CN101374666B - 排液头基板、使用所述基板的排液头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种排液头基板包括：基板；形成于所述基板上的加热电阻层；用于液体的流路；配线层，其层叠在所述加热电阻层上，并且具有在所述加热电阻层上形成台阶部分的端部；和保护层，其覆盖所述加热电阻层和包括所述台阶部分的所述配线层，并且形成于所述加热电阻层和所述流路之间，其中所述保护层通过Cat-CVD法形成。

Description

排液头基板、使用所述基板的排液头及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于排出液体的排液头基板、使用所述基板的排液头及其制造方法。
背景技术
作为用于排出少量液体的排液头，使用热能来排墨的喷墨头是已知的。近年来有增大使用这种喷墨头的喷墨记录设备的记录速度的要求。为此，增加了用于驱动喷墨头的加热电阻层的驱动频率，或者增加了排出口的数量。然而，为了给具有特定尺寸的头基板设置大量排出口，必须使配线的宽度更窄，这导致配线电阻增加。作为防止配线电阻由于配线宽度变窄而增加的简单方法，增加配线的高度(增加配线层的厚度)。
在这里，参考图13描述在加热部分附近的层叠结构，该图是使用热能来排墨的传统公知喷墨头的示意性横截面图。
在Si基板120上，形成由SiO2膜形成的蓄热层106，所述SiO2膜由热氧化或类似工艺形成。在蓄热层106上，形成用于将热能施加于油墨的加热电阻层107和用于将电压施加于加热电阻层107的配线103和104。加热电阻层107的暴露于配线103和104之外的部分成为加热部分102。另外，在加热电阻层107和配线103、104上，设置用于保护加热电阻层107和配线103、104的绝缘保护膜108。进一步地，在绝缘保护膜108上，设置用作抗气蚀膜的Ta膜110。
在加热部分102上，形成油墨流路(未显示)。加热部分102与油墨接触，结果加热部分102会由于当由金属制造的配线103、104及加热部分102与油墨接触时所导致的腐蚀等因素而受到化学损害，或者会因为油墨的起泡而受到物理损害。因此形成用于保护加热部分102和配线103、104免受损害的绝缘保护层108和用作上部保护膜110的Ta膜110。Ta膜110的、与油墨接触并且设在加热部分102上的部分对应于热作用部分。
在具有上述结构的喷墨头基板中，在形成用于保护层叠在基板上的配线不受液体例如油墨影响(防止配线与油墨或类似物接触)的保护层(保护膜)的情况下，当配线的台阶高低差也就是配线的高度变小时，获得保护层的更优良的台阶覆盖性。
在形成保护层(绝缘保护层)的常规方法当中，作为能够通过降低温度(450℃或更低)形成保护层的方法，常压CVD法、等离子CVD法和溅射法是已知的。然而，常压CVD法具有的问题在于在较少损害基板的同时降低了锥形覆盖性。等离子CVD法和溅射法均具有的问题在于高能量被施加于微粒而微粒是堆积在基板上，这损害了基板表面。对基板的损害相对小的方法的例子包括低压CVD法。然而，低压CVD法需要大约800℃的较高温度，因此在形成由金属材料制造的配线之后难以沉积绝缘膜。
进一步地，以为在通过各所述方法形成膜例如二氧化硅膜的情况下，膜的致密性按照下列顺序变小：热氧化法、低压CVD法、常压CVD法和等离子CVD法。
常规地，通过等离子CVD法形成上述喷墨头的保护层，但是可以通过设置更高的膜形成温度来增强这样形成的保护层的层质量(膜质量)。具体而言，当具有耐热性的铝、硅或类似物的合金或者诸如硅化钛这样的硅化物用于配线时，膜形成温度可以被设置得更高。
然而，铝、硅或类似物的合金，或诸如硅化钛这样的硅化物具有比铝更高的电阻，这使配线的高度更高并且需要更高的保护层覆盖性。当铝或铝合金暴露于更高温度时，形成被称为“隆丘(hillock)”的具有尖角边缘的凸部，由此失去了表面的平整性。为了抑制隆丘的形成，必须进一步增加将在铝或铝合金制造的配线上形成的保护层的层厚度(膜厚度)，而这与使层更薄(使膜更薄)的需要相违背。鉴于以上问题，难以在增加膜形成温度的同时增强保护层的膜质量。
进一步地，由等离子CVD法形成的保护层并不具有具备所需致密性的膜质量，这产生了以下问题。
1.尽管保护层相对于油墨具有一定的保护功能，但是膜相对于某种类型的油墨可能被洗脱。
2.台阶部分并不总是具有足够的覆盖性，因此油墨从具有不足覆盖性的部分进入，这会导致配线的中断。
3.在油墨的重复起泡和消泡的过程期间由于抗气蚀性不足而导致保护层剥落。因此，需要由诸如Ta这样的具有更高抗气蚀性的金属制造保护层。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于排液头的保护层，其是致密的并且在化学上和物理上是稳定的，并且即使当保护层被制造成薄膜时也具有绝缘性质并且对液体例如油墨具有抵抗力，其还具有优良的台阶覆盖性，并且理想地被制造成更薄。
本发明的另一目的是提供一种排液头基板，其包括：基板；形成于所述基板上的加热电阻层；用于液体的流路；配线层，其层叠在所述加热电阻层上，并且具有在所述加热电阻层上形成台阶部分的端部；和保护层，其覆盖所述加热电阻层和包括所述台阶部分的所述配线层，并且形成于所述加热电阻层和所述流路之间，其中所述保护层通过Cat-CVD法形成。
本发明的又一目的是提供一种排液头基板的制造方法，所述排液头基板包括：基板；形成于所述基板上的加热电阻层；用于液体的流路；配线层，其层叠在所述加热电阻层上，并且具有在所述加热电阻层上形成台阶部分的端部；和保护层，其覆盖所述加热电阻层和包括所述台阶部分的所述配线层，并且形成于所述加热电阻层和所述流路之间，所述方法包括如下步骤：在50℃-400℃的基板温度下，通过至少供应含有硅元素的气体和含有氮元素的气体并借助Cat-CVD法形成所述保护层。
从以下参考附图的典型实施例的描述，本发明的进一步特征将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明实例的喷墨头基板在其热作用部分的附近的示意性俯视图。
图2是沿着图1的线II-II获得的横截面图。
图3是根据本发明实例的喷墨头基板在其热作用部分的附近的示意性横截面图。
图4是根据本发明实例的喷墨头基板在其热作用部分的附近的示意性俯视图。
图5A、5B、5C和5D是用于图解图4中所示喷墨头的制造方法的示意性横截面图。
图6是根据本发明实例的、用于形成保护层的膜形成设备的示意图。
图7是通过使用图4中所示喷墨头构成的喷墨墨盒的示意性透视图。
图8是图解使用图7中所示喷墨墨盒的喷墨记录设备的结构实例的示意性透视图。
图9是根据本发明实例的喷墨头基板在其热作用部分的附近的示意性横截面图。
图10是根据本发明实例的喷墨头基板在其热作用部分的附近的示意性横截面图。
图11是图解公共配线和电极配线之间的连接部分的示意性横截面图。
图12A、12B、12C、12D、12E、12F和12G是用于示意性地图解通过镀敷法制造厚膜配线的方法的横截面过程图。
图13是沿着常规喷墨基板的加热部分的线II-II获得的横截面图。
具体实施方式
在以下实例中，将进行排液头的描述，所述排液头包括：基板；形成于所述基板上的加热电阻层；用于液体的流路；配线层，其层叠在所述加热电阻层上，并且具有在所述加热电阻层上形成台阶部分的端部。进一步地，作为排液头基板的金属配线部分的保护层(绝缘保护层)的实例，将描述用作排液头基板的喷墨头基板，其中形成保护层，该保护层是致密的，具有高覆盖性，并且可以理想地被制造成薄膜。另外，将描述使用所述喷墨头基板的、用作排液头的喷墨头，和使用所述头的、用作排液设备的喷墨记录设备。通过催化化学气相膜形成法(在下文中被称为“Cat-CVD法”)可以获得优良的保护层。
Cat-CVD法是这样的一种方法：其中原料气借助于被加热到高温(1600℃-1800℃)的加热介质而受到催化裂解并且堆积在基板上从而形成薄膜。通过Cat-CVD法获得的膜具有高覆盖性，并且在形成膜时对基板造成的损害小。进一步地，当氧化物膜是在基板温度为50℃-400℃、理想地大约100℃-300℃时形成的情况下，可以获得一种致密的、并且类似于通过热氧化法获得的薄膜一样具有较少缺陷的薄膜。当然，在形成除了氧化物膜之外的膜的情况下，也可以形成致密的并且具有较少缺陷的薄膜。
进一步地，在膜形成时即使基板温度下降也能够获得致密膜，因此可以通过降低基板温度来减小膜应力，并且即使膜变薄也可以保持其保护功能。通过将保护层制造成薄膜，可以抑制从覆盖有保护层的加热电阻层到液体(油墨)的热能传递的损失。
(Cat-CVD设备和使用该设备形成CVD膜的膜形成方法)
将参考图6中所示的Cat-CVD设备的示意图描述Cat-CVD设备和膜形成方法。Cat-CVD设备包括：在沉积室301中的基板保持件302；用作使气体催化裂解的催化元件的加热器304；以及形成为与加热器304接触、用于引入原料气的气体引入部分303。另外，Cat-CVD设备包括用于减小沉积室301的压力的排气泵305。进一步地，可以给基板保持件302设置用于加热基板的加热器。
Cat-CVD法是包括如下步骤的一种方法：加热用作催化元件的加热器304；通过加热器部分304使原料气经受催化反应以被分解；以及使原料气堆积在放置于基板保持件302上的基板的表面上从而形成膜。Cat-CVD法是一种能够通过降低基板温度形成膜的膜形成方法。
在形成SiN膜的情况下，甲硅烷(SiH4)，乙硅烷(Si2H6)或类似物可以用作硅原料气，并且氨(NH3)可以用作氮原料气。可以使用钨(W)作为催化元件。另外，可以加入氢气(H2)以用于提高覆盖性。
进一步地，二甲基硅烷(DMS)，四乙氧基硅烷(TEOS)，二甲基二甲氧基硅烷(DMDMOS)或类似物可以用作生产SiOC膜的原料气。在该情况下，可以加入氧气(O2)。
另外，通过使用六甲基二硅氮烷(HMDS)作为原料气和加入氨(NH3)气，可以生产SiCN膜。
通过不仅使用上述原材料而且使用含有Si、N、C和O的原料气或原料气化合物，可以形成理想的薄膜。
在下文中，将描述本发明的实施例。应当注意本发明并不仅仅局限于下面所述的实施例，而是可以在权利要求的范围内适当地采用任何结构，只要其可以实现本发明的目的即可。特别地，在下面所述的第一至第五实施例中，通过其实施例的组合而得到的能够产生排液头基板和排液头的结构属于本发明可以适用的范围。
(第一实施例)
根据本发明的一个实施例，使用催化化学气相沉积法(Cat-CVD法)形成的薄膜被用作喷墨头基板的加热部分的绝缘保护层。与常规方法例如低压CVD法、常压CVD法或等离子CVD法和溅射法相比，Cat-CVD法能够在较低的温度下形成致密的并且具有较少缺陷的薄膜。换句话说，与常规使用的使用高能粒子的溅射法或使用等离子的CVD法相比，可以在较低的基板温度(50℃-400℃)下形成致密和缺陷较少的膜。
进一步地，可以通过在膜形成时降低基板温度来减小膜应力，并且可以获得致密的膜。为此，即使当膜变薄时也可以保持作为保护层的优良保护功能。通过使覆盖加热电阻层的保护膜变薄，可以抑制从加热电阻层到油墨的热传递损失，因此可以有效地使用热能。
