JP2000108355A

JP2000108355A - 液体噴射記録装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000108355A
Application number: JP28364398A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Fukukawa; 敦福川; Michiaki Murata; 道昭村田; Takayuki Takeuchi; 孝行竹内
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-10-06
Filing date: 1998-10-06
Publication date: 2000-04-18
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: JP3584752B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ゲート電極と発熱抵抗体とを多結晶Ｓｉで同
時に形成すると共に、電源配線での電圧降下を抑制し、
各発熱抵抗体から均一な液滴を飛翔させ、記録画像の画
質の向上を図った液体噴射記録装置を提供する。【解決手段】ヒーター基板３となるＳｉ基板上に駆動
素子２１やロジック回路部４４を形成し、その際にこれ
らのゲート電極とともに発熱抵抗体部３１を多結晶Ｓｉ
にて形成する。第１の層間絶縁膜５５を成膜、コンタク
トホール３７を形成後、第１の金属配線層を形成して発
熱抵抗体部３１の一端から折り返した折り返し配線５
７、および個別電極５８、金属配線５９を形成する。そ
の後、第２の層間絶縁膜６０を成膜し、ＶＩＡ開口６１
を形成後、第２の金属配線層として、電源配線６３およ
び接地電極配線６４を形成する。その後、ヒーターピッ
ト８をドライエッチングで形成し、耐液体層４０，表面
保護膜４１，樹脂層４２を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体流路内に保持
された液体に熱エネルギーを印加し、液体中に発生する
気泡の成長時の圧力により液体を噴射して記録を行うサ
ーマルタイプの液体噴射記録装置およびその製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、サーマルタイプの液体噴射記
録装置における液体噴射過程の一例の説明図である。図
中、１は流路基板、２は液体流路、３はヒーター基板、
４は個別電極、５は共通電極、６は発熱抵抗体、７は樹
脂層、８はヒーターピット、９はノズル、１０は液体、
１１は気泡、１２は液滴である。流路基板１には、液体
流路２となる多数の溝が形成される。またヒーター基板
３には、発熱抵抗体６と、その発熱抵抗体６に電気エネ
ルギーを供給するための個別電極４および共通電極５が
形成され、その上に樹脂層７が形成される。樹脂層７
は、少なくとも発熱抵抗体６の上部が除去され、ヒータ
ーピット８が形成される。そして流路基板１とヒーター
基板３が位置合わせ後、接合されて液体噴射記録装置が
形成されている。この接合によって液体流路２が形成さ
れ、その端部がノズル９となる。また、液体流路２には
図示しない液体供給手段から液体１０が供給される。

【０００３】図１１（Ａ）に示すように、液体流路２に
液体１０が供給されている状態において、外部から与え
られる画像信号に基づき、駆動すべき発熱抵抗体６に対
して個別電極４および共通電極５により電気エネルギー
を供給する。発熱抵抗体６は、与えられた電気エネルギ
ーを熱エネルギーに変換し、液体流路２中の液体１０を
加温する。液体流路２内では、液体１０が急激に沸騰
し、図１１（Ｂ）に示すよう気泡１１が発生する。発生
した気泡１１は液体流路２内で急速に成長する。このと
きの気泡１１の成長時の圧力によって、液体流路２内の
液体１０は両側に押しやられ、図１１（Ｃ）に示すよう
に一方はノズル９から押し出される。

【０００４】発熱抵抗体６による液体１０の加熱終了
後、図１１（Ｄ）に示すように気泡１１は縮小し、液体
流路２内の液体は発熱抵抗体６へと引かれる方向に力を
受ける。しかし、ノズル９から押し出された液体１０は
慣性力によってそのまま移動を続ける。そして一部が液
体流路２内の液体１０からちぎれ、図１１（Ｅ）に示す
ように液滴１２として飛翔する。飛翔した液滴１２は、
紙などの図示しない被記録媒体に付着し、被記録媒体上
に記録画素を形成する。

【０００５】図１２は、従来のサーマルタイプの液体噴
射記録装置においてヒーター基板上に形成される発熱抵
抗体を含む電気回路の概略を示す平面図である。図中、
２１は駆動素子、２２は接地電極である。発熱抵抗体６
は、ヒーター基板３上に多数配列されている。各発熱抵
抗体６には、これらに対して個別に駆動エネルギーを伝
達するための個別電極４と、通常、電源電極配線として
機能する共通電極５が接続されている。

