DE69232872T2

DE69232872T2 - Trägerschicht für Aufzeichnungskopf, Aufzeichnungskopf und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE69232872T2
Application number: DE69232872T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Akino; Kei Fujita; Yukihiro Hayakawa; Seiji Kamei; Shigeyuki Matsumoto; Genzo Monma; Yasuhiro Naruse; Yasuhiro Sekine
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-04-20
Filing date: 1992-04-16
Publication date: 2003-09-18
Anticipated expiration: 2012-04-17
Also published as: EP0518467A2; US5376231A; DE69232872D1; EP0925933A3; DE69230196D1; EP0518467A3; EP0925933A2; DE69230196T2; EP0925933B1; EP0518467B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Trägerschicht bzw. ein Substrat für einen Aufzeichnungskopf, wobei ein Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement und ein Aufzeichnungsfunktionselement auf einem Tragelement erzeugt werden, und ein Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungskopfs, welches das Substrat für einen Aufzeichnungskopf nutzt. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungskopfs und eines Substrats, das für den Aufzeichnungskopf verwendet wird, welcher in einer Aufzeichnungskopfeinrichtung für ein Kopiergerät, ein Faksimilegerät, ein Textverarbeitungssystem, einen Ausgabedrucker eines Hostcomputers und einen Ausgabedrucker für ein Videogerät verwendet wird.
Herkömmlich weist ein Aufzeichnungskopf ein Elektrizität- Wärme-Umwandlungselement auf, das auf einem Tragelement aus Siliziumeinkristall ausgebildet ist, und ein Ansteuerfunktionselement zum Ansteuern des Elektrizität-Wärme- Umwandlungselements, wie z. B. eine Transistormatrix und so weiter, das außerhalb des Tragelements angeordnet ist, wobei die Verbindung des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements und der Transistormatrix durch einen flexiblen Draht oder durch Drahtbonden ausgeführt ist.
Es ist ein Tintenausstoß-Aufzeichnungskopf bekannt, der ein Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement und ein Ansteuerfunktionselement aufweist, ausgebildet auf demselben Tragelement zur Vereinfachung des Aufbaus der vorstehend erwähnten Kopfausbildung und zur Verringerung von in dem Herstellungsprozeß erzeugten Fehlern und auch zum Vereinheitlichen und Erhöhen der Reproduzierbarkeit der Eigenschaften jedes Elements, welcher in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 57-72867 (entsprechend dem USA-Patent Nr. 4 429 321) vorgeschlagen ist.
Fig. 25 zeigt eine Querschnittansicht eines Teils eines Substrats für einen Aufzeichnungskopf gemäß dem vorstehend erwähnten Aufbau. Das Bezugszeichen 901 bezeichnet ein Halbleiter-Tragelement, ausgebildet aus einem Siliziumeinkristall. 904 bezeichnet einen Epitaxialbereich eines n-leitenden Halbleiters, und 911 bezeichnet einen ohmschen Kontaktbereich eines n-leitenden Halbleiters mit hoher Konzentration der Verunreinigung. 905 bezeichnet einen Basisbereich eines p-leitenden Halbleiters, 910 bezeichnet einen Emitterbereich eines n-leitenden Halbleiters mit hoher Konzentration der Verunreinigung, und ein bipolarer Transistor 930 wird dadurch ausgebildet. 921 bezeichnet eine Wärmespeicherschicht, und 922 bezeichnet eine oxidierte Siliziumschicht als eine interlaminare Isolierschicht. 923 bezeichnet eine wärmeerzeugende Widerstandsschicht, 924 bezeichnet eine Verdrahtungselektrode aus Aluminium (Al), und 925 bezeichnet eine oxidierte Siliziumschicht als eine Schutzschicht, und ein Substrat 900 für einen Aufzeichnungskopf ist aus diesen aufgebaut. Hier wirkt 920 als ein Wärmeerzeugungsabschnitt. Ein Aufzeichnungskopf wird durch Erzeugung einer Deckplatte und von Flüssigkeitspfaden auf dem Substrat 900 vervollständigt.
Somit weist der Bipolartransistor 930 auf: eine n-p-n-Transistorstruktur mit zwei n-leitenden Kollektorbereichen 911 hoher Konzentration, die auf einem n-leitenden vergrabenen Kollektorbereich 902 erzeugt sind, und das p-leitende Silizium-Tragelement 901 durch den n-leitenden vergrabenen Kollektorbereich 902, zwei p-leitende Basisbereiche 908 hoher Konzentration, die innerhalb des n-leitenden Kollektorbereichs 911 hoher Konzentration auf dem n-leitenden vergrabenen Kollektorbereich 902 und durch einen p-leitenden vergrabenen Basisbereich 905 erzeugt sind, und den n-leitenden Emitterbereich 910 hoher Konzentration, der zwischen p-leitenden Basisbereichen 908 hoher Konzentration durch den p- leitenden Basisbereich 905 und auf dem n-leitenden vergrabenen Kollektorbereich ausgebildet ist. Der Bipolartransistor 930 wirkt durch Verbindung des n-leitenden Kollektorbereichs 911 hoher Konzentration und des p-leitenden Basisbereichs 908 hoher Konzentration mit einer gemeinsamen Kollektor- Basis-Elektrode 912 als eine Diode. Ferner werden ein p-leitender vergrabener Isolierbereich 903 als ein Elementtrennbereich, ein p-leitender Isolierbereich 906 und ein p-leitender Isolierbereich 909 hoher Konzentration aufeinanderfolgend erzeugt. Eine Wärmeerzeugungsschicht 923 ist auf dem p-leitenden Silizium-Tragelement 901 durch einen n-leitenden Epitaxialbereich 904, eine Wärmespeicherschicht 921 und eine Zwischenschicht 922 erzeugt. Durch Schneiden einer Verdrahtungselektrode 924, die auf der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 923 erzeugt ist, wird ein Wärmeerzeugungselement 920 ausgebildet. Ferner ist die obere Oberfläche des Tragelements 900 für einen Tintenausstoß-Aufzeichnungskopf durch eine erste Schutzschicht 925 bedeckt, und die erste Schutzschicht 925, welche den Bereich von dem n-leitenden Emitterbereich 910 hoher Konzentration des Bipolartransistors 930 zu dem Wärmeerzeugungselement 920 bedeckt, ist ferner durch eine zweite Schutzschicht 926 bedeckt. Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfsubstrat 900 mit einem Aufbau, wie vorstehend erwähnt, kann durch einen Prozeß zur Fertigung eines Halbleiterbauelements unter Verwendung eines bekannten photolithographischen Verfahrens hergestellt werden.
Obgleich der vorstehend erwähnte Aufbau ein verbessertes Leistungsvermögen zeigt, um die hohen Anforderungen zu erfüllen, die an eine Aufzeichnungsvorrichtung gestellt werden, wie z. B. eine Hochgeschwindigkeitsansteuerung, Energieeinsparung, Hochdichte-Integration, Kostenreduzierung und höhere Zuverlässigkeit, sind noch weitere Entwicklungen notwendig.
Fig. 26A bis 26E zeigen Ansichten zur Erläuterung der Ätzprozesse einer Materialschicht 824 für die Verdrahtungselektrode auf dem Wärmeerzeugungselement 920. Eine Materialschicht 824 für eine Verdrahtungselektrode (z. B. Al) wird vollständig auf der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 923 erzeugt, ein Photoresist 1000 zur Maskierung wird vollständig auf der Materialschicht 824 aufgetragen. Nach dem Belichten des Photoresists 1000 durch Licht mit einer Maske erfolgt das Entwickeln zum Entfernen des Photoresists entsprechend dem zu ätzenden Abschnitt der Materialschicht 824 für die Verdrahtungselektrode (Fig. 26A). Dann wird die Materialschicht 824 für die Elektrode durch eine Ätzflüssigkeit geätzt, und in dem Abschnitt der Materialschicht für die Elektrode, wo der Photoresist 1000 zum Maskieren entfernt ist, wird eine Verdrahtungselektrode 924 langsam geätzt und nachfolgend durch Schneiden der Materialschicht für die Verdrahtung 824 erzeugt (Fig. 26B bis 26D). Der rückständige Photoresist 1000 zum Maskieren wird nach dem Ausbilden der Elektrode 924 entfernt (Fig. 26E).
Da jedoch in dem vorstehend erwähnten Substrat 900 für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der Kantenteil 924-1 der Verdrahtungselektrode 924 auf dem Wärmeerzeugungsabschnitt 920 dazu neigen kann, eine nahezu rechtwinklige Form auszubilden, wie in Fig. 26E gezeigt, tritt das nachstehend beschriebene Problem auf.
(1) Wenn ein elektrischer Strom von dem n-leitenden Emitterabschnitt 910 hoher Konzentration zu der Verdrahtungselektrode 924 fließt, wird der elektrische Strom in den unteren Teil von 924-1 konzentriert, wie durch Pfeile in Fig. 27 gezeigt ist. D. h., gemäß einem Versuchsergebnis erreicht die Stromdichte des Kantenteils 924-1 den Wert von 8,2 · 10&sup7; A/cm², und es ist ein übermäßig großer Wert im Vergleich zu dem von 1,7 · 10&sup6; A/cm² von dem in der Verdrahtungselektrode 924 und 1,03 · 10&sup7; A/cm² von dem des mittleren Teils der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 923. Es wird angenommen, daß die Konzentration des Stroms in dem unteren Teil des Kantenteils 924-1 zum Bruch eines Teils der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 923 führt und die Lebensdauer eines Flüssigkeitsausstoß-Aufzeichnungskopfs verkürzen kann.
Wenn im allgemeinen in einem herkömmlichen Substrat für einen Aufzeichnungskopf das Verdrahtungsmaterial, wie z. B. Al usw., durch eine Naßbehandlung entfernt wird, kann das Material weitgehend in einer Form des elektrischen Widerstandselements, eines Wärmeerzeugungselements, wie in Fig. 27 gezeigt, ausgebildet werden, da das Al in allen Richtungen anisotrop entfernt wird. Während in dem Fall, wenn die Verdrahtungselektrode 924 durch ein Trockenätzverfahren, wie z. B. das RIE-Verfahren usw., entfernt wird, neigt der Kantenabschnitt 924-1 als der Verbindungsabschnitt aus Al zur mehr rechtwinkligen Ausbildung. Wird das so geformte Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement angesteuert, fließt der Strom beim Anlegen elektrischer Spannung wie durch die Pfeile in Fig. 27 gezeigt. Demzufolge kann die Konzentration der Stromdichte im Kantenteil 924-1 der Verdrahtungselektrode 924 einen Teil der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 923 aufbrechen.
(2) Da zur Verbesserung der Bedeckung des Wärmeerzeugungsabschnitts 920 eine Dicke einer ersten Schutzschicht 925 von z. B. etwa 1,0 um nötig ist und die Schutzschicht 925 als eine Wärmewiderstandsschicht gegen die Wärmeleitung der Wärmeenergie von dem Wärmeerzeugungsabschnitt 920 zu einer auszustoßenden Flüssigkeit (Tinte) wirkt, muß die Ansteuerenergie für die Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 923 groß sein, und eine Verschlechterung einer Frequenzeigenschaft, verursacht durch die Verzögerung der Wärmeleitung kann eintreten und demzufolge ist dies einer der Faktoren, welcher die Verringerung des Energieverbrauchs und die Entwicklung einer Vorrichtung hoher Leistungsfähigkeit verhindert.
Genauer ausgedrückt, es ist notwendig, die Dicke der Zwischenschicht 922 und der Schutzschicht 925 jeweils mit etwa 1,25 um und etwa 1,0 um auszubilden, um eine gute Stufenbedeckung zu erreichen, weil der Kantenteil 924-1 für die Verbindungsoberfläche der Elektrode und jede Wand rechtwinklig angeordnet ist.
Die Dicke beträgt etwa 1,25 um, relativ dick für die Zwischenschicht, verschlechtert merklich den Durchsatz einer Vorrichtung und ist der Engpaß für die Kostensenkung.
Die zu große Dicke von etwa 1,0 um als eine Schutzschicht wirkt als ein Wärmewiderstand gegen die Wärmeleitung der Wärme, die an dem Wärmeerzeugungsabschnitt 920 erzeugt ist, zu einer Tinte, daher muß die Ansteuerenergie für das Widerstandselement groß sein, und eine Verschlechterung einer Frequenzeigenschaft, verursacht durch die Verzögerung der Wärmeleitung kann eintreten.
Das Vorliegen der relativ dicken Schicht als Isolierschicht schließt eine höhere Leistungsfähigkeit bei der Wärmeanwendung und die Reduzierung des Energieverbrauchs aus.
Ferner werden herkömmlich eine Zwischenschicht 922 und eine Schutzschicht 925 usw. durch ein Verfahren erzeugt, wie z. B. ein Normaldruck-CVD- oder PCVD-Verfahren, welches PSG (Phosphor-Silikat-Glas: SiO&sub2;-Schicht, die Phosphor (P) enthält, erzeugt aus PH&sub3; + SiH&sub4; + O&sub2;) enthält, BPSG (Bor-Phosphor-Silikat-Glas: SiO&sub2;-Schicht, die Bor (B) und Phosphor (P) enthält, hergestellt aus B&sub2;H&sub6; + PH&sub3; + SiH&sub4; + O&sub2;), SiO, SiO&sub2;, SiON und SiN bei 0-450ºC. In diesem Temperaturbereich wird auf einer Verdrahtungselektrode, einer Elektrode usw., hergestellt aus Al usw., wenn die Schicht durch das CVD-Verfahren abgeschieden (Aufwachsen) wird, entsteht ein Aufwachsen von Al usw., welches als Hillock bezeichnet wird (oft betragen die Höhe und der Durchmesser etwa 2 um), schließlich kann die Unregelmäßigkeit des Hillock zum Kurzschluß führen, z. B. zwischen der Kollektorelektrode 912 und der Verdrahtungselektrode 924 oder zwischen diesen Verdrahtungen und einer Schutzschicht, hergestellt aus Ta (z. B. eine in Fig. 25 gezeigte Schutzschicht 926), und kann zu einem Funktionsausfall führen und verringert die Effektivität der Produktion.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für einen Aufzeichnungskopf und einen Aufzeichnungskopf zu schaffen, der das Substrat mit langer Lebensdauer und Haltbarkeit bei niedrigen Kosten und hoher Effektivität verwendet, wobei die vorstehend erwähnten technologischen Probleme gelöst sind.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Substrats für einen Aufzeichnungskopf und einen Aufzeichnungskopf, der das Substrat verwendet und zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung und Aufzeichnung mit hoher Auflösung in der Lage ist.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines energiesparenden Substrats für einen Aufzeichnungskopf und einen Aufzeichnungskopf zu schaffen, der das Substrat mit einem niedrigen Elektroenergieverbrauch verwendet.
Wie das Europäische Patent EP-A-0378439 zeigt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für einen Tintenausstoß-Aufzeichnungskopf auf, wobei das Substrat aufweist:
- eine Vielzahl von Elektrizität-Wärme-Umwandlungselementen,
- eine Vielzahl von Ansteuerfunktionselementen und
- eine Vielzahl von Verdrahtungselektroden, welche die jeweiligen Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente mit den jeweiligen Ansteuerfunktionselementen verbinden,
wobei das Verfahren aufweist:
- Anordnen einer Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht auf einem Tragelement zum Erzeugen der Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente und einer Materialschicht zum Erzeugen der Verdrahtungselektroden auf der Widerstandsschicht, und
- Ausführen von Strukturierschritten zum Strukturieren der Widerstandsschicht und der Materialschicht, um die Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente und die Verdrahtungselektroden auszubilden.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß:
- die Strukturierschritte ausgeführt werden, um die Verdrahtungselektrode mit linear geschrägten Endflächen auszubilden, die zu den jeweils angeschlossenen Elektrizität- Wärme-Umwandlungselementen geschrägt sind und daher die Schritte aufweisen:
- Maskieren der Materialschicht mit einer strukturierten Photoresistschicht, und
- Ätzen der Materialschicht während des Wegätzens des Photoresists an Kanten der strukturierten Schicht (300) unter Verwendung einer Tetramethylammoniumhydroxid-Lösung als Naßätzmittel.
Es erfolgt Bezugnahme auf das Internationale Patentdokument Nr. WO 85/00928. In diesem wird ein Verfahren zum Ätzen einer Aluminiummetallschicht zum Erzeugen von Elektroden mit geschrägten Kanten und Endflächen als ein Mittel offenbart, um Einsprungeffekte und Abscheidungsstörungen bei der aufeinanderfolgenden Bearbeitung einer integrierten Schaltung zu verhindern. In diesem Prozeß wird ein isotropes Ätzmittel, ein alkalisches Photoresistlösungsmittel verwendet, um sowohl das Photoresist-Maskierungsmaterial als auch das Metallschichtmaterial zu entfernen, wobei das Photoresist- Maskierungsmaterial schneller entfernt wird, was zu der Schrägung führt. Dies verringert das Einbeulen der Kantenoberflächen und Endflächen.
Demgemäß kann eine elektrische Stromkonzentration in dem Kantenabschnitt eines Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements wesentlich vermindert werden, da das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement mit dem verbindenden Kantenteil der Verdrahtungselektrode durch beidseitig geneigte Flächen in Kontakt ist.
Da die verbindenden Kantenteile der Verdrahtungselektroden geneigte Endflächen aufweisen, kann eine durch die Erzeugung der Verdrahtungselektrode erzeugte Ungleichmäßigkeit flach ausgebildet werden, und sie weist eine ausreichende Stufenüberdeckung auf, um sowohl die Zwischenschicht als auch die Schutzschicht dünn auszubilden.
Somit wird dann, wenn dünnere Isolierschichten verwendet werden, die Wärmeleitfähigkeit erhöht werden, und demzufolge kann ein Aufzeichnungskopf mit niedrigem Elektroenergieverbrauch und gutem Frequenzansprechverhalten bei geringen Kosten erreicht werden. Auch kann durch Abbau der elektrischen Stromkonzentration ein Substrat für einen Tintenausstoß-Aufzeichnungskopf mit längerer Lebensdauer und gleichmäßigen Eigenschaften erzielt werden.
Demgemäß kann ein Substrat für einen Tintenausstoß-Aufzeichnungskopf mit hoher Zuverlässigkeit und sehr gleichmäßiger Qualität bei niedrigen Kosten hergestellt werden.
Da es auch möglich ist, eine dünnere Isolierschicht anzuwenden, können verbesserte Flüssigkeitsausstoßeigenschaften und die Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung erreicht werden, wobei ein schnelles Schaltverhalten vorliegt, die Übergangseigenschaften verbessert werden können und einer auszustoßenden Flüssigkeit eine angemessene Wärmeenergie zugeführt werden kann, weil parasitäre Effekte verringert sind.
Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer Ausführungsform eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer Elektrode eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht einer Elektrode eines Substrats für einen Aufzeichnungskopf,
Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements eines Substrats für einen Aufzeichnungskopf,
Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht eines Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements eines Substrats für einen Aufzeichnungskopf,
Fig. 6 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung eines Stromflusses in einem Wärmeerzeugungs-Widerstandselement eines Substrats für einen erfindungsgemäß hergestellten Aufzeichnungskopf,
Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht zur Darstellung des Ansteuerverfahrens eines Aufzeichnungskopfs, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist,
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Außenansicht eines Aufzeichnungskopfs, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist,
Fig. 9 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 10 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 10 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 11 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 12 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 13 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 14 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 15 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 16 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 17 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 18 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 19 zeigt eine schematische Draufsicht einer anderen Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 20 zeigt eine schematische Draufsicht einer anderen Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 21 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 22A bis 22E zeigen schematische Querschnittansichten zur Darstellung weiterer anderer Ausführungsformen eines Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 23 und Fig. 24 zeigen beide Diagramme der Änderung der Schichtdicke mit der Zeit durch Änderung der Temperatur eines Ofens,
Fig. 25 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines Teils eines Substrats für einen herkömmlichen Aufzeichnungskopf,
Fig. 26A bis 26E zeigen schematische Querschnittansichten des Prozesses zur Darstellung eines Schritts eines herkömmlichen Ätzprozesses einer Materialschicht der Verdrahtungselektrode in einem Wärmeerzeugungsabschnitt,
Fig. 27 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines elektrischen Stromflusses in einem Wärmeerzeugungs-Widerstandselement eines herkömmlichen Substrats für einen Aufzeichnungskopf,
Fig. 28 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines Substrats für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der hier als ein Referenzbeispiel gezeigt ist und keine Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 29A und Fig. 29B zeigen schematische Ansichten einer Ausführungsform einer Elektrode eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, wobei Fig. 29A zeigt eine Querschnittansicht und Fig. 29B eine Draufsicht,
Fig. 30A und Fig. 30B zeigen schematische Ansichten einer Ausführungsform eines Wärmeerzeugungsabschnitts eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, wobei Fig. 30A eine Querschnittansicht und Fig. 30B eine Draufsicht ist,
Fig. 31 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines elektrischen Stromflusses in einem Wärmeerzeugungs-Widerstandselement eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 32 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung der Wirkungsweise eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf,
Fig. 33 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf,
Fig. 34 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf und einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf,
Fig. 35 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf und einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf,
Fig. 36 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf,
Fig. 37 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf,
Fig. 38 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf,
Fig. 39 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf,
Fig. 40 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf,
Fig. 41 zeigt eine schematische Querschnittansicht zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Substrats für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf,
Fig. 42A bis 42E zeigen schematische Querschnittansichten zur Darstellung einer Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens einer Elektrode eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf,
Fig. 43 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Wärmeerzeugungsabschnitts eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf,
Fig. 44A bis 44E zeigen schematische Querschnittansichten und eine schematische Ebenenansicht zur Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Schritts des Herstellungsverfahrens eines Wärmeerzeugungsabschnitts eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf,
Fig. 45 zeigt eine perspektivische Außenansicht zur Darstellung einer Ausführungsform einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, in der ein Aufzeichnungskopf angeordnet werden kann, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.