另外，在铝或铝基合金(例如Al-Si)用于配线的情况下，当利用使用等离子的CVD法时，膜不仅会被在膜形成时的较高的基板温度损害，而且还会被等离子损害，结果会发生被称为“隆丘”的具有尖角边缘的表面粗糙。与之相比，在Cat-CVD法中，利用的是热催化剂和原料气的催化裂解，因此配线的表面不会被等离子损害。结果，在配线的表面上不会由于分解而发生表面粗糙。因此，没有必要在铝基配线的表面上形成厚绝缘膜。
在根据该实施例的喷墨头基板中，通过Cat-CVD法形成保护层。相应地，可以形成这样一种保护层：即使当使用层厚度(膜厚度)小于常规情况的保护层时，所述保护层也具有优良的抗油墨性能，并且在台阶部分中具有高覆盖性。
进一步地，通过Cat-CVD法获得的保护层是密度比常规保护层大、并且具有抗气蚀性的膜，因此可以不形成由例如钽(Ta)的金属膜形成的上部保护层。
另外，可以减小加热部分的保护层的层厚度(膜厚度)，并且可以获得从加热部分到液体油墨的理想热传导性。因此，减小了从加热部分逃逸到基板侧的热量，并且可以抑制喷墨头自身的热积累或温度升高的问题。
不同于使用高能粒子的膜形成法，在Cat-CVD法中，通过利用催化裂解形成薄膜，这使得更容易控制膜应力。这一点在喷墨头的制造方面是有利的；当由有机树脂或类似物制造的例如油墨流路等的头组成部分形成于保护层的上部分的情况下，可以通过特别地考虑有机树脂或类似物与保护层之间的应力平衡来形成薄膜。
为了适应未来的喷墨打印机(喷墨记录设备的一种模式)的速度增加和更高分辨率，喷墨头需要具有更多的喷嘴(排墨口的数量增加)。根据该要求，喷嘴行长度要增加，结果喷墨头基板的长度倾向于增加。
半导体集成电路(LSI)芯片具有接近正方形的矩形形状，因此LSI芯片较少因为保护层的应力而变形。然而，用于喷墨打印机的芯片(喷墨头基板)由于上述原因具有一边大大长于另一边的形状。因此，重要的是减小导致芯片变形或断裂的保护层的膜应力(内应力)。
喷墨头使用多种颜色的油墨以用于提高色彩可再现性。结果，使用弱碱性油墨、中性油墨或弱酸性油墨。那些油墨不仅一直与膜接触，而且直接与在油墨排出时被加热的油墨接触，这对喷墨头的保护层施加了各种限制。
用于喷墨头的保护层不仅需要具有抗油墨性能，而且需要有效地将热从加热元件(加热电阻层)传递至油墨。结果，喷墨头的保护层具有比半导体领域中一般器件保护层更大的限制，这需要在抗油墨性能和能量传递效率方面对膜进行设计。已发现通过使用Cat-CVD法形成的保护层可以满足该需要。
(实例1-1)
在下文中，将参考附图详细描述实例1-1。
图1是根据实例1-1的喷墨头基板1100在其热作用部分的附近的示意性俯视图，图2是沿着图1的线II-II获得的横截面图。在这里，在图1和图2的每个部分中，对应于具有类似功能的部分的部件由相同的参考符号表示。
如图1中所示，形成于喷墨头基板1100上的电极配线层1105的配线层的一部分被去除，露出了形成于电极配线层1105下方的加热电阻层1104。
如图2中所示，蓄热层1102和层间膜1103按照所述顺序形成于由硅基板1101形成的喷墨头基板1100上，并且加热电阻层1104和电极配线层1105按照所述顺序形成于层间膜1103上。去除一部分电极配线层1105并露出加热电阻层1104而形成的部分成为加热部分1104a。加热电阻层1104和电极配线层1105均具有如图1中所示的布线图案。进一步地，绝缘保护层1106和上部保护层1107按照所述顺序形成于电极配线层1105上。在该情况下，上部保护层1107的对应于加热部分1104a的表面成为热作用部分1108。
接下来将描述上述喷墨头基板1100的制造方法。首先，制备平面晶体取向为<100>的硅基板1101。预先结合了驱动电路的硅基板可以用作硅基板1101。然后，通过热氧化法在硅基板1101上形成层厚度(膜厚度)为1.8μm、用作蓄热层1102的SiO膜。进一步地，通过等离子CVD法形成膜厚度为1.2μm的、用作层间膜1103也用作蓄热层的SiO膜。在使用内部结合了驱动电路的硅基板的情况下，使用在形成局部氧化物膜(其用于分离构成驱动电路的半导体器件)时所获得的热氧化物膜。在形成半导体器件之后，可以通过等离子CVD法形成SiO膜。
然后，通过使用溅射法形成用作加热电阻层1104的TaSiN膜和用作电极配线层1105的铝层。关于TaSiN膜，通过使用Ta-Si作为合金靶的反应溅射法形成用作加热电阻层1104的TaSiN膜。
然后，通过使用光刻法执行干蚀刻，同时图案化加热电阻层1104和电极配线层1105。随后，通过使用光刻法执行干蚀刻，并且蚀刻去除电极配线层1105的一部分，由此形成加热部分1104a，该加热部分具有20μm×20μm的尺寸并且起到加热器的作用。应当注意图案化了的电极配线层1105的端部理想地具有锥形形状，以增强形成用来在随后的处理中覆盖该端部的保护层的覆盖性。理想地在各向同性的条件下对构成电极配线层1105的铝进行干蚀刻，但是也可以利用湿蚀刻。
随后，通过使用Cat-CVD法形成膜厚度为250nm的、用作绝缘保护层1106的SiN膜。
最后，通过溅射法形成厚度为200nm的、用作上部保护层1107的钽膜，并且执行图案化，由此获得图2中所示的喷墨头基板1100。
在这里，将参考图6描述通过Cat-CVD法形成膜的过程。
通过使用排气泵305排出空气使室301的压力减小直到其内部压力变为1×10-5Pa至1×10-6Pa。然后，将200sccm的NH3气体从气体入口303引入沉积室301中。在这时，调节用于加热基板的加热器(未显示)以获得300℃的基板温度。另外，调节外部电源以将用作加热催化元件的加热器304加热到1700℃的温度。
然后，将5sccm的SiH4气体引入室301中，并且通过NH3气体和SiH4气体的催化裂解在放置于基板保持件302上的硅基板1101的表面上形成SiN膜。应当注意在通过引入气体来执行膜形成操作的情况下沉积室301内部的压力(沉积压力)为5Pa。
形成的SiN膜具有250nm的膜厚度和200MPa的膜应力(拉应力)。
通过以连续方式或逐步改变待引入的气体的成分，也可以形成沿膜厚度方向成分发生改变的绝缘保护层例如SiN膜。例如，通过改变NH3气体和SiH4气体的流速，可以形成其中SiN膜的成分沿膜厚度(层厚度)方向发生改变的绝缘保护层。
进一步地，通过加入作为原料气的少量氧气以及NH3气体和SiH4气体，可以产生SiON膜。
应当注意的是，由钽膜形成的、膜厚度为200nm的、作为保护层的上部保护层1107具有比绝缘保护层1106高的热传导性，这不会大幅降低热效率。上部保护层1107直接形成于致密的绝缘保护层1106上，因此上部保护层1107可以有效地将热能从加热部分1104a传递到热作用部分1108，这可以有效地用于油墨的排出。
接下来将参考图4中所示的喷墨头的示意性透视图来描述通过使用上述硅基板1101构成的喷墨头基板1100。
如图2中所示，在硅基板1101的表面上，各个层层叠使得用于供应待排出的油墨的细长供墨口9以及在供墨口9的两侧的热作用部分1108成行设置。在硅基板1101的表面上，形成流路形成元件4，所述流路形成元件4具有排墨口5和流路(未显示)，所述流路与形成于其中的排出口5和供墨口9连通，由此构成喷墨头基板1100。
图5A-5D是用于图解图4中所示的喷墨头的制造工艺的示意性横截面图。
在形成于硅基板1101的背面(该背面上形成有加热部分1104a)上的SiOx膜1007上，形成有具有抗碱性能的图案化掩模1008，以用于形成供墨口9。
接着，在具有如图2中所示的层叠结构的硅基板的表面上，通过旋涂施加具有预定厚度的正性光致抗蚀剂。然后，通过使用光刻技术图案化正性光致抗蚀剂，由此形成模具材料1103(图5A)。
然后，通过旋涂施加流路形成元件4的原材料以覆盖模具材料1003，并且其后，通过光刻技术以期望形状执行图案化。然后，在与热作用部分1108相对的位置，通过光刻技术敞开排墨口5。
在那之后，在流路形成元件4的排墨口5敞开的表面上，通过层叠干膜或类似物形成疏水层1006(图5B)。
流路形成元件4构成油墨流路的流路壁，并且在使用喷墨头时其一直与油墨接触。因此，光敏阳离子聚合化合物特别适合用作流路形成元件4的材料。然而，电阻等在很大程度上取决于将要使用的液体例如油墨及其特性，因此可以根据将使用的液体选择除了上述材料之外的合适化合物。
然后，当形成供墨口9(其为穿过硅基板1101的通孔)时，执行处理使得蚀刻剂不会与硅基板1101的、其上形成有喷墨头的功能元件(例如热作用部分1108或驱动电路)的表面或侧面接触。具体而言，通过旋涂等工艺施加由树脂制造的保护材料1011以覆盖禁止与蚀刻剂接触的部分。作为用于保护材料1011的材料，使用对执行各向异性蚀刻时将要使用的强碱性液体具有足够抵抗性的材料。甚至流路形成部分4的上表面侧也涂敷保护材料1011，由此防止疏水层1006被损坏。
然后，通过使用事先形成的图案化掩模1008，通过湿蚀刻等工艺图案化二氧化硅膜1007，由此形成开口部分1009，硅基板1101的背面从所述开口部分露出(图5C)。
然后，使用二氧化硅膜1007作为掩模通过各向异性蚀刻形成供墨口9。
在那之后，去除图案化掩模1008和保护材料1011。然后，溶解模具材料1003并且从排墨口5和供墨口9去除模具材料1003(图5D)。可以通过在整个表面完全暴露于深UV光之后执行显影实现模具材料1003的溶解和去除。在显影时，当根据需要执行水浸超声时，可以去除模具材料1003。
这样生产的喷墨头可以被安装到包括打印机、复印机和通信系统的传真机，还可以安装到诸如具有打印机部分的文字处理器这样的设备，并且还可以进一步被安装到与各种处理设备复杂组合的、工业用途的记录设备。通过使用这种喷墨头，可以在各种记录介质例如纸、带、纤维、布、皮革、金属、塑料、玻璃、木材和陶瓷上执行记录。
应当注意在该说明书中，“记录”不仅表示将具有含义的图像例如字符或图形施加于记录介质，而且还表示将没有含义的图像例如图案施加于那里。
接下来将描述其中喷墨头和墨容器彼此结合的盒形式的喷墨墨盒(图7)和使用所述喷墨墨盒的喷墨记录设备(图8)。
图7是图解具有可安装到记录设备上的盒形式的喷墨墨盒410的结构的一个实例的视图。
用于卷带自动结合(TAB)的卷带元件402布置在壳体的表面上，所述卷带元件具有用于将外部的电力供应给喷墨墨盒410的端子。在喷墨墨盒410中，布置有墨容器部分404和喷墨头部分405，并且喷墨头部分405的配线连接到从用于TAB的卷带元件402的端子403延伸的配线(未显示)。
图8是图解使用图7的喷墨墨盒410来执行记录的喷墨记录设备的示意性结构的一个实例的视图。
该喷墨记录设备带有滑架500，该滑架固定到环形带501并且沿着导向轴502沿往复方向(由图中的箭头A指示的方向)执行主扫描。