【０００６】個別電極４は、それぞれの発熱抵抗体６を
駆動制御するための駆動素子２１に接続されている。ま
た駆動素子２１の端部にも共通の配線が接続され、通
常、接地電極２２として機能する。また、駆動素子２１
には図示しない信号線が接続されており、この信号線を
介して画像情報に応じた駆動素子２１のＯＮ／ＯＦＦ信
号が送られる。信号線を介してＯＮ信号が駆動素子２１
に与えられると、駆動素子２１がＯＮ状態となり、この
ＯＮ状態になった駆動素子２１に接続されている発熱抵
抗体６に電流が流れ、発熱抵抗体６が発熱することにな
る。

【０００７】発熱抵抗体６の材料としてどのような材料
を用いるかは、各種検討されている。その中で多結晶Ｓ
ｉは、通常のＭＯＳＬＳＩプロセスのゲート電極材料と
して用いられるため、ＬＳＩロジック回路を搭載した液
体噴射ヘッドにおいては、駆動素子２１などのＬＳＩの
ゲート電極と発熱抵抗体６の材料の共通化が可能であ
る。そのため、製造工程を簡略化でき、ひいては低コス
トでヘッドを作製できるという利点があり、検討されて
きた。例えば特公平７−６４０７２号公報などにも記載
されている。また、多結晶Ｓｉの抵抗値はｎ型あるいは
ｐ型の不純物イオン（ドナーもしくはアクセプタ）の注
入量で規定されるため、抵抗値の調整が容易でしかも制
御性が高いという特長もある。

【０００８】図１３、図１４は、発熱抵抗体の材料とし
て多結晶Ｓｉを用いた場合の従来の液体噴射記録装置の
製造工程の一例を示す断面図、図１５ないし図１７は、
同じく平面図、図１８は、従来の液体噴射記録装置の一
例を示す断面図である。図中、３１は発熱抵抗体部、３
２は高抵抗多結晶Ｓｉ、３３は低抵抗多結晶Ｓｉ、３４
はゲート電極、３５はソース／ドレイン拡散層、３６は
層間絶縁膜、３７はコンタクトホール、３８は金属配線
層、３９はボンディングパッド、４０は耐液体層、４１
は表面保護膜、４２は樹脂層、４３はフィールド酸化
膜、４４はロジック回路領域、４５は液体供給口であ
る。

【０００９】ヒーター基板３となるＳｉ基板上にフィー
ルド酸化膜４３を形成し、発熱抵抗体部３１の蓄熱層を
形成するとともに、駆動素子２１の領域、ロジック回路
領域４４などを分離する。その後、図示しないゲート酸
化膜を成膜し、その上に多結晶Ｓｉを成膜する。多結晶
Ｓｉには、高抵抗多結晶Ｓｉ３２の部分を除き、不純物
をドープして低抵抗化する。そしてパターニングし、高
抵抗多結晶Ｓｉ３２および低抵抗多結晶Ｓｉ３３からな
る発熱抵抗体部３１と、駆動素子２１およびロジック回
路領域４４のゲート電極３４が形成される。駆動素子２
１およびロジック回路領域４４には、さらに、ソース／
ドレイン拡散層３５を形成する。このような工程を経た
後、層間絶縁膜３６が形成され、図１３（Ａ）および図
１５の状態となる。なお、駆動素子２１のゲート電極３
４は、多結晶Ｓｉによってロジック回路領域４４のＬＳ
Ｉと接続している。

【００１０】図１３（Ｂ）に示す工程において、層間絶
縁膜３６にコンタクトホール３７を開口する。このコン
タクトホール３７は、図１６に示すように発熱抵抗体部
３１の両端に設けられた低抵抗多結晶Ｓｉ３３の部分
や、駆動素子２１のソースおよびドレインなどに設けら
れる。

【００１１】図１３（Ｃ）に示す工程において、各素子
間を接続するための金属配線層３８を形成する。これに
より、図１７に示すように、発熱抵抗体部３１の一端と
駆動素子２１が個別電極４により接続されるとともに、
発熱抵抗体部３１の他端には共通電極５が形成される。
共通電極５は、チップの外周部分を利用して後部に引き
回される。また、駆動素子２１の他端も共通化され、ロ
ジック回路部４４を避けて後部に引き回される。これら
の配線の端部は、ボンディングパッド３９となる。もち
ろん、ロジック回路部４４内の配線も形成されるととも
に、ロジック回路部４４への電力および信号線も後部に
引き出され、ボンディングパッド３９が形成される。

