发明名称 介电元件,压电元件,喷墨头及喷墨记录设备及其制造方法
摘要 一介电元件其具有被设置在一上电极层及一下电极层之间的一介电层,其中此介电层具有一第一介电层以及一第二介电层,其等之成份则是彼此相异,当于此第一介电层的一厚度方向上在接近于此第一介电层及此第二介电层间的边界时,此第一介电层之至少第一组成的成分会改变。
申请公布号 TWI278132 申请公布日期 2007.04.01
申请号 TW094105435 申请日期 2005.02.23
申请人 佳能股份有限公司;和佐清孝 发明人 伊福俊博;松田坚义;青木活水;武田宪一;和佐清孝
分类号 H01L41/09(2006.01) 主分类号 H01L41/09(2006.01)
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路2段125号7楼
主权项 1.一种介电元件(a dielectric element),其具有一介电层 (a dielectric layer)被设置在一上电极层(an upper electrode layer)及一下电极层(a lower electrode layer)之 间,其中该介电层具有组成物彼此不同的一第一介 电层(a first dielectric layer)及一第二介电层(a second dielectric layer),该第一介电层的至少一种成分的组 成物会改变于邻近该第一介电层及该第二介电层 间的一边界(a boundary)的该第一介电层的一厚度方 向上(a thickness direction)。 2.一种介电元件,其具有一介电层被设置在一上电 极层及一下电极层之间,其中 该介电层具有一第一介电层及一第二介电层,而该 第二介电层则主要是由四种或是更多种金属元素 成分所形成的一种氧化物(an oxide)所组成的一层, 因为邻近于该上电极层或是该下电极层,实质上地 该四种或是更多金属元素成分的至少一种成分的 不存在,该第一介电层主要是由原三种或是更多种 的金属元素成分所形成的该氧化物所组成,而至于 邻近于该第二介电层的一边界的该第一介电层的 一厚度方向,则至少具有一种成分的组成物会改变 。 3.一种介电元件,其具有一介电层被设置在一上电 极层及一下电极层之间,其中该介电层具有一第一 介电层及一第二介电层,而在邻近于该上电极或该 下电极处,该第一介电层的一主要成分则实质上是 不包括钛元素的一种氧化物,至于邻近于该第二介 电层的一边界的该第一介电层的一厚度方向上,该 钛成分的组成物会改变,然而该第二介电层的主要 成分则是具有该钛元素的一氧化层。 4.一种介电元件,其具有一介电层被设置在一上电 极层及一下电极层之间,其中该介电层具有一第一 介电层及一第二介电层,而至于在该第一介电层的 一厚度方向上,该第一介电层的组成物会改变,然 而该第一介电层的介电常数及该第二介电层在25 ℃时则彼此不同。 5.如申请专利范围第1项所述的介电元件,其中t2>2t 1,在此情况下,该第一介电层的一部份膜厚其组成 物会改变的是t1而该第二介电层之组成物会发生 变化的则是t2。 6.如申请专利范围第1项所述的介电元件,其中在一 边界表面(a boundary surface)上该第一及该第二介电 层的晶格常数(lattic constants)间的差异是在4%之内 。 7.如申请专利范围第1项所述的介电元件,其中该介 电层的一主要成分是钙钛氧化物(a perovskite oxide) 。 8.如申请专利范围第7项所述的介电元件,其中该钙 钛氧化物是一缓和氧化物(a relaxer oxide)。 9.如申请专利范围第8项所述的介电元件,其中该缓 和氧化物的成分至少包括了铅(Pb)和钛(Ti),以及更 至少包括了从镁(Mg),锌(Zn),钪(Sc),镍(Ni),钽(Ta),铌(Nb )及铟(In)等所选出的一种。 10.如申请专利范围第1项所述的介电元件,其中该 第一介电层的该电极的该主要成分是如Pb(Mg1/3Nb2/3 )O3所示的一种氧化物,而该第二介电层的该主要成 分则是如[Pb(Mg1/3 Nb2/3)O3]x-[Pb(1-a)AaTiO3]y所示的一种 氧化物(其中A是从镧(La)及钙(Ca)中所选出的一种元 素,a则是0到0.3,x则是0.5到0.8,而y则是0.2到0.5)。 11.如申请专利范围第1项所述的介电元件,其中该 第一介电层的该电极的该主要成分是如Pb(Zn1/3Nb2/3 )O3所示的一种氧化物,而该第二介电层的该主要成 分则是如[Pb(Zn1/3Nb2/3)O3]x-[Pb(1-a)AaTiO3]y所示的一种 氧化物(其中x是0.7到0.97,而y则是0.03到0.3)。 12.如申请专利范围第1项所述的介电元件,其中该 第一介电层的该电极的该主要成分是如Pb(Sc1/2Nb1/2 )O3所示的一种氧化物,而该第二介电层的该主要成 分则是如[Pb(Sc1/2Nb1/2)O3]x-[Pb(1-a)AaTiO3]y所示的一种 氧化物(其中x是0.4到0.7,而y则是0.3到0.6)。 13.如申请专利范围第1项所述的介电元件,其中该 第一介电层的该电极的该主要成分是如Pb(Ni1/3Nb2/3 )O3所示的一种氧化物,而该第二介电层的该主要成 分则是如[Pb(Ni1/3Nb2/3)O3]x-[Pb(1-a)AaTiO3]y所示的一种 氧化物(其中A是从镧(La)及钙(Ca)中所选出的一种元 素,a则是0到0.3,x则是0.6到0.9,而y则是0.1到0.4)。 14.如申请专利范围第1项所述的介电元件,其中该 第一介电层的该电极的该主要成分是如Pb(In1/2Nb1/2 )O3所示的一种氧化物,而该第二介电层的该主要成 分则是如[Pb(In1/2Nb1/2)O3]x-[Pb(1-a)AaTiO3]y所示的一种 氧化物(其中A是从镧(La)及钙(Ca)中所选出的一种元 素,a则是0到0.3,x则是0.3到0.8,而y则是0.2到0.7)。 