在滑架500上，安装有盒形式的喷墨墨盒410。喷墨墨盒410在滑架500上安装成使得喷墨头部分405的排出口5与用作记录介质的片材P相对，并且排出口5的排列方向为与主扫描方向相反的方向(例如作为片材P的输送方向的副扫描方向)。应当注意的是，待设置的成对的喷墨头部分405和墨容器部分404的数量可以对应于将使用的油墨颜色的数量。在图解实例中，设置了对应于四种颜色(例如黑、黄、品红和青色)的四对喷墨头部分405和墨容器部分404。
用作记录介质的记录片材P沿着由箭头B指示的、正交于滑架500的移动方向的方向间歇地被输送。
在上述结构中，随着滑架500的移动，通过使宽度与喷墨墨盒410的排出口5的行的长度相对应的记录操作、以及记录片材P的输送操作交替地重复执行，执行在整个记录片材P上的记录。
应当注意在记录开始时或在记录期间根据需要将滑架500停止在被称为“本位”的预定位置。在本位处，设置有用于盖住喷墨墨盒410的其上设置有排出口5的表面(排出口的表面)的盖元件513。盖元件513连接到抽吸复原装置(未显示)，所述抽吸复原装置用于从排出口5强制抽吸油墨，由此防止排出口5的堵塞等。
(实例1-2)
在根据本发明的一个实例的喷墨头基板1100中，不同于图2的喷墨头基板1100，绝缘保护层1106上未形成上部保护层1107(图3)。
首先，以与实例1-1中相同的方式，通过Cat-CVD法形成用作绝缘保护层1106的SiN膜。
将50sccm的NH3气体、5sccm的SiH4气体和100sccm的H2气体作为原料气分别引入沉积室301中。在下述条件下执行膜形成操作：在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为5Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为350℃。这样形成的绝缘保护层1106具有250nm的层厚度(膜厚度)和150MPa的膜应力(拉应力)。
(实例1-3)
根据本发明的一个实例的喷墨头基板1100被形成为使得：通过使用Cat-CVD法，由SiN膜形成的绝缘保护层1106的成分沿层厚度(膜厚度)方向改变。其他过程与实例1-2相同。绝缘保护层1106被形成为使得其与油墨接触的一侧具有比与加热电阻层接触的一侧更多的Si成分。这通过在借助Cat-CVD法执行膜形成时将SiH4气体的流速设置成从与加热电阻层接触的一侧朝着与油墨接触的一侧增加而实现。
首先，在以下条件下开始膜形成操作：使用50sccm的NH3气体，100sccm的H2气体，和5sccm的SiH4气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为5Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为350℃。在那之后，逐渐增加SiH4气体的量，并且形成厚度为300nm的、由SiN膜形成的绝缘保护层1106。在这时，膜应力为-150MPa(压应力)。
(实例1-4)
根据本发明的一个实例的喷墨头基板1100具有与实例1-2中所述的、图3的喷墨头基板相同的结构。通过使用Cat-CVD法形成由SiN膜形成的、厚度为200nm的绝缘保护层1106。
作为膜形成条件，使用10sccm的NH3气体，5sccm的SiH4气体，和20sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为5Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为380℃。在这时，膜应力为100MPa(拉应力)。
(实例1-5)
在根据本发明的一个实例的喷墨头基板1100中，在与实例1-4中所述的膜形成条件相同的条件下，通过使用Cat-CVD法形成由厚度变化的SiN膜形成的绝缘保护层1106。绝缘保护层1106的膜厚度为100nm。
(实例1-6)
在根据本发明的一个实例的喷墨头基板1100中，在与实例1-2中所述的膜形成条件相同的条件下，通过使用Cat-CVD法形成由厚度变化的SiN膜形成的绝缘保护层1106。绝缘保护层1106的膜厚度为500nm。
(实例1-7)
根据本发明的一个实例的喷墨头基板1100具有与实例1-2中所述的、图3的喷墨头基板相同的结构。通过使用Cat-CVD法形成由SiON膜形成的、厚度为300nm的绝缘保护层1106。
作为膜形成条件，使用20sccm的NH3气体，10sccm的SiH4气体，400sccm的H2气体，和200sccm的O2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为20Pa，加热器304的温度被设置为1750℃，并且基板温度被设置为50℃。在这时，膜应力为500MPa(拉应力)。
(实例1-8)
根据本发明的一个实例的喷墨头基板1100具有与实例1-2中所述的、图3的喷墨头基板相同的结构。通过使用Cat-CVD法形成厚度为230nm的、由SiN膜形成的绝缘保护层1106。
作为膜形成条件，使用10sccm的NH3气体，5sccm的SiH4气体，和20sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为6Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为400℃。在这时，膜应力为100MPa(拉应力)。
(对比实例1-1)
除了通过使用等离子CVD法形成绝缘保护层之外以与实例1-2中所述相同的方式制造喷墨头基板。
作为膜形成条件，使用SiH4气体和NH3气体，基板温度为400℃，在膜形成时沉积室内部的压力被设置为0.5Pa，膜厚度为250nm，并且膜应力为-900MPa(压应力)。
(对比实例1-2)
本发明的一个对比实例具有如下的结构，其中：在设于上述实例和对比实例1中的SiN膜的下方，在形成SiN膜之前通过使用等离子CVD法形成厚度为700nm的PSG膜(第一保护层)。然后，在PSG膜上，形成用作第二保护层的、厚度为300nm的SiN膜。其膜应力为-500MPa(压应力)。
(对比实例1-3)
本发明的一个实例具有如下的层结构，其中并不象上述实例和对比实例1中那样形成第一保护层。根据该对比实例，通过使用等离子CVD法形成对应于第二保护层的、厚度为300nm的SiN膜，并且在其上形成厚度为250nm的钽膜。其膜应力为-300MPa(压应力)。
(喷墨头基板和喷墨头的评估)
(抗油墨性能的评估结果)
SiN膜的抗碱性能比抗酸性能差。因此，将根据实例1-2至1-8和对比实例1-1和1-2的各喷墨头基板(其均未形成上部保护层(Ta膜))浸没在pH9的弱碱性油墨中并且在70℃的温度受控的浴槽中留置三天。然后观察与浸没之前绝缘保护层的层厚度(膜厚度)相比在浸没之后绝缘保护层的厚度变化。
结果，在根据对比实例1-1和1-2的喷墨头基板中，SiN膜在厚度上减小了大约80nm。与之相比，在根据实例1-1至1-6的喷墨头基板中，SiN膜在厚度上减小了大约10nm。同样在根据实例1-7的喷墨头基板中，SiOx膜在厚度上减小了大约10nm。据此，发现通过使用Cat-CVD法形成的SiN膜和SiON膜具有的抗油墨性能是通过使用等离子CVD法形成的常规SiN膜的抗油墨性能的七倍。
另外，发现其中SiN膜的氮成分变化的实例1-3也具有与其中SiN膜的该成分未变化的实例相同的抗油墨性能。据此，发现通过使用Cat-CVD法形成的SiN膜具有的抗油墨性能高于通过常规等离子CVD法形成的SiOx膜的抗油墨性能，与氮成分无关。
应当注意保护层的层厚度(膜厚度)是使用椭率计在它的五个位置处测量以获得待用的平均值。
在实例1-2至1-8的每一个中，测量到层厚度(膜厚度)仅仅减小大约10nm。据此，发现通过使用Cat-CVD法形成的SiN膜具有的抗油墨性能高于通过使用等离子CVD法形成的常规SiN膜的抗油墨性能。
这表明，通过使用Cat-CVD法形成的SiN膜与通过等离子CVD法形成的并且用作绝缘保护层(绝缘保护膜)的常规SiN膜相比具有优良的抗油墨性能，因此即使当膜变薄时也可以获得足够的保护性能。结果，通过使SiN膜的膜厚度比常规情况更薄，可以改善从加热部分1104a到油墨的热传递，因此可以获得具有更高能量效率的喷墨头。
在表1中显示了根据所述实例、对比实例和常规方法产生的保护层的评估结果。
(表1)
  第一保护层nm   第二保护层nm   上部保护层nm   抗蚀刻性能nm   应力MPa   抗油墨性能
实例1-1 无   250SiNCat-CVD   200Ta溅射 10 200 ○
实例1-2 无   250SiNCat-CVD 无 10 150 ○
实例1-3 无   300SiNCat-CVD 无 10 -150 ○
实例1-4 无   200SiNCat-CVD 无 10 100 ○
实例1-5 无   100SiNCat-CVD 无 10 100 ○
实例1-6 无   500SiNCat-CVD 无 10 150 ○
实例1-7 无   300SiONCat-CVD 无 10 500 ○
实例1-8 无   230SiNCat-CVD 无 10 100 ○
现有技术   700PSG等离子CVD   300SiNCat-CVD   250Ta溅射 80 900 ○
对比实例1-1 无   300SiNCat-CVD 无 80 -900 ×
对比实例1-2   700PSG等离子CVD 300SiNCat-CVD 无 80 -500 ×或△
对比实例1-3 无   300SiNCat-CVD   250Ta溅射 90 -300 ×或△
(头特性)
接着，将包括根据实例1-1至1-8和对比实例1-1的喷墨头基板的各喷墨头安装到喷墨记录设备，测量用于起动油墨排出的起泡开始电压Vth，并且执行记录耐用性测试。通过在A-4尺寸(根据日本工业标准)的片材上记录结合在喷墨记录设备中的一般测试图案进行该测试。在这时，施加具有15KHz的驱动频率和1μs的驱动脉冲宽度的脉冲信号，由此获得起泡开始电压Vth。在表2中显示了结果。
(表2)
  起泡开始电压Vth[V]   驱动电压Vop[V]
  实例1-1   18.0   23.4
  实例1-2   14.5   18.9
  实例1-3   14.6   19.0
  实例1-4   14.2   18.5
  实例1-5   13.1   17.0
  实例1-6   15.5   20.2
  实例1-7   14.7   19.1
  实例1-8   14.3   18.6
  对比实例1-1   15.0   19.5
在图2所示的、其中通过Cat-CVD法形成绝缘保护层1106并且形成膜厚度为300nm的上部保护层1107的结构中，起泡开始电压Vth为18.0V(实例1-1)。
进一步地，在图3所示的、其中未形成上部保护层1107并且绝缘保护层1106与油墨接触(实例1-2)的结构中，获得的结果是如表2中所示起泡开始电压Vth为14.5V。从表2显而易见，在每个实例中，起泡开始电压Vth减小大约10-15％，并且发现改善了功耗。