Ausführungsformen

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Der Rahmen der vorliegenden Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, wird durch die folgenden Beispiele nicht begrenzt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines Substrats für einen Aufzeichnungskopf, der erfindungsgemäß hergestellt ist.
Ein Substrat 100 als ein Substrat für einen Aufzeichnungskopf weist einen Wärmeerzeugungsabschnitt als ein Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement 110 und einen Bipolar-n-p-n- Transistor 120 als ein auf einem p-leitenden Silizium-Tragelement erzeugtes Ansteuerfunktionselement auf.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein p-leitendes Silizium-Tragelement, 2 ist ein n-leitender vergrabener Kollektorbereich zum Aufbau eines Funktionselements, 3 ist ein p-leitender vergrabener Isolierbereich zum Trennen des Funktionselements, 4 ist ein n-leitender Epitaxialbereich, 5 ist ein p-leitender Basisbereich zum Ausbilden des Funktionselements, 6 ist ein p-leitender vergrabener Isolierbereich zum Trennen des Elements, 7 ist ein n-leitender vergrabener Kollektorbereich zum Aufbau des Elements, 8 ist ein p-leitender Basisbereich hoher Konzentration zum Aufbau des Elements, 9 ist ein p-leitender Isolierbereich hoher Konzentration, 10 ist ein n-leitender Emitterbereich zum Aufbau des Elements, 11 ist ein n-leitender Kollektorbereich hoher Konzentration zum Aufbau des Elements, 12 ist eine gemeinsame Elektrode für den Kollektor und die Basis, 13 ist eine Emitterelektrode und 14 ist eine Isolierelektrode. Darauf ist ein n-p-n- Transistor 120 erzeugt, und die Kollektorabschnitte 2, 4, 7 und 11 sind so ausgebildet, um den Emitterbereich 10 und die Basisbereiche 5 und 8 vollständig zu umgeben. Jede Zelle ist durch den umgebenden p-leitenden vergrabenen Isolierbereich 3, den p-leitenden Isolierbereich 6 und den p-leitenden Isolierbereich 9 hoher Konzentration als der Abschnitt zum Trennen der Elemente elektrisch getrennt.
In dem vorstehend beschriebenen Aufbau weist der n-p-n- Transistor 120 auf: einen n-leitenden vergrabenen Bereich 2 und zwei n-leitende Kollektorbereiche hoher Konzentration, die auf einem p-leitenden Silizium-Tragelement eines n-leitenden vergrabenen Kollektorbereichs 2 erzeugt sind, den n- leitenden vergrabenen Kollektorbereich 2 und zwei p-leitenden Basisbereiche 8 hoher Konzentration, die innerhalb des n-leitenden Kollektorbereichs 11 hoher Konzentration durch eine p-leitenden vergrabenen Bereich 5 erzeugt sind, und den n-leitenden vergrabenen Kollektorbereich 2 und den n-leitenden Emitterbereich 10 hoher Konzentration, der zwischen einem p-leitenden Basisbereich 8 hoher Konzentration durch den p-leitenden Basisbereich 5 erzeugt ist. Er wirkt durch Verbindung des n-leitenden Kollektorbereichs 11 hoher Konzentration und des p-leitenden Basisbereichs 8 hoher Konzentration mit einer gemeinsamen Kollektor-Basis-Elektrode 12 als eine Diode. Ferner sind eine p-leitender vergrabener Isolierbereich 3 als ein Elementtrennbereich, ein p-leitender Isolierbereich 6 und ein p-leitender Isolierbereich hoher Konzentration in der Umgebung des n-p-n-Transistors 120 aufeinanderfolgend ausgebildet. Und eine Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 ist auf dem p-leitenden Silizium-Tragelement 1 durch einen n-leitenden Epitaxialbereich 4, eine Wärmespeicherschicht 101 und eine Zwischenschicht 102 erzeugt, die einstückig mit der Wärmespeicherschicht 101 ausgebildet ist. Durch Schneiden einer Verdrahtungselektrode 104, die auf der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 ausgebildet ist, wird ein Wärmeerzeugungsabschnitt 110 durch Erzeugen von zwei Kantenteilen 104-1 als die Verbindungsflächen ausgebildet.
Das vorstehend erwähnte Substrat 100 für einen Aufzeichnungskopf ist auf der Oberfläche vollständig mit einer Wärmespeicherschicht 101 bedeckt, die aus wärmeoxidierter Schicht usw. hergestellt ist, und jede Elektrode 12, 13 und 14 jedes Elements ist aus Al usw. erzeugt. Die Elektroden 12, 13 und 14, wie in Fig. 2 gezeigt und vergrößerte Ansichten (Elektrode 14, Emitter und Basis sind nicht gezeigt) in Fig. 3 weisen Seitenflächen-(Wand)-Neigungswinkel θ (mindestens 30 bis 75 Grad) zu der Senkrechten auf. Ferner ist auf der oberen Oberfläche des Substrats 100 dieser Ausführungsform, welche die Wärmespeicherschicht 101 darauf aufweist, eine gemeinsame Kollektor-Basis-Elektrode 12, die Emitterelektrode 13 und die Isolierelektrode 14 erzeugt, welche das p-leitende Silizium-Tragelement 1 bedeckt, das den vorstehend erwähnten Ansteuerabschnitt (Funktionselement) darauf trägt, durch eine Zwischenschicht. 102 bedeckt, ausgebildet als Siliziumoxidschicht usw., hergestellt nach einem Normaldruck-CVD-Verfahren, PCVD-Verfahren oder einem Sputterverfahren usw. Da ein Stufenbedeckungsvermögen ausreichend ist, zu verursachen, daß der Abschnitt, hergestellt aus dem Material, wie z. B. Al, das jede Elektrode 12, 13 und 14 ausbildet, geneigte Seitenwände aufweist, kann die Zwischenschicht 102 dünner als jene eines herkömmlichen Verfahrens erzeugt werden, damit die Speicherwirkung nicht verloren geht. Anschließend wird durch teilweise Durchlöcherung der Zwischenschicht und durch elektrisches Verbinden mit der gemeinsamen Kollektor-Basis-Elektrode 12 die Emitterelektrode 13 und die Isolierelektrode 14 und eine Verdrahtungselektrode 104 zum Erzeugen einer elektrischen Schaltung auf der Zwischenschicht 104 angeordnet. Nach der teilweisen Durchlöcherung der Zwischenschicht 102 wird ein Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement mit einer Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 aus HfB&sub2; oder ähnlich durch ein Sputterverfahren und eine Verdrahtungselektrode 104, hergestellt aus Al usw. durch ein Auflampfverfahren oder durch ein Sputterverfahren angeordnet. Das Material, aus dem die Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht besteht, kann stattdessen Ta, ZrB&sub2;, Ti-W, Ni-Cr, Ta- Al, Ta-Si, Ta-Mo, Ta-W, Ta-Cu, Ta-Ni, Ta-Ni-Al, Ta-Mo-Al, Ta-Mo-Ni, Ta-W-Ni, Ta-Si-Al, Ta-W-Al-Ni usw. sein.
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittansicht eines Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements, und Fig. 5 zeigt eine vergrößerte schematische Draufsicht eines Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements.
Die Verdrahtungselektrode 104, hergestellt aus Al usw., weist einen Kantenteil 104-1 und eine Seitenwand 104-2 als eine Verbindungsoberfläche auf, die mindestens 30 Grad gegenüber der Senkrechten geneigt ist. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind auf einem Wärmeerzeugungsabschnitt 110 des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements eine Schutzschicht 105, hergestellt aus SiO, SiO&sub2;, SiN, SiON usw. und eine Schutzschicht 106, hergestellt aus Ta, einstückig mit der Zwischenschicht 102 durch ein Sputterverfahren oder ein CVD-Verfahren erzeugt.
Ferner wird darauf hingewiesen, daß das Substrat 100 den Kantenteil 104-1 der Verdrahtungselektrode 104 linear geschrägt aufweist und die beiden Seitenwände 104-2 (siehe Fig. 5), welche linear geschrägt sind, und die Formen der gemeinsamen Kollektor-Basis-Elektrode 12, der Emitterelektrode 13 und der Isolierelektrode 14 linear geschrägt sind, wie in Fig. 2 und in Fig. 3 gezeigt ist.
Dadurch ist in dem Substrat 100 der elektrische Strom in dem Wärmeerzeugungsabschnitt 110 nicht im unteren Abschnitt des Kantenteils 104-1 der Verdrahtungselektrode 104 konzentriert, wie in Fig. 6 gezeigt ist.
Gemäß einem Versuchsergebnis können 8,2 · 10&sup7; A/cm² für die elektrische Stromdichte in dem Fall des Kantenteils 104-1 der Verdrahtungselektrode 104 mit nahezu rechtwinkliger Form auf 2,6 · 10&sup7; A/cm² verringert werden, indem die schräg geformte Kante der Elektrode ausgebildet wird. Da durch diese Wirkung der teilweise Kurzschluß die Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 verhindert werden kann, ist in einem Versuchsbeispiel eine Haltbarkeit einer Aufzeichnungskopfanordnung dieses Tragelements 100 von 1 · 10&sup7; Impulsen für eine herkömmliche auf 7 · 10&sup9; Impulse bemerkenswert verlängert werden.
Da ein Stufenbedeckungsvermögen der ersten Schutzschicht 105 wesentlich verbessert ist, kann die Dicke der ersten Schutzschicht 105 verringert werden (z. B. von 1,0 um auf 0,6 um), verglichen mit dem Fall der senkrechten Form des Kantenteils 104-1. Folglich kann die in dem Wärmeerzeugungsabschnitt 110 erzeugte Wärmeenergie wirkungsvoll und schnell zu einer auszustoßenden Tinte geleitet werden und der Durchsatz eines Geräts zum Erzeugen der Schutzschicht 105 um das Doppelte erhöht werden.
Ferner wird beim Erzeugen der Zwischenschicht 102 und der Schutzschicht 105 usw., hergestellt aus SiO, SiON oder SiN usw. durch ein PCVD-Verfahren ein Verfahren, bei dem in der Anfangsstufe der Schichterzeugung, nachdem die untere Schicht der Schicht bei der niedrigen Temperatur von 150- 250ºC erzeugt ist und dann die obere Schicht der Schicht darauf bei 250-450ºC aufgewachsen ist, ausgeführt. Da bei diesem Verfahren die bei niedrigerer Temperatur erzeugte Schicht dazu neigt, ein Wachsen eines Hillocks zu unterdrücken, wird das vorstehend erwähnte Kurzschließen der Verdrahtung durch einen Hillock im Vergleich mit dem Fall der Schichterzeugung bei 250-450ºC vermindert, und die Ausbeute der Produktion wird bemerkenswert erhöht. Nachstehend wird im Hinblick auf eine andere Elektrode als die Verdrahtungselektrode der Kantenteil (Verbindungsoberfläche) ebenfalls als eine Seitenwand dargestellt.
Anschließend wird ein Funktionsprinzip des Funktionselements (Ansteuerabschnitt) wie folgt beschrieben. Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht zur Darstellung der Ansteuerungsweise des Substrats 100 in Fig. 1.
In diesem Beispiel entspricht die gemeinsame Kollektor-Basis-Elektrode 12, wie in Fig. 1 und in Fig. 7 gezeigt, der Anodenelektrode der Diode, und die Emitterelektrode 13 entspricht der Kathodenelektrode der Diode. Durch Anlegen des positiven Vorspannungspotentials (VHI) der gemeinsamen Kollektor-Basis-Elektrode schaltet der n-p-n-Transistor in der Zelle (SH1, SH2) ein, und der Vorspannungsstrom als ein Kollektorstrom und ein Basisstrom fließt von der Emitterelektrode 13. Durch den kombinierten Aufbau der Basis und des Kollektors werden die Temperaturanstiegs- und -abfalleigenschaften des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements (RH1 und RH2) verbessert und nachfolgend das Eintreten des Filmsiedens, wodurch das Wachsen und Schrumpfen der Blase gesteuert wird, ebenfalls verbessert, und folglich wird der Tintenausstoß stabil ausgeführt. Diese Tatsache legt nahe, daß die Relevanz zwischen den Eigenschaften des Transistors und den Filmsiedeeigenschaften in einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der Wärmeenergie nutzt, stark ist, und da die Speicherung von Minoritätsladungsträgern in einem Transistor gering ist, das Schaltverhalten schneller wird und die Anstiegseigenschaften mehr als erwartet verbessert werden. Da auch eine parasitäre Wirkung relativ gering ist und die Streuung zwischen den Elementen gering ist, bleibt der Ansteuerstrom stabil.
In diesem Beispiel ist ferner der Aufbau so, daß durch Erden der Isolierelektrode das Fließen einer Ladung in andere Nachbarzellen und fehlerhafte Aktivität des anderen Elements vermieden werden kann.
Um in einer solchen Halbleitervorrichtung die Konzentration des n-leitenden vergrabenen Bereichs 2 auf mindestens 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ zu erhalten, ist erwünscht, die Konzentration des p- leitenden Basisbereichs 5 auf 5 · 10¹&sup4; bis 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ zu erhalten, um die Verbindungsfläche zwischen dem Basisbereich 8 mit hoher Konzentration und der Elektrode klein zu halten. Durch Anwendung des vorstehend beschriebenen Aufbaus werden ein Leckstrom von dem n-p-n-Transistor zu dem p-leitenden Silizium-Tragelement 1 und ein Leckstrom durch den Isolierbereich zu der Masse verhindert.
Das Ansteuerverfahren des vorstehend beschriebenen Substrats wird nachstehend ausführlicher erläutert.
Obgleich in Fig. 7 nur zwei Halbleiter-Funktionselemente (Zellen) gezeigt sind, ist tatsächlich dieselbe Anzahl von Funktionselementen wie die Anzahl (z. B. 128) der Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente in regelmäßigen Abständen angeordnet und ist elektrisch als eine Matrix verbunden, um eine Blockansteuerung zu ermöglichen. Um die nachstehende Erläuterung zu vereinfachen, wird die Ansteuerung der Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente RH1 und RH2 als zwei Segmente für eine Gruppe beschrieben.
Um das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement RH1 durch ein Schaltsignal S1 anzusteuern, wird die Gruppe ausgewählt, und gleichzeitig wird das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement RH1 ausgewählt. Dann wird der Diodenzelle SH1, welche einen Transistoraufbau aufweist, durch eine positive Vorspannung elektrischer Strom zugeführt, demzufolge das Elektrizität- Wärme-Umwandlungselement RH1 Wärme erzeugt. Diese Wärmeenergie bewirkt die Zustandsänderung einer Flüssigkeit und erzeugt Blasen zum Ausstoß der Flüssigkeit durch eine Düse.
Um auf ähnliche Weise das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement RH2 durch Schaltsignale G1 und S2 anzusteuern, wird das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement RH2 ausgewählt und die Diodenzelle SH2 wird angesteuert, folglich wird der Strom dem Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement zugeführt.
In diesem Fall ist das p-leitende Silizium-Tragelement 1 durch die Isolierbereiche 3, 6 und 9 auf Masse gelegt. Durch Anordnen der Isolierbereiche 3, 6 und 9 jedes Halbleiters in dieser Weise wird die fehlerhafte Arbeitsweise durch elektrische Beeinflussung zwischen jedem Halbleiter verhindert.
Das auf diese Weise aufgebaute Substrat 100 ist in der Lage, einen Aufzeichnungskopf 510 des Tintenstrahl-Aufzeichnungssystems durch Anordnen eines Seitenwandelements des Flüssigkeitspfads 501 auszubilden, das ein lichtempfindliches Harz usw. aufweist, um einen Flüssigkeitspfad 505 zu erzeugen, der mit einer Vielzahl von Düsen 500 in Verbindung ist und durch Anordnen eines Plattenelements 502, das eine Tintenzuführöffnung 503 bereitstellt. In diesem Fall wird die von der Tintenzuführöffnung 503 zugeführte Tinte in einer inneren gemeinsamen Kammer 504 gespeichert, und dann wird die Tinte jedem Flüssigkeitspfad 505 zugeführt und im Ansteuerzustand des Wärmeerzeugungsabschnitts 110 des Substrats 100 wird die Tinte aus der Düse 500 ausgestoßen.
Anschließend wird der Prozeß der Herstellung des Aufzeichnungskopfs 510 beschrieben.
(1) Nach dem Erzeugen einer Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) auf einen Silizium-Tragelement 1 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹² bis 1 · 10¹&sup6; cm&supmin;³) wurde die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt, der den n-leitenden vergrabenen Kollektorbereich 2 jeder Zelle ausbildet, durch eine photolithographische Verarbeitung entfernt. Nach dem Erzeugen der Siliziumoxidschicht wurde eine n-leitende Verunreinigung (z. B. P, As usw.) ionenimplantiert und der n-leitenden vergrabene Kollektorbereich 2 mit einer Konzentration der Verunreinigung von mindestens 1 · 10¹&sup8; cm³ in einer Dicke von 2 bis 6 um durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt, um den Flächenwiderstand von 30 Ohm/ oder weniger auszubilden. Anschließend wurde die Siliziumoxidschicht in dem Bereich, der den p-leitenden vergrabenen Isolierbereich 3 ausbildet, entfernt und danach erfolgte das Erzeugen der Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å). Die p-leitende Verunreinigung (z. B. B usw.) wurde ionenimplantiert und der p- leitenden vergrabene Isolierbereich 3 mit einer Konzentration der Verunreinigung von mindestens 1 · 10¹&sup5; bis 1 · 10¹&sup7; cm&supmin; ³ mit einer Dicke von 2 bis 6 um durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt. (Fig. 9 betrifft die vorstehende Beschreibung).
(2) Die Siliziumoxidschicht wurde vollständig entfernt und der n-leitende Epitaxialbereich 4 (Konzentration der Verunreinigung von mindestens etwa 1 · 10¹³ bis 1 · 10¹&sup5; cm&supmin;³) wurde epitaxial aufgewachsen, um eine Dicke von etwa 5-20 um aufzuweisen (Fig. 10).
(3) Eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 um (1000 Å) wurde auf der Oberfläche des n-leitenden Epitaxialbereichs 4 erzeugt, darauf wurde ein Resist aufgetragen und die Strukturausbildung wurde ausgeführt und eine p-leitende Verunreinigung wurde nur in dem Abschnitt erzeugt, der als ein p-leitender Basisbereich 5 niedriger Konzentration auszubilden ist. Nach dem Entfernen des Resists wurde der p- leitende Basisbereich 5 niedriger Konzentration (Konzentration der Verunreinigung von mindestens etwa 1 · 10¹&sup4; bis 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³) durch ein Thermodiffusionsverfahren auf eine Dicke von etwa 5-10 um aufgewachsen. Dann wurde die Siliziumoxidschicht vollständig entfernt und ferner wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) als die Siliziumoxidschicht in dem zu erzeugenden Abschnitt, ein p-leitender vergrabener Isolierbereich 6 wurde entfernt, und dann wurde die BSG-Schicht durch ein CVD-Verfahren vollständig auf die Oberfläche aufgetragen, und dann wurde der p- leitende vergrabene Isolierbereich 6 mit einer Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³ in einer Dicke von etwa 10 um durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt. In diesem Beispiel kann der p-leitende vergrabene Isolierbereich 6 unter Verwendung von BBr&sub3; als die Diffusionsquelle erzeugt werden (Fig. 11).
(4) Nach dem Entfernen der BSG-Schicht wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) erzeugt, und nachdem die Siliziumoxidschicht nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines n-leitenden Kollektorbereichs 7 entfernt war, wurde ein n-leitender Kollektorbereich 7 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis etwa 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³) durch n-Festphasendiffusion und P-Ionenimplantation oder durch Thermodiffusion erzeugt, so daß der Flächenwiderstand 10 Ohm/ oder weniger betrug und er den vergrabenen Kollektorbereich 2 erreicht.
In diesem Fall betrug die Dicke des n-leitenden Kollektorbereichs etwa 10 um. Anschließend wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 1250 nm (12500 Å) erzeugt, und nach dem Erzeugen einer Wärmespeicherschicht 101 (siehe Fig. 13) wurde die Siliziumoxidschicht in dem Zellbereich selektiv entfernt, und es wurde wieder eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 200 nm (2000 Å) erzeugt.
Nach dem Strukturieren des Resists wurde die Ionenimplantation der p-Verunreinigung nur in dem Abschnitt zum Ausbilden eines Basisbereichs 8 hoher Konzentration und eines Isolierbereichs 9 hoher Konzentration ausgeführt. Nach dem Entfernen des Resists wurde die Siliziumoxidschicht in Bereichen zum Erzeugen des n-leitenden Emitterbereichs 10 und eines n- leitenden Kollektorbereichs 11 hoher Konzentration entfernt, und dann wurde die thermisch oxidierte Schicht vollständig erzeugt, nach der n-Verunreinigung-Implantation wurde der n- leitende Emitterbereich 10 und dann ein n-leitender Kollektorbereich 11 hoher Konzentration durch ein Thermodiffusionsverfahren gleichzeitig erzeugt. Die Dicken sowohl des n- leitenden Emitterbereichs 10 als auch des n-leitenden Kollektorbereichs 11 hoher Konzentration betrugen 1,0 um oder weniger, und die Konzentration der Verunreinigung war etwa 1 · 10¹&sup8; bis etwa 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³ (Fig. 12).
(5) Ferner wurde nach dem Entfernen der Siliziumoxidschicht im Verbindungsabschnitt eines Teils der Elektrode Al usw. vollständig aufgetragen, und Al usw., ausgenommen ein Teil des Elektrodenbereichs, wurde entfernt. Das Entfernen von Al wurde nach einem Verfahren zum Ätzen ausgeführt, während das Rückätzen eines Photoresists, welches sich von einem herkömmlichen Naßätzverfahren unterscheidet, um eine geneigte Seitenwand auszubilden.
Als Ätzmittel wurde eine wäßrige Lösung mit TMAH (Tetramethylammoniumhydroxid) eingesetzt, welche als Entwickler zum Strukturieren eines Resists verwendet wurde, und das gewünschte Ergebnis wurde erzielt, d. h., die Seitenwand der Verdrahtung, die um etwa 60º zur Senkrechten geneigt ist, wurde stabil erzeugt (Fig. 13).
(6) Und dann wurde eine SiO&sub2;-Schicht als eine Zwischenschicht 102, die ebenfalls als eine Wärmespeicherschicht wirkt, vollständig auf der Oberfläche nach dem Sputterverfahren in einer Dicke von etwa 0,6 bis etwa 1,0 um erzeugt. Die Zwischenschicht 102 kann auch durch ein CVD-Verfahren ausgebildet werden. Sie ist nicht nur auf SiO&sub2; begrenzt, sondern SiO oder SiN sind verwendbar.
Anschließend wurde zur Ausbildung einer elektrischen Verbindung ein Durchgangsloch (TH) durch Öffnen eines Teils der Zwischenschicht 102 entsprechend dem oberen Teil des Emitterbereichs und des Basis-Kollektor-Bereichs durch ein photolithographisches Verfahren erzeugt.
(7) Anschließend wurde HfB&sub2; als eine Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht auf die Elektroden 12 und 13 durch das Durchgangsloch (TH) entsprechend den oberen Abschnitten des Emitterbereichs und des Basis-Kollektor-Bereichs in einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) aufgetragen, um eine elektrische Verbindung zu erhalten.
(8) Eine Schicht, hergestellt aus Al-Material, wurde auf die Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 als ein Paar von Verdrahtungselektroden 104 des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements, eine Kathodenverdrahtungselektrode für eine Diode und eine Anodenverdrahtungselektrode 109 für eine Diode in einer Dicke von etwa 500 nm (5000 Å) abgeschieden. Durch Strukturieren von Al und HfB&sub2; (die Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103) wurden das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement und die andere Verdrahtung gleichzeitig erzeugt, wobei das Strukturieren ähnlich dem vorstehend beschriebenen Verfähren (Fig. 15) ausgeführt wurde:
(9) Danach wurde eine SiO&sub2;-Schicht 105 als eine Schutzschicht für das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement und als eine Isolierschicht der Verdrahtung aus Al usw. durch ein Sputterverfahren oder ein CVD-Verfahren in einer Dicke von etwa 600 nm (6000 Å) abgeschieden, und dann wurde Ta als eine Schutzschicht 106 zur Antikavitation auf dem Wärmeerzeugungsabschnitt des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements in einer Dicke von etwa 200 nm (2000 Å) abgeschieden.
(10) Das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement und die Ta- sowie die SiO&sub2;-Schicht 105, die wie vorstehend erwähnt erzeugt sind, wurden teilweise entfernt, um eine Anschlußfläche 107 zum Bonden zu erzeugen. Die Schutzschicht 105 kann aus SiON oder SiN als auch aus SiO&sub2; hergestellt werden (Fig. 16).
(11) Anschließend wurden auf dem Substrat mit einem Halbleiterelement darauf ein Flüssigkeitspfad-Erzeugungselement für einen Tintenausstoßteil 500 und eine Deckenplatte 502 angeordnet und ein zum Aufzeichnungskopf formentsprechender Tintenpfad wurde darin erzeugt (Fig. 17).