【００１２】図１３（Ｄ）に示す工程において、発熱抵
抗体部３１上のヒーターピット８となる部分の層間絶縁
膜３６をウェットエッチング法にて除去する。そして図
１４（Ａ）に示す工程において、液体から発熱抵抗体部
３１を保護する耐液体層４０（例えばＳｉ窒化膜とＴａ
の２層膜）を形成する。さらに図１４（Ｂ）に示す工程
において、デバイスの表面を保護するため、例えば化学
的気相成長（ＣＶＤ）法で形成した燐珪酸ガラスなどに
より表面保護膜４１を形成する。最後に図１４（Ｃ）に
示す工程において、液体からデバイスを保護するための
ポリイミドなどによる樹脂層４２を形成し、ヒーター基
板３が作製される。

【００１３】これとは別に、発熱抵抗体部３１に対応し
て液体流路２となる多数の溝が形成されるとともに、液
体供給口４５となる貫通孔などが流路基板１に形成され
る。そして、上述のようにして作製されたヒーター基板
３と位置合わせし、接合することによって、図１８に示
すような液体噴射記録装置となる。

【００１４】このような液体噴射記録装置では、ヒータ
ー基板３上に、多結晶Ｓｉからなる発熱抵抗体部３１
と、その発熱抵抗体部３１に電流を供給する駆動素子２
１と、画像情報の信号処理を行うロジック回路部４４を
ＬＳＩプロセスを用いて形成している。そのため、発熱
抵抗体部３１を形成する工程を別に設ける必要がなく、
工程が簡素化されて製造コストを低減することができ
る。

【００１５】上述の構成では、発熱抵抗体部３１は高抵
抗多結晶Ｓｉ３２と低抵抗多結晶Ｓｉ３３とからなる。
高抵抗多結晶Ｓｉ３２の領域は主に発熱領域を規定す
る。一方、層間絶縁膜３６、表面保護膜４１や樹脂層４
２の下に位置する多結晶Ｓｉは、たとえ抵抗が高く十分
な発熱量があっても、液体に伝わる熱エネルギーは小さ
くなる。そのため、余分なエネルギーロスを小さくする
という点から、層間絶縁膜３６、表面保護膜４１や樹脂
層４２の下に位置する多結晶Ｓｉには、あらかじめ高濃
度の不純物イオンを注入し、抵抗を十分に下げている。

【００１６】このような従来の液体噴射記録装置におい
ては、１層のみの金属配線層３８によって各部の配線を
行っている。そのため、図１７にも示したように、共通
電極５などの電源配線と他の配線を同じ層で形成するた
めに、電源配線のために十分な配線面積を取ることがで
きない。特に発熱抵抗体部３１よりもノズル側の長さ
は、液体の噴射効率の面からなるべく短くしたい。その
ため、共通電極５の配線幅は制限されてしまう。

【００１７】このように、共通電極５などの電源配線の
幅が狭くなると、この配線抵抗が顕在化するという問題
がある。この共通電極５の配線抵抗による電圧降下によ
って、各発熱抵抗体部３１の位置によって供給される電
圧が異なり、熱エネルギーの発生量がそれぞれ異なって
しまう。このように熱エネルギーの発生量が異なると、
各ノズル９から噴射される液滴の体積等にバラツキが生
じ、一様な画質の画像を記録できないという問題があっ
た。

【００１８】このような問題に対し、各発熱抵抗体間で
発生する熱エネルギーのバラツキを小さくする方法とし
て、以下に示す提案がなされている。まず、特開昭５９
−１８４６６５号公報では、配線抵抗を発熱抵抗体の
０．５〜２．０倍にすることで、配線抵抗にバラツキが
ある場合でも発生する熱エネルギーのバラツキを小さく
する提案がなされている。特開昭６０−２０４３７０号
公報では、配線長の短い電極は迂回させたり配線幅を狭
くし、配線抵抗を全ての電極に関して揃える提案がなさ
れている。また、特開平１−９９８５４号公報では、配
線抵抗を発熱体抵抗値の１／３以下にする提案がなされ
ている。