进一步地，在由SiN膜形成的绝缘保护层1106的成分沿膜厚度方向变化的实例1-3中，或者在由SiN膜形成的绝缘保护层1106的膜厚度变化的实例1-4至1-6和1-8中，发现如表2所示的Vth减小。
进一步地，在形成由SiON膜形成的绝缘保护层的实例1-7中，发现如表2所示的Vth减小。
在实例1-6中，起泡开始电压Vth的值高于对比实例1-1的值，这是因为第二保护层的厚度增加到500nm。当就相同的厚度进行评估时，发现改善了功耗。
然后，假设是Vth的1.3倍大的电压被设置为驱动电压Vop，执行1500字的标准文件的记录。结果确认，根据实例1-1至1-8的每个喷墨头可以执行5000张或更多的文件的记录，并且未发现记录质量的降低。
在另一方面，根据对比实例1-1的喷墨头可以执行大约1000张的文件的记录，但是在那之后不能再进行记录。通过确认其中的原因发现，主要由于绝缘保护层中的油墨所导致的气蚀和洗脱而发生了配线断裂。
具体而言，发现根据该实施例的、使用通过Cat-CVD法形成的绝缘保护层的喷墨头可以提供长时期稳定的图像并且具有优良的耐用性。
(第二实施例)
在喷墨头基板中，当以高密度形成大量的加热电阻层、电极配线和类似物时，电极配线的宽度在一些情况下变窄。考虑到恒定的电源，电极配线的膜厚度变厚，这导致配线端部的台阶的尺寸增加。
通过Cat-CVD法获得的膜是具有高覆盖性的致密膜。当台阶变大时，可以获得同时满足膜的覆盖性和致密性的生长条件。不过，在一些情况下，膜生长条件的可允许范围窄，并且量产效率减小。
因此，形成于配线侧例如电极配线、加热电阻层或加热部分的绝缘保护膜在所述生长条件下形成有高覆盖性。在另一方面，更靠近油墨侧的绝缘保护层形成为具有高抗油墨性能的致密绝缘膜。使用该结构，可以获得同时具有抗油墨性能和台阶覆盖性的绝缘保护膜。
(实例2-1)
在下文中，将参考附图描述实例2-1。
图9是根据实例2-1的喷墨头基板1100在热作用部分1108的附近的示意性横截面图。
如图9中所示，在由硅基板1101形成的喷墨头基板1100上，蓄热层1102和层间膜1103按照所述顺序被形成。在层间膜1103上，热电阻层1104和电极配线层1105按照所述顺序被形成。电极配线层1105的一部分被去除以露出加热电阻层，由此形成加热部分1104a。加热电阻层1104和电极配线层1105均具有如图1中所示的布线图案。
在该实例中，在电极配线层1105或加热电阻层1104上，或在由半导体材料制造的配线层例如加热部分1104a上，第一保护层1106a和第二保护层1106b进一步按照所述顺序被形成。具体而言，在该实例中，第一保护层1106a形成于电极配线层或类似物形成的一侧，并且第二保护层1106b形成于油墨(液体)流路侧。除了该差异之外，根据该实例的喷墨头的制造方法与第一实施例相同。
换句话说，在形成电极配线层1105之后，随后通过使用Cat-CVD法形成厚度为150nm的SiN膜作为第一保护层1106a。在那之后，随后通过使用Cat-CVD法形成厚度为100nm的SiN膜作为第二保护层1106b，并且执行图案化，由此获得图9中所示的喷墨头基板1100。
在该实例中，使用图6中所示的设备以以下方式执行膜形成。
通过使用排气泵305排出空气使室301的压力减小直到其内部压力成为1×10-5Pa至1×10-6Pa。然后，将200sccm的NH3气体从气体入口303引入沉积室301中。在这时，调节用于加热基板的加热器(未显示)以获得300℃的基板温度。另外，调节外部电源以将用作加热催化元件的加热器304加热到1700℃的温度。
接着，分别将10sccm的SiH4气体、100sccm的NH3气体和400sccm的H2气体作为原料气引入室301中。然后，通过那些气体的催化裂解，在放置于基板保持件302上的硅基板1101的表面上形成用作第一保护层1106a的SiN膜。应当注意在通过引入气体执行膜形成时沉积室内部的压力为5Pa。在这时形成的SiN膜具有150nm的厚度和200MPa的膜应力(拉应力)。
随后，通过改变原料气的条件，形成第二保护层。在下述条件下形成用作第二保护层1106b的SiN膜：此时原料气的流速被设置成使得SiH4气体为5sccm并且NH3气体为200sccm，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为5Pa，加热器304的温度为170℃，并且基板温度为200℃。在这时形成的SiN膜具有100nm的厚度和400MPa的膜应力(拉应力)。
包括喷墨记录头基板1101的喷墨头1100与根据第一实施例的实例1-1的、图4中所示的喷墨记录头相同。因此，将省略其详细描述。
该实例的喷墨头的制造方法与参考根据第一实施例的实例1-1的、图5A-5D的横截面过程图所述的相同。因此，将省略其详细描述。
其中喷墨头和墨容器彼此结合的盒形式的喷墨墨盒(图7)和使用所述喷墨墨盒的喷墨记录设备(图8)与第一实施例的实例1-1中所述的那些相同。因此，将省略其详细描述。
(实例2-2)
在实例2-2中，不同于上述图9，如图10中所示，在第一保护层1106a和第二保护层1106b上，形成有上部保护层1107。
以与实例2-1中相同的方式，在由SiN膜(通过Cat-CVD法形成)形成的、厚度为150nm的第一保护层1106a上，形成由SiN膜(通过Cat-CVD法形成)形成的、厚度为100nm的第二保护层1106b。此时在与实例2-1相同的膜形成条件下执行膜形成。
最后，通过溅射法形成厚度为100nm的钽膜作为上部保护层1107，并且执行图案化，由此获得图10中所示的喷墨头基板1100。
由钽膜形成的上部保护层1107具有比第一保护层1106a和第二保护层1106b更高的热传导性，这不会大幅降低热效率。另外，上部保护层1107直接形成于作为致密绝缘保护层的第二保护层1106b上，因此来自加热部分1104a的热能可以有效地被传递到热作用部分1108。
(实例2-3)
在本发明的实例中，假设保护层具有类似于实例2-1的双层结构，形成第一保护层1106a和第二保护层1106b。
首先，通过Cat-CVD法形成厚度为100nm的SiOC膜作为第一保护层1106a。在如下条件下执行膜形成：使用15sccm的TEOS作为该情况的原料气，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为10Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为200℃。在这时，膜厚度为100nm并且膜应力为500MPa(拉应力)。
接着，在第一保护层1106a上，通过Cat-CVD法形成由SiN膜形成的第二保护层1106b。作为膜形成条件，使用500sccm的NH3气体，5sccm的SiH4气体，和100sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为4Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为200℃。在这时，膜厚度为100nm并且膜应力为400MPa(拉应力)。
(实例2-4)
在本发明的实例中，假设保护层具有类似于实例2-1的双层结构，形成第一保护层1106a和第二保护层1106b。
首先，通过Cat-CVD法形成厚度为120nm的SiOC膜作为第一保护层1106a。在如下条件下执行膜形成：使用30sccm的HMDS气体和10sccm的NH3气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为10Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为200℃。在这时，膜厚度为120nm并且膜应力为500MPa(拉应力)。
接着，在第一保护层1106a上，通过Cat-CVD法形成由SiN膜形成的第二保护层1106b。作为膜形成条件，使用50sccm的NH3气体，8sccm的SiH4气体，和100sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为5Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为150℃。在这时，膜厚度为80nm并且膜应力为300MPa(拉应力)。
(实例2-5)
在本发明的实例中，第一保护层1106a和第二保护层1106b按照所述顺序被形成，并且进一步在第二保护层1106b上形成第三保护层。
首先，通过Cat-CVD法形成厚度为100nm的SiOC膜作为第一保护层1106a。作为膜形成条件，使用5sccm的TEOS和10sccm的O2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为10Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为250℃。在这时，膜厚度为120nm并且膜应力为400MPa(拉应力)。
接着，在第一保护层1106a上，通过Cat-CVD法形成厚度为100nm的、由SiN膜形成的第二保护层1106b。作为膜形成条件，使用40sccm的HMDS气体和10sccm的NH3气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为10Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为200℃。在这时，膜厚度为100nm并且膜应力为400MPa(拉应力)。
最后，在第二保护层1106b上，通过Cat-CVD法形成由SiN膜形成的第三保护层。作为膜形成条件，使用50sccm的NH3气体，7sccm的SiH4气体，和100sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为4Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为250℃。在这时，膜厚度为50nm并且膜应力为500MPa(拉应力)。
(实例2-6)
在本发明的实例中，假设保护层具有类似于实例2-1的双层结构，形成第一保护层1106a和第二保护层1106b。
首先，通过Cat-CVD法形成厚度为100nm的SiOC膜作为第一保护层1106a。作为膜形成条件，15sccm的TEOS被引入室301中，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为10Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为200℃。在这时，膜厚度为100nm并且膜应力为500MPa(拉应力)。
