれている。つまり、可動膜形成体１０内には、互いに平行な複数の直線状金属膜８１ａが埋め込まれている。直線状金属膜８１ａは、高温で形成され、その後に常温に冷却されて収縮するので、直線状金属膜８１ａは引っ張り応力を有することになる。つまり、直線状金属膜８１ａは、可動膜１０Ａに対しては収縮させる方向に力を及ぼすので、可動膜１０Ａが割れにくくなる。   In the ink jet print head 1C, the lower electrode 7 is not formed in the outer region of the side edges 6c and 6d of the piezoelectric element 6, but a stripe pattern metal film 81 is embedded in the movable film forming body 10. . That is, in the movable film forming body 10, a plurality of linear metal films 81a parallel to each other are embedded. Since the linear metal film 81a is formed at a high temperature and is then cooled to normal temperature and contracts, the linear metal film 81a has a tensile stress. That is, the linear metal film 81a exerts a force in the contracting direction on the movable film 10A, so that the movable film 10A is difficult to break.

なお、可動膜形成体１０内に埋め込まれる金属膜８１は、ストライプパターンに限らず、メッシュパターン（格子パターン）であってもよい。図４６に、可動膜形成体１０内にメッシュパターンの金属膜８１が埋め込まれている場合の例を示す。メッシュパターンの金属膜８１は、インク流通方向２１に直交する方向（圧電素子６の幅方向）に平行な複数の第１直線状金属膜８１ａと、これらの第１直線状金属膜８１ａと一体的に形成され、これらの第１直線状金属膜８１ａと直交する複数の第２直線状金属膜８１ｂとを有する。   The metal film 81 embedded in the movable film forming body 10 is not limited to a stripe pattern, and may be a mesh pattern (lattice pattern). FIG. 46 shows an example in which a metal film 81 having a mesh pattern is embedded in the movable film forming body 10. The mesh-patterned metal film 81 is integrated with a plurality of first linear metal films 81a parallel to a direction orthogonal to the ink flow direction 21 (width direction of the piezoelectric element 6), and these first linear metal films 81a. And a plurality of second linear metal films 81b orthogonal to the first linear metal films 81a.

図４１のインクジェットプリントヘッド１Ｃにおいて、上部電極９は、図１９〜図３５に示される上部電極９Ａ〜９Ｑのうちの任意の１つの構造を有するものであってもよい。
図４７は、この発明が適用された焦電型赤外線イメージセンサの他の例を示す模式的な平面図である。図４８は、図４７のXLVIII-XLVIII線に沿う断面図である。
焦電型赤外線イメージセンサ１３１は、赤外線による温度変化によって焦電体の表面電荷が変化することを利用して、赤外線量を検出するものである。焦電型赤外線イメージセンサ１３１は、シリコン基板１３２と、シリコン基板１３２上に形成された断熱膜（メンブレン）１３３と、断熱膜１３３上に形成された焦電素子１３４とを含む。 In the inkjet print head 1C of FIG. 41, the upper electrode 9 may have any one of the structures of the upper electrodes 9A to 9Q shown in FIGS.
FIG. 47 is a schematic plan view showing another example of a pyroelectric infrared image sensor to which the present invention is applied. 48 is a cross-sectional view taken along line XLVIII-XLVIII in FIG.
The pyroelectric infrared image sensor 131 detects the amount of infrared rays by utilizing the fact that the surface charge of the pyroelectric material changes due to temperature changes caused by infrared rays. The pyroelectric infrared image sensor 131 includes a silicon substrate 132, a heat insulating film (membrane) 133 formed on the silicon substrate 132, and a pyroelectric element 134 formed on the heat insulating film 133.

シリコン基板１３２には、焦電素子１３４からシリコン基板１０への伝熱を防ぐためのキャビティ１３５が形成されている。キャビティ１３５は、シリコン基板１３２の裏面側から、シリコン基板１３２を掘りこんで形成されている。キャビティ１３５は、平面視で円形状である。キャビティ１３５の天面は、断熱膜１３３によって区画されている。断熱膜１３３は、キャビティ１３５の天面部の全域を覆い、さらにその周囲に延びて形成されている。断熱膜１３３は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜から構成されている。 In the silicon substrate 132, a cavity 135 for preventing heat transfer from the pyroelectric element 134 to the silicon substrate 10 is formed. The cavity 135 is formed by digging the silicon substrate 132 from the back side of the silicon substrate 132. The cavity 135 is circular in plan view. The top surface of the cavity 135 is partitioned by a heat insulating film 133. The heat insulating film 133 covers the entire top surface of the cavity 135, and further extends around it. The heat insulating film 133 is composed of a silicon oxide (SiO 2 ) film.