An einer Vielzahl von erzeugten Aufzeichnungsköpfen, bei denen der Winkel des Kantenteils zu der Senkrechten geändert ist, während die Temperatur der Ätzflüssigkeit für das Neigungsätzen der Al-Verdrahtungselektrode gesteuert wird, wurden Untersuchungen zur Ansteuerung des Elektrizität-Wärme- Umwandlungselements, der Aufzeichnung und Operation ausgeführt. In der Betriebsprüfung wurden acht Halbleiterdioden für ein Segment verbunden und ein Strom von 300 mA (insgesamt 2,4 A) floß in jede Diode. Andere Halbleiterdioden wirkten ohne Störung, und es wurde ein ausreichender Ausstoß erzielt. Da der vorstehend beschriebene Aufzeichnungskopf eine gute Wärmeleitfähigkeit aufwies, betrug die Ansteuerenergie 80% eines herkömmlichen Aufzeichnungskopfs, und das Hochfrequenz-Ansprechverhalten war hervorragend. Es wurden auch ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich Lebensdauer und Gleichmäßigkeit erreicht. Die Maßgenauigkeit der Verdrahtung, die Veränderung des Verdrahtungswiderstands, das Verhältnis der anfänglich guten Produkte und die Beständigkeitsprüfung wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Der Aufzeichnungskopf mit dem Kantenwinkel von 30 -75 Grad zu der Senkrechten zeigte bei jeder Prüfung besonders hervorragende Ergebnisse. Der Aufzeichnungskopf mit dem Kantenwinkel von 5 und 28 Grad zu der Senkrechten zeigte ein gutes Ergebnis bei der Beständigkeitsprüfung, und der Aufzeichnungskopf mit dem Kantenwinkel von 80 Grad zeigte mäßig gute Ergebnisse bei der Maßgenauigkeit der Verdrahtung und der Veränderung des Verdrahtungswiderstands.
In diesem Beispiel kann die Verdrahtungselektrode 104, die einen Kantenteil 104-1 aufweist, der zu einer Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht geneigt ist und gleichzeitig eine Seitenwand 104-2 aufweist, die entlang einer Längsrichtung der Verdrahtungselektrode 104 geneigt ist, erzeugt werden (siehe Fig. 5).
Unter Berücksichtigung des Objekts zum Verringern der Konzentration der Stromdichte in dem Kantenteil der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht ist jedoch eine Verdrahtungselektrode mit einer Verbindungskantenoberfläche, die um 30-75 Grad zu der Senkrechten geneigt ist, besonders wirkungsvoll, doch die geneigte Seitenwand entlang der Längsrichtung ist nicht immer notwendig.
In der nachstehend beschriebenen Weise kann der Aufbau mit nur einer Verbindungskantenoberfläche einer geneigten Verdrahtungselektrode und der Seitenwand entlang der Längsrichtung mit einer nahezu rechtwinkligen Neigung, wie z. B. 0- 30 Grad, erzielt werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 18 bis Fig. 21 erfolgt die Beschreibung dieser Vorgehensweise.
Nach dem Abscheiden von HfB&sub2; als die Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103a und einer Materialschicht aus Al zum Erzeugen einer Verdrahtungselektrode 104a wurden die Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103a und eine Verdrahtungselektrode 104a durch zweimaliges Wiederholender herkömmlichen photolithographischen Verarbeitung erzeugt. Das Ätzen für eine Verdrahtungselektrode 104 kann durch das herkömmliche Naßätzverfahren oder durch ein Trockenätzverfahren als RIE unter Verwendung von auf Cl beruhendem Gas ausgeführt werden. Durch diese Verfahren kann die Seitenwand 104b entlang der Längsrichtung der Verdrahtungselektrode 104a erzielt werden, die nahezu rechtwinklig zu der Senkrechten ist (Fig. 18).
Wie in Fig. 19 gezeigt, wurden anschließend Bereiche, ausgenommen die Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103a, in der herkömmlich bekannten Weise mit Resist 111 (Photoresist zum Maskieren) bedeckt. Und eine Verdrahtungselektrode 104a wurde in derselben Weise wie jene zum Erzeugen der Emitterelektrode geätzt, d. h., der Resist 111 wurde auf der Verdrahtungselektrode 104a so erzeugt, daß der Resist 111 nicht an beide Seitenoberflächen der Verdrahtungselektrode 104a heranreicht, wenn das Ätzen beendet wurde, selbst wenn der Resist 111 beim Ätzen der Verdrahtungselektrode 104a zurückgeätzt wurde. In diesem Fall kann das Ätzen der Verdrahtungselektrode 104a durch wechselseitiges Sprühen von zwei Arten von Alkaliflüssigkeit ausgeführt werden, die TMAH als die Hauptkomponente enthalten und unterschiedliche Temperatur aufweisen. Somit kann der Aufbau mit dem geneigten Kantenteil 104b nur im Verbindungsteil mit der Wärmeerzeugungs- Widerstandsschicht 103 erzielt werden (Fig. 20 und Fig. 21).
Ein anderes Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 22A bis 22E beschrieben. Diese Figuren zeigen schematische Ansichten von Prozessen zum Ätzen einer Materialschicht 234 für die Verdrahtungselektrode.
Eine Materialschicht 234, hergestellt aus Aluminium, wurde vollständig auf einer Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 223 erzeugt. Ein Photoresist zum Maskieren (Positivtype) 300 wurde vollständig auf die Materialschicht 234 aufgetragen. Nach dem Belichten der Photoresistschicht 300 mit einer Maske durch Licht und durch Entwickeln des Photoresists 300, wurde der Photoresist 300, entsprechend dem Abschnitt der Materialschicht für die zu ätzende Verdrahtungselektrode, entfernt (Fig. 22A). Dann wurde zum Entfernen eines Lösungsmittel, das in dem Photoresist 300 zum Maskieren enthalten ist, und zum Verbessern der Adhäsion zwischen der Materialschicht 234 und dem Photoresist 300 die Wärmebehandlung bei 110ºC für 90 Sekunden ausgeführt, und das Ätzen der Materialschicht für die Verdrahtungselektrode 234 wurde durch das Mehrfach-Wafer-System-Naßätzen eingeleitet. Zuerst wurde die auf 45ºC erhitzte Mischung aus Phosphorsäure (H&sub3;PO&sub4;), Salpetersäure (HNO&sub3;) und Essigsäure (CH&sub3;COOH) als Ätzmittel für die Verdrahtungselektrode (Aluminium) für 20 Sekunden gesprüht. Da zu diesem Zeitpunkt der Photoresist 300 zum Maskieren als ein Maskierungsmaterial gegenüber dem Ätzmittel für die Verdrahtungselektrode wirkt und die Abmessungen nicht verändert, wurde nur die Materialschicht 234 für die Verdrahtungselektrode geätzt (Fig. 22B). Anschließend wurde eine Alkalilösung mit Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) als ein Hauptbestandteil für 60 Sekunden gesprüht. Da zu diesem Zeitpunkt der Photoresist 300 für die Maskierung durch die Alkalilösung geätzt wurde, erfolgte das Zurückätzen des Photoresists 300 für die Maskierung. In diesem Zustand wurde die vorstehend erwähnte Ätzlösung für die Verdrahtungselektrode wieder für 20 Sekunden gesprüht, um die Materialschicht für die Verdrahtungselektrode 234 zu ätzen. Da zu diesem Zeitpunkt die Materialschicht für die Verdrahtungselektrode 234 ein amphoteres Metall ist, wurde das Material geätzt, und daher war die Form des geätzten Teils des Materials 234 nicht stufenweise, sondern nahezu linear (Fig. 22C). Anschließend wurde in ähnlicher Weise in mehreren Sprühzyklen wahlweise die Alkalilösung und das Ätzmittel für das Material für die Verdrahtungselektrode verwendet, wobei die Verdrahtungselektrode 224 so erzeugt wurde, daß der Kantenteil 224-1 eine lineare Neigung aufwies. Wie vorstehend erwähnt, wurde nach dem Abschluß der Ausbildung der Verdrahtungselektrode 224 der rückständige Photoresist 300 entfernt (Fig. 22E).
Da gemäß einem Versuchsergebnis die Ätzrate des Materials für die Verdrahtungselektrode 234 durch das vorstehend erwähnte Ätzmittel etwa 5 nm/s (3000 Å/min) betrug und die Ätzrate (Verschiebung der Strukturabmessung) des Photoresist 300 für die Maskierung etwa 2,5 nm/s (1500 Å/min) betrug, war andererseits die Ätzrate der Materialschicht 234 durch die vorstehend erwähnte Alkalilösung 1 nm/s (600 Å/min). Der Neigungswinkel (Winkel der Oberfläche der Verdrahtungselektrode gegenüber der Senkrechten) θ des Kantenteils der Verdrahtungselektrode ist in wünschenswerter Weise durch Ändern der Sprühintervalle steuerbar. In dem Fall der drei Zyklen des wahlweisen Sprühens in dem vorstehend erwähnten Zeitintervall mit der Alkalilösung und dem Ätzmittel für die Verdrahtungselektrode betrug der Neigungswinkel des Kantenteils 224 der Verdrahtungselektrode 241 etwa 55 Grad.
Auch durch Ätzen des Materials für die Verdrahtungselektrode 234, wie in Fig. 22 gezeigt, wurde die Form beider Seitenwände (Vorder- und Rückseite der Abschrägung) der Elektrode 224 als eine lineare Abschrägung ausgebildet, wie in Fig. 5 gezeigt ist.
Die Schritte zur Herstellung eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf werden nachstehend beschrieben.
Wie Fig. 9 zeigt, wurde nach der Erzeugung einer Siliziumoxidschicht der Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) auf der Oberfläche eines p-leitenden Silizium-Tragelements 1 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹² bis etwa 1 · 10¹&sup6; cm&supmin;³) ein Abschnitt der Siliziumoxidschicht zum Ausbilden des n-leitenden vergrabenen Kollektorbereichs 2 für jede Zelle (jeder Bipolartransistor) durch ein photolithographisches Verfahren entfernt. Nach dem Ausbilden der Siliziumoxidschicht wurde durch Implantieren von n-Verunreinigung (z. B. P, As usw.) ein n-leitender vergrabener Kollektorbereich 2 mit einer Konzentration der Verunreinigung von mindestens 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt, um den niedrigen Flächenwiderstand von 30 Ohm/ oder weniger bei einer Dicke von 2 bis 6 um zu erreichen. Nachdem der Bereich der Siliziumoxidschicht zum Erzeugen des p-leitenden vergrabenen Isolierbereichs 3 entfernt war, wurde anschließend eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) ausgebildet, und durch Ionenimplantation einer p-Verunreinigung (z. B. B usw.) wurde ein p-leitender vergrabener Isolierbereich 3 mit einer Konzentration der Verunreinigung von mindestens 1 · 10¹&sup5; bis 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt.
Wie Fig. 10 zeigt, wurde nach der vollständigen Entfernung der Siliziumoxidschicht auf der Oberfläche ein n-leitender Epitaxialbereich 4 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹³ bis 1 · 10¹&sup5; cm&supmin;³) epitaxial auf die Dicke von 5 bis 20 um aufgewachsen.
Wie Fig. 11 zeigt, wurde auf der Oberfläche des n-leitenden Epitaxialbereichs 4 eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) erzeugt, ein Resist wurde darauf aufgetragen, und die Strukturierung wurde ausgeführt und eine p-Verunreinigung wurde nur in dem Abschnitt zum Ausbilden eines p-leitenden Basisbereichs 5 niedriger Konzentration ionenimplantiert. Nach dem Entfernen des Resists wurde der p-leitende Basisbereich 5 niedriger Konzentration (Konzentration der Verunreinigung von mindestens etwa 1 · 10¹&sup4; bis etwa 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³) durch ein Thermodiffusionsverfahren in einer Dicke von etwa 5-10 um aufgewachsen. Dann wurde die Siliziumoxidschicht vollständig entfernt und ferner eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) erzeugt, wobei die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zur Erzeugung eines p-leitenden vergrabenen Isolierbereichs 6 entfernt wurde, und dann wurde eine BSG-Schicht durch ein CVD-Verfahren vollständig auf der Oberfläche abgeschieden, und dann wurde der p-leitende vergrabene Isolierbereich 6 mit einer Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis etwa 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³ erzeugt, um den p-leitenden vergrabenen Isolierbereich 3 mit einer Dicke von etwa 10 um durch ein Thermodiffusionsverfahren zu erreichen. In diesem Beispiel kann der p-leitende vergrabene Isolierbereich 6 unter Verwendung von BBr&sub3; als die Diffusionsquelle erzeugt werden.
Wie Fig. 12 zeigt, wurde nach dem Entfernen der BSG-Schicht eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) erzeugt. Nachdem die Siliziumoxidschicht nur in dem Abschnitt zur Ausbildung eines n-leitenden Kollektorbereichs 7 entfernt war, wurde ein n-leitender Kollektorbereich 7 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis etwa 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³) in einer Schichtdicke von etwa 10 um durch n- Festphasendiffusion und p-Ionenimplantation oder durch Thermodiffusion so erzeugt, daß der Flächenwiderstand 10 Ohm/ oder weniger war und den vergrabenen Kollektorbereich 2 erreichen konnte.
Aufeinanderfolgend wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 1250 nm (12500 Å) erzeugt und nach der Ausbildung eines Wärmespeicherbereichs 101 (siehe Fig. 13) wurde die Siliziumoxidschicht in dem Zellbereich selektiv entfernt und erneut wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 200 nm (2000 Å) erzeugt.
Nach dem Strukturieren des Resists wurde die Ionenimplantation der p-Verunreinigung nur in einem Abschnitt zur Ausbildung eines Basisbereichs 8 hoher Konzentration und eines Isolierbereichs 9 hoher Konzentration ausgeführt. Nach dem Entfernen des Resists wurde die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zur Ausbildung eines n-leitenden Emitterbereichs 10 und eines n-leitenden Kollektorbereichs 11 hoher Konzentration entfernt und dann wurde die thermisch oxidierte Schicht vollständig ausgebildet, nach dem Implantieren mit n-Verunreinigung wurden ein n-leitender Emitterbereich 10 und ein n-leitender Kollektorbereich 11 hoher Konzentration durch ein Thermodiffusionsverfahren gleichzeitig erzeugt. Die Dicken sowohl des n-leitenden Emitterbereichs 10 und des n-leitenden Kollektorbereichs 11 hoher Konzentration waren 1,0 um oder weniger und die Konzentrationen der Verunreinigung betrugen etwa 1 · 10¹&sup8; bis etwa 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³.
Wie Fig. 13 zeigt, wurde nach dem Entfernen der Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zur Verbindung eines Teils der Elektrode Al vollständig abgeschieden, und dann wurde Al in Bereichen anders als diese Bereiche der gemeinsamen Kollektor-Basis-Elektrode 12, der Emitterelektrode 13 und der Isolierelektrode 14 entfernt. In diesem Fall wurde das Ätzen von Al ausgeführt, während der Resist zurückgeätzt wurde, so daß die Kantenteile und beide Seitenflächen der gemeinsamen Kollektor-Basis-Elektrode 12, der Emitterelektrode 13 und der Isolierelektrode 14 einen Winkel von 30 bis 75 Grad zur Senkrechten nicht rechtwinklig aufweisen, wie in Fig. 22 gezeigt ist.
Wie Fig. 14 zeigt, wurde eine SiO&sub2;-Schicht als eine Zwischenschicht 102 und auch als eine Wärmespeicherschicht wirkende Schicht vollständig auf der Oberfläche durch ein Sputterverfahren in einer Dicke von etwa 0,6 bis 1,0 um erzeugt. Die SiO&sub2;-Schicht kann durch ein CVD-Verfahren ausgebildet werden. Die Schicht ist nicht nur auf SiO&sub2; begrenzt, sondern es kann SiO oder SiON verwendet werden. Anschließend wurde zur Ausbildung eines elektrischen Kontakts ein Durchgangsloch (TH) durch Öffnen eines Teils der Zwischenschicht 102 entsprechend den oberen Teilen der Emitterelektrode 13 und der gemeinsamen Kollektor-Basis-Elektrode 12 durch ein photolithographisches Verfahren erzeugt.
Wie Fig. 15 zeigt, wurde anschließend HfB&sub2; als eine Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 in einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) auf den Kollektor-Basis-Elektroden 12 und der Emitterelektrode 13 und der Zwischenschicht (SiO&sub2;-Schicht) durch das Durchgangsloch (TH) abgeschieden.
Nach dem Abscheiden einer Al-Schicht auf der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 in einer Dicke von etwa 500 nm (5000 Å) als ein Material der Verdrahtungselektrode zum Ausbilden eines Paars von Verdrahtungselektroden 104 des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements (entsprechend einer Kathodenverdrahtungselektrode einer Diode) und einer Anodenverdrahtungselektrode 109 wurde Al geätzt, während der Photoresist zum Maskieren zurückgeätzt wurde, wie in Fig. 22 gezeigt, so daß die Form des Kantenteils 104-1 mit den beiden Seitenflächen der Verdrahtungselektrode 104 einen Winkel von 30-70 Grad zu der Senkrechten aufweisen.
Wie in Fig. 16 gezeigt, wurden dann eine erste Schutzschicht 105 (SiO&sub2;-Schicht) als eine Schutzschicht für ein Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement und eine Isolierschicht für Al- Verdrahtungen durch ein Sputterverfahren oder ein CVD-Verfahren in einer Dicke von etwa 600 nm (6000 Å) abgeschieden, und Ta als eine zweite Schutzschicht 106 zur Antikavitation wurde auf dem oberen Teil eines Wärmeerzeugungsabschnitts eines Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements 110 abgeschieden, um eine Dicke von etwa 200 nm (2000 Å) auszubilden. Das so erzeugte Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement, die Ta- und die SiO&sub2;-Schicht wurden dann teilweise entfernt, um eine Anschlußfläche P zum Bonden auszubilden. Die erste Schutzschicht 105 kann nicht nur aus SiO&sub2;, sondern auch aus SiON oder SiN hergestellt werden.
Nachstehend wird dieses Beispiel der Herstellung eines Aufzeichnungskopfs der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein Schritt zur Herstellung eines Tintenausstoßteils mit einer Vielzahl von Öffnungen zum Ausstoßen einer Tinte, ausgebildet auf dem Substrat für einen Aufzeichnungskopf (wie in Fig. 17 gezeigt, dies ist ein Schritt zum Anordnen einer Vielzahl von Düsenwänden 501 zum Erzeugen einer Ausstoßöffnung 500 und einer Deckenplatte 502), und ein Schritt zur Anordnung eines Verbindungselements für eine Tintenzuführung zu einer Deckenplatte 502 (Fig. 18) wurden hinzugefügt.
Der auf diese Weise erzeugte Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf wurde bei der Blockansteuerung des Elektrizität-Wärme- Umwandlungselements bei der Aufzeichnung und der Operation geprüft. In dem Operationstest wurden acht Halbleiterdioden für ein Segment verbunden, und obgleich der Strom von 300 mA (insgesamt 2,4 A) für jede Halbleiterdiode gespeist wurde, arbeiteten die anderen Halbleiterdioden ohne Störung, und der ausreichende Ausstoß wurde erzielt. Da der vorstehend beschriebene Aufzeichnungskopf eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, war die Ansteuerenergie 80% von dem Wert des herkömmlichen Aufzeichnungskopfs, und es wurde ein hervorragendes Hochfrequenz-Ansprechvermögen erzielt. Und es wurden auch beste Ergebnisse hinsichtlich der Lebensdauer und der Gleichmäßigkeit erreicht.
In Tabelle 2 ist ein Beispiel der Bewertungsergebnisse der Haltbarkeit des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs mit Kantenteilen der Verdrahtungselektrode mit verschiedenen Winkeln θ der linearen Neigung gezeigt.
Aus den in Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen wird deutlich, daß der Kopf mit dem Kantenwinkel von 30-75 Grad gegenüber der Senkrechten eine Verlängerung der Haltbarkeit das Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs zeigt.
Nachstehend wird ein anderes Beispiel zur Herstellung eines Substrats für einen Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In dem in Fig. 22 gezeigten Beispiel wurde durch wahlweises Sprühen eines Ätzmittels für die Verdrahtungselektrode und der Alkalilösung, die TMAH als einen Hauptbestandteil aufweist, während das Rückätzen des Photoresists 300 zum Maskieren für die Verdrahtungsmaterialschicht 234 erfolgte, die Verdrahtungselektrode 224 durch Ätzen der Materialschicht 234 erzeugt. In diesem Beispiel wurde durch wahlweises Sprühen von zwei Arten von Alkalilösung unterschiedlicher Temperatur, während das Rückätzen des Photoresists 300 zum Maskieren für das Verdrahtungsmaterial 234 erfolgte, die Verdrahtungselektrode 224 durch Ätzen der Materialschicht 234 erzeugt.
In dem Fall der Verdrahtungselektrode 234, hergestellt aus Aluminium, ist die Ätzrate des Aluminiums durch die Alkalilösung, die TMAH als einen Hauptbestandteil aufweist, proportional der Flüssigkeitstemperatur der Alkalilösung (z. B. durch Erhöhung um 10ºC steigt sie auf das Doppelte). Die Geschwindigkeit des Rückätzens des Photoresists zum Maskieren durch die Alkaliflüssigkeit ist in umgekehrten Verhältnis zu der Flüssigkeitstemperatur der Alkalilösung. Daher kann durch wahlweises Sprühen von zwei Arten von Alkalilösung unterschiedlicher Temperatur während des Rückätzens des Photoresists 300 zum Maskieren für das Material der Verdrahtungselektrode 234 und durch Verändern der Kombination der Temperatur der Alkalilösung der Winkel der linearen Neigung des Kantenteils 224-1 der auszubildenden Verdrahtungselektrode 224 wunschgemäß leicht gesteuert werden. Z. B. durch Vorsehen von zwei Zyklen des Sprühens von zwei Arten der Alkalilösung, die bei 45ºC und bei 35ºC gehalten wird, wahlweise für 60 Sekunden, betrug der Winkel der linearen Neigung des Kantenteils 224-1 der Verdrahtungselektrode 224 60 Grad.
Nachstehend wird ein anderes Beispiel zur Herstellung eines Substrats für einen Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In dem in Fig. 22A bis 22E gezeigten Beispiel waren beide Seitenwände 224-2 der Elektrode 224 (Fig. 5 und Fig. 22A bis 22E) geneigt, jedoch nur zur Verminderung der Stromdichte des Wärmeerzeugungsabschnitts, wobei die Form beider Seitenwände 224-2 der Elektrode 224 nahezu rechtwinklig sein kann, wie in Fig. 20 und Fig. 21 gezeigt ist.
In diesem Fall wurden das Ätzen für die Materialschicht für die Verdrahtungselektrode und das Ätzen für den Kantenteil der Verdrahtungselektrode, um eine lineare Neigung auszubilden, getrennt ausgeführt. Zunächst wurde durch Auftragen eines Resists auf der gesamten Materialschicht für die Verdrahtungselektrode und durch Ätzen der Materialschicht für die Verdrahtungselektrode unter Verwendung des herkömmlichen Naßätzverfahrens oder eines Trockenätzverfahrens, wie z. B. RIE unter Verwendung eines auf Cl beruhenden Gases, die Verdrahtungselektrode erzeugt. In diesem Fall wurde die Seitenoberfläche der Verdrahtungselektrode mit nahezu rechtwinkliger Form erzeugt, wie die herkömmliche. Wie Fig. 19 zeigt, wurde nach dem Auftragen eines Photoresists zum Maskieren, mit Ausnahme des Abschnitts des Wärmeerzeugungsabschnitts, durch Ätzen der Verdrahtungselektrode auf eine in Fig. 22A bis 22E gezeigte Weise der Kantenteil der Verdrahtungselektrode mit der linear geneigten Form erhalten, wie in Fig. 20 und Fig. 21 gezeigt ist.
Anschließend wird noch ein anderes Beispiel zur Herstellung eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf unter Bezugnahme auf Fig. 22A bis 22E beschrieben.
Eine Materialschicht 234 aus Aluminium wurde vollständig auf einer Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 223 erzeugt, ein Photoresist 300 zum Maskieren (Positivtype) wurde vollständig auf der Materialschicht 234 in einer Dicke von 1,2 um aufgetragen. Nach dem Belichten der Photoresistschicht 300 mit einer Maske durch Licht und durch Entwickeln des Photoresists 300 wurde der Photoresist zum Maskieren entsprechend dem Abschnitt der Materialschicht für die Verdrahtungselektrode, die zu ätzen ist, entfernt (Fig. 22A). Dann wurde zum Entfernen eines Lösungsmittels, das in dem Photoresist 300 zum Maskieren enthalten ist, und zur Verbesserung der Adhäsion zwischen der Materialschicht 234 für die Verdrahtungselektrode und dem Photoresist 300 zum Maskieren die Wärmebehandlung bei 125ºC für 225 Sekunden ausgeführt und das Ätzen der Materialschicht für die Verdrahtungselektrode 234 wurde vorgenommen. In diesem Fall war die Mischung aus Phosphorsäure (H&sub3;PO&sub4;), Salpetersäure (HNO&sub3;) und Essigsäure (CH&sub3;COOH), die als Ätzmittel für die Verdrahtungselektrode, hergestellt aus Aluminium, erhitzt wurde, gut bekannt, doch der Photoresist 300 zum Maskieren ist durch diese Mischung nicht ätzbar. Da zu diesem Zeitpunkt Aluminium der Materialschicht für die Verdrahtungselektrode 234 ein amphoteres Metall darstellt, ist es in einer Alkalilösung löslich, und eine Positivtype des Photoresists zum Maskieren, die typisch alkalilösliches Phenolharz aufweist, und Naphthochinonazid, sind ebenfalls in einer starken Alkalilösung löslich. In diesem Fall wurde eine Alkalilösung verwendet, die hauptsächlich TMAH aufwies, um die Materialschicht für die Verdrahtungselektrode zu ätzen. Zu Beginn des Ätzens wurde hauptsächlich nur die Materialschicht für die Verdrahtungselektrode 234 geätzt (Fig. 22B) und mit der Zeit wurde der Photoresist 300 zum Maskieren ebenfalls geätzt, daher wurde die Materialschicht 234 durch Rückätzen des Photoresists geätzt (Fig. 22C). Da sich die Ätzrate in dem Bereich des entfernten Photoresists linear änderte, wurde zu dem Zeitpunkt, wenn die Elektrode 234 nach Abschluß des Ätzens erzeugt wurde, die Form des Kantenteils 224 der Verdrahtungselektrode 224 linear geneigt, wie in Fig. 22D gezeigt ist. Wie vorstehend beschrieben, wurde nach dem Erzeugen der Verdrahtungselektrode 224 der restliche Photoresist 300 entfernt (Fig. 22E). Gemäß einem Versuchsergebnis war in dem Fall des Ätzens der Materialschicht für die Elektrode 234 in Anwendung der vorstehend erwähnten Alkalilösung, die für 10 Minuten bei 34ºC einwirkte, die Rückätzrate (Verschiebung der Struktur) des Photoresists 300 zum Maskieren etwa 1,3 um und der Neigungswinkel des Kantenteils der Elektrode betrug 65 Grad.