【００１９】しかし、発熱抵抗体の配列位置による配線
抵抗のバラツキは、これらの従来の提案を用いても大幅
に改善することは困難であった。また、上述の特開昭６
４−９９８５４号公報に記載されている提案では、発熱
抵抗体を高密度化した場合に電極の配線抵抗値が高くな
り、エネルギー効率が悪化する等の問題点があった。

【００２０】また、液滴をノズルから噴射する際の発熱
抵抗体の温度は３００℃近傍まで上昇する。そのため、
液滴を繰り返して噴射するのに伴い、金属製の耐液体層
が液体と化学的相互作用により変質を起こす。これによ
って発熱抵抗体の熱効率が長期にわたって経時的に変化
し、噴射した液滴の総数が増加するにつれて液滴の体積
が次第に変化する。

【００２１】上述のように配線抵抗に起因して各発熱抵
抗体による熱エネルギーの発生量が異なると、発熱抵抗
体の変質の度合いは、当然、各発熱抵抗体により異なる
ので、経時的な液滴の体積変化の割合は複数のノズル相
互に関して異なったものとなる。このため、従来の液体
噴射記録装置では、液滴の噴射総数が増加するにつれ、
複数のノズル相互の液滴の体積の差が顕著となり、記録
画像の画質は装置の稼働時間の増加に伴い徐々に悪化し
てしまう。

【００２２】他の対策例として、例えば特開平８−１０
８５３６号公報に記載されているように、発熱抵抗体の
ノズル側で共通に接続していた共通電極５を、各発熱抵
抗体ごとに後部へ折り返し、また、電源配線と接地電極
配線を２層目の金属配線で形成することにより配線幅を
広くして抵抗を下げ、電圧降下による不具合を非常に小
さくする技術が提案されている。この方式では、上述の
ような経時変化による不具合もなく、有効な方式であ
る。しかし、この文献に記載されている液体噴射記録装
置は、構造的に上述の各構成とは異なり、発熱抵抗体と
各ＬＳＩは配線層を挟んで上下に存在している。そのた
め、例えば図１３〜図１８に示したように各ＬＳＩのゲ
ート電極と発熱抵抗体を同時に形成することは不可能で
あり、例えば多結晶Ｓｉの着膜およびパターニングを２
回行わなければならず、製造工程が複雑化してコストを
押し上げるという問題があった。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、ＬＳＩのゲート電極材料と
発熱抵抗体とを多結晶Ｓｉで同時に形成できるととも
に、ＬＳＩデバイス特性を損なうことなく電源配線にお
ける電圧降下を抑制し、各発熱抵抗体において均一な液
滴を飛翔させ、記録画像の画質の向上を図った液体噴射
記録装置を提供することを目的とするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、液体噴射記録
装置において、発熱抵抗体を駆動素子（特にゲート電
極）とともに形成して製造工程を簡素化するとともに、
その上に第１の層間絶縁層、第１の金属配線層、第２の
層間絶縁層、第２の金属配線層をこの順で積層する。こ
のとき、発熱抵抗体の一方の端に、第１の層間絶縁層に
開口されたスルーホールを介して第１の金属配線層と接
続し、その第１の金属配線層は隣接する発熱抵抗体の間
を通して折り返し、第２の層間絶縁膜に開口したスルー
ホールを介して第２の金属配線層で形成された電源配線
に接続する。また、発熱抵抗体の他端は第１の層間絶縁
層に開口したスルーホールを介して第１の金属配線層と
接続し、第１の金属配線層により前記駆動素子の一端に
接続する。さらに駆動素子の他端は、第１の層間絶縁層
に開口したスルーホールを介して第１の金属配線層に接
続し、さらに第２の層間絶縁層に開口したスルーホール
を介して、第２の金属配線層で形成された接地電極配線
に接続する。これによって、第２の金属配線層として形
成する電源配線の配線抵抗を無視できる程度に低下させ
ることができるとともに、この電源配線から各発熱抵抗
体への配線距離を等しくして、各発熱抵抗体における発
熱量を一定にすることができる。そのため、噴射される
液滴の体積がそろい、高画質化を図ることができる。