断熱膜１３３内には、環状ストライプパターンの金属膜１３６が埋め込まれている。環状ストライプパターンの金属膜１３６は、平面視でキャビティ１３５と同心で径の異なる複数の環状金属膜（金属ライン）１３６ａを有している。金属膜１３６は、たとえば、Ｔｉ膜であってもよい。各環状金属膜１３６ａは、高温で形成され、その後に常温に冷却されて収縮するので、各環状金属膜１３６ａは引っ張り応力を有することになる。つまり、各環状金属膜１３６ａは、断熱膜１３３に対しては収縮させる方向に力を及ぼすので、断熱膜１３３が割れにくくなる。   A metal film 136 having an annular stripe pattern is embedded in the heat insulating film 133. The metal film 136 having an annular stripe pattern has a plurality of annular metal films (metal lines) 136a that are concentric with the cavity 135 and have different diameters in plan view. The metal film 136 may be a Ti film, for example. Since each annular metal film 136a is formed at a high temperature and then cooled to normal temperature and contracts, each annular metal film 136a has a tensile stress. That is, each annular metal film 136a exerts a force on the heat insulating film 133 in a contracting direction, so that the heat insulating film 133 is hardly broken.

焦電素子１３４は、断熱膜１３３におけるキャビティ１３５とは反対側の表面に接して形成された下部電極１４１と、下部電極１４１上に形成された焦電体膜１４２と、焦電体膜１４２上に形成された上部電極１４３とを含む。
下部電極１４１は、たとえば、Ｐｔ膜からなる。焦電体膜１４２は、たとえば、ＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３：チタン酸ジルコン酸鉛）膜からなる。上部電極１４３は、たとえば、Ｐｔ膜からなる。下部電極１４１は、平面視で、キャビティ１３５の中心と同心で、キャビティ１３５の直径より直径が小さい円形に形成されている。焦電体膜１４２は、下部電極１４１と同じパターンに形成されている。上部電極１４３は、焦電体膜１４２と同じパターンに形成されている。 The pyroelectric element 134 includes a lower electrode 141 formed in contact with the surface of the heat insulating film 133 opposite to the cavity 135, a pyroelectric film 142 formed on the lower electrode 141, and the pyroelectric film 142 And an upper electrode 143 formed on the substrate.
The lower electrode 141 is made of, for example, a Pt film. The pyroelectric film 142 is made of, for example, a PZT (PbZr x Ti 1-x O 3 : lead zirconate titanate) film. The upper electrode 143 is made of, for example, a Pt film. The lower electrode 141 is formed in a circular shape that is concentric with the center of the cavity 135 and smaller in diameter than the cavity 135 in plan view. The pyroelectric film 142 is formed in the same pattern as the lower electrode 141. The upper electrode 143 is formed in the same pattern as the pyroelectric film 142.

焦電素子１４４に赤外線が照射されると、その熱によって焦電体膜１４２の温度が変化し、焦電体膜１４２の表面電荷が変化する。焦電体膜１４２の表面電荷の変化が、下部電極１４１および上部電極１４３を介して取り出される。これにより、赤外線の光量を検出できる。なお、図４７および図４８には、説明の便宜上、下部電極１４１および上部電極１４３から、焦電体膜１４２の表面電荷の変化を取り出すための配線は省略されている。   When the pyroelectric element 144 is irradiated with infrared rays, the temperature of the pyroelectric film 142 changes due to the heat, and the surface charge of the pyroelectric film 142 changes. Changes in the surface charge of the pyroelectric film 142 are taken out via the lower electrode 141 and the upper electrode 143. Thereby, the amount of infrared light can be detected. In FIGS. 47 and 48, for convenience of explanation, the wiring for taking out the change in the surface charge of the pyroelectric film 142 from the lower electrode 141 and the upper electrode 143 is omitted.

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の実施形態で実施することもできる。図１、図１３、図３６および図４１のインクジェットプリントヘッド１〜１Ｃでは、圧電体膜の材料としてＰＺＴを例示したが、そのほかにも、チタン酸鉛（ＰｂＰＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸ノチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）などに代表される金属酸化物からなる圧電材料が適用されてもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented in another embodiment. In the inkjet print heads 1 to 1C of FIGS. 1, 13, 36 and 41, PZT is exemplified as the material of the piezoelectric film, but in addition, lead titanate (PbPO 3 ), potassium niobate (KNbO 3). ), A piezoelectric material made of a metal oxide typified by lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), or the like may be applied.

また、図１、図１３、図３６および図４１のインクジェットプリントヘッド１〜１Ｃでは、可動膜形成層１０の裏面には、圧力室５の一部を形成する凹部５Ｂが形成されているが、凹部５Ｂは形成されていなくてもよい。この場合には、圧力室５は、シリコン基板２に形成された空間部５Ａのみから構成される。
その他は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, in the inkjet print heads 1 to 1C of FIGS. 1, 13, 36, and 41, the back surface of the movable film forming layer 10 has a recess 5B that forms a part of the pressure chamber 5, The recess 5B may not be formed. In this case, the pressure chamber 5 is composed only of the space portion 5 </ b> A formed in the silicon substrate 2.
In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.