Wenn die Materialschicht 234 für die Verdrahtungselektrode geätzt wird, wie in Fig. 22 gezeigt ist, sind die beiden Seitenoberflächen (diese Seite und die Rückseite des Papiers) der erzeugten Elektrode 224 linear geneigt, wie in Fig. 5 gezeigt ist.
Anschließend wird dieses Beispiel eines Prozesses zur Herstellung eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf wie folgt beschrieben.
Wie Fig. 9 zeigt, wurde nach der Ausbildung einer Siliziumoxidschicht in einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) auf der Oberfläche eines p-leitenden Silizium-Tragelements 1 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹² bis 1 · 10¹&sup6; cm&supmin;³) der Abschnitt der Siliziumoxidschicht, um darauf einen n-leitenden vergrabenen Kollektorbereich 2 für jede Zelle zu erzeugen (jeder Bipolartransistor 30), nach einem photolithographischen Verfahren entfernt. Nach dem Erzeugen der Siliziumoxidschicht wurde durch Implantieren von n-Verunreinigung (z. B. P, As usw.) ein n-leitender vergrabener Kollektorbereich 2 mit einer Konzentration der Verunreinigung von mindestens 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt, um den niedrigen Flächenwiderstand von 30 Ohm/ oder weniger auszubilden und eine Dicke von 2 bis 6 um zu erzeugen. Anschließend wurde der Abschnitt der Siliziumoxidschicht zum Erzeugen des p-leitenden vergrabenen Isolierbereichs 3 entfernt, und danach wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) mit p-Verunreinigung (z. B. B usw.) ionenimplantiert, um einen p-leitenden vergrabenen Isolierbereich 3 mit einer Konzentration der Verunreinigung von 1 · 10¹&sup5; bis 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ durch ein Thermodiffusionsverfahren zu erzeugen.
Wie in Fig. 10 gezeigt, wurde nach dem Entfernen der Siliziumoxidschicht vollständig auf der Oberfläche ein n-leitender Epitaxialbereich 4 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹³ bis 1 · 10¹&sup5; cm&supmin;³) epitaxial auf eine Dicke von 50 bis 20 um aufgewachsen.
Wie Fig. 11 zeigt, wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) auf der Oberfläche des n- leitenden Epitaxialbereichs 4 erzeugt, um mit einem Resist zu beschichten und das Strukturieren auszuführen, und die p- Verunreinigung wurde nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines p-leitenden Basisbereichs 5 niedriger Konzentration ionenimplantiert. Nach dem Entfernen des Resists wurde der p-leitende Basisbereich 5 niedriger Konzentration (Konzentration der Verunreinigung von etwa 5 · 10¹&sup4; bis 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³) durch ein Thermodiffusionsverfahren in einer Dicke von etwa 5-10 um erzeugt. Dann wurde die Siliziumoxidschicht vollständig entfernt, und danach wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) erzeugt, wobei die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zum Erzeugen eines p-leitenden vergrabenen Isolierbereichs 6 entfernt wurde, und dann wurde die BSG-Schicht durch ein CVD-Verfahren vollständig auf der Oberfläche abgeschieden, und dann wurde ein p- leitender vergrabener Isolierbereich 6 mit einer Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³ durch ein Thermodiffusionsverfahren in einer Dicke von etwa 10 um erzeugt, so daß er den p-leitenden vergrabenen Isolierbereich 3 erreichte. In diesem Beispiel kann der p- leitende vergrabene Isolierbereich 6 unter Verwendung von BBr&sub3; als die Diffusionsquelle erzeugt werden.
Wie Fig. 12 zeigt, wurde nach dem Entfernen der BSG-Schicht eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) erzeugt, und die Siliziumoxidschicht wurde nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines n-leitenden Kollektorbereichs 7 entfernt, und ein n-leitender Kollektorbereich 7 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³) wurde in einer Dicke von etwa 10 nm durch n- Festphasendiffusion und p-Ionenimplantation oder durch Thermodiffusion erzeugt, so daß der Flächenwiderstand 10 Ohm/ oder weniger betrug und den vergrabenen Kollektorbereich 2 erreichte.
Anschließend wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 1250 nm (12500 Å) erzeugt, und nach dem Ausbilden einer Wärmespeicherschicht 101 (siehe Fig. 13) wurde die Siliziumoxidschicht in dem Zellbereich selektiv entfernt, und wieder wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 200 nm (2000 Å) erzeugt. Nach dem Strukturieren des Resists wurde die Ionenimplantation der p-Verunreinigung nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines Basisbereichs 8 hoher Konzentration und eines Isolierbereichs 9 hoher Konzentration ausgeführt. Nach dem Entfernen des Resists wurde die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zum Erzeugen des n-leitenden Emitterbereichs 10 und ein n-leitender Kollektorbereich 11 hoher Konzentration entfernt, und dann wurde die thermisch oxidierte Schicht vollständig erzeugt, und nach dem Implantieren der n-Verunreinigung wurden ein n-leitender Emitterbereich 10 und ein n-leitender Kollektorbereich 11 hoher Konzentration gleichzeitig durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt. Die Dicken sowohl des n-leitenden Emitterbereichs 10 und des n-leitenden Kollektorbereichs 11 hoher Konzentration waren. 1,0 um oder weniger und die Konzentrationen der Verunreinigung betrugen etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup6; cm&supmin;³.
Wie in Fig. 13 gezeigt, wurde nach dem Entfernen einer Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zum Verbinden eines Teils der Elektrode Al vollständig abgeschieden, und dann wurde Al entfernt, ausgenommen die Abschnitte der gemeinsamen Kollektor-Basis-Elektrode 12, der Emitterelektrode 13 und der Isolierelektrode 14. In diesem Fall wurde das Ätzen von Al ausgeführt, während das Rückätzen des Resists erfolgte, so daß der Kantenteil und beide Seitenflächen der gemeinsamen Kollektor-Basis-Elektrode 12, der Emitterelektrode 13 und der Isolierelektrode 14 einen Winkel von 30-75 Grad zu der Senkrechten aufwiesen, nicht rechtwinklig, wie in Fig. 22 gezeigt ist.
Wie Fig. 14 zeigt, wurde eine SiO&sub2;-Schicht als eine Zwischenschicht 102, die auch als eine Wärmespeicherschicht wirkt, durch ein Sputterverfahren vollständig auf der Oberfläche in einer Dicke von etwa 0,6 bis 1,0 um erzeugt. Die SiO&sub2;-Schicht kann durch ein CVD-Verfahren erzeugt werden. Sie ist nicht nur auf SiO&sub2; begrenzt, sondern es können SiO oder SiON verwendet werden.
Anschließend wurde zur Ausbildung einer elektrischen Verbindung ein Durchgangsloch (TH) durch Öffnen eines Teils der Zwischenschicht 102 entsprechend den oberen Teilen der Emitterelektrode 13 und der gemeinsamen Kollektor-Basis-Elektrode 12 durch ein photolithographisches Verfahren erzeugt.
Danach wurde, wie in Fig. 15 gezeigt, HfB&sub2; als eine Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 auf den Elektroden 12 und 13 durch das Durchgangsloch (TH) abgeschieden, entsprechend dem oberen Abschnitt der Emitterelektrode und der Basis-Kollektor-Elektrode, in einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å). Eine Al-Schicht wurde in einer Dicke von etwa 500 nm (5000 Å) auf der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 als ein Paar von Verdrahtungselektroden 104 des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements aufgetragen (entsprechend einer Kathodenverdrahtungselektrode für eine Diode) und eine Anodenverdrahtungselektrode 109 einer Diode. Al wurde geätzt, während das Rückätzen des Photoresists zum Maskieren erfolgte, wie in Fig. 22 gezeigt, so daß die Form des Kantenteils 104-1 und der beiden Seitenflächen der Verdrahtungselektrode 104 einen Winkel von 30-70 Grad zu der Senkrechten aufwies.
Wie Fig. 16 zeigt, wurde dann eine erste Schutzschicht 105 (SiO&sub2;-Schicht) als eine Schutzschicht für ein Elektrizität- Wärme-Umwandlungselement und eine Isolierschicht für die Al- Verdrahtungen durch ein Sputterverfahren oder ein CVD-Verfahren in einer Dicke von etwa 600 nm (6000 Å) abgeschieden, und Ta als eine zweite Schutzschicht 106 zur Antikavitation wurde auf dem oberen Teil eines Wärmeerzeugungsabschnitts eines Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements 110 in einer Dicke von etwa 200 nm (2000 Å) abgeschieden. Dies erzeugte das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement, die Ta- und die SiO&sub2;-Schicht wurden teilweise entfernt, um eine Kontaktfläche P zum Bonden auszubilden. Die erste Schutzschicht 105 ist nicht auf SiO&sub2; begrenzt, sondern es kann SiON oder SiN verwendet werden.
Anschließend wird ein Prozeß zur Herstellung eines Aufzeichnungskopfs der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein Herstellungsschritt eines Tintenausstoßteils mit einer Vielzahl von Öffnungen zum Ausstoßen einer Tinte, ausgebildet auf dem vorstehend beschriebenen Substrat für einen Aufzeichnungskopf (wie in Fig. 17 gezeigt, ein Schritt zum Erzeugen einer Vielzahl von Düsenwänden 501 zum Ausbilden einer Ausstoßöffnung 500, ein Schritt zur Anordnung einer Deckenplatte), und ein Schritt zum Anordnen eines Verbindungselements zum Zuführen einer Tinte zu einer Deckenplatte 502 (Fig. 18) wurden hinzugefügt.
Der auf diese Weise hergestellte Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf wurde bei der Blockansteuerung des Elektrizität-Wärme- Umwandlungselement bei der Aufzeichnung und der Operation geprüft. Bei der Betriebsprüfung wurden acht Halbleiterdioden für ein Segment verbunden, und ein Strom von 300 mA (insgesamt 2,4 A) wurde in jede Diode geleitet. Andere Halbleiterdioden funktionierten ohne Störung, und es wurde ein hervorragender Ausstoß erzielt. Da der vorstehend beschriebene Aufzeichnungskopf eine gute Wärmeleitfähigkeit aufwies, betrug eine Ansteuerenergie nur etwa 80% eines herkömmlichen Aufzeichnungskopfs, und das Hochfrequenz-Ansprechverhalten war hervorragend. Es wurden ferner ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich Lebensdauer und Gleichmäßigkeit der Produkte erreicht.
Die Untersuchungsergebnisse zur Haltbarkeit der Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe mit der Kante der Verdrahtungselektrode, die verschiedene Winkel mit linearer Neigung sind in Tabelle 3 gezeigt.
Aus den vorstehend gezeigten Ergebnissen wurde deutlich, daß die Haltbarkeit eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs durch Vorsehen des Winkels linearer Neigung des Kantenteils der Verdrahtungselektrode von 30 bis 70 Grad bemerkenswert verlängert wird.
Die Versuchsergebnisse zu der Beziehung zwischen der Konzentration von TMAH in einer Alkalilösung, die hauptsächlich TMAH aufweist, und dem Neigungswinkel des Kantenteils der Verdrahtungselektrode sind gezeigt.
Aus den in Tabelle 4 gezeigten Ergebnissen wurde deutlich, daß durch Änderung der Konzentration von TMAH in der Alkalilösung, die hauptsächlich TMAH aufweist, der Winkel θ der Neigung des Kantenteils der Verdrahtungselektrode wunschgemäß steuerbar ist und durch Erhalten der Konzentration von TMAH bei 1,5-3,0% der Winkel θ des Kantenteils der Verdrahtungselektrode auf 30 bis 75 Grad eingestellt werden kann.
Anschließend wird ein anderes Beispiel zur Herstellung eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf beschrieben.
In dem in Fig. 22A bis 22E gezeigten Beispiel wurden beide Seitenwände 224-2 der Verdrahtungselektrode 224 (siehe Fig. 5) geneigt ausgebildet, jedoch nur zum Vermindern der Stromdichte des Wärmeerzeugungsabschnitts 220, wobei die Form beider Seitenwände 224-2 der Verdrahtungselektrode 224 nahezu rechtwinklig sein kann, wie in Fig. 20 und Fig. 21 gezeigt.
In diesem Fall wurden das Ätzen der Materialschicht für die Verdrahtungselektrode und das Ätzen für den Kantenteil der Verdrahtungselektrode zum Ausbilden der linearen Neigung getrennt ausgeführt. Zunächst wurde durch vollständiges Beschichten mit einem Resist auf der Materialschicht für die Verdrahtungselektrode und durch Ätzen unter Verwendung des herkömmlichen Naßätzverfahrens oder eines Trockenätzverfahrens durch RIE unter Verwendung eines auf Cl beruhenden Gases die Verdrahtungselektrode erzeugt. In diesem Fall wurde die Seitenwand der Elektrode mit nahezu rechtwinkliger Form ausgebildet, wie die herkömmliche. Wie Fig. 19 zeigt, wurde nach dem Beschichten mit einem Photoresist zum Maskieren mit Ausnahme des Abschnitts des Wärmeerzeugungsabschnitts durch Ätzen der Verdrahtungselektrode auf eine Weise, wie in Fig. 22A bis 22E gezeigt ist, der Kantenteil der Verdrahtungselektrode mit linear geneigter Form erhalten, wie in Fig. 20 und Fig. 21 gezeigt ist.
Nachstehend wird ein noch anderes Beispiel zur Herstellung eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf unter Bezugnahme auf Fig. 22A bis 22E beschrieben. Diese Figuren zeigen schematische Ansichten der Schritte zum Ätzen der Materialschicht 234 der Verdrahtungselektrode.
Eine Materialschicht 234, hergestellt aus Aluminium, wurde vollständig auf einer Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 223 erzeugt, ein Photoresist 300 zum Maskieren (Positivtype) wurde vollständig in einer Dicke von 1,2 um auf der gesamten Materialschicht 234 aufgetragen. Nach dem Belichten der Photoresistschicht 300 mit einer Maske durch Licht, dem Entwickeln des Photoresists 300, wobei der Photoresist 300, entsprechend dem Abschnitt der Materialschicht für die zu ätzende Verdrahtungselektrode entfernt wurde (Figur. 22A). Dann wurde zum Entfernen eines Lösungsmittels, das in dem Photoresist 300 zum Maskieren enthalten ist, und zur Verbesserung der Adhäsion zwischen der Materialschicht 234 und dem Photoresist 300 die Wärmebehandlung bei 125ºC für 225 Sekunden ausgeführt und das Ätzen der Materialschicht für die Verdrahtungselektrode 234 wurde vorgenommen. In diesem Fall war die Mischung aus Phosphorsäure (H&sub3;PO&sub4;), Salpetersäure (HNO&sub3;) und Essigsäure (CH&sub3;COOH), die als Ätzmittel für die Verdrahtungselektrode, hergestellt aus Aluminium, auf 45ºC erhitzt wurde, gut bekannt, doch der Photoresist zum Maskieren ist durch diese Mischung nicht ätzbar. Da Aluminium ein amphoteres Metall darstellt, ist es in einer Alkalilösung löslich, und eine Positivtype des Photoresists zum Maskieren, die typisch alkalilösliches Phenolharz aufweist, und Naphthochinonazid, sind ebenfalls in einer starken Alkalilösung löslich. In diesem Beispiel wurde eine Alkalilösung verwendet, die hauptsächlich TMAH aufwies und bei einer Lösungstemperatur von 35ºC gehalten ist, um die Materialschicht 234 der Verdrahtungselektrode zu ätzen. Zu Beginn des Ätzens wurde hauptsächlich nur das Material für die Verdrahtungselektrode 234 geätzt (Fig. 22B), und mit der Zeit wurde der Photoresist 300 ebenfalls geätzt. Daher wurde die Materialschicht 234 während des Rückätzens des Photoresists geätzt (Fig. 22C). Da sich die Ätzrate der Materialschicht 234 in dem Bereich, in welchem der Photoresist entfernt wurde, linear änderte, wurde zu dem Zeitpunkt, wenn die Verdrahtungselektrode 234 nach dem Abschluß des Ätzen erzeugt wurde, die Form des Kantenteils 224-1 der Elektrode 224 linear geneigt, wie in Fig. 22D gezeigt ist. Wie vorstehend beschrieben, wurde nach dem Erzeugen der Verdrahtungselektrode 224 der restliche Photoresist 300 entfernt (Fig. 22E). Gemäß einem Ergebnis eines Versuchs, in welchem das Ätzen unter Verwendung der vorstehend erwähnten Alkalilösung mit 2,38% TMAH bei einer Temperatur von 34ºC für 10 Minuten für die Materialschicht für die Verdrahtungselektrode 234 ausgeführt wurde, betrug die Menge des Abtrags (Verschiebung der Struktur) des Photoresists 300 zum Maskieren etwa 1,3 um, und der Neigungswinkel (Winkel der Oberfläche der Verdrahtungselektrode zu der Senkrechten) θ des Kantenteils der Elektrode war etwa 60 Grad, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Wenn das Ätzen der Materialschicht für die Elektrode 234 ausgeführt wird, wie in Fig. 22A bis 22E gezeigt ist, sind beide Seitenflächen (diese Seite und die Rückseite des Papiers) der erzeugten Elektrode 224 linear geneigt, wie in Fig. 5 gezeigt ist.
Anschließend wird ein Prozeß zur Herstellung eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf beschrieben.
Wie Fig. 9 zeigt, wurde nach dem Erzeugen einer Siliziumoxidschicht der Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) auf der Oberfläche eines p-leitenden Silizium-Tragelements 1 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹² bis 1 · 10¹&sup6; cm&supmin;³) ein Abschnitt der Siliziumoxidschicht zum Erzeugen des n- leitenden vergrabenen Kollektorbereichs 2 für jede Zelle (jeder Bipolartransistor 30) durch ein photolithographisches Verfahren entfernt. Nach dem Ausbilden der Siliziumoxidschicht wurde durch Implantieren einer n-Verunreinigung (z. B. P, As usw.) ein n-leitender vergrabener Kollektorbereich 2 mit einer Konzentration der Verunreinigung von mindestens 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt, um einen niedrigen Flächenwiderstand von 30 Ohm/ oder weniger auszubilden und eine Dicke von 2 bis 6 um zu erzeugen. Anschließend wurde der Abschnitt der Siliziumoxidschicht zum Erzeugen des p-leitenden vergrabenen Isolierbereichs 3 entfernt, und nachdem eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) erzeugt war und durch Ionenimplantation einer p-Verunreinigung (z. B. B usw.) wurde ein p- leitender vergrabener Isolierbereich 3 mit einer Konzentration der Verunreinigung von 1 · 10¹&sup5; bis 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt.
Wie Fig. 10 zeigt, wurde nach dem vollständigen Entfernen der Siliziumoxidschicht auf der Oberfläche ein n-leitender Epitaxialbereich 4 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹³ bis 1 · 10¹&sup5; cm&supmin;³) epitaxial in einer Dicke von 5 bis 20 um auf gewachsen.
Wie Fig. 11 zeigt, wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) auf der Oberfläche des n- leitenden Epitaxialbereichs 4 erzeugt, darauf wurde ein Resist aufgetragen und die Strukturausbildung wurde ausgeführt, und die p-Verunreinigung wurde nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines p-leitenden Basisbereichs 5 niedriger Konzentration ionenimplantiert. Nach dem Entfernen des Resists wurde ein p-leitender Basisbereich 5 niedriger Konzentration (Konzentration der Verunreinigung von etwa 5 · 10¹&sup4; bis 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³) durch ein Thermodiffusionsverfahren in einer Dicke von etwa 5-10 um aufgewachsen. Dann wurde die Siliziumoxidschicht wieder vollständig entfernt, und ferner wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) erzeugt. Die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zur Erzeugung eines p-leitenden vergrabenen Isolierbereichs 6 wurde entfernt, und dann wurde eine BSG-Schicht vollständig auf die Oberfläche durch ein CVD-Verfahren aufgetragen, und dann wurde ein p-leitender vergrabener Isolierbereich 6 mit einer Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³ in einer Dicke von etwa 10 um durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt. In diesem Beispiel kann der p-leitende vergrabene Isolierbereich 6 unter Anwendung von BBr&sub3; als Diffusionsquelle erzeugt werden.
Wie Fig. 12 zeigt, wurde nach dem Entfernen der BSG-Schicht eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) erzeugt, und die Siliziumoxidschicht wurde nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines n-leitenden Kollektorbereichs 7 entfernt, und ein n-leitender Kollektorbereich 7 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³) wurde durch n-Festphasendiffusion und p-Ionenimplantation oder durch Thermodiffusion in einer Schichtdicke von etwa 10 um erzeugt, so daß der Flächenwiderstand 10 Ohm/ oder weniger aufweist und er den vergrabenen Kollektorbereich 5 erreicht.
Nachfolgend wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 1250 nm (12500 Å) erzeugt, und nach dem Ausbilden eines Wärmespeicherabschnitts 101 (siehe Fig. 13) wurde die Siliziumoxidschicht in dem Zellbereich selektiv entfernt und wieder wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 200 nm (2000 Å) erzeugt.
Nach dem Strukturieren des Resists wurde die Ionenimplantation einer p-Verunreinigung nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines Basisbereichs 8 hoher Konzentration und eines Isolierbereichs 9 mit hoher Konzentration ausgeführt. Nach dem Entfernen des Resists wurden der Siliziumoxidschichtabschnitt zum Erzeugen eines n-leitenden Emitterbereichs 10 und eines n-leitenden Kollektorbereichs 11 hoher Konzentration entfernt, und dann wurde die thermisch oxidierte Schicht vollständig erzeugt, nach dem Implantieren einer n- Verunreinigung wurden ein n-leitender Emitterbereich 10 und ein n-leitender Kollektorbereich mit hoher Konzentration durch ein Thermodiffusionsverfahren gleichzeitig erzeugt. Die Dicken sowohl des n-leitenden Emitterbereichs 10 als auch des n-leitenden Kollektorbereichs 11 mit hoher Konzentration waren 1,0 um oder weniger und die Konzentrationen der Verunreinigung waren etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³.
Wie Fig. 13 zeigt, nach dem Entfernen eines Teils der Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zur Verdrahtungselektrode wurde Al vollständig abgeschieden und dann wurde Al mit Ausnahme der Abschnitte der gemeinsamen Kollektor-Basis-Elektrode 12, der Emitterelektrode 13 und der Isolierelektrode 14 entfernt. In diesem Fall wurde das Ätzen während des Rückätzens des Resists ausgeführt, so daß der Kantenteil und beide Seitenflächen der gemeinsamen Kollektor-Basis-Elektrode 12, der Emitterelektrode 13 und der Isolierelektrode 14 einen Winkel von 30-75 Grad zu der Senkrechten aufwiesen, nicht rechtwinklig, wie in Fig. 22A bis 22E gezeigt.
Wie in Fig. 14 gezeigt, wurde eine SiO&sub2;-Schicht als eine Zwischenschicht 102 und auch als eine Wärmespeicherschicht wirkend, durch ein Sputterverfahren vollständig auf der Oberfläche in einer Dicke von etwa 0,6 bis 1,0 um erzeugt. Die SiO&sub2;-Schicht kann durch ein CVD-Verfahren ausgebildet werden. Die Schicht ist nicht nur auf SiO&sub2; begrenzt, sondern es kann auch SiO oder SiON verwendet werden. Anschließend wurde zur Ausbildung einer elektrischen Verbindung ein Durchgangsloch (TH) durch Öffnen eines Teils der Zwischenschicht 102 entsprechend den oberen Teilen der Emitterelektrode 13 und der gemeinsamen Kollektor-Basis-Elektrode 12 durch ein photolithographisches Verfahren erzeugt.
Wie Fig. 15 zeigt, wurde anschließend HfB&sub2; als eine Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 in einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) auf den Elektroden 12 und 13 und der Zwischenschicht 102 (SiO&sub2;-Schicht) durch das Durchgangsloch (TH) abgeschieden.
Eine Al-Schicht wurde in einer Dicke von etwa 500 nm (5000 Å) auf der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 als ein Paar von Verdrahtungselektroden 104 des Elektrizität-Wärme- Umwandlungselements (entsprechend einer Kathodenverdrahtungselektrode für eine Diode) und einer Anodenverdrahtungselektrode 109 für eine Diode abgeschieden. Dann wurde Al während des Rückätzens des Photoresists zum Maskieren geätzt, wie in Fig. 22 gezeigt, so daß die Form des Kantenteils 104-1 und der beiden Seitenflächen der Verdrahtungselektrode von 104 einen Winkel von 30-70 Grad zu der Senkrechten aufwiesen.