接着，在第一保护层1106a上，通过Cat-CVD法形成由SiN膜形成的第二保护层1106b。作为膜形成条件，使用50sccm的NH3气体，5sccm的SiH4气体，和100sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为4Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为200℃。在这时，膜厚度为300nm并且膜应力为500MPa(拉应力)。
(对比实例2-1)
除了通过使用等离子CVD法形成保护层(绝缘保护层)之外以与实例2-1中相同的方式制造喷墨头基板。作为膜形成条件，使用SiH4气体和NH3气体，基板温度被设置为400℃，在膜形成时沉积室内部的压力被设置为0.5Pa，膜厚度被设置为250nm，并且膜应力被设置为-900MPa(压应力)。
(喷墨头基板和喷墨头的评估)
(抗油墨性能的评估结果)
将根据实例2-1、实例2-3至2-6和对比实例2-1的各喷墨头基板(其均未形成上部保护层(Ta膜))浸没在油墨中并且在70℃的温度受控的浴槽中留置三天。然后观察与浸没之前绝缘保护层的层厚度(膜厚度)相比在浸没之后绝缘保护层的厚度变化。在该情况下，由于SiN膜和SiON膜在碱性液体中比在酸性液体中更容易被蚀刻，因此使用大约pH9的弱碱性油墨来用于抗油墨性能的测试。
结果，在根据对比实例2-1的喷墨头基板中，SiN膜在厚度上减小了大约80nm。与之相比，在根据该实施例的实例的喷墨头基板中，SiN膜在厚度上减小了大约10nm。据此，发现通过使用Cat-CVD法形成的实例的保护层具有更高的抗油墨性能。
还发现，与通过等离子CVD法形成的并且用作绝缘保护膜(绝缘保护层)的常规SiN膜相比，在该实施例的实例中，通过Cat-CVD法形成的多个绝缘保护层具有优良的抗油墨性能。另外，发现根据该实施例的实例的绝缘保护膜具有高覆盖性，并且不会产生绝缘保护膜的台阶的破裂等等问题。
换句话说，由多个保护层形成的绝缘保护层具有这样的结构，其中：形成为相对柔性的膜并且具有高覆盖性的保护层形成于配线侧，而具有优良的抗油墨性能的保护层形成于油墨(液体)流路侧。使用该结构，获得了适合于排液头或喷墨头并且具有高覆盖性和优良的抗油墨性能的绝缘保护层。
(头特性)
接着，将包括根据该实施例的实例和对比实例2-1的喷墨头基板的各喷墨头安装到喷墨记录设备，测量用于起动油墨排出的起泡开始电压Vth，并且执行记录耐用性测试。通过在A-4片材上记录结合在喷墨记录设备中的一般测试图案进行该测试。在这时，施加具有15KHz的驱动频率和1μs的驱动脉冲宽度的脉冲信号，由此获得起泡开始电压Vth。在表3中显示了结果。
(表3)
  起泡开始电压Vth[V]   驱动电压Vop[V]
  实例2-1   14.2   18.5
  实例2-2   17.0   22.1
  实例2-3   14.0   18.2
  实例2-4   14.0   18.2
  实例2-5   14.5   18.9
  实例2-6   15.4   20.0
  对比实例2-1   15.0   19.5
在通过Cat-CVD法由SiN膜形成第一保护层1106a并且通过Cat-CVD法由SiN膜形成第二保护层1106b的图9的结构中，起泡开始电压Vth为14.2V(实例2-1)。同样在其他实例中，获得相同的结果。从表3显而易见，在每个实例中，起泡开始电压Vth减小大约10-15％，并且发现改善了功耗。
在实例2-6中，起泡开始电压Vth变高，原因是第一保护层和第二保护层形成有400nm的总厚度。不过，该厚度仍在可以实际驱动油墨排出的范围内，因此实例2-6具有用于长时期执行记录的理想结构。
然后，假设是Vth的1.3倍大的电压被设置为驱动电压Vop，执行1500字的标准文件的记录。结果确认，根据实例2-1至2-6的每个喷墨头可以执行5000张或更多的文件的记录，并且未发现记录质量的降低。
在另一方面，根据对比实例2-1的喷墨头可以执行大约1000张的文件的记录，但是在那之后不能再进行记录。通过确认其中的原因发现，主要由于绝缘保护层中的油墨所导致的气蚀和洗脱而发生了配线断裂。
具体而言，发现根据该实施例使用通过Cat-CVD法形成的绝缘保护层的喷墨头可以提供长时期稳定的图像并且具有优良的耐用性。
(第三实施例)
根据本发明一个实施例的具有层叠结构的保护层(绝缘保护层或绝缘保护膜，或简单保护膜)具有通过Cat-CVD法在油墨(液体)流路侧(更靠近油墨的一侧)形成的保护层，这一点与第二实施例中相同。在结构上与第二实施例的区别在于，在通过Cat-CVD法形成的保护层的下侧，通过等离子CVD法在电极配线层、加热电阻层、加热部分等的配线侧形成保护层。
通过使用Cat-CVD法形成的SiN基绝缘膜具有高于通过使用等离子CVD法形成的Si基绝缘膜的密度，并且具有高抗油墨性能和优良的气蚀性。在另一方面，通过等离子CVD法形成的Si基绝缘膜与通过Cat-CVD法形成的SiN基绝缘膜相比在致密性方面降低，但是比通过Cat-CVD法形成的SiN膜更软。为此，形成通过使用等离子CVD法获得的氮化硅膜，该膜是比通过Cat-CVD法形成的氮化硅膜更软的膜，由此抑制破裂的发生。通过Cat-CVD法获得的SiN膜是在通过提供由等离子CVD法形成的保护层使台阶部分的陡度改善(平滑)的条件下形成的。所以，在通过Cat-CVD法获得的SiN膜中，可以大幅减小台阶部分中应力集中的产生。
进一步地，通过Cat-CVD法获得的保护膜是密度高于常规保护膜的膜，并且具有抗气蚀性。因此，在所述保护膜上也可以不再进一步形成由金属膜例如Ta形成的上部保护膜。
另外，可以使覆盖加热部分1104a的保护膜的厚度更薄，并且可以获得优良的热传导性。
为了在不管膜是否与油墨直接接触的情况下均能利用热能排墨，需要与油墨之间的高热传导性，这样，与半导体领域中的一般器件保护膜相比就对保护膜施加了很大限制。所以，需要考虑抗油墨性能和能量效率的膜设计。
具有厚度Tpa(nm)并且通过使用等离子CVD法形成的SiN膜是为了减小配线的台阶部分的陡度和防止由于台阶部分的应力使保护绝缘膜破裂而设置的膜。假设加热电阻层的层厚度(膜厚度)被设置为The(nm)并且配线的膜厚度被设置为Tw(nm)，在喷墨头的层结构的范围内，根据从实验数据获得的经验知识，理想的是满足100+(The+Tw)/3≥Tps≥(The+Tw)/3。也就是说，如果保护膜具有加热电阻层的The(nm)和配线的膜厚度Tw(nm)的总层厚度的至少三分之一或更大的厚度，可以减小台阶部分上的应力。保护层的厚度的上限由通过使用等离子CVD法形成的SiN膜的膜厚度Tps(nm)和通过使用Cat-CVD法形成的SiN膜的膜厚度Tct(nm)的总厚度的值限制。当那些膜的总厚度变大时，排出驱动电压也变大，这是因为对可以被施加的驱动电压有恒定的限制。在通过Cat-CVD法的膜形成中，可以根据膜形成条件控制膜应力的大小，并且获得优良的抗油墨性能和抗气蚀性。考虑上述事实，理想的是使通过使用Cat-CVD法形成的SiN膜的膜厚度Tct更厚，因此Tct的值理想地被设置为大约(The+Tw)/2(nm)。
通过使用Cat-CVD法形成的SiN膜具有的耐用性大约是通过使用等离子CVD法形成的SiN膜的耐用性的八倍，因此它的厚度理想地为50nm或更大，并且更理想地为70nm或更大。该膜厚度的大小的上限没有特别地限制，但是由绝缘保护膜的膜厚度的大小的上限决定，所述绝缘保护膜的膜厚度的大小的上限由将施加的驱动电压的大小确定。另外，膜应力理想地为500MPa或更小。
使用等离子CVD法形成的Si基绝缘膜可以由SiN膜或SiOx膜形成，或由SiOx膜与SiN膜或SiON膜的层叠结构形成。
(实例3-1)
在下文中，将参考附图详细地描述实例3-1。
根据该实例的喷墨头基板1100具有与上述图9相同的层结构，因此将省略其详细描述。另外，除了形成保护层的方法之外喷墨头基板的制造方法也类似于上述实施例，因此将省略其详细描述。
在该实例中，通过使用等离子CVD法形成用作第一保护膜1106a的厚度为150nm的SiN膜。作为膜形成条件，SiH4气体和NH3气体用作原料气，基板温度被设置为400℃，并且在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为0.5Pa。
然后，通过使用Cat-CVD法形成用作第二保护膜1106b的厚度为250nm的SiN膜，并且执行图案化，由此获得图9中所示的喷墨头基板1100。
在该实例中，使用图6中所示的设备以与第一实施例的实例1-1中所述的各种膜形成条件相同的方式执行膜形成。
进一步地，使用喷墨头基板1100的喷墨头与根据第一实施例的实例1-1的图4中所示的喷墨头相同，因此将省略其详细描述。
该实例的喷墨头的制造方法与参考根据第一实施例的实例1-1的、图5A-5D的示意性横截面过程图所述的相同。因此，将省略其详细描述。
其中喷墨头和墨容器彼此结合的盒形式的喷墨墨盒(图7)和使用所述喷墨墨盒的喷墨记录设备(图8)与第一实施例的实例1-1中所述的那些相同。因此，将省略其详细描述。
(实例3-2)
在实例3-2的喷墨头基板1100中，不同于图9，如图10中所示，第一保护层1106a和第二保护层1106按照所述顺序被形成，并且然后在第二保护层1106b上形成上部保护层1107。
以与实例3-1中相同的方式，在由通过等离子CVD法形成的SiN膜所形成的厚度为200nm的第一保护层1106a上，通过Cat-CVD法形成由SiN膜形成的第二保护层1106b。作为膜形成条件，使用50sccm的NH3气体，5sccm的SiH4气体，和100sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为10Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为350℃。在这时，膜厚度为50nm并且膜应力为150MPa(拉应力)。
最后，通过溅射法形成厚度为100nm的Ta膜用作上部保护层1107，并且执行图案化，由此获得图10中所示的喷墨头基板1100。
由钽膜形成的上部保护层1107具有比第一保护层1106a和第二保护层1106b更高的热传导性，这不会大幅降低热效率。上部保护层1107直接形成于致密的第一保护层1106b上，因此上部保护层1107可以将来自加热部分1104a的热能通过热作用部分1108有效地传递到设在其上的油墨(液体)。
(实例3-3)
本发明的实例的喷墨头基板1100具有与实例3-1相同的层结构，并且在其中形成第一保护层1106a和第二保护层1106b。
首先，通过等离子CVD法形成厚度为200nm的SiO膜作为第一保护层1106a。接着，在第一保护层1106a上，通过Cat-CVD法形成由SiN膜形成的第二保护层1106b。作为膜形成条件，使用50sccm的NH3气体，5sccm的SiH4气体，和100sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为4Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为350℃。在这时，膜厚度为100nm并且膜应力为500MPa(拉应力)。