15.如申请专利范围第1项所述的介电元件,其中该 第一介电层的该电极的该主要成分是如Pb(Sc1/2Ta1/2 )O3所示的一种氧化物,而该第二介电层的该主要成 分则是如[Pb(Sc1/2Ta1/2)O3]x-[Pb(1-a)AaTiO3]y所示的一种 氧化物(其中A是从镧(La)及钙(Ca)中所选出的一种元 素,a则是0到0.3,x则是0.4到0.8,而y则是0.2到0.6)。 16.如申请专利范围第1项所述的介电元件,其中该 第一及第二介电层是单晶层(single-crystallized layers) ,单方位层(single-orientation layers)或是优先方位层( preference-orientation layers)。 17.一种压电元件(a piezoelectric element),其包含了如 申请专利范围第1项所述的一介电元件(a dielectric element)。 18.一种喷墨头,其包含了如申请专利范围第17项所 述的该压电元件,其中该墨水则是藉该压电元件来 放出。 19.一种喷墨记录设备,其包含如申请专利范围第18 项所述的该喷墨头,其藉由使用该喷墨头来进行记 录。 20.一种制作一介电体(a dielectric)的方法,其步骤有: 形成一第一介电层(a first dielectric layer),其主要是 由具有包含了两个或是三个成分的组成物的一种 氧化物,其并具有一层区域(a layer area),其中在一层 厚度的方向(a layer thickness direction)上,构成该氧化 物之至少一成分改变其组成物之相对于此组成物 其他成分的比例;以及 形成一第二介电层(a second dielectric layer),其组成物 则实质上均匀分布在该层厚度方向上。 21.一种制作一介电体(a dielectric)的方法,其步骤有: 形成一第一介电层(a first dielectric layer),其主要是 由具有包含了两种或是三种成分的组成物的一种 氧化物,其并具有一层区域(a layer area),其中在一层 厚度的方向(a layer thickness direction)上,构成该氧化 物之至少一成分改变其组成物之相对于此组成物 其他成分的比例;以及 从一材料成分主要由具有两种或是多种成分构成 的组成物所组成的一种氧化物而在该第一介电层 上形成一第二介电层,其中该两种或是多种成分则 包括了偏斜组成的一元素,并藉被增加50到150的莫 耳百分比来形成该偏斜成分的该元素的该氧化物 的一理想化学计量组成物。 22.如申请专利范围第21项所述的方法,其中该介电 层主要是由具有位置A及B(sites A and B)的一钙钛氧 化物(a perovskite oxide)所组成,而藉由被增加50到150 莫耳百分比的一成分则是一位置-B(a site-B element) 元素。 23.如申请专利范围第20项所述的方法,其中该介电 层主要是由一缓和氧化物(a relaxer oxide)所组成。 24.一种用来制作一介电元件(a dielectric element)的方 法,该介电元件具有一介电层(a dielectric layer)设置 在一上电极层(an upper electrode layer)及一下电极层(a lower electrode layer)之间的一层叠结构(a laminated structure),该方法包含的步骤有: 形成一第一介电层,其在一低电极(a lower electrode) 上至少具有一层(a layer)上具有至少一成分会在一 层厚度方向(a layer thickness direction)上改变其组成 物对其他成分的比例;及 形成一第二介电层(a second dielectric layer),其具有包 括了具固定比例的偏斜组成物的一成分(a component) 的组成物,其中在25℃时该第一介电层的一介电常 数(a dielectric constant)1跟在25℃时该第二介电层 的一介电常数2是不同。 25.一种用来制作一介电元件(a dielectric element)的方 法,该介电元件具有一介电层(a dielectric layer)设置 在一上电极层(an upper electrode layer)及一下电极层(a lower electrode layer)之间的一层叠结构(a laminated structure),该方法包含的步骤有,形成主要由在该低 电极层上的第一及第二氧化物所组成的该介电层, 其中该第二介电层主要是由具有包括了四种或是 多种金属元素的组成物的一种氧化物所组成,而至 少该第一介电层的一部分是主要由四种或是多种 金属元素成份所形成的一种氧化物所组成的一层 所形成,使得至少一种金属元素成份会在一层厚度 的方向上改变组成物对其他成分的比例。 图式简单说明: 第1图是一喷墨头示意图; 第2图是一压电元件断面视图; 第3A图,第3B图,第3C图及第3D图是根据本发明的一介 电元件的一制作流程示意图; 第4图是此喷墨头的一平面视图; 第5图是此喷墨头的一单一流体腔的一平面视图; 第6A图,第6B图,第6C图,第6D图,第6E图及第6F图所示的 是一压电元件的一制作流程示意图; 第7图是此喷墨头的一纵向断面视图; 第8图是一喷墨记录设备的一鸟瞰图; 第9图是此喷墨记录设备之不含其外壳的一示意图 ; 第10图系描述本发明的一偏倾结构部份的组成物 的一视图;以及 第11图描述本发明的此偏倾结构部份的组成物的 一视图。
地址 日本
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