Wie in Fig. 16 gezeigt, wurde dann eine erste Schutzschicht 105 (SiO&sub2;-Schicht) als eine Schutzschicht für ein Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement und eine Isolierschicht für die Al-Verdrahtung durch ein Sputterverfahren oder ein CVD- Verfahren abgeschieden, um eine Dicke von etwa 600 nm (6000 Å) auszubilden, und Ta als eine zweite Schutzschicht 106 zur Antikavitation wurde auf dem oberen Teil eines Wärmeerzeugungsabschnitts eines Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements 110 abgeschieden, um eine Dicke von etwa 200 nm (2000 Å) auszubilden. Dies erzeugte das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement, wobei die Ta- und die SiO&sub2;-Schicht teilweise entfernt wurden, um einen Teil P zum Bonden auszubilden. Die erste Schutzschicht 105 ist nicht auf SiO&sub2; begrenzt, und es kann SiON oder SiN verwendet werden.
Anschließend wird ein Prozeß zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfs beschrieben.
Zur Herstellung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs wurden ein Schritt zur Erzeugung eines Tintenausstoßteils mit einer Vielzahl von Öffnungen zum Ausstoßen einer Tinte, ausgebildet auf dem Substrat für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf (wie in Fig. 17 gezeigt, Schritte zum Erzeugen einer Vielzahl von Düsenwänden 501 zum Ausbilden einer Ausstoßöffnung 500 und zum Anordnen einer Deckenplatte 502) und ein Schritt zum Anordnen eines Verbindungselements zum Zuführen einer Tinte in eine Deckenplatte 502 (Fig. 8) hinzugefügt.
Der auf diese Weise hergestellte Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf wurde unter Blockansteuerung des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements bei der Aufzeichnung und der Operation geprüft.
Bei der Betriebsprüfung wurden acht Halbleiterdioden für ein Segment angeordnet, und ein Strom von 300 mA (insgesamt 2,4 A) floß in jeder Diode. Andere Halbleiterdioden zeigten keine Störung, und der ausreichende Ausstoß wurde erreicht. Da ferner der vorstehend beschriebene Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit aufwies, betrug die Ansteuerenergie 80% von jener des herkömmlichen Aufzeichnungskopfs, und das Hochfrequenz-Ansprechverhalten war zufriedenstellend. Es wurden ausreichende Eigenschaften hinsichtlich der Lebensdauer und der Gleichmäßigkeit der Produkte erreicht.
Die Haltbarkeitsprüfung der Tintenstrahl-Aufzeichnungsköpfe, bei denen die Kante der Verdrahtungselektrode verschiedene Winkel θ der linearen Neigung aufwies, ist in Tabelle 5 gezeigt.
Aus den in Tabelle 5 gezeigten Ergebnissen wurde erkennbar, daß die Haltbarkeit eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs durch Vorsehen des Winkels der linearen Neigung des Kantenteils der Verdrahtungselektrode mit 30 bis 70 Grad bemerkenswert verlängert wird.
Versuchsergebnisse zu dem Verhältnis zwischen der Lösungstemperatur einer Alkalilösung, die hauptsächlich TMAH aufweist, und dem Neigungswinkel des Kantenteils der Elektrode sind in Tabelle 6 gezeigt.
Aus den in Tabelle 6 gezeigten Ergebnissen war erkennbar, daß durch Änderung der Lösungstemperatur der Alkalilösung, die hauptsächlich TMAH aufweist, der Neigungswinkel des Kantenteils der Elektrode wunschgemäß steuerbar ist und durch Erhalten der Temperatur der Lösung auf 30-55ºC der Neigungswinkel des Kantenteils der Elektrode auf 30 bis 75 Grad gesteuert werden kann.
In dem Verfahren zur Herstellung eines Substrats für einen Aufzeichnungskopf in diesem Beispiel, unter Berücksichtigung, daß die Alkalilösung, die hauptsächlich TMAH aufweist, für den Entwickler für ein Positivresist zweckmäßig sein kann, wird nach dem Entwickeln des Photoresists 300 zum Maskieren und wenn der Photoresist für den Abschnitt der Verdrahtungselektrode 234 entfernt wird, wie in Fig. 22A gezeigt, eine Alkalilösung für einen Entwickler verwendet, die hauptsächlich TMAH aufweist und bei einer Temperatur von 30 bis 55ºC gehalten wird. Da der Entwicklungsschritt eines Photoresists zum Maskieren und der Ätzschritt der Verdrahtungselektrode nacheinander ausgeführt werden können, ist daher in dem Beispiel der Prozeß der Herstellung des Substrats verkürzt und die Erhöhung des Durchsatzes kann erwartet werden.
Nach dem Entwickeln des Photoresists 300 zum Maskieren unter Verwendung der Alkalilösung, welche hauptsächlich TMAH bei 40ºC aufweist, wurde anschließend die Materialschicht für die Verdrahtungselektrode 234 geätzt, während das Rückätzen des Photoresists 300 zum Maskieren erfolgte, und, der Winkel θ der linearen Neigung des Kantenteils der Elektrode wurde mit etwa 70 Grad ausgebildet.
Anschließend wird ein anderes Beispiel der Herstellung eines Substrats für einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf beschrieben.
In dem in Fig. 22A bis 22E gezeigten Beispiel waren die beiden Seitenwände der Elektrode 224 (siehe Fig. 5 und Fig. 22A -22E) geneigt, jedoch nur zum Vermindern der Stromdichte des Wärmeerzeugungsabschnitts 220, wobei die Form beider Seitenwände 224-2 der Elektrode 224 nahezu rechtwinklig sein kann, wie in Fig. 20 und Fig. 21 gezeigt ist.
In diesem Fall wurden das Ätzen für die Materialschicht für die Verdrahtungselektrode und das Ätzen für den Kantenteil der Elektrode, um eine lineare Neigung auszubilden, getrennt ausgeführt. Zuerst wurde durch Auftragen eines Resists auf der gesamten Materialschicht für die Elektrode und durch Ätzen unter Verwendung des herkömmlichen Naßätzverfahrens oder eines Trockenätzverfahrens, wie z. B. RIE unter Verwendung eines auf Cl beruhenden Gases, die Verdrahtungselektrode erzeugt. In diesem Fall wurde die Seitenwand der Elektrode mit nahezu rechtwinkliger Form erzeugt, wie die herkömmliche. Wie in Fig. 19 gezeigt, wurde dann nach dem Auftragen eines Photoresists zum Maskieren mit Ausnahme des Abschnitts des Wärmeerzeugungsabschnitts durch Ätzen des Elektrodenabschnitts in einer Weise, wie in Fig. 22A bis 22E gezeigt ist, der Kantenteil der Verdrahtungselektrode mit linear geneigter Form erhalten, wie in Fig. 20 und Fig. 21 gezeigt ist.
Nachstehend wird ein anderes Beispiel des Prozesses zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfs beschrieben.
(1) Nach dem Ausbilden einer Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) auf einem p-leitenden Silizium-Tragelement 1 (die Konzentration der Verunreinigung beträgt etwa 1 · 10¹² bis 1 · 10¹&sup6; cm&supmin;³) wurde die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zum Erzeugen des n-leitenden vergrabenen Kollektorbereichs 2 jeder Zelle durch eine photolithographische Verarbeitung entfernt. Nach dem Erzeugen der Siliziumoxidschicht wurde die n-Verunreinigung (z. B. P, As usw.) ionenimplantiert und der n-leitende vergrabene Kollektorbereich 2 mit einer Konzentration der Verunreinigung von mindestens 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ würde in einer Dicke von 2 bis 6 um durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt und um den Flächenwiderstand von 80 Ohm/ oder weniger auszubilden. Anschließend wurde die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zum Erzeugen des p-leitenden vergrabenen Isolierbereichs 3 entfernt, und nach dem Erzeugen der Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) wurde die p-Verunreinigung (z. B. B usw.) ionenimplantiert und ein p-leitender vergrabener Isolierbereich 3 mit einer Konzentration der Verunreinigung von mindestens 1 · 10¹&sup5; bis 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ wurde in einer Dicke von 2 bis 6 um durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt (siehe Fig. 9).
(2) Eine Siliziumoxidschicht wurde vollständig entfernt und ein n-leitender Epitaxialbereich 4 (Konzentration der Verunreinigung von mindestens etwa 1 · 10¹³ bis 1 · 10¹&sup5; cm&supmin;³) epitaxial auf eine Dicke von etwa 5-20 um aufgewachsen (Fig. 10).
(3) Eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) wurde auf der Oberfläche des n-leitenden Epitaxialbereichs 4 erzeugt, ein Resist wurde aufgetragen und das Strukturieren wurde ausgeführt und eine p-Verunreinigung wurde nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines p-leitenden Basisbereichs 5 ionenimplantiert. Nach dem Entfernen des Resists wurde der p-leitenden Basisbereich 5 mit niedriger Konzentration (Konzentration der Verunreinigung von mindestens etwa 1 · 10¹&sup4; bis 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³) durch ein Thermodiffusionsverfahren auf eine Dicke von etwa 5-10 um aufgewachsen.
Der p-leitende Basisbereich 5 kann nach einem Schritt (1) und dem Entfernen der Oxidschicht durch Aufwachsen einer p- leitenden Epitaxialschicht mit niedriger Konzentration von 5 · 10¹&sup4; bis 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ in einer Dicke von 3 bis 10 um erzeugt werden.
Dann wurde die Siliziumoxidschicht vollständig entfernt, und ferner wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) erzeugt. Die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zum Erzeugen eines p-leitenden vergrabenen Isolierbereichs 6 wurde entfernt, und dann wurde eine BSG- Schicht durch ein CVD-Verfahren vollständig auf der Oberfläche aufgetragen, und dann wurde ein p-leitender vergrabener Isolierbereich 6 mit einer Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³ in einer Dicke von etwa 10 um durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt. In diesem Beispiel kann der p-leitende vergrabene Isolierbereich 6 unter Verwendung von BBr&sub3; als die Diffusionsquelle erzeugt werden (Fig. 11).
Wie vorstehend erwähnt, können in dem Fall, wenn die p-leitende Epitaxialschicht verwendet wurde, da der Aufbau, der den vorstehend beschriebenen p-leitenden vergrabenen Isolierbereich 3 und den p-leitenden Isolierbereich 6 nicht benötigt, möglich sein kann, die photolithographischen Schritte und Schritte zur Diffusion der Verunreinigung bei einer hohen Temperatur weggelassen werden.
(4) Nach dem Entfernen der BSG-Schicht wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) erzeugt, und die Siliziumoxidschicht wurde nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines n-leitenden Kollektorbereichs 7 entfernt, und ein n-leitender Kollektorbereich 7 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³) wurde durch n-Festphasendiffusion und p-Ionenimplantation oder durch Thermodiffusion erzeugt, so daß der Flächenwiderstand 10 Ohm/ oder weniger aufwies und den vergrabenen Kollektorbereich 5 erreicht.
In diesem Fall betrug die Dicke des n-leitenden Kollektorbereichs 7 etwa 10 um. Anschließend wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 1250 nm (12500 Å) erzeugt, und nach dem Ausbilden einer Wärmespeicherschicht 101 (siehe Fig. 13) wurde die Siliziumoxidschicht in dem Zellbereich selektiv entfernt. Die Ausbildung einer Wärmespeicherschicht 101 kann durch Erzeugen einer Schicht aus BPSG (Silikatglas, das B und P enthält), PSG (Silikatglas, das P enthält), SiO&sub2;, SiON, SiN usw. durch ein CVD-Verfahren, ein PCVD-Verfahren oder durch ein Sputterverfahren ausgeführt werden, nach der Erzeugung eines n-leitenden Kollektorbereichs 7 und dem Ausbilden einer thermisch oxidierten Siliziumschicht einer Dicke von 100 bis 300 nm (1000 bis 3000 Å) Daraufhin wurde eine Siliziumoxidschicht einer Dicke von etwa 200 nm (2000 Å) erzeugt.
Nach dem Strukturieren des Resists wurde die Ionenimplantation der p-Verunreinigung nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines Basisbereichs 8 mit hoher Konzentration und eines Isolierbereichs 9 mit hoher Konzentration ausgeführt. Nach dem Entfernen des Resists wurde der Siliziumoxidschichtabschnitt zum Erzeugen des n-leitenden Emitterbereichs 10 und eines n- leitenden Kollektorbereichs 11 mit hoher Konzentration entfernt, und dann wurde die thermisch oxidierte Schicht vollständig erzeugt, nach dem Implantieren der n-Verunreinigung wurde der n-leitende Emitterbereich 10 und ein n-leitenden Kollektorbereich 11 mit höher Konzentration durch ein Thermodiffusionsverfahren gleichzeitig erzeugt. Die Dicken sowohl des n-leitenden Emitterbereichs 10 als auch des n-leitenden Kollektorbereichs 11 hoher Konzentration betrugen 1,0 um oder weniger, und die Konzentrationen der Verunreinigung waren etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³ (Fig. 12).
(5) Ferner wurde nach dem Entfernen eines Teils der Siliziumoxidschicht für den Verbindungsabschnitt der Elektrode Aluminium vollständig auf der Oberfläche abgeschieden, und dann wurde Aluminium mit Ausnahme des Abschnitts der Elektrode entfernt (Fig. 13).
(6) Eine SiO&sub2;-Schicht für eine Zwischenschicht 102, die auch als eine Wärmespeicherschicht wirkt, wurde durch ein PCVD- Verfahren in einer Dicke von etwa 0,6 bis 2,0 um auf der gesamten Oberfläche abgeschieden. In diesem Fall wurde nach dem Abscheiden bei einer niedrigen Temperatur von 150 bis 250ºC in einer Dicke von etwa 100 bis 300 nm (1000 bis 3000 Å) die Schicht bei 250 bis 450ºC in der vorbestimmten Dicke aufgewachsen. Zu diesem Zeitpunkt weist die Schicht, die bei einer niedrigeren Temperatur aufgewachsen ist, das Vermögen zum Unterdrücken des Wachstums von Hillocks beim Anstieg der Temperatur des Substrats von 250 bis 450ºC auf. Die Versuchsergebnisse zum Wachsen von Hillocks, der Temperatur des Substrats und der Schichtqualität sind in Tabelle 7 gezeigt.
In der Tabelle 7 steht die Spalte "Substrattemperatur (ºC)" mit dem Feld "200-350" für den Prozeß, daß nach dem Abscheiden bei 200ºC das weitere Abscheiden bei 350ºC ausgeführt wurde, und das Feld "100" oder "450" steht für die Abscheidung bei konstanter Temperatur von jeweils 100 oder 450 ºC. In der Spalte "Hillock-Unterdrückung" zeigt Δ die Beobachtung eines Hillocks an, Θ zeigt die Beobachtung eines kleinen Hillocks an, und O zeigt keine Beobachtung eines Hillocks an. In der Spalte "Schichtqualität" zeigt Δ Rauhigkeit an, Θ zeigt eine geringe Rauhigkeit an und O zeigt Dichte an. Wenn das Wachsen bei 100 bis 250ºC ausgeführt wurde, konnte kein Hillock-Wachstum beobachtet werden. Sowohl Anzahl als auch Größe (die Dichte und die Höhe des vorliegenden Hillocks) des Hillocks waren gering, und das Wachstum wurde unterdrückt. Die Schicht, die jedoch bei einer niedrigeren Temperatur abgeschieden wurde, zeigt jedoch verhältnismäßige "Rauhigkeit" in der Schichtqualität, und daher können das Substrat und der Aufzeichnungskopf, der diese Schicht verwendet, eine Verringerung der Zuverlässigkeit erfahren. Bei niedrigerer Temperatur als 150ºC ist die Regelung der Temperatur gemäß dem Aufbau der CVD-Vorrichtung schwierig. Aus dem vorstehend erläuterten Zustand ergibt sich, daß die Schicht, die zuerst bei 200ºC in einer Dicke von 150 nm (1500 Å) abgeschieden ist und nachfolgend zusätzlich bei 350ºC in einer Dicke von 850 nm (8500 Å) abgeschieden ist, eine gute Schichtqualität mit Unterdrückung der Hillocks aufweist. Andererseits zeigte eine Schicht, die bei einer höheren Temperatur als 300ºC abgeschieden ist, eine gute Schichtqualität, jedoch wurde Hillockbildung beobachtet.
Nicht nur das vorstehend beschriebene zweistufige CVD-Verfahren, die Änderung der Ofentemperatur in mehr als drei getrennten Stufen oder zur stetigen Änderung, so daß die Temperatur des Substrats auf der Anfangsstufe 150 bis 250ºC und auf der Endstufe 250 bis 450ºC betragen kann, sind vorzugsweise wirkungsvoll, um das Hillock-Wachstum zu unterdrücken. In Fig. 23 ist die Änderung der Schichtdicke mit der Zeit durch das CVD-Verfahren beim kontinuierlichen Ändern der Ofentemperatur von 200 bis 350ºC gezeigt. Nach 60 Minuten vom Beginn des Aufwachsens durch das CVD-Verfahren wurde die Schicht mit der Dicke, die 1000 nm (10000 Å) übersteigt, erhalten.
Die Zwischenschicht 102 kann auch durch das Normaldruck-CVD- Verfahren erzeugt werden. Sie ist nicht nur auf SiO&sub2; begrenzt, sondern es kann auch SiON, SiO oder SiN verwendet werden.
Anschließend wurde zur elektrischen Verbindung ein Teil der Zwischenschicht entsprechend den oberen Teilen des Emitterbereiches und des Basis-Kollektor-Bereiches durch ein photolithographisches Verfahren eröffnet und ein Durchgangsloch (TH) wurde erzeugt (Figur. 14).
Beim Ätzen der Zwischenschicht 102 und der Schutzschicht 105 wurde eine Mischätzlösung, wie z. B. aus NH&sub4;F + CH&sub3;COOH + HF usw., verwendet und durch Einführen des Ätzmittels in die Grenzfläche des Resists (Photoresist zum Maskieren) und der Isolierschicht kann die Querschnittsform des geätzten Teils geneigt ausgebildet werden (vorzugsweise 30 bis 75 Grad zu der Senkrechten). Dieses Verfahren erzeugt die Schicht mit ausreichender Stufenbedeckung, ausgebildet auf der Zwischenschicht, und ist wirkungsvoll, um den Herstellungsprozeß zu stabilisieren und die Produktivität zu erhöhen.
(7) Anschließend wurde HfB&sub2; als eine Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 auf einer Zwischenschicht und den Elektroden 12 und 13 durch das Durchgangsloch TH entsprechend dem oberen Abschnitt des Emitterbereichs und des Basis- Kollektor-Bereichs in einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) abgeschieden, um eine elektrische Verbindung auszubilden.
(8) Eine Schicht, hergestellt aus Al-Material, wurde in einer Dicke von etwa 500 nm (5000 Å) auf der Wärmeerzeugungs- Widerstandsschicht 103 als ein Paar von Verdrahtungselektroden 104 des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements, eine Kathodenverdrahtungselektrode 104 für eine Diode und eine Anodenverdrahtungselektrode 109 für die Diode abgeschieden. Durch Strukturieren von Al und HfB&sub2; (die Wärmeerzeugungs- Widerstandsschicht 103) wurden das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement und die andere Verdrahtung gleichzeitig erzeugt, wobei das Strukturieren durch das vorstehend beschriebene Verfahren auf ähnliche Weise ausgeführt wird (Fig. 15).
(9) Daraufhin wurde eine SiO&sub2;-Schicht 105 als eine Schutzschicht für das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement und als eine Isolierschicht zwischen den Verdrahtungen aus Al usw. durch ein Sputterverfahren oder ein CVD-Verfahren in einer Dicke von etwa 1000 nm (10000 Å) abgeschieden. Zuerst wurde das Aufwachsen der Schicht bei der relativ niedrigen Temperatur von 150 bis 250ºC ausgeführt, um das Hillock- Wachstum auf ähnliche Weise wie vorstehend beschrieben zu unterdrücken. Dann wurde Ta als eine Schutzschicht 106 zur Antikavitation auf dem oberen Teil des Wärmeerzeugungsabschnitts des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements abgeschieden, um eine Dicke von etwa 200 nm (2000 Å) auszubilden.
(10) Das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement und die Ta- sowie die SiO&sub2;-Schicht 105, die wie vorstehend erwähnt hergestellt sind, wurden teilweise entfernt, um eine Kontaktfläche 107 zum Bonden auszubilden. Die Schutzschicht 105 ist nicht nur auf SiO&sub2; begrenzt, sondern es kann auch SiON oder SiN verwendet werden (Fig. 16).
(11) Anschließend wurden auf dem Substrat mit einem Halbleiterelement darauf ein Flüssigkeitskanal-Wandelement und eine Deckenplatte 502 zum Ausbilden eines Tintenausstoßteils 500 angeordnet und ein Aufzeichnungskopf mit dem Tintenkanal darin wurde hergestellt (Fig. 17).
In den vorhergehend erwähnten Schritten zur Herstellung wurde ein p-leitender vergrabener Isolierbereich 3 erzeugt, und dann wurde ein n-leitender Bereich 4 durch epitaxiales Aufwachsen erzeugt und somit wurden ein Basisbereich 5 niedriger Konzentration und ein p-leitender Isolierbereich 6 ausgebildet.
Wenn im Gegensatz dazu eine p-leitende Halbleiterschicht mit einer Konzentration der Verunreinigung von 5 · 10¹&sup4; bis 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ in einer Dicke von 5 bis 20 um erzeugt wird, und verwendet wird, um einen Bereich 4 zu ersetzen, da sie für den Basisbereich 5 mit niedriger Konzentration und den p- leitenden Isolierbereich 6 und den p-leitenden vergrabenen Isolierbereich 3 in herkömmlicher Weise verwendbar ist, können die Schritte zur Ausbildung dieser Bereiche (Photolithographie und Wärmebehandlung bei hoher Temperatur) bei der Herstellung weggelassen werden.
In diesem Fall werden drei Masken eingespart, im Gegensatz zu dem Fall der Verwendung der n-leitenden Epitaxialschicht.
Die auf diese Weise hergestellte Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen wurden bei Blockansteuerung des Elektrizität-Wärme- Umwandlungselements bei der Aufzeichnung und der Operation geprüft. Bei der Betriebsprüfung wurden acht Halbleiterdioden für ein Segment angeordnet, und ein Strom von 300 mA (insgesamt 2,4 A) floß in jeder Diode. Andere Halbleiterdioden zeigten keine Störungen, und es wurde ausreichender Ausstoß erzielt.
Nachstehend wird ein anderes Beispiel der Schritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfs beschrieben.
(1) Nach der Ausbildung einer Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) auf einem p-leitenden Silizium-Tragelement 1 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹² bis 1 · 10¹&sup6; cm&supmin;³) wurde die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zur Ausbildung eines n-leitenden vergrabenen Kollektorbereichs 2 jeder Zelle durch eine photolithographische Verarbeitung entfernt. Nach dem Erzeugen der Siliziumoxidschicht wurde die n-Verunreinigung (z. B. P, As usw.) ionenimplantiert, und ein n-leitender vergrabener Kollektorbereich 2 mit einer Konzentration der Verunreinigung von mindestens 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ wurde in einer Dicke von 2 bis 6 um durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt, um den Flächenwiderstand von 80 Ohm/ oder weniger zu erzeugen. Anschließend wurde die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zur Ausbildung des p-leitenden vergrabenen Isolierbereichs 3 entfernt, und nach dem Erzeugen der Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) wurde eine p-Verunreinigung (z. B. B usw.) ionenimplantiert, und ein p-leitender vergrabener Isolierbereich 3 mit einer Konzentration der Verunreinigung von mindestens 1 · 10¹&sup5; bis 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ wurde meiner Dicke von 2 bis 6 um durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt (siehe Fig. 9).
(2) Die Siliziumoxidschicht wurde vollständig entfernt, und ein n-leitender Epitaxialbereich 4 (Konzentration der Verunreinigung von mindestens etwa 1 · 10¹³ bis 1 · 10¹&sup5; cm&supmin;³) wurde auf eine Dicke von etwa 5-20 um epitaxial aufgewachsen (Fig. 10).
(3) Eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) wurde auf der Oberfläche des n-leitenden Epitaxialbereichs 4 ausgebildet, ein Resist wurde aufgetragen, und das Strukturieren wurde ausgeführt, und eine p-Verunreinigung wurde nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines p-leitenden Basisbereichs 5 mit niedriger Konzentration ionenimplantiert. Nach dem Entfernen des Resists wurde der p-leitende Basisbereich 5 mit niedriger Konzentration (Konzentration der Verunreinigung von mindestens etwa 1 · 10¹&sup4; bis 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³) durch ein Thermodiffusionsverfahren auf eine Dicke von etwa 5-10 um aufgewachsen.
Der p-leitende Basisbereich 5 kann durch Aufwachsen einer p- leitenden Epitaxialschicht niedriger Konzentration mit einer Konzentration der Verunreinigung von 5 · 10¹&sup4; bis 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ nach dem Schritt (1) und dem Entfernen der oxidierten Schicht ausgebildet werden.
Dann wurde die Siliziumoxidschicht vollständig entfernt und ferner eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) erzeugt, die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zum Erzeugen eines p-leitenden vergrabenen Isolierbereichs 6 wurde entfernt, und dann wurde eine BSG-Schicht durch ein CVD-Verfahren vollständig auf die Oberfläche aufgetragen, und dann wurde ein p-leitender Isolierbereich 6 mit einer Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³ in einer Dicke von etwa 10 um durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt, so daß sie den p-leitenden vergrabenen Bereich 3 erreichte. In diesem Beispiel kann der p-leitende Isolierbereich 6 unter Verwendung von BBr&sub3; als die Diffusionsquelle ausgebildet werden (Fig. 11).