１ インジェットプリントヘッド
２ シリコン基板
３ａ 吐出口
４ インク供給路
５ 圧電室（キャビティ）
５ａ，５ｂ 圧電室の天面部の両端縁
５ｃ，５ｄ 圧電室の天面部の両側縁
６ 圧電素子
６ａ，６ｂ 圧電素子の両端縁
６ｃ，６ｄ 圧電素子の両側縁
７ 下部電極
７Ａ 主電極部
７Ｂ 延長部
８ 圧電体膜
９，９Ａ〜９Ｑ 上部電極
１０ 可動膜形成層
１０Ａ 可動膜（メンブレン）
１０Ａａ，１０Ａｂ 可動膜の両端縁
１０Ａｃ，１０Ａｄ 可動膜の両側縁
１３ 水素バリア膜
３１ ＩｒＯ２膜
３２ Ｉｒ膜
４１〜４３，４５，４６，１２１〜１２３，１２５，１２６ スパッタ膜
４４，４７，１２４，１２７ プラズマＣＶＤ膜
６１ ＩｒＯ２膜
６２ Ｉｒ膜
７２，７３ 直線状電極膜
８１ 金属膜
８１ａ，８１ｂ 直線状金属膜
１０１，１３１ 焦電型赤外線イメージセンサ
１０２，１３２ シリコン基板１０２
１０３，１３３ 断熱膜（メンブレン）
１０１，１３４ 焦電素子
１１１，１４１ 下部電極
１１２，１４２ 焦電体膜
１１３，１４３ 上部電極
１１４ 水素バリア膜
１３６ 金属膜
１３６ａ 環状金属膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Injet print head 2 Silicon substrate 3a Ejection port 4 Ink supply path 5 Piezoelectric chamber (cavity)
5a, 5b Both ends of the top surface of the piezoelectric chamber 5c, 5d Both sides of the top of the piezoelectric chamber 6 Piezoelectric elements 6a, 6b Both ends of the piezoelectric element 6c, 6d Both edges of the piezoelectric element 7 Lower electrode 7A Main electrode section 7B Extension Part 8 Piezoelectric film 9, 9A to 9Q Upper electrode 10 Movable film forming layer 10A Movable film (membrane)
10Aa, 10Ab Both ends of movable film 10Ac, 10Ad Both sides of movable film 13 Hydrogen barrier film 31 IrO 2 film 32 Ir film 41-43, 45, 46, 121-123, 125, 126 Sputtered film 44, 47, 124, 127 Plasma CVD film 61 IrO 2 film 62 Ir film 72, 73 Linear electrode film 81 Metal film 81a, 81b Linear metal film 101, 131 Pyroelectric infrared image sensor 102, 132 Silicon substrate 102
103,133 Thermal insulation membrane
101,134 Pyroelectric element 111,141 Lower electrode 112,142 Pyroelectric film 113,143 Upper electrode 114 Hydrogen barrier film 136 Metal film 136a Ring metal film

Claims (2)

Ａｌ２Ｏ３からなる第１スパッタ膜と、前記第１スパッタ膜とは異なる条件で成膜されたＡｌ２Ｏ３からなる第２スパッタ膜と、ＳｉＮ膜からなるプラズマＣＶＤ膜との積層膜からなり、
前記第１のスパッタ膜の成膜時の圧力が０．０１Ｐａ以上０．１Ｐａ未満であり、前記第２のスパッタ膜の成膜時の圧力が０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ以下である、水素バリア膜。 A first sputter film of Al 2 O 3, a second sputter film of Al 2 O 3 that are deposited under different conditions from the first sputter film, a laminated film of a plasma CVD film made of SiN film Become
A hydrogen barrier in which the pressure at the time of forming the first sputtered film is 0.01 Pa or more and less than 0.1 Pa, and the pressure at the time of forming the second sputtered film is 0.1 Pa or more and 3.0 Pa or less. film. 前記第１のスパッタ膜の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、前記第２のスパッタ膜の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、前記プラズマＣＶＤ膜の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、前記第１のスパッタ膜と前記第２のスパッタ膜と前記プラズマＣＶＤ膜との膜厚の合計が１００ｎｍ以下である、請求項１に記載の水素バリア膜。 The first sputtered film has a thickness of 10 nm to 100 nm, the second sputtered film has a thickness of 10 nm to 100 nm, the plasma CVD film has a thickness of 10 nm to 100 nm, The hydrogen barrier film according to claim 1, wherein a total thickness of the first sputtered film, the second sputtered film, and the plasma CVD film is 100 nm or less.
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