(实例3-4)
在本发明的实例的喷墨头1100中，在第一保护层1106a和第二保护层1106b上，进一步形成第三保护层。
首先，通过等离子CVD法形成厚度为100nm的SiO膜作为第一保护层1106a。接着，在第一保护层1106a上，通过等离子CVD法形成由厚度为100nm的SiN膜形成的第二保护层1106b。
最后，在第二保护层1106b上，通过Cat-CVD法形成由SiN膜形成的第三保护层。作为膜形成条件，使用50sccm的NH3气体，5sccm的SiH4气体，和100sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为4Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为100℃。在这时，膜厚度为80nm并且膜应力为400MPa(拉应力)。
(实例3-5)
本发明的实例的喷墨头基板1100具有与上述实例3-2相同的层结构，并且在其中形成第一保护层1106a、第二保护层1106b和上部保护层1107。
通过等离子CVD法形成厚度为300nm的SiN膜作为第一保护层1106a。然后，在第一保护层1106a上，通过Cat-CVD法形成由SiN膜形成的第二保护层1106b。作为膜形成条件，使用50sccm的NH3气体，5sccm的SiH4气体，和100sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为10Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为350℃。在这时，膜厚度为200nm并且膜应力为200MPa(拉应力)。
最后，通过溅射法形成厚度为100nm的Ta膜用作上部保护层1107。
(实例3-6)
本发明的实例的喷墨头基板1100具有与上述实例3-1相同的层结构，并且在其中形成第一保护层1106a和第二保护层1106b。
通过等离子CVD法形成厚度为200nm的SiO膜作为第一保护层1106a。然后，在第一保护层1106a上，通过Cat-CVD法形成由SiN膜形成的第二保护层1106b。作为膜形成条件，使用20sccm的NH3气体，10sccm的SiH4气体，400sccm的H2气体，和200sccm的O2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为20Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为300℃。在这时，膜厚度为100nm并且膜应力为500MPa(拉应力)。
(对比实例3-1)
除了通过使用等离子CVD法形成绝缘保护层之外，以与实例3-1中相同的方式制造喷墨头基板。作为膜形成条件，使用SiH4气体和NH3气体，基板温度被设置为400℃，在膜形成时沉积室内部的压力被设置为0.5Pa，膜厚度被设置为250nm，并且膜应力被设置为900MPa(压应力)。
(喷墨头基板和喷墨头的评估)
(抗油墨性能的评估结果)
将根据实例3-1、3-3、3-4、3-6和对比实例3-1(其均未形成上部保护层(Ta膜))的各喷墨头基板浸没在油墨中并且在70℃的温度受控的浴槽中留置三天。然后，观察与浸没之前绝缘保护层(保护膜)的层厚度(膜厚度)相比在浸没之后绝缘保护层的厚度变化。在该情况下，由于SiN膜和SiON膜在碱性液体中比在酸性液体中更容易被蚀刻，使用大约PH9的弱碱性油墨来用于抗油墨性能的测试。
结果，在根据对比实例3-1的喷墨头基板中，与初始膜厚度相比SiN膜在厚度上减小了大约80nm。与之相比，在根据该实施例的实例3-1、3-3、3-4和3-6的喷墨头基板中，SiN膜在厚度上仅仅减小了大约10nm。据此，发现通过Cat-CVD法形成的实例的保护层(保护膜)具有更高的抗油墨性能。
代替通过等离子CVD法形成的并且用作绝缘保护膜的常规SiN膜，在该实施例的实例中使用包含多个绝缘保护层的膜，其中至少用作最上层的绝缘保护层通过Cat-CVD法形成。发现这样形成的绝缘保护膜具有优良的抗油墨性能。也发现保护层具有高覆盖性，并且不会产生膜的台阶部分的破裂等等问题。
(头特性)
接着，将包括根据实例3-1至3-6和对比实例3-1的喷墨头基板的每个喷墨头安装到喷墨记录设备，测量用于起动油墨排出的起泡开始电压Vth，并且执行记录耐用性测试。通过在A-4片材上记录结合在喷墨记录设备中的一般测试图案进行该测试。在这时，施加具有15KHz的驱动频率和1μs的驱动脉冲宽度的脉冲信号，由此获得起泡开始电压Vth。在表4中显示了结果。
Figure S2007800038524D00321
在通过等离子CVD法形成第一保护层1106a并且通过Cat-CVD法形成第二保护层1106b的图9所示的结构中，起泡开始电压Vth为14.2V(实例3-1)。同样在其他实例中，获得相同的结果。从表4显而易见，在每个实例中，起泡开始电压Vth减小大约5％，并且发现改善了功耗。应当注意在实例3-5中，起泡开始电压Vth变高，原因是第一保护层、第二保护层和上部保护层形成有比其他实例更厚的600nm的总厚度。然而，该厚度在可以实际地驱动油墨排出的范围内，因此实例3-5具有用于长时期执行记录的理想结构。
然后，假设是Vth的1.3倍大的电压被设置为驱动电压Vop，执行1500词的标准文件的记录。结果确认，根据实例3-1至3-6的每个喷墨头可以执行5000张或更多的文件的记录，并且未发现记录质量的降低。
在另一方面，根据对比实例3-1的喷墨头可以执行大约1000张的文件的记录，但是在那之后不能再进行记录。通过确认其中的原因，发现主要是由于绝缘保护层中的油墨所导致的气蚀和洗脱而发生了配线断裂。
具体而言，发现根据该实施例施加有保护层(保护膜)的喷墨头可以提供长时期稳定的图像并且具有优良的耐用性。
(第四实施例)
在根据本发明的一个实施例的喷墨头基板1100中，多个加热部分1104a形成于基板上。每个加热部分1104a通过设在覆盖加热电阻层1104的绝缘保护层中的开口(穿透保护层的通孔)电连接到外部电源。具体而言，加热电阻层1104连接到公共配线，所述公共配线通过镀敷法在形成于绝缘保护膜中的开口中形成，并且由金属例如金和铜制造。在该实施例中，在基板温度被设置为室温或50℃至200℃的条件下通过使用Cat-CVD法形成覆盖排液头基板(喷墨头基板)的公共配线的绝缘保护膜。
根据Cat-CVD法，即使当通过将基板温度降低到室温或50℃至200℃执行膜形成，膜的致密性或涂层性质也不可能降低。为此，即使在通过镀敷法使用金、铜或类似物形成厚度大的公共配线之后再形成SiN基绝缘膜作为基板表面的保护膜，也不会由于金属材料例如金的热扩散而发生相邻配线之间的游移。
(实例4-1)
在下文中，将参考附图详细描述实例4-1。
该实例的喷墨头基板1100具有与上述实例1-1基本相同的结构。该实例涉及未在上述实施例中描述的、公共配线和电极配线之间的连接部分的配置。
图11是图解公共配线和电极配线之间的连接部分的示意性横截面图。
形成于加热电阻层1104上并且由铝或主要含铝的合金制造的电极配线层1105涂覆有保护层1106。在穿透于电极配线1105上形成的保护层1106的通孔的侧面和底面上，并且在形成保护层1106的公共配线的区域中，形成由TiW制造的厚度为200nm的结合增强层(阻挡金属)3001。在那之后，在结合增强层3001上，形成由金制造的厚度为50nm的用于电镀的导体材料的金属层3002，和构成公共配线的厚度为5μm的电镀配线层3003。在那之后，在基板上，通过Cat-CVD法形成由氮化硅膜形成的、厚度为300nm的绝缘保护膜3004。
接下来将参考图12A-12G的制造流程横截面图来描述通过电镀制造厚配线的方法。
在保护膜1106上，使用常规光刻法，形成抗蚀图案(未显示)，该抗蚀图案用作保护膜1106的蚀刻保护膜。在那之后，通过使用常规干蚀刻法形成露出电极配线1105的开口。随后，通过溅射形成厚度为200nm的结合增强层(阻挡金属)3001，其由作为高熔点金属材料的TiW或类似物制造(图12A)。
然后，通过溅射形成厚度为50nm的用于电镀的导体材料的金层3002，所述金层是用于配线的金属。在该实例中，金被用作导体材料。
在那之后，在用于电镀的导体材料的金层的表面上，通过旋涂施加光致抗蚀剂3005(图12C)。在这时，施加光致抗蚀剂以获得大于公共配线的期望厚度的厚度。例如，在获得5μm的电镀厚度的情况下，在用于获得厚度为6μm光致抗蚀剂膜的转速条件下进行旋涂。
然后，通过光刻法执行抗蚀剂曝光/显影处理，并且去除光致抗蚀剂3005使得露出设在用于形成公共配线的这部分上的、用于电镀的导体材料的金属，由此形成用作用于电镀的模具材料的抗蚀剂。
在那之后，通过电解电镀法使预定量的电流流过位于含有亚硫酸金盐的电解槽中的、用于电镀的导体材料的金属。然后，在未覆盖有光致抗蚀剂3005的预定区域沉积金层3003(图12D)。
然后，通过抗蚀剂去除剂去除用于形成公共配线层的光致抗蚀剂3005(图12E)。因此，露出结合增强层3001(图12F)。
在那之后，将结合增强层3001浸没在H2O2基蚀刻剂中一段预定时间。因此，露出来的、由高熔点金属材料制造的结合增强层3001被去除(图12G)。
然后，通过使用Cat-CVD法形成由SiN膜形成的、厚度为300nm的绝缘保护膜3004。其膜应力为200Mpa(拉应力)。
在该情况下，以与图6中所示的上述设备的情况中相同的方式通过Cat-CVD法执行膜形成。
应当理解包括喷墨头基板1101的喷墨头1100与根据第一实施例的实例1-1的、图4中所示的喷墨头中所述的相同，因此将省略其详细描述。
进一步地，喷墨头的制造方法与参考根据第一实施例的实例1的、图5A-5D的示意性截面过程图所述的相同，因此将省略其详细描述。
进一步地，其中喷墨头和墨容器彼此结合的盒形式的喷墨墨盒(图7)和使用所述喷墨墨盒的喷墨记录设备(图8)与第一实施例的实例1-1中所述的那些相同。因此，将省略其详细描述。
应当理解，在该实例中，通过等离子CVD法形成在加热电阻层1104上形成的绝缘保护膜1106，并且在绝缘保护膜1106上形成用作上部保护膜的Ta膜。绝缘保护膜1106理想地是如第一实施例中所述通过使用Cat-CVD法形成的SiN膜。在该情况下，可以不形成用作上部保护膜的Ta膜。
(对比实例4-1)
除了通过使用等离子CVD法形成绝缘保护层之外，以与实例4-1中相同的方式产生喷墨头基板。作为膜形成条件，使用SiH4气体和NH3气体，基板温度被设置为400℃，在膜形成时沉积室内部的压力被设置为0.5Pa，膜厚度被设置为1000nm，并且膜应力为-900MPa(压应力)。
(实例4-2)
在本发明的一个实例中，与实例4-1中相同，通过Cat-CVD法形成SiN膜。作为膜形成条件，使用10sccm的NH3气体，5sccm的SiH4气体，和20sccm的H2气体，沉积室301内部的压力被设置为5Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为50℃。在这时，膜厚度被设置为300nm，并且膜应力为150MPa(拉应力)。