(4) Nach dem Entfernen der BSG-Schicht wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) erzeugt, und die Siliziumoxidschicht wurde nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines n-leitenden Kollektorbereichs 7 entfernt, und ein n-leitender Kollektorbereich 7 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³) wurde durch n-Festphasendiffusion und P-Ionenimplantation oder durch Thermodiffusion erzeugt, so daß der Flächenwiderstand 10 Ohm/ oder weniger aufwies und er den vergrabenen Kollektorbereich 5 erreicht. In diesem Fall betrug die Dicke des n-leitenden Kollektorbereichs etwa 10 um. Anschließend wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 1250 nm (12500 Å) erzeugt, und nach dem Ausbilden einer Wärmespeicherschicht 101 (siehe Fig. 13) wurde die Siliziumoxidschicht in dem Zellbereich selektiv entfernt.
Die Ausbildung einer Wärmespeicherschicht 101 kann durch Erzeugen einer Schicht aus BPSG (Silikatglas, das B und P enthält), PSG (Silikatglas, das P enthält), SiO&sub2;, SiON oder SiN usw. durch ein CVD-Verfahren, ein PCVD-Verfahren oder durch ein Sputterverfahren ausgeführt werden, nach der Erzeugung eines n-leitenden Kollektorbereichs 7 und dem Ausbilden einer thermisch oxidierten Siliziumschicht einer Dicke von 100 bis 300 nm (1000 bis 3000 Å). Daraufhin wurde eine Siliziumoxidschicht einer Dicke von etwa 300 nm (3000 Å) erzeugt.
Nach dem Strukturieren des Resists wurde die Ionenimplantation der p-Verunreinigung nur in dem Abschnitt zur Ausbildung eines Basisbereichs 8 hoher Konzentration und eines Isolierbereichs 9 hoher Konzentration ausgeführt. Nach dem Entfernen des Resists wurde der Siliziumoxidschichtabschnitt für einen n-leitenden Emitterbereich 10 und einen n-leitenden Kollektorbereich 11 hoher Konzentration entfernt, und dann wurde die thermisch oxidierte Schicht vollständig ausgebildet, nach dem Implantieren einer n-Verunreinigung, ein n-leitender Emitterbereich 10 und ein n-leitender Kollektorbereich 11 durch ein Thermodiffusionsverfahren gleichzeitig erzeugt sind. Die Dicken sowohl des n-leitenden Emitterbereichs 10 als auch des n-leitenden Kollektorbereichs 11 hoher Konzentration waren 1,0 um oder weniger, und die Konzentrationen der Verunreinigung betrugen etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³ (Fig. 12).
(5) Ferner wurde nach dem Entfernen eines Teils der Siliziumoxidschicht für den Verbindungsabschnitt der Elektrode Aluminium vollständig auf der Oberfläche abgeschieden, und dann wurde das Aluminium mit Ausnahme des Abschnitts der Elektrode entfernt. In diesem Fall wurde das Entfernen des Aluminiums durch ein Ätzverfahren ausgeführt, das den Photoresist im Unterschied zu einem herkömmlichen Ätzverfahren entfernt, und daher wurde die Verdrahtungsform mit geneigter Seitenfläche erhalten.
Als die Ätzflüssigkeit wurde eine wäßrige Lösung, die TMAH enthielt, welche herkömmlich für das Strukturieren des Resists verwendet wird und zu einem guten Ergebnis führt, verwendet, d. h., die Form beider Seitenwände der Verdrahtung, die gegenüber der Senkrechten geneigt sind, wurde stabil erhalten (Fig. 13).
(6) Eine SiO&sub2;-Schicht für eine Zwischenschicht 102, die auch als eine Wärmespeicherschicht wirkt, wurde durch ein PCVD- Verfahren auf der gesamten Oberfläche in einer Dicke von 0,6 bis 2,0 um erzeugt. In diesem Fall wurde, nachdem das Abscheiden bei niedriger Temperatur von 150 bis 250ºC bis zu einer Dicke von etwa 100 bis 300 nm (1000 bis 3000 Å) ausgeführt war, die Schicht bei 250 bis 450ºC bis zu der vorbestimmten Dicke aufgewachsen. Zu diesem Zeitpunkt weist die bei niedriger Temperatur aufgewachsene Schicht die Fähigkeit zum Unterdrücken des Wachsens von Hillocks beim Anstieg der Temperatur des Substrats von 250 bis 450ºC auf. Die Versuchsergebnisse zum Wachsen von Hillocks in Abhängigkeit von der Temperatur des Substrats sind in Tabelle 8 gezeigt.
In der Tabelle 8 steht die Spalte "Substrattemperatur (ºC)" mit dem Feld "200-350" für den Prozeß, daß nach dem Laminieren bei 200ºC das weitere Abscheiden bei 350ºC ausgeführt wurde, und das Feld "100" oder "450" steht für die Lamination bei konstanter Temperatur von jeweils 100 oder 450 ºC. In der Spalte "Hillock-Unterdrückung" zeigt ein offenes Dreieck Δ die Beobachtung eines Hillocks an, Θ zeigt die Beobachtung eines kleinen Hillocks an, und O zeigt keine Beobachtung eines Hillocks an. In der Spalte "Schichtqualität" zeigt das Dreieck Δ Rauhigkeit an, Θ zeigt eine geringe Rauhigkeit an und O zeigt Dichte an. Wenn das Wachsen bei 100 bis 250ºC ausgeführt wurde, konnte kein deutliches Hillock- Wachstum beobachtet werden. Sowohl Anzahl als auch Größe (die Dichte und die Höhe des vorliegenden Hillocks) des Hillocks waren gering und das Wachstum wurde unterdrückt, wie diese Ergebnisse bestätigen. Die Schicht, die bei einer niedrigeren Temperatur abgeschieden wurde, zeigt jedoch verhältnismäßige Rauheit der Schichtqualität, und daher können das Substrat und der Aufzeichnungskopf, der eine solche Schicht verwendet, eine Verringerung der Zuverlässigkeit erfahren. Bei niedrigerer Temperatur als 150ºC ist die Regelung der Temperatur gemäß dem Aufbau der CVD-Vorrichtung schwierig. Aus dem vorstehend erläuterten Zustand ergibt sich, daß die Schicht, die zuerst bei 200ºC bis zu einer Dicke von 150 nm (1500 Å) abgeschieden ist und nachfolgend zusätzlich bei 350ºC bis zu einer Dicke von 850 nm (8500 Å) abgeschieden ist, eine gute Schichtqualität mit Unterdrückung der Hillocks aufweist. Andererseits zeigte eine Schicht, die bei einer höheren Temperatur als 300ºC abgeschieden ist, eine gute Schichtqualität, jedoch wurde darauf Hillockbildung beobachtet.
Nicht nur das vorstehend beschriebene zweistufige CVD-Verfahren zur Änderung der Ofentemperatur in mehr als drei getrennten Stufen oder zur stetigen Änderung, so daß die Temperatur des Substrats auf der Anfangsstufe 150 bis 250ºC und auf der Endstufe 250 bis 450ºC betragen kann, sind vorzugsweise wirkungsvoll, um das Hillock-Wachstum zu unterdrücken. In Fig. 24 ist die Änderung der Schichtdicke mit der Zeit bei dem Aufwachsen durch das CVD-Verfahren beim kontinuierlichen Ändern der Ofentemperatur von 200 bis 350 ºC gezeigt. Nach 60 Minuten vom Beginn des Aufwachsens durch das CVD-Verfahren wurde die Schicht mit der Dicke, die 1000 nm (10000 Å) übersteigt, erhalten.
Die Zwischenschicht 102 kann auch durch das Normaldruck-CVD- Verfahren erzeugt werden. Das Material ist nicht nur auf SiO&sub2; begrenzt, sondern es kann auch eine SiON-Schicht, eine SiO- Schicht oder eine SiN-Schicht sein.
Anschließend wurde zur elektrischen Verbindung ein Teil der Zwischenschicht entsprechend dem oberen Teil des Emitterbereiches und des Basis-Kollektor-Bereiches durch ein photolithographisches Verfahren eröffnet, und ein Durchgangsloch (TH) wurde erzeugt (Fig. 14).
Beim Ätzen der Zwischenschicht 102 und der Schutzschicht 105 wurde eine Mischsäureätzlösung, wie z. B. aus NH&sub4;F + CH&sub3;COOH + HF usw., verwendet, und durch Einführen der Ätzflüssigkeit in das Resist (Photoresist zum Maskieren) und in die Grenzfläche der elektrischen Isolierschicht kann die Querschnittsform des geätzten Abschnitts geneigt ausgebildet werden (vorzugsweise 30 bis 75 Grad oder weniger zu der Senkrechten). Dieses Verfahren erzeugt die Schicht mit ausreichender Stufenbedeckung, ausgebildet auf der Zwischenschicht, und ist wirkungsvoll, um den Herstellungsprozeß zu stabilisieren und die Ausbeute bei der Herstellung zu erhöhen.
(7) Anschließend wurde HfB&sub2; als eine Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 auf einer Zwischenschicht 102 und den Elektroden 12 und 13 durch das Durchgangsloch TH entsprechend dem oberen Abschnitt des Emitterbereichs und des Basis-Kollektor-Bereichs in einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) abgeschieden, um eine elektrische Verbindung auszubilden.
(8) Eine Schicht, hergestellt, aus Al-Material, wurde auf der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 als ein Paar von Verdrahtungselektroden 104, 104 des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements, eine Kathodenverdrahtungselektrode 104 einer Diode und eine Anodenverdrahtungselektrode 109 abgeschieden, um eine Dicke von 500 nm (5000 Å) auszubilden.
Durch Strukturieren von Al und HfB&sub2; (die Wärmeerzeugungs- Widerstandsschicht 103) wurden das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement und die andere Verdrahtung gleichzeitig erzeugt, wobei das Strukturieren von Al wie das vorstehend beschriebene Verfahren ausgeführt wurde (Fig. 15).
(9) Daraufhin wurde eine SiO&sub2;-Schicht 105 als eine Schutzschicht für das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement und als eine elektrische Isolierschicht der Verdrahtung aus Al durch ein PCVD-Verfahren abgeschieden, um die Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) auszubilden. In einer ähnlichen Weise wie vorstehend beschrieben, wurde zuerst das Aufwachsen der Schicht bei relativ niedriger Temperatur (150 bis 250ºC) ausgeführt, um das Hillock-Wachstum zu unterdrücken. Die Schutzschicht 105 kann nicht nur aus SiO&sub2; hergestellt werden, sondern kann auch aus SiO, SiN oder SiON sein. Dann wurde Ta als eine Schutzschicht 106 zur Antikavitation auf dem Wärmeerzeugungsabschnitt des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements abgeschieden, um eine Dicke von etwa 200 nm (2000 Å) auszubilden.
(10) Das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement und die Ta- sowie die SiO&sub2;-Schicht 105, die wie vorstehend erwähnt hergestellt sind, wurden teilweise entfernt, um eine Kontaktfläche 107 zum Bonden auszubilden (Fig. 16).
(11) Anschließend wurden auf dem Substrat, das ein Halbleiterelement trägt, ein Flüssigkeitskanal-Wandelement zum Erzeugen eines Tintenausstoßabschnitts 500 und eine Deckenplatte 502 angeordnet, und ein Aufzeichnungskopf, in welchem ein Tintenkanal ausgebildet war, wurde hergestellt (Fig. 17).
An der Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen, die unter Änderung des Winkels des Kantenteils gegenüber der Normalen unter Veränderung der Temperatur der Ätzflüssigkeit für das Neigungsätzen der Al-Verdrahtungselektrode hergestellt sind, wurden die Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente im Block angesteuert und die Aufzeichnung sowie die Operation wurden geprüft. Bei der Betriebsprüfung wurden acht Halbleiterdioden zu einem Segment verbunden, und ein Strom von 300 mA (insgesamt 2,4 A) floß in jeder Diode. Andere Halbleiterdioden funktionierten fehlerfrei, und es wurde ein ausreichender Ausstoß erzielt. Da der vorstehend beschriebene Aufzeichnungskopf eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, betrug die elektrische Ansteuerenergie 80% der eines herkömmlichen Aufzeichnungskopfs, und das Hochfrequenz-Ansprechverhalten wurde verbessert. Ferner wurden die Lebensdauer des Kopfs verlängert und die Gleichmäßigkeit verbessert. Die Maßgenauigkeit der Verdrahtung, die Streuung des Verdrahtungswiderstands, das anfängliche Gutproduktverhältnis und die Haltbarkeit wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt. Der Kopf, ausgebildet mit der Kante, die einen Winkel von 30-75 Grad zu der Normalen aufweist, zeigt besonders zufriedenstellende Ergebnisse bei jedem Prüfgang und auch bei der Endbeurteilung. Der Kopf, ausgebildet mit der Kante, die einen Winkel von 5 und 28 Grad zu der Normalen aufweist, zeigt relativ gute Ergebnisse in der Haltbarkeit, und der Kopf mit einem Winkel von 80 Grad zeigte mäßig gute Ergebnisse hinsichtlich der Maßgenauigkeit der Verdrahtung und der Streuung des Verdrahtungswiderstands.
In diesem Beispiel zur Erläuterung kann eine Verdrahtungselektrode 104 mit einem Kantenteil 104-1, der zu einer Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht geneigt ist und gleichzeitig eine Seitenfläche 104-2 aufweist, die entlang einer Längsrichtung der Verdrahtungselektrode 104 geneigt ist, ausgebildet werden.
Unter Berücksichtigung der Aufgabe, die Konzentration der Stromdichte in den Kantenteil des Wärmeerzeugungswiderstands zu vermindern, ist eine Verdrahtungselektrode mit einer Verbindungsoberfläche, die in einem Winkel von 30-75 Grad zur Normalen geneigt ist, besonders wirkungsvoll, doch eine geneigte Seitenwand entlang der Längsrichtung ist nicht immer notwendig.
In der nachstehend beschriebenen Weise kann der Aufbau, der nur eine Verbindungsoberfläche einer Verdrahtungselektrode, die geneigt ist und die Seitenwand entlang der Längsrichtung mit nahezu rechtwinkliger Neigung von 0-30 Grad aufweist, erreicht werden.
Diese Art und Weise wird unter Bezugnahme auf Fig. 18 bis Fig. 21 beschrieben.
Nach dem Abscheiden von HfB&sub2; als die Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 und einer Al-Materialschicht zum Ausbilden einer Verdrahtungselektrode 104 wurden die Wärmeerzeugungs- Widerstandsschicht 103 und eine Verdrahtungselektrode 104 durch zweimaliges Wiederholen einer herkömmlichen photolithographischen Verarbeitung erzeugt. Das Ätzen für eine Verdrahtungselektrode 104 kann durch ein herkömmliches Naßätzverfahren oder ein Trockenätzverfahren, wie z. B. RIE unter Verwendung von Gas, wie z. B. auf der Grundlage von Cl, ausgeführt werden (Fig. 18). Durch diese Verfahren kann die Seitenwand 104b entlang der Längsrichtung der Verdrahtungselektrode 104a nahezu rechtwinklig zu der Normalen erzeugt werden.
Wie Fig. 19 zeigt, wurde ein Resist 111 (ein Photoresist zum Maskieren) in einer bekannten Weise aufgetragen, ausgenommen eine Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103a. Und der Resist 111 wurde auf einer Verdrahtungselektrode 104a in einer ähnlichen Weise wie bei einer Emitterelektrode usw. erzeugt, wenn das Ätzen für die Elektrode 104a erfolgt, selbst wenn der Resist 111 rückwärts entfernt wurde, so daß der Resist 111 die beiden Flächen der Elektrode 104a erreicht und die Elektrode 104a geätzt wurde. In diesem Fall kann das Ätzen für die Verdrahtungselektrode 104 durch Sprühen ausgeführt werden, wahlweise mit zwei Arten von Alkalilösung, die hauptsächlich TMAH enthält, bei unterschiedlicher Temperatur, und somit kann der Aufbau, welcher den geneigten Kantenteil 104b nur in dem Verbindungsabschnitt der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 103 aufweist, erzielt werden.
Fig. 28 zeigt eine schematischen Querschnittansicht eines Substrats für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf 600a in einem noch anderen Beispiel zur Erläuterung für Bezugszwecke, das keine Ausführungsform darstellt.
Das Substrat 600a wurde durch Bedecken eines p-leitenden Siliziumsubstrats 401 ausgebildet, das ein Funktionselement trägt, bestehend aus einem n-p-n-Transistor aus p-leitenden Basisbereichen 405, 408, einem n-leitenden vergrabenen Kollektorbereich 407 und n-leitenden Emitterbereichen 410, 411 darauf mit einer Wärmespeicherschicht 601 mit einer oxidierten Schicht, ausgebildet aus einer gemeinsamen Kollektor- Basis-Elektrode 412, einer Emitterelektrode 413 und einer Isolierelektrode 414 darauf, und ferner durch Erzeugen einer Zwischenschicht 602 mit einer Siliziumoxidschicht usw. durch ein PCVD-Verfahren oder ein Sputterverfahren auf der oberen Schicht.
Jede der vorstehend erwähnten Elektroden 412, 413 und 414 wurde aus Al usw. hergestellt, wie in Fig. 29A und Fig. 29B gezeigt ist, wobei der Kantenteil und die Seitenfläche, d. h. alle Seitenflächen, stufenförmig ausgebildet sind (die Elektrode 414 ist in Fig. 29 nicht gezeigt). Da die aus Aluminium erzeugten Elektroden 412, 413, 414 Stufen auf der Seitenoberfläche aufweisen, wird die Stufenbedeckung der Zwischenschicht 602 wesentlich verbessert, und die Dicke der Zwischenschicht 602 kann dünner als jene nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellte erzeugt werden, in dem Bereich, daß die Wärmespeicherwirkung verlorengeht. Ferner wurden durch teilweises Öffnen der Zwischenschicht 602 elektrische Verbindungen zwischen der gemeinsamen Kollektor- Basis-Elektrode 412, der Emitterelektrode 413 und der Isolierelektrode 414 erzeugt, und eine Verdrahtung 604 als eine Verdrahtungselektrode, hergestellt aus Al usw. wurde auf der Zwischenschicht 602 angeordnet. D. h., nach dem teilweisen Durchlöchern der Zwischenschicht 602 wurde ein Wärmeerzeugungsabschnitt 610 als ein Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement mit einer Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 603, hergestellt aus HfB&sub2; durch ein Sputterverfahren, und einer Verdrahtung 604, hergestellt aus Al usw. durch ein Abscheideverfahren oder ein Sputterverfahren, angeordnet.
Fig. 30A und Fig. 30B zeigen vergrößerte Ansichten des Wärmeerzeugungsabschnitts 610.
Und auch der Kantenteil und die Seitenwand entlang der Längsrichtung in der Verdrahtung 604 mit dem Wärmeerzeugungsabschnitt 610 wurde stufenweise erzeugt, ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen Elektrode.
Das Material zum Ausbilden der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 603 schließt ein: Ta, ZrB&sub2;, Ti-W, Ni-Cr, Ta-Al, Ta- Si, Ta-Mo, Ta-W, Ta-Cu, Ta-Ni, Ta-Ni-Al, Ta-Mo-Al, Ta-Mo-Ni, Ta-W-Ni, Ta-Si-Al, Ta-W-Al-Ni usw.
Ferner wurden eine Schutzschicht 605, hergestellt aus SiO&sub2;, SiN oder SiON, sowie eine Schutzschicht 606, hergestellt aus Ta, durch ein Sputterverfahren oder ein CVD-Verfahren, wie in Fig. 28 gezeigt, angeordnet.
Da die Kantenoberfläche und die Seitenwand der Verdrahtung 604, wie vorstehend erwähnt, stufenweise ausgebildet wurden, ist das Bedeckungsvermögen der Schutzschicht 605 hervorragend, und die Dicke von 1000 nm (10000 Å) der herkömmlichen kann auf 600 nm (6000 Å) vermindert werden, und die in dem Wärmeerzeugungsabschnitt 610 erzeugte Wärme kann wirkungsvoll und mit hoher Geschwindigkeit geleitet werden. Der Durchsatz der Abscheidevorrichtung für eine Schutzschicht wurde auf etwa das Doppelte erhöht. Wie vorstehend erwähnt, konnte die Konzentration des Ansteuerstroms 401A und 401B in dem Kantenteil der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 603, wie in Fig. 31 gezeigt, von 8,2 · 10&sup7; A/cm² für einen herkömmlichen Kopf auf 3,2 · 10&sup7; A/cm² vermindert werden, und folglich wurde die Haltbarkeit des Kopfs verbessert.
Anschließend wird das Wirkprinzip des vorstehend erwähnten Funktionselements unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben.
Fig. 32 zeigt eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Ansteuerverfahrens des Wärmeerzeugungsabschnitts 610 des Substrats 600a, wie in Fig. 28 gezeigt.
In diesem Beispiel entspricht die gemeinsame Kollektor- Basis-Elektrode 412, wie in Fig. 28 und Fig. 32 gezeigt, der Anodenelektrode der Diode, und die Emitterelektrode 413 entspricht der Kathodenelektrode der Diode. Durch Anlegen einer positiven Vorspannung (VH1) an die gemeinsame Kollektor-Basis-Elektrode 412 schaltet der n-p-n-Transistor in der Zelle (SH1, SH2) ein und der Vorstrom als ein Kollektorstrom und ein Basisstrom fließen von der Emitterelektrode 413. Durch den Kurzschlußaufbau der Basis und des Kollektors werden die Wärmeanstiegs- und Wärmerückgangseigenschaften des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements (RE1 und RH2) verbessert und folglich das Eintreten des Filmsiedens, wodurch das gesteuerte Wachsen und Schrumpfen der Blase ebenfalls verbessert wird und folglich der Tintenausstoß stabil ausgeführt wird. Diese Tatsache zeigt, daß die Bedeutung der Eigenschaften des Transistors und der Eigenschaften des Filmsiedens in einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der Wärmeenergie anwendet, wesentlich ist, und da die Speicherung von Minoritätsträgern in einem Transistor gering ist, erfolgt das Schalten schneller und die Anstiegseigenschaften werden mehr als erwartet verbessert. Da auch ein parasitärer Effekt relativ schwach ist und die Streuung zwischen den Elementen gering ist, wird der Ansteuerstrom stabil erzeugt.
In diesem Beispiel ist der Aufbau ferner so ausgebildet, daß durch Erden der Isolierelektrode 414 das Abfließen einer Ladung in eine andere benachbarte Zelle und die Störung des anderen Elements verhindert werden können.
Um in einer solchen Halbleitervorrichtung die Konzentration des n-leitenden vergrabenen Bereichs 402 auf mindestens 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ zu erhalten, um die Konzentration des p-leitenden Basisbereichs 405 auf 5 · 10¹&sup4; bis 5 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ zu erhalten und die Verbindungsfläche zwischen dem Basisbereich 408 hoher Konzentration und der Kollektor-Basis-Elektrode 412 wie erwünscht klein zu halten. Durch Anwendung des vorstehend beschriebenen Aufbaus werden ein Leckstrom von dem n-p-n- Transistor zu dem p-leitenden Siliziumsubstrat 401 und ein Leckstrom durch den Isolierbereich zur Masse verhindert.
Das Ansteuerverfahren des Wärmeerzeugungsabschnitts 610 wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Obgleich nur zwei Halbleiter-Funktionselemente (Zellen) SH1 und SH2 in Fig. 32 gezeigt sind, ist tatsächlich dieselbe Anzahl der Funktionselemente wie diese entsprechend der Anzahl (z. B. 128) des Wärmeerzeugungsabschnitts 610 in regelmäßigen Abständen und elektrisch matrixverbunden angeordnet, um eine Blockansteuerung zu ermöglichen. Zur kurzen Erläuterung wird an dieser Stelle die Ansteuerung der Elektrizität- Wärme-Umwandlungselemente RH1 und RH2 als zwei Segmente für dieselbe Gruppe beschrieben.
Um das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement RH1 durch ein Schaltsignal G1 anzusteuern, wird die Gruppe ausgewählt und gleichzeitig wird das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement RH1 ausgewählt. Dann wird der Funktionselementzelle SH1 mit dem Transistoraufbau elektrischer Strom durch eine positive Vorspannung zugeführt, und folglich erzeugt das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement RH1 Wärme. Diese Wärmeenergie führt zu einer Zustandsänderung einer Flüssigkeit und erzeugt eine Blase zum Ausstoß der Flüssigkeit durch eine Düse.
Um auf ähnliche Weise das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement RH2 durch Schaltsignale G1 und S2 anzusteuern, wird das Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement RH2 ausgewählt und die Diodenzelle SH2 wird angesteuert, folglich wird dem Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement RH2 Strom zugeführt.
In diesem Fall ist das p-leitende Siliziumsubstrat 401 mit den Isolierbereichen 403, 406 und 409 ausgestattet. Durch Anordnen der Isolierbereiche 403, 406 und 409 jedes Halbleiters in dieser Weise wird die Fehlsteuerung durch elektrische Beeinflussung zwischen jedem Halbleiter verhindert.
Das auf diese Weise aufgebaute Substrat 600a ist in der Lage, einen Aufzeichnungskopf mit einem Flüssigkanal-Wandelement 501 mit einem lichtempfindlichen Harz usw. auszubilden, um einen Flüssigkeitskanal 505 zu erzeugen, der mit der Vielzahl von Düsen 500 und einem Deckenelement 502 mit einer Tintenzuführöffnung 503 verbunden ist. In diesem Fall wird die Tinte, die von der Tintenzuführöffnung 503 zugeführt ist, in einer inneren gemeinsamen Flüssigkeitskammer 504 gespeichert, und dann wird die Tinte jedem Flüssigkeitskanal 505 zugeführt, und in dem Ansteuerzustand des Wärmeerzeugungsabschnitts 110 wird die Tinte aus der Düse 500 ausgestoßen.
Nachstehend wird der Herstellungsprozeß des erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfs unter Bezugnahme auf Fig. 33 und nachfolgende Figuren beschrieben.
(1) Nach der Ausbildung einer Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) auf der Oberflächer Verunreinigung von etwa 1 · 10¹² bis 1 · 10¹&sup6; cm&supmin;³) wurde die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zur Ausbildung eines n-leitenden vergrabenen Kollektorbereichs 2 jeder Zelle durch eine photolithographische Verarbeitung entfernt. Nach dem Erzeugen der Siliziumoxidschicht wurde die n-Verunreinigung (z. B. P, As usw.) ionenimplantiert, und ein n-leitender vergrabener Kollektorbereich 402 mit einer Konzentration der Verunreinigung von mindestens 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ wurde in einer Dicke von 2 bis 6 um durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt, um den Flächenwiderstand von 30 Ohm/ oder weniger zu erzeugen.