【００２５】また本発明は、液体噴射記録装置の製造方
法において、上述のようにして、発熱抵抗体および駆動
素子を形成し、その上に第１の層間絶縁層、第１の金属
配線層、第２の層間絶縁層、第２の金属配線層を形成
し、その後、ホトリソグラフィー法とドライエッチング
法を用いて発熱抵抗体の上を開口することによりヒータ
部を形成する。これによって、複数の層を１度に、しか
も高精度に加工してヒーターピットを形成することがで
きる。その後、耐液体層、第２の金属配線層の保護膜、
樹脂膜を順次形成すればよい。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の液体噴射記録装
置の実施の一形態を示す断面図、図２ないし図５は、同
じく製造工程の一例を示す工程図、図６ないし図１０
は、同じく製造工程の一例における平面レイアウト図で
ある。図中、図１１ないし図１８と同様の部分には同じ
符号を付してある。５１はゲート酸化膜、５２は多結晶
Ｓｉ薄膜、５３，５４は導電性多結晶Ｓｉ膜、５５は第
１の層間絶縁膜、５６は第１の金属配線層、５７は折り
返し配線、５８は個別電極、５９は金属配線、６０は第
２の層間絶縁膜、６１はＶＩＡ開口、６２は第２の金属
配線層、６３は電源配線、６４は接地電極配線である。

【００２７】まず図２（Ａ）に示すヒーター基板８とな
るＳｉ基板の表面に、図２（Ｂ）に示すように通常のＬ
ＯＣＯＳ（ＬｏｃａｌＯｘｉｄａｔｉｏｎｏｆＳ
ｉ）法を用いてフィールド酸化膜４３を形成し、トラン
ジスタ領域を規定する。ここでは、後にロジック回路領
域４４および駆動素子２１の領域等に相当する領域をフ
ィールド酸化膜４３によってそれぞれ分離している。フ
ィールド酸化膜４３は、例えば１０００℃の水素燃焼酸
化で約１．５μｍ成長させて形成することができる。こ
のフィールド酸化膜４３は、素子分離用としてだけでな
く、後に発熱抵抗体である多結晶Ｓｉの下の蓄熱層とし
ても機能させるので、できるだけ厚いことが望ましい。

【００２８】続いて図２（Ｃ）に示す工程において、ト
ランジスタのゲート酸化膜５１を形成する。このゲート
酸化膜５１は、例えば、１０００℃の水素燃焼酸化で約
１μｍ成長させて形成することができる。

【００２９】続いて図２（Ｄ）に示す工程において、Ｍ
ＯＳトランジスタのゲート電極３４と発熱抵抗体部３１
の材料となる多結晶Ｓｉ薄膜５２を着膜する。多結晶Ｓ
ｉ薄膜５２は、例えばＣＶＤ（化学的気相成長）法で約
０．４μｍ着膜させることができる。次に図２（Ｅ）に
示す工程において、多結晶Ｓｉ薄膜５２にｎ型不純物で
あるリンをイオン注入法にて全面に導入する。この段階
で多結晶Ｓｉ薄膜５２は、導電性多結晶Ｓｉ膜５３にな
る。この導電性多結晶Ｓｉ膜５３は、後に高抵抗多結晶
Ｓｉ３２となるものである。さらに図３（Ａ）に示す工
程において、高抵抗多結晶Ｓｉ３２となる領域をホトリ
ソグラフィー法で形成したレジストで覆い、ｎ型不純物
であるリンをイオン注入し、高抵抗多結晶Ｓｉ３２とな
る領域を除く領域を、さらに抵抗の低い導電性多結晶Ｓ
ｉ膜５４にする。この抵抗の低い導電性多結晶Ｓｉ膜５
４は、発熱抵抗体部３１の低抵抗多結晶Ｓｉ３３あるい
はＭＯＳトランジスタのゲート電極３４となるものであ
る。続いて図３（Ｂ）に示す工程において、ホトリソグ
ラフィー法とフッ素系のガスを用いたドライエッチング
法を用いて、発熱抵抗体部３１と、Ｍ０Ｓトランジスタ
のゲート電極３４をパターニング（加工）する。発熱抵
抗体部３１は、高抵抗多結晶Ｓｉ３２および低抵抗多結
晶Ｓｉ３３によって構成される。