在那之后，以与实例4-1中相同的方式制造喷墨头。
(喷墨头基板和喷墨头的评估)
在实例4-1和4-2中，在低至200℃或以下的温度下执行膜形成。结果产生了例如相邻配线之间的电流泄漏的问题，其原因是由于通过镀敷法形成的金属的热扩散所导致的游移。
在另一方面，在高至400℃的温度下形成绝缘保护膜，所述绝缘保护膜是通过等离子CVD法在对比实例4-1中形成得到的。结果，由于金属的热扩散导致的游移，在相邻配线之间产生电流的泄漏。在根据对比实例4-1的喷墨头的情况下，产生安装好的驱动元件的耐压力性能降低的问题，这导致产率减小。
结果，根据该实施例的实例，与通过等离子CVD法在高温下执行膜形成的实例4-1的膜形成相比，可以获得更可靠的喷墨头，该喷墨头的配线之间的电流泄漏变小，且耐压力性能增大。
应当注意，通过Cat-CVD法形成保护膜是在低温下进行的，该低温等于或低于200℃，或者为室温或更高，这在抗油墨性能方面不会引起任何问题。
(第五实施例)
在硅基板上形成用于驱动喷墨头的半导体元件的情况下，为了稳定半导体元件的特性，执行氢处理。具体而言，执行如下的氢处理，其中：在氢气氛中在大约350℃至450℃的温度下在扩散炉或类似物中执行处理。氢处理是这样的一种处理：在用作表面保护膜的SiN膜形成之后，在大约350℃至450℃的温度下，将硅基板暴露于氢氛围的扩散炉的内部。通过该处理，可以增强铝基金属配线、硅基板和绝缘膜之间的结合。
氢处理中的上限温度理想地为450℃或更低，在该温度下不会导致作为p型杂质的硼的扩散。为了使构成硅基板的每个硅原子的悬键与氢结合，需要预定能量。因此，氢处理需要在350℃或更高温度下的热处理。
通常，执行氢处理，使得在形成用作保护膜的SiN膜之后，将基板从沉积室转移到扩散炉以受到成批处理。具体而言，氢处理不是在一系列步骤中执行，而是需要作为另一步骤执行。结果，需要时间制造喷墨头基板，这不可避免地导致成本上的劣势。
在使用常规的等离子CVD法的情况下，由于使用铝基金属的配线的表面被等离子损害并且其被高基板温度损坏而出现隆丘。
在另一方面，在Cat-CVD法的情况下，铝配线的表面不受等离子损害，因此即使在350℃至400℃的基板温度下进行膜生长也不会在铝配线的表面上出现隆丘。因此，可以形成厚度减小的保护膜。
在该实施例中，通过使用SiH4气体和NH3气体作为原料气，并且使用H2气体作为稀释气，通过Cat-CVD法形成厚度为100nm至500nm的、由SiN膜形成的绝缘保护膜。在这时SiN膜的生长时间为30分钟至1小时。
因此，在350℃至400℃的基板温度下，在用H2气体稀释气氛的同时形成由SiN膜或类似物形成的保护层，因此可以同时执行硅基板的氢处理。
在使用由熔点高于铝基金属的Au、Cu或类似物制造的配线的情况下，可以通过将基板温度设置成高于上述基板温度而在基板上执行氢处理。基板温度并不局限于上述基板温度。
在下文中，将参考附图详细描述本发明。应当注意本发明并不局限于以下所述的实施例，在权利要求的范围内当然可以适当地采用任何结构，只要可以实现本发明的目的即可。
根据该实施例的喷墨头基板的制造方法例如与第一实施例中所述的相同。两种情况的区别在于当通过Cat-CVD法形成保护层时基板温度的设置，或在于在该实施例中H2气体用作稀释气。
在下文中，将描述使用图6中所示的Cat-CVD设备来形成根据该实施例的绝缘保护层的操作。
通过Cat-CVD法形成的、用作绝缘保护层(膜)的SiN膜具有250nm的厚度，并且理想地为100nm或更大和500nm或更小，并且更理想地为150nm或更大和300nm或更小。
膜应力理想地被设置在不会由于基板的应力或变形而发生断裂的范围内。例如，膜应力理想地被设置在从500MPa(拉应力)到-500MPa(压应力)的范围内。
如上所述，利用在加热器304的表面上导致的原料气的催化反应，Cat-CVD法初始允许通过降低基板温度形成膜。然而，在该实施例中，同时执行氢处理和绝缘保护层的形成，并且将基板温度控制在350℃至400℃。
首先，通过使用排气泵305排出空气使室301的压力减小直到其内部压力成为1×10-5Pa至1×10-6Pa。然后，将100sccm的H2气体和50sccm的NH3气体从气体入口引入沉积室301中。在这时，调节用于加热基板的加热器以获得400℃的基板温度。然后，调节外部电源以将用作加热催化元件的加热器304加热到1700℃的温度。然后，将10sccm的SiH4气体引入室301中，并且通过NH3气体和SiH4气体的催化裂解形成SiN膜。
膜形成时间为大约30分钟并且膜应力为200MPa(拉应力)。在这时，沉积室301内部的压力为5Pa。
在Cat-CVD法中，在使用氢气作为稀释气的情况下，通过将基板温度设置为350℃或更高，并且将生长时间设置为30分钟或更长，可以通过Cat-CVD法同时执行常规的氢退火和保护膜生长。
基板温度的上限可以从如下的范围中选择：在所述范围中，扩散到晶体管器件的漏极/源极区中的杂质在生长保护膜的情况下在基板温度下扩散，并且杂质的特性不会改变。在另一方面，通过增加膜形成温度，增加了基板和保护膜之间的应力。因此，为了防止应力的增加，基板温度的上限理想地为450℃或更低，并且更理想地为400℃或更低。
如上所述，同时执行氢退火处理和绝缘保护层的形成。
最后，通过溅射法形成厚度为200nm的、用作上部保护层的Ta膜1107。
包括喷墨头基板1101的喷墨头1100与第一实施例的实例1-1的、图4中所示的喷墨头的情况中所述的相同，因此将省略其描述。
喷墨头的制造方法与参考根据第一实施例的实例1-1的图5A-5D的示意性横截面过程图所述的相同。因此，将省略其详细描述。
进一步地，其中喷墨头和墨容器彼此结合的盒形式的喷墨墨盒(图7)和使用所述喷墨墨盒的喷墨记录设备(图8)与第一实施例的实例1-1中所述的那些相同。因此，将省略其详细描述。
(实例5-1)
使用上述制造方法，制造以下所述的喷墨头基板。
首先，分别形成1.8μm的蓄热层1102(热氧化物膜)、1.0μm的层间膜1103(通过CVD形成的SiO膜)、40nm的加热电阻层1104(TaSiN膜)和400nm的电极配线层1105(Al)作为膜结构。在那之后，分别形成250nm的绝缘保护膜1106(通过Cat-CVD法形成的SiN膜)和200nm的上部保护层1107(Ta)。
(实例5-2)
在本发明的一个实例中，与实例5-1中相同，通过使用Cat-CVD法形成SiN膜。在如下条件下执行40分钟的膜形成操作：使用60sccm的NH3气体，8sccm的SiH4气体，和80sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为4Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为380℃。在这时，膜应力为150MPa(拉应力)。
在实例5-1中，Ta膜被形成为上部保护层1107。然而，该实例具有未设置图3中所示的上保护层的结构。
(实例5-3)
在本发明的实例中，与图9中所示的结构相同，通过沿膜厚度方向改变其成分形成SiN膜。SiN膜形成为使得其更靠近油墨的一侧的成分比其与加热电阻层1104接触的一侧的成分含有更多的Si。具体而言，执行设置使得SiH4气体的流速从与加热电阻层1104接触的一侧朝着更靠近油墨的一侧增加。
首先，在如下条件下开始膜形成：使用120sccm的H2气体，50sccm的NH3气体，和5sccm的SiH4气体，沉积室301内部的压力被设置为5Pa，加热器304的温度被设置为1800℃，并且基板温度被设置为390℃。在那之后，通过将SiH4气体流速逐渐从6sccm增加到7sccm，形成厚度为300nm的SiN膜。整个膜形成时间为40分钟。在这时，膜应力为-150MPa(压应力)。
除了上述条件之外，以与实例5-2相同的方式制造喷墨头基板。
(实例5-4)
在本发明的一个实例中，与实例5-2中相同，通过使用Cat-CVD法形成SiN膜。在如下条件下执行60分钟的膜形成操作：使用60sccm的NH3气体，8sccm的SiH4气体，和80sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为2Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为380℃。在这时，膜厚度为250nm并且膜应力为160MPa(拉应力)。
(实例5-5)
在本发明的一个实例中，与实例5-2中相同，通过使用Cat-CVD法形成SiN膜。在如下条件下执行40分钟的膜形成操作：使用60sccm的NH3气体，8sccm的SiH4气体，和80sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为4Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为350℃。在这时，膜厚度为250nm并且膜应力为150MPa(拉应力)。
(实例5-6)
在本发明的一个实例中，与实例5-2中相同，通过使用Cat-CVD法形成SiN膜。在如下条件下执行15分钟的膜形成操作：使用50sccm的NH3气体，10sccm的SiH4气体，和100sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为5Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为400℃。在这时，膜厚度为100nm并且膜应力为220MPa(拉应力)。
(实例5-7)
在本发明的一个实例中，与实例5-2中相同，通过使用Cat-CVD法形成SiN膜。在如下条件下执行60分钟的膜形成操作：使用50sccm的NH3气体，10sccm的SiH4气体，和100sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为5Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为400℃。在这时，膜厚度为500nm并且膜应力为300MPa(拉应力)。
(现有技术)
在以下膜形成条件下生产常规制造的喷墨头基板。
第一保护层由通过使用等离子CVD法形成的厚度为700nm的PSG膜形成。第二保护层由通过使用等离子CVD法形成的厚度为300nm的二氧化硅膜形成。上保护层是通过使用溅射法形成的厚度为250nm的Ta膜。然后，按照所述顺序形成那些膜以形成喷墨头基板。第二保护膜的膜应力为900Pa(拉应力)。
(对比实例5-1)
根据本发明的一个对比实例，除了通过使用等离子CVD法形成绝缘保护层之外以与实例5-2中相同的方式形成喷墨头基板。作为膜形成条件，使用200sccm的SiH4气体和1500sccm的NH3气体，在膜形成时沉积室内部的压力为0.5Pa，并且基板温度为400℃。在这时，膜厚度为250nm，并且膜应力为-900MPa(压应力)。