Anschließend wurde die Siliziumoxidschicht in dem Abschnitt zur Ausbildung des p-leitenden vergrabenen Isolierbereichs 403 entfernt, und nach dem Erzeugen der Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) wurde eine p-Verunreinigung (z. B. B usw.) ionenimplantiert, und ein p-leitender vergrabener Isolierbereich 403 mit einer Konzentration der Verunreinigung von mindestens 1 · 10¹&sup5; bis 1 · 10¹&sup7; cm&supmin; ³ wurde durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt (siehe Fig. 33).
(2) Die Siliziumoxidschicht wurde vollständig entfernt, und ein n-leitender Epitaxialbereich 404 (Konzentration der Verunreinigung von mindestens etwa 1 · 10¹³ bis 1 · 10¹&sup5; cm&supmin;³) wurde auf eine Dicke von etwa 5-20 um epitaxial aufgewachsen (Fig. 34).
(3) Eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) wurde auf der Oberfläche des n-leitenden Epitaxialbereichs 404 ausgebildet, ein Resist wurde darauf aufgetragen, und das Strukturieren wurde ausgeführt, und eine p- Verunreinigung wurde nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines p-leitenden Basisbereichs 405 mit niedriger Konzentration Ionenimplantiert. Nach dem Entfernen des Resists wurde der p-leitende Basisbereich 405 mit niedriger Konzentration (Konzentration der Verunreinigung von mindestens etwa 1 · 10¹&sup4; bis 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³) durch ein Thermodiffusionsverfahren auf eine Dicke von etwa 5-10 um aufgewachsen. Dann wurde die Oxidschicht vollständig entfernt und ferner wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) erzeugt, als die Siliziumoxidschicht in dem zu erzeugenden Abschnitt, ein p-leitender vergrabener Isolierbereich 406 wurde entfernt, und dann wurde eine BSG-Schicht durch ein CVD-Verfahren vollständig auf die Oberfläche aufgetragen, und dann wurde der p-leitende vergrabene Isolierbereich 406 mit einer Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³ in einer Dicke von etwa 10 um durch ein Thermodiffusionsverfahren erzeugt (Fig. 35). In diesem Beispiel kann der p-leitende vergrabene Isolierbereich 406 unter Verwendung von BBr&sub3; als die Diffusionsquelle erzeugt werden.
(4) Nach dem Entfernen der BSG-Schicht wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 800 nm (8000 Å) erzeugt, und die Siliziumoxidschicht wurde nur in dem Abschnitt zum Erzeugen eines n-leitenden Kollektorbereichs 407 entfernt und ein n-leitender Kollektorbereich 407 (Konzentration der Verunreinigung von etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin; ³) wurde durch n-Festphasendiffusion und Phosphorionenimplantation oder durch Thermodiffusion erzeugt, so daß der Flächenwiderstand 10 Ohm/ oder weniger betrug und er den vergrabenen Kollektorbereich 402 erreicht.
In diesem Fall betrug die Dicke des n-leitenden Kollektorbereichs 407 etwa 10 um. Anschließend wurde eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 1250 nm (12500 Å) erzeugt, um eine Wärmespeicherschicht 601 auszubilden, und die Siliziumoxidschicht in dem Zellabschnitt selektiv entfernt, und es wurde wieder eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 200 nm (2000 Å) erzeugt.
Nach dem Strukturieren des Resists wurde die Ionenimplantation einer p-Verunreinigung nur in dem Abschnitt zum Ausbilden eines Basisbereichs 408 hoher Konzentration und eines p- Isolierbereichs 409 hoher Konzentration ausgeführt. Nach dem Entfernen des Resists wurde der Siliziumoxidschichtabschnitt für den n-leitenden Emitterbereich 410 und einen n-leitenden Kollektorbereich 411 hoher Konzentration entfernt, und dann wurde eine thermisch oxidierte Schicht vollständig erzeugt, nach der n-Verunreinigung-Implantation wurden der n-leitende Emitterbereich 410 und ein n-leitender Kollektorbereich 411 hoher Konzentration durch ein Thermodiffusionsverfahren gleichzeitig erzeugt. Die Dicken sowohl des n-leitenden Emitterbereichs 410 als auch des n-leitenden Kollektorbereichs 411 hoher Konzentration betrugen 1,0 um oder weniger, und die Konzentration der Verunreinigung war etwa 1 · 10¹&sup8; bis 1 · 10²&sup0; cm&supmin;³ (Fig. 36)
(5) Ferner wurde nach dem Entfernen der Siliziumoxidschicht im Verbindungsabschnitt eines Teils der Elektrode ein Metall, wie z. B. Al usw., vollständig aufgetragen, und Al, ausgenommen ein Teil des Elektrodenabschnitts, wurde entfernt (Fig. 37).
In diesem Fall wurde das Entfernen des nicht notwendigen Teils des Aluminiums durch Ätzen ausgeführt, so daß der Kantenteil der Aluminiumelektrode nicht rechtwinklig ist, sondern stufenförmig sein kann. Da durch das gewöhnliche Naßätzverfahren die Form des Kantenteils des Aluminiums nahezu rechtwinklig wird, wurde der Resist ebenfalls zusammen mit dem Aluminium geätzt.
Nachstehend wird das Verfahren zum Entfernen des Aluminiums unter Bezugnahme auf Fig. 42 beschrieben.
Ein Positiv-Photoresist 621 wurde in einer Dicke von 1,2 um vollständig auf Aluminium aufgetragen und das Strukturieren zum Ausbilden der Elektroden ausgeführt (Fig. 42A). Anschließend wurde der Al-Abschnitt durch eine gut bekannte Mischung aus Phosphorsäure (H&sub3;PO&sub4;), Salpetersäure (HNO&sub3;) und Essigsäure (CH&sub3;COOH) bei 30 bis 50ºC naßgeätzt. Das Ätzen von Al wurde bis zu etwa einer Hälfte der anfänglichen Dicke von Al ausgeführt, wenn die Ätzrate von Al etwa 5 nm/s (3000 Å/min) betrug, und die erforderliche Zeit wurde aus dem Wert der Hälfte der Dicke der Al-Schicht, dividiert durch die Ätzrate, berechnet (Fig. 42B).
Anschließend erfolgte zum Entfernen des Positiv-Resists 621 das Eintauchen in eine wäßrige Lösung von TMAH, wobei die Konzentration von TMAH etwa 2-3% betrug und die Temperatur 30-40ºC war. Die Entfernrate des Resists war in dem Bereich von 0,5-1,0 um/min durch Ändern der Flüssigkeitstemperatur steuerbar.
Und dann wurde das rückständige Al mit derselben Ätzflüssigkeit, wie vorstehend beschrieben, geätzt. Der Endpunkt des Ätzens kann durch Änderung des Reflexionsgrads der Oberfläche des Wafers bestimmt werden (Fig. 42B).
Danach wurde der Positiv-Resist 621 durch eine Flüssigkeit entfernt, die organisches Amin freisetzt (Fig. 42E).
Wie vorstehend erwähnt, konnte durch Wiederholen der Ätzoperation das Entfernen des Resists und das Ätzen der Kantenoberfläche und der Seitenwand der Al-Elektrode, d. h. alle Seitenoberflächen, stufenförmig erfolgen.
(6) Eine SiO&sub2;-Schicht als eine Zwischenschicht 602 mit einer Funktion als eine Wärmespeicherschicht 601 wurde durch ein Sputterverfahren vollständig auf der Oberfläche in einer Dicke von 0,6 bis 1,0 um erzeugt. Die SiO&sub2;-Schicht kann durch ein CVD-Verfahren ausgebildet werden, und die Schicht kann aus SiO oder SiON hergestellt werden.
Anschließend wurde zur Ausbildung einer elektrischen Verbindung ein Durchgangsloch (TH) durch Öffnen eines Teils der Zwischenschicht 602 entsprechend dem oberen Abschnitt des Emitterbereichs 410 und des Basis-Kollektor-Bereichs 408 und 411 durch ein photolithographisches Verfahren erzeugt.
(7) HfB&sub2; wurde als eine Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 603 auf die Zwischenschicht 602 sowie auf die Emitterelektrode 413 und auf die gemeinsame Kollektor-Basis-Elektrode 412, jeweils entsprechend dem oberen Teil des Emitterbereichs 410 und des Basis-Kollektor-Bereichs 408 und 411 durch das Durchgangsloch TH in einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) aufgetragen, um eine elektrische Verbindung zu erhalten.
(8) Darauf wurde eine Materialschicht aus Al aufgetragen, um ein Paar von Verdrahtungen 604 und 609 für den Wärmeerzeugungsabschnitt 610, eine Verdrahtung 604 für die Kathode, eine Verdrahtung 609 für die Anode in einer Dicke von etwa 500 nm (5000 Å) aufgetragen. Durch Strukturieren von Al und HfB&sub2; wurden der Wärmeerzeugungsabschnitt 610 und die Verdrahtung 604 zur Verdrahtung zur Verbindung mit einem anderen Abschnitt gleichzeitig erzeugt. Das Strukturieren von Al wurde nach demselben Verfahren wie dem in (5) beschriebenen (Fig. 39) ausgeführt.
(9) Eine Schutzschicht 605, hergestellt aus SiO&sub2;, als eine Schutzschicht des Wärmeerzeugungsabschnitts 610 und als eine elektrische Isolierschicht zwischen den Al-Verdrahtungen 604 wurde durch ein Sputterverfahren oder ein CVD-Verfahren in einer Dicke von etwa 600 nm (6000 Å) abgeschieden, und danach wurde Ta als eine Schutzschicht 606 mit Antikavitationsverhalten auf dem oberen Abschnitt des Wärmeerzeugungsabschnitts 610 in einer Dicke von etwa 200 nm (2000 Å) abgeschieden. Der auf diese Weise erzeugte Wärmeerzeugungsabschnitt 610, die Ta- und die Schutzschicht wurden teilweise entfernt, um eine Kontaktfläche 607 zum Bonden auszubilden. Die Schutzschicht 605 kann anstelle von SiO&sub2; aus SiON oder SiN erzeugt werden.
(10) Auf dem Substrat 600, das Halbleiter-Funktionselemente trägt, wie vorstehend erwähnt ist, wurden ein Flüssigkeitskanal-Wandelement 501 und eine Abdeckung 502 zum Ausbilden einer Ausstoßöffnung 500 angeordnet, und ein Aufzeichnungskopf 600 mit einem Flüssigkeitskanal 505 und einer gemeinsamen Kammer 504 wurden erzeugt (Fig. 41).
Der auf diese Weise hergestellte Aufzeichnungskopf wurde bei der Blockansteuerung des Elektrizität-Wärme-Umwandlungsabschnitts 610 der Aufzeichnungs- und Betriebsprüfung unterzogen. Bei der Betriebsprüfung wurden acht Halbleiterdioden mit jedem Segment verbunden, und der Strom von 300 mA (insgesamt 2,4 A) floß in jede Halbleiterdiode. Andere Halbleiterdioden wurden nicht gestört, und ein ausreichender Ausstoß wurde erzielt. Da der vorstehend beschriebene Aufzeichnungskopf eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, war die Ansteuerenergie nur etwa 80% von dem Wert eines herkömmlichen Aufzeichnungskopfs, und es wurde ein gutes Hochfrequenz- Ansprechvermögen erzielt. Es wurden auch beste Ergebnisse hinsichtlich der Lebensdauer und der Gleichmäßigkeit der Produkte erreicht.
Bei dem zweimaligen Ätzen von Al, wie in den Schritten (5) und (8) gezeigt ist, kann durch Steuern der Dicke der geätzten Schicht beim ersten Ätzen und beim zweiten Ätzen eine optimale Stufenbedeckung der Zwischenschicht 602 erreicht werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 zusammengestellt.
Wie aus Tabelle 10 deutlich wird, kann die Stufenbedeckung der Zwischenschicht 602 viel besser mit einem geringen Unterschied der Schichtdicke zwischen dem ersten Ätzen und dem zweiten Ätzen sein.
Beim Ätzen von Al in den Schritten (5) und (8) kann durch Ausführen des Ätzens von mindestens zwei Zyklen des Ätzens von Al - Entfernen des Resists - Ätzen von Al - Entfernen des Resists - Ätzen von Al die Anzahl der Stufen, die auf der Al-Kantenoberfläche und der Seitenwand erzeugt wird, vergrößert werden, wie in Fig. 43 gezeigt, in welcher die Querschnittansicht der viermalig geätzten Al-Verdrahtungs- Kantenfläche gezeigt ist. Durch dieses Verfahren kann die Stufenbedeckung der Zwischenschicht 602 viel besser erreicht werden.
Obgleich in dem Fall des Substrats 600a des vorstehend beschriebenen Kopfs sowohl die Verbindungsfläche als auch alle Seitenflächen der Verdrahtung 604, hergestellt aus Al, und alle Seitenflächen jeder Elektrode stufenförmig sind, ist es nicht immer notwendig, wenn nur die Fläche, welche rechtwinklig zu der Richtung des Stromflusses ist (die Verbindungsfläche des Wärmeerzeugungsabschnitts 610 in der Verdrahtung 604) stufenförmig ausgebildet ist.
Ein Verfahren zum Erzeugen einer solchen stufenförmigen Kantenfläche wird nachstehend für die Verdrahtung 604 unter Bezugnahme auf Fig. 44A bis 44E beispielhaft beschrieben.
Nach dem Abscheiden von HfB&sub2; als die Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 603 und einer Schicht, hergestellt aus Al- Material, als die Verdrahtung 604, wurden durch zweimaliges Wiederholen der photolithographischen Schritte die Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 603 und die Verdrahtung 604 erzeugt. In diesem Fall kann als das Verfähren zum Ätzen der Verdrahtung 604 ein herkömmliches Naßätzverfahren oder Trockenätzverfahren durch RIE unter Anwendung von auf Cl basierendem Gas eingesetzt werden. Durch Anwendung dieser Verfahren wird die Seitenfläche der Längsrichtung der erzeugten Verdrahtung 604 nahezu rechtwinklig zu der Fläche der Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 603.
Anschließend wurde ein Resist 611 und 611a aufgetragen, mit Ausnahme eines Abschnitts entsprechend dem Wärmeerzeugungsabschnitt 610 (Fig. 44B), wurde in derselben Weise in eine wäßrige Lösung aus TMAH eingetaucht, wie vorstehend in dem Herstellungsschritt (5) des Kopfs 600 beschrieben, durch wiederholtes Ätzen und Entfernen wurde der Resist in dem Bereich entsprechend dem Wärmeerzeugungsabschnitt 610 der Verdrahtung 604 entfernt, um den Wärmeerzeugungsabschnitt 610 auszubilden (Fig. 44C). In diesem Fall wurden die zwei Verbindungsflächen des Wärmeerzeugungsabschnitts 610 der Verdrahtung 604 stufenförmig erzeugt (Fig. 44D), während die Seitenfläche nahezu rechtwinklig zu der Oberfläche der unteren Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 603 ausgebildet wurde.
Dieses Verfahren ist auf jede Elektrode der vorstehend beschriebenen Funktionselemente anwendbar, und nur die Verbindungsfläche der Elektrode kann stufenförmig erzeugt werden.
Eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, die zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung bei hoher Bildqualität in der Lage ist, kann durch Anordnen de auf diese Weise ausgebildeten Aufzeichnungskopfs 510 auf dem Hauptkörper des Bilderzeugungsgeräts und durch Anlegen eines Signals von dem Hauptkörper an den Aufzeichnungskopf 510 erhalten werden.
Nachstehend wird eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 45 beschrieben, die einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopf verwendet. Fig. 45 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Tintenstrahl- Aufzeichnungsvorrichtung 700, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet ist.
Der Aufzeichnungskopf 510 ist auf einem Schlitten 720 angeordnet, der mit einer Spindelnut 721 einer Führungsspindel 704 im Eingriff ist, die durch ein Antriebskraft-Übertragungsrad 702 und 703, in Verbindung mit der wechselseitigen Drehung eines Antriebsmotors 701, angetrieben wird, und der Kopf zusammen mit dem Schlitten 720 wechselseitig entlang einer Führung 719 in die Richtung des Pfeils "a" und "b" durch die Antriebskraft des Motors 701 angetrieben wird. Eine Drückplatte 705 für das Aufzeichnungspapier P, das durch ein Aufzeichnungsmedium-Zuführelement (nicht gezeigt) einer Papiertransportwalze 706 zugeleitet wird, drückt das Aufzeichnungspapier P entlang der Schlittenantriebsrichtung gegen die Papiertransportwalze 706.
Die Bezugszeichen 707 und 708 bezeichnen eine Photokopplerfunktion als eine Einrichtung zum Erfassen der Ausgangsposition durch Erfassen des Vorliegens eines Hebels 709 des Schlittens 720 in diesem Bereich zur Änderung der Drehrichtung des Antriebsmotors 701.
Das Bezugszeichen 710 bezeichnet ein Tragelement zum Tragen eines Verkappungselements 711 zum Bedecken des vorstehend beschriebenen Aufzeichnungskopfs 510, und 712 bezeichnet ein Saugelement zum Saugen des Verkappungselements 711 und dient zur Saugregenerierung des Aufzeichnungskopfs 510 durch eine Öffnung in der Kappe 713. 714 bezeichnet eine Reinigungsklinge, und 715 bezeichnet ein Element, das in der Lage ist, die Klinge 714 vorwärts und rückwärts zu versetzen, die auf einer Hauptkörper-Tragplatte 716 transportiert wird. Es ist nicht notwendig, daß die Reinigungsklinge 714 die gezeigte Form aufweist, denn es ist natürlich eine herkömmliche Klinge anwendbar. Das Bezugszeichen 717 bezeichnet einen Hebel zum Einleiten des Saugens zur Regenerierung durch Saugen und wird in Abhängigkeit von der Bewegung eines Kurvenkörpers 718 im Eingriff mit dem Schlitten 720 bewegt, und dessen Bewegung wird in einer bekannten Weise zur Übertragung gesteuert, wie z. B. die Reibungsänderung der Antriebskraft vom Antriebsmotor 701. Das Drucksteuerelement zum Anlegen eines Signals an den Wärmeerzeugungsabschnitt 110 oder zum Steuern des vorstehend erwähnten Mechanismus, der an dem Aufzeichnungskopf 510 angeordnet wird, ist in den Hauptkörper der Vorrichtung eingebaut, aber in der Figur nicht gezeigt.
Da in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung 700, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, der Aufzeichnungskopf 510 über die gesamte Breite des von der Aufzeichnungsmaterial-Zuführeinrichtung der Papiertransportwalze 706 zugeleiteten Aufzeichnungspapiers P wechselseitig angetrieben wird und da der Aufzeichnungskopf 510 nach dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellt ist, kann eine Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung mit hoher Genauigkeit erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung ist besonders wirkungsvoll für einen Aufzeichnungskopf und ebenso für eine Aufzeichnungsvorrichtung mit einem Tintenausstoßsystem innerhalb der Tintenstrahl-Aufzeichnungssysteme, das Wärmeenergie anwendet.
Ein typischer Aufbau und ein Wirkprinzip eines Tintenstrahlverfahrens, die bevorzugt angewendet werden, sind in dem USA-Patent Nr. 4 723 129 und dem USA-Patent Nr. 4 740 796 beschrieben. Dieses Verfahren ist entweder auf eine sogenannte Auf-Anforderung-Type oder auf eine Dauerbetriebstype anwendbar, und von diesen ist besonders die Auf-Anforderung- Type wirkungsvoll, weil durch Ansteuern eines Elektrizität- Wärme-Umwandlungselements, welches entsprechend einer Unterlage und einem Flüssigkeit (Tinte) vorhaltenden Flüssigkeitskanal angeordnet ist, durch mindestens ein Ansteuersignal, entsprechend einer Aufzeichnungsinformation, ein rascher Temperaturanstieg über ein Kernsieden hinaus erfolgt, Wärmeenergie in dem Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement erzeugt wird und dann das Filmsieden an einer wärmeaktiven Oberfläche des Aufzeichnungskopfs vorliegt, demzufolge die Blasenbildung entsprechend dem Aufzeichnungssignal im Verhältnis 1 : 1 in der Flüssigkeit (Tinte) eintritt. Die Flüssigkeit (Tinte) wird in Abhängigkeit vom Wachsen und Schrumpfen der Blase aus einer Ausstoßöffnung ausgestoßen, um mindestens ein Tröpfchen auszubilden. Wenn das Signal mit einer Impulsform ausgegeben wird, erfolgt das Wachsen und Schrumpfen augenblicklich und zweckentsprechend. Folglich wird ein Ausstoß der Flüssigkeit (Tinte) vorzugsweise mit hohem Ansprechvermögen erreicht. Ein impulsförmiges Ansteuersignal, welches in dem USA-Patent Nr. 4 463 359 und dem USA-Patent Nr. 4 345 262 beschrieben ist, wird vorzugsweise verwendet. Und auch durch Anwendung einer Bedingung für eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit an einer wärmeaktiven Oberfläche, wie in dem USA-Patent Nr. 4 313 124 beschrieben ist, wird eine noch bessere Aufzeichnung erzielt.
Als ein Aufbau eines Aufzeichnungskopfs sind in die vorliegende Erfindung einbezogen: eine Kombination der Ausstoßöffnung, eines Kanals und eines Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement (ein gerader Flüssigkeitskanal oder ein rechtwinkliger Kanal), wie in den vorstehend erwähnten Patentbeschreibungen erläutert, und ein Aufbau eines wärmeaktiven Abschnitts, der in einem gekrümmten Bereich angeordnet ist, wie in dem USA-Patent Nr. 4 558 333 und dem USA-Patent Nr. 4 459 600 beschrieben. Außerdem können ein Aufbau mit einem gemeinsamen Schlitz für eine Vielzahl von Elektrizität- Wärme-Umwandlungselemente als eine Ausstoßöffnung des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements, beschrieben in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-123670, und ein Aufbau mit einer Öffnung, die in der Lage ist, eine Druckwelle der Wärmeenergie zu absorbieren, entsprechend einer Ausstoßöffnung, wie sie in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59- 138462 beschrieben ist, wirkungsvoll in die vorliegende Erfindung einbezogen werden.
Ferner kann als ein Vollzeilen-Aufzeichnungskopf, der zur gleichzeitigen Aufzeichnung über die gesamte Breite eines Aufzeichnungsmediums in der Lage ist, entweder eine Kombination einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen, die eine Gesamtbreite überdecken, wie in den vorstehenden Patentbeschreibungen offengelegt ist, oder ein Aufbau eines einzelnen Aufzeichnungskopfs, der einstückig ausgebildet ist, verwendet werden, wobei durch das erfindungsgemäße Verfahren noch bessere Ergebnisse erreichbar sind.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung für einen Aufzeichnungskopf der austauschbaren Chiptype wirkungsvoll, welcher in der Lage ist, vom Hauptkörper zugeführte Tinte aufzunehmen und mit diesem in elektrische Verbindung zu gelangen, wenn er auf dem Hauptkörper angeordnet wird, und auch in dem Fall des Aufzeichnungskopfs mit einer Kassette, die mit dem Aufzeichnungskopf einstückig ausgebildet ist.
Die Aufzeichnungsvorrichtung wird vorzugsweise mit einer Ausstoßregeneriereinrichtung und anderen Hilfseinrichtungen für den Aufzeichnungskopf ausgestattet, da die Wirkungen des erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfs weiter stabilisiert werden können. Beispiele einer solchen Einrichtung schließen ein: eine Verkappungseinrichtung, eine Reinigungseinrichtung, eine Druck- oder Saugeinrichtung, eine zusätzliche Heizeinrichtung, wie z. B. ein Elektrizität-Wärme-Umwandlungselement, eine andere Heizeinrichtung oder eine Kombination dieser, und ein Leerlaufausstoß, getrennt von der Aufzeichnungsoperation, sind wirkungsvoll, und die stabile Aufzeichnungsoperation gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen.
Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen Aufzeichnungskopf für den Aufzeichnungsmodus zum Aufzeichnen einer einzelnen Hauptfarbe, wie z. B. Schwarz, begrenzt, sondern ist äußerst wirkungsvoll auch für den Aufzeichnungskopf zum Aufzeichnen einer Vielzahl unterschiedlicher Farben oder Vollfarben durch Farbmischung, wobei der Aufzeichnungskopf entweder einstückig ausgebildet ist oder aus einer Vielzahl von Einheiten zusammengesetzt ist.
Weiterhin ist der erfindungsgemäße Aufzeichnungskopf nicht nur auf flüssige Tinte anwendbar, sondern auch auf Tinte, welche unterhalb der Raumtemperatur fest ist, aber bei Raumtemperatur erweicht oder verflüssigt oder welche innerhalb eines Temperaturregelbereichs von 30 bis 70ºC erweicht oder verflüssigt, welcher gewöhnlich bei der Tintenstrahlaufzeichnung angewendet wird. Somit braucht die Tinte nur verflüssigt zu werden, wenn das Aufzeichnungssignal ausgegeben ist. Außerdem kann der erfindungsgemäße Aufzeichnungskopf durch entsprechend dem Aufzeichnungssignal erzeugte Wärmeenergie verflüssigte Tinte verwenden, wie z. B. die Tinte, in welcher der Temperaturanstieg durch Wärmeenergie durch die Zustandsänderung von fest nach flüssig zielgerichtet aufgenommen wird, oder die Tinte, welche in dem Nichtgebrauchszustand fest bleibt, zum Zweck der Verhinderung des Verdunstens der Tinte, oder die Tinte, welche beim Erreichen der Aufzeichnungsunterlage beginnt zu verfestigen. In diesen Fällen kann die Tinte als Feststoff oder Flüssigkeit in Ausnehmungen oder Löchern einer porösen Unterlage vorgehalten werden, wie in den Japanischen Offenlegungsschriften Nr. 54- 56847 und Nr. 60-71260 beschrieben ist, und in Gegenüberlage des Elektrizität-Wärme-Umwandlungselements angeordnet sein. Die vorliegende Erfindung ist am wirkungsvollsten, wenn das vorstehend erwähnte Filmsieden in der Tinte hervorgerufen wird, wie vorstehend erwähnt ist. Tabelle 1: Versuchsergebnisse
O: ausgezeichnet
Δ: gut Tabelle 2: Bewertungsergebnisse
O: ausgezeichnet
Δ: gut Tabelle 3: Bewertungsergebnisse
O: ausgezeichnet
Δ: gut Tabelle 4: Versuchsergebnisse
O: ausgezeichnet
Θ: besser
Δ: gut Tabelle 5: Bewertungsergebnisse
O: ausgezeichnet
Δ: gut Tabelle 6: Versuchsergebnisse
O: ausgezeichnet
Δ: gut Tabelle 7: Versuchsergebnisse
O: ausgezeichnet
Θ: besser
Δ: gut Tabelle 8: Versuchsergebnisse
O: ausgezeichnet
Θ: besser
Δ: gut Tabelle 9: Bewertungsergebnisse
O: ausgezeichnet
Δ: gut Tabelle 10
O: ausgezeichnet
Δ: gut

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Substrats (100) für einen Tintenausstoß-Aufzeichnungskopf (510), wobei das Substrat aufweist:

- eine Vielzahl von Elektrizität-Wärme-Umwandlungselementen (110),

- eine Vielzahl von Ansteuerfunktionselementen (120) und

- eine Vielzahl von Verdrahtungselektroden (104; 224), welche die jeweiligen Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente mit den jeweiligen Ansteuerfunktionselementen verbinden,

wobei das Verfahren aufweist:

- Anordnen einer Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht (103; 223) zum Erzeugen der Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente und einer Materialschicht (104; 234) zum Erzeugen der Verdrahtungselektroden auf der Widerstandsschicht auf einem Tragelement (1, 4, 101, 102; 222), und

- Ausführen von Strukturierschritten zum Strukturieren der Widerstandsschicht und der Materialschicht zum Ausbilden der Elektrizität-Wärme-Umwandlungselemente und der Verdrahtungselektroden,

dadurch gekennzeichnet, daß:

die Strukturierschritte ausgeführt werden, um die Verdrahtungselektroden (224) auszubilden, die linear geschrägte Endflächen (224-1) aufweisen, die zu den jeweils verbundenen Elektrizität-Wärme-Umwandlungselementen (110) geschrägt sind, und daher folgende Schritte aufweisen:

- Maskieren der Materialschicht (234) mit einer Strukturierungsschicht des Photoresists (300), und

- Ätzen der Materialschicht (234) während der Photoresist an Kanten der Strukturierungsschicht (300) unter Verwendung einer Tetramethylammoniumhydroxidlösung als Naßätzmittel ätzend entfernt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Ätzen durch abwechselndes Sprühen einer Ätzflüssigkeit zum Ätzen der Materialschicht und einer alkalischen Lösung, die hauptsächlich Tetramethylammoniumhydroxid enthält, ausgeführt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Ätzen durch abwechselndes Sprühen von zwei alkalischen Lösungen, die hauptsächlich Tetramethylammoniumhydroxid enthalten und auf jeweils unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden, ausgeführt wird.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Konzentration von Tetramethylammoniumhydroxid in der alkalischen Lösung 1,5-3,0% beträgt.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Maskierungsschritt die Strukturierung einer Photoresistschicht unter Verwendung einer alkalischen Lösung, die hauptsächlich Tetramethylammoniumhydroxid enthält und bei einer Temperatur von 30-55ºC erhalten wird, als Entwickler aufweist.

6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ätzen gesteuert wird, um linear geschrägte Endflächen auszubilden, die einen Winkel θ zu der Senkrechten zu der Widerstandsschicht zwischen 30º und 75º bilden.

7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen Schritt zum Erzeugen einer Schutzschicht (105) aus einem der Stoffe SiO, SiO&sub2;, SiN oder SiON der Dicke t, wobei 0,6 um ≤ t < 1 um ist, auf dem Substrat aufweist.

8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strukturierschritte ausgeführt werden, um die Verdrahtungselektroden (224) auszubilden, die linear geschrägte Endflächen (224-1) und auch linear geschrägte Seitenwände (224-2) aufweisen.

9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei die Strukturierschritte ausgeführt werden, um die Verdrahtungselektroden (224) auszubilden, die linear geschrägte Endflächen (224-1) und auch senkrechte Seitenwände aufweisen, wobei die Strukturierschritte Maskierungs- und Ätzschritte zum Erzeugen der senkrechten Seitenwände aufweisen, wobei diese Schritte von dem im Anspruch 1 erwähnten Maskierungsschritt und dem Ätzschritt unabhängig sind.

10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Materialschicht eine Aluminiumschicht ist.

11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welches Schritte zur Erzeugung einer Schutzschicht (105) auf dem Substrat und zum Anordnen von Seitenwandelementen (501) darauf aufweist, die jeweils Flüssigkeitskanäle (505) definieren, von denen jeder jeweils eines der Elektrizität- Wärme-Umwandlungselemente (110) aufweist.

12. Verfahren zum Erzeugen eines Tintenausstoß- Aufzeichnungskopfs (510), ausgeführt in Schritten, die sind:

- Erzeugen eines Substrats nach dem Verfahren des Anspruchs 11, und

- Anordnen eines Plattenelements (502) auf dem Substrat mit einer Tintenzuführöffnung (503).

13. Verfahren zum Erzeugen eines Tintenausstoß- Aufzeichnungskopfs (510), welches das Erzeugen eines Substrats dafür nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.