在该对比实例中，将具有形成于其中的绝缘保护膜的喷墨头基板设置于加热炉中，由此执行氢处理，其中炉内的气氛具有H2气体和N2气体的混合气体。该情况的基板温度为400℃并且处理时间为30分钟。
(对比实例5-2)
根据本发明的一个对比实例，类似于实例5-2，未形成用作上部保护膜的Ta膜，并且通过使用Cat-CVD法形成SiN膜。该对比实例与实例5-2的区别在于在实例5-2中同时执行氢处理和通过Cat-CVD法形成保护层，而在该对比实例中氢处理是在通过Cat-CVD法形成保护层之后作为另一步骤执行。
作为膜形成条件，使用20sccm的NH3气体，10sccm的SiH4气体，400sccm的H2气体，和200sccm的O2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为20Pa，加热器304的温度被设置为1750℃，并且基板温度被设置为100℃。因此，形成厚度为300nm的SiN膜。膜形成时间为80分钟并且膜应力为500MPa(拉应力)。
在那之后，以与对比实例5-1中相同的方式，在400℃的基板温度下、在H2气体和N2气体的混合气体中执行氢处理30分钟。
(对比实例5-3)
根据本发明的一个对比实例，类似于实例5-2，通过使用Cat-CVD法形成SiN膜。该对比实例与实例5-2的区别在于在实例5-2中同时执行氢处理和通过Cat-CVD法形成保护层，而在该对比实例中氢处理是在通过Cat-CVD法形成保护层之后作为另一步骤执行。
作为膜形成条件，使用60sccm的NH3气体，5sccm的SiH4气体，和80sccm的H2气体，在膜形成时沉积室301内部的压力被设置为4Pa，加热器304的温度被设置为1700℃，并且基板温度被设置为300℃。因此，形成厚度为250nm的SiN膜。膜形成时间为40分钟。SiN膜的膜厚度为250nm，并且膜应力为150MPa(拉应力)。
在那之后，以与对比实例5-1中相同的方式，在400℃的基板温度下、在H2气体和N2气体的混合气体中执行氢处理30分钟。
(喷墨头基板和喷墨头的评估)
(抗油墨性能的评估结果)
SiN膜和SiON膜在碱性液体中比在酸性液体中更容易被蚀刻，因此使用大约PH9的弱碱性油墨执行抗油墨性能的测试。
将根据实例5-2至5-7、对比实例5-1至5-3(其中未形成上部保护层(Ta膜))的每一个喷墨头基板浸没在油墨中并且在70℃的温度受控的浴槽中留置三天。然后，观察与浸没之前绝缘保护层的层厚度(膜厚度)相比在浸没之后绝缘保护层的厚度变化。
结果，在根据对比实例5-1的喷墨头基板中，SiN膜在厚度上减小了大约80nm。与之相比，在根据实例5-2至5-7、对比实例5-2和5-3的喷墨头基板中，SiN膜在厚度上仅仅减小了大约10nm。
还发现，与通过等离子CVD法形成的并且用作绝缘保护膜的常规SiN膜相比，同样在该实施例的实例中通过Cat-CVD法形成的膜具有优良的抗油墨性能。因此，即使当膜变薄时，也可以获得所需的保护性能，这可以使膜比常规情况更薄。结果发现，可以获得具有高能量效率的层结构。
另外，从结果显而易见，同样在对比实例5-2和5-3中，即使氢处理是在通过Cat-CVD法形成保护层之后作为另一步骤执行时，也可以获得理想的结果。然而，在该实例中，同时执行氢处理并通过Cat-CVD法形成保护层，由此获得时间的减少和生产的简化。
Figure S2007800038524D00441
Figure S2007800038524D00451
(头特性)
接着，将包括根据该实施例的实例和对比实例的喷墨头基板的各喷墨头安装到喷墨记录设备，测量用于起动油墨排出的起泡开始电压Vth，并且执行记录耐用性测试。通过在A-4片材上记录结合在喷墨记录设备中的一般测试图案进行该测试。在这时，施加具有15KHz的驱动频率和1μs的驱动脉冲宽度的脉冲信号，由此获得起泡开始电压Vth。在表6中显示了结果。
(表6)
  起泡开始电压Vth[V]  驱动电压VopVop[V]
  实例5-1   18.0  23.4
  实例5-2   14.5  18.9
  实例5-3   14.6  19.0
  实例5-4   14.5  18.9
  实例5-5   14.6  19.0
  实例5-6   12.9  16.8
  实例5-7   15.6  20.3
  对比实例5-1   15.0  19.5
  对比实例5-2   14.7  19.1
  对比实例5-3   14.5  18.9
在图2所示的、通过Cat-CVD法形成绝缘保护层并且形成膜厚度为200nm的上部保护层的结构中，起泡开始电压Vth为18.0V(对比实例5-1)。
进一步地，如图3中所示，在实例5-2至5-7(其中绝缘保护层与油墨接触并且不形成上部保护层)中，发现起泡开始电压Vth减小大约10-15％，并且发现改善了功耗，这一点从表6所示的结果中显而易见。
应当注意在实例5-7中，起泡开始电压Vth变高，原因是保护层具有厚达500nm的膜厚度。然而，厚度仍在可以实际地驱动油墨排出的范围内，因此实例5-7具有用于长时期执行记录的理想结构。
另外，在包括实例5-3的该实施例的实例5-1至5-7中(其中绝缘保护膜的成分沿膜厚度方向变化)，与对比实例相比在头的驱动方面未看到特别的异常。
进一步地，同样在实例5-2和5-3中，在形成绝缘保护层之后执行氢处理的情况与该实施例中同时执行氢处理和绝缘保护层的形成的情况之间没有区别。这表明，在根据该实施例的制造方法中，与常规情况一样有效地执行氢处理。
然后，假设是Vth的1.3倍大的电压被设置为驱动电压Vop，执行1500词的标准文件的记录。结果确认，根据实例5-1至5-7和对比实例5-2和5-3的每个喷墨头可以执行5000张或更多的文件的记录，并且未发现记录质量的降低。
在另一方面，根据对比实例5-1的喷墨头可以执行大约1000张的文件的记录，但是在那之后不能再进行记录。通过确认其中的原因，发现主要是由于绝缘保护层中的油墨所导致的气蚀和洗脱而发生了配线断裂。
具体而言，发现在使用Cat-CVD法的基板温度条件增加到350℃至400℃以同时执行氢退火的实例中，和于相对低温的100℃至300℃的基板温度下执行膜形成的实例中，可提供长时期稳定的图像和获得优良的耐用性。
这是因为，即使使用Cat-CVD法的基板温度条件增加到350℃至400℃以同时执行氢退火，也不会在铝基配线的表面上出现隆丘，并且即使当绝缘保护层被制造得更薄时，也不会在绝缘保护膜中产生针孔。
本申请要求申请日为2006年2月2日的日本专利申请No.2006-026019、申请日为2006年3月10日的日本专利申请No.2006-065815、申请日为2006年3月15日的日本专利申请No.2006-070818、申请日为2006年5月10日的日本专利申请No.2006-131415和申请日为2006年12月1日的日本专利申请No.2006-325987的优先权，上述申请的全文通过援引并入本申请。

Claims (18)

1.一种排液头基板，其包括：
基板；
形成于所述基板上的加热电阻层；
用于液体的流路；
配线层，其层叠在所述加热电阻层上，并且具有在所述加热电阻层上形成台阶部分的端部；和
保护层，其覆盖所述加热电阻层和包括所述台阶部分的所述配线层，并且形成于所述加热电阻层和所述流路之间，
其中所述保护层通过Cat-CVD法形成。
2.根据权利要求1所述的排液头基板，其中所述保护层包括SiN膜、SiON膜、SiCN膜和SiOC膜中的任何一个。
3.根据权利要求1所述的排液头基板，其中所述保护层包括厚度为100nm至500nm的SiN膜。
4.根据权利要求1所述的排液头基板，其进一步包括：
通过镀敷法形成的公共配线；和
通过Cat-CVD法形成于所述公共配线上的保护层。
5.根据权利要求4所述的排液头基板，其中所述保护层包括SiN膜。
6.一种排液头，其包括根据权利要求1所述的排液头基板。
7.一种排液头基板，其包括：
基板；
形成于所述基板上的加热电阻层；
用于液体的流路；
配线层，其层叠在所述加热电阻层上，并且具有在所述加热电阻层上形成台阶部分的端部；和
多个保护层，其覆盖所述加热电阻层和包括所述台阶部分的所述配线层，并且形成于所述加热电阻层和所述流路之间，
其中所述多个保护层包括最靠近所述流路的保护层，该最靠近所述流路的保护层通过Cat-CVD法形成。
8.根据权利要求7所述的排液头基板，其中所述多个保护层包括最靠近所述加热电阻层的保护层，该最靠近所述加热电阻层的保护层通过Cat-CVD法形成。
9.根据权利要求8所述的排液头基板，其中所述保护层包括氮化硅基膜。
10.根据权利要求7所述的排液头基板，其中通过等离子CVD法形成所述多个保护层中的最靠近所述加热电阻层的保护层。
11.根据权利要求10所述的排液头基板，其中所述保护层包括硅基膜。
12.根据权利要求8所述的排液头基板，其中所述多个保护层中的最靠近所述加热电阻层的保护层比最靠近所述流路的保护层软。
13.一种排液头，其包括根据权利要求7所述的排液头基板。
14.一种排液头基板的制造方法，
所述排液头基板包括：
基板；
形成于所述基板上的加热电阻层；
用于液体的流路；
配线层，其层叠在所述加热电阻层上，并且具有在所述加热电阻层上形成台阶部分的端部；和
保护层，其覆盖所述加热电阻层和包括所述台阶部分的所述配线层，并且形成于所述加热电阻层和所述流路之间，
所述方法包括如下步骤：在50℃-400℃的基板温度下，通过至少供应含有硅元素的气体和含有氮元素的气体并借助Cat-CVD法形成所述保护层。
15.根据权利要求14所述的排液头基板的制造方法，其中：
所述保护层包括多个层；并且
所述多个层包括最靠近所述加热电阻层的保护层，该最靠近所述加热电阻层的保护层在如下的基板温度下形成：该基板温度是用于形成最靠近所述流路的保护层的基板温度或更高的温度。
16.根据权利要求14所述的排液头基板的制造方法，其进一步包括在形成所述保护层之前通过等离子CVD法形成另一保护层的步骤，该另一保护层覆盖所述加热电阻层和包括所述台阶部分的所述配线层。
17.一种排液头基板的制造方法，
所述排液头基板包括：
基板；
形成于所述基板上的加热电阻层；
用于液体的流路；
配线层，其层叠在所述加热电阻层上，并且具有在所述加热电阻层上形成台阶部分的端部；和
保护层，其覆盖所述加热电阻层和包括所述台阶部分的所述配线层，并且形成于所述加热电阻层和所述流路之间，
所述方法包括如下步骤：当在350℃-400℃的基板温度下，通过至少供应含有硅元素的气体和含有氮元素的气体并借助Cat-CVD法形成所述保护层时，在所述基板上执行氢处理。
18.一种排液头的制造方法，其包括给基板设置具有用于排出液体的排出口的流路形成元件，所述基板通过根据权利要求14所述的排液头基板的制造方法被制造。
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