【００３０】その後、図３（Ｃ）に示す工程において、
ＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン拡散層３５を、
批素のイオン注入法とその後の熱処理にて形成する。続
いて図３（Ｄ）に示す工程において、第１の層間絶縁膜
５５を形成する。ここでは、第１の層間絶縁膜５５とし
て、ＣＶＤ法で約６００ｎｍ着膜したＢＰＳＧ（Ｂｏｒ
ｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅｇｌａｓｓ）膜
に平坦化のための熱処理を施したものを用いる。この段
階での平面レイアウトを図６に示す。各構成要素である
発熱抵抗体３１、駆動素子２１、ロジック回路領域４４
が個別に形成されている。また、駆動素子２１のゲート
電極３４は、導電性多結晶Ｓｉ膜５４によってロジック
回路領域４４に接続されている。

【００３１】続いて図３（Ｅ）に示す工程において、ホ
トリソグラフィー法とフッ素系のガスを用いたドライエ
ッチング法にて各素子の電気的接続口となるコンタクト
ホール３７を開口する。この段階での平面レイアウトを
図７に示す。なお、駆動素子２１のゲート電極３４から
延びる導電性多結晶Ｓｉ膜５４についても、ロジック回
路領域４４内でロジック回路と接続するためのコンタク
トホールが形成される。

【００３２】続いて図４（Ａ）に示す工程において、第
１の金属配線層５６を形成する。ここでは第１の金属配
線層５６として、スパッタ法で約１μｍ着膜したＡｌ−
１％Ｓｉ膜を用い、パターニングはホトリソグラフィー
法と塩素系ガスを用いたドライエッチング法で実施し
た。ドライエッチング法を用いることによって微細な配
線を形成することができ、ウェットエッチング法に比
べ、高精細化が可能である。また図４（Ａ）以降では、
このパターニング後の第１の金属配線層５６を、機能ご
とに、折り返し配線５７，個別電極５８，金属配線５９
として示している。この段階での平面レイアウトは、図
８に示すようになる。折り返し配線５７は、図８に示す
ように発熱抵抗体部３１のノズル側の低抵抗多結晶Ｓｉ
３３から、隣接する発熱抵抗体部３１の間を折り返して
配線されている。また、個別電極５８は、発熱抵抗体部
３１の他側の低抵抗多結晶Ｓｉ３３と駆動素子２１の一
端を接続する。金属配線５９は、駆動素子２１の他端を
電気的に接続している。

【００３３】続いて図４（Ｂ）に示す工程において、第
１の金属配線層５６と後述する第２の金属配線層６２の
間を電気的に絶縁するための第２の層間絶縁膜６０を形
成する。ここでは第２の層間絶縁膜６０として、シラン
系のガスを用いたプラズマＣＶＤ法で形成した約７００
ｎｍのＳｉ酸化膜を用いる。

【００３４】続いて図４（Ｃ）に示す工程において、第
１の金属配線層５６と第２の金属配線層６２の接続口と
なるいわゆるＶＩＡ開口６１をホトリソグラフィー法と
フッ素系ガスを用いたドライエッチング法にて開口す
る。この段階での平面レイアウトを図９に示している。
折り返し配線層５７の端部と、駆動素子２１の他端と接
続されている金属配線５９の上に開口されている。

【００３５】次に図４（Ｄ）に示す工程において、第２
の金属配線層６２を形成する。ここでは第２の金属配線
層６２として、スパッタ法で約１μｍ着膜したＡｌ−１
％Ｓｉ膜を用い、パターニングはホトリソグラフィー法
と塩素系ガスを用いたドライエッチング法で実施した。
また、図４（Ｄ）以降では、この第２の金属配線層６２
を、機能ごとに電源配線６３，接地電極配線６４として
示している。この段階での平面レイアウトを図１０に示
している。折り返し配線５７および駆動素子２１の金属
配線５９は、ＶＩＡ開口６１を介してそれぞれ第２の金
属配線層６２で形成される電源配線６３および接地電極
配線６４に接続されている。図１０に示すように、電源
配線６３および接地電極配線６４を幅広く形成できるた
め、これらの配線を十分に低抵抗化することができる。
そのため、実用的な駆動条件において電源配線６３およ
び接地電極配線６４における電圧降下はほとんど無視で
きるレベルまで抑制することができる。なお、第２の金
属配線層６２は、ボンディングパッド３９の部分にも形
成され、この部分の強度を増している。

【００３６】続いて図５（Ａ）に示す工程において、発
熱抵抗体部３１の上部の絶縁膜、すなわち第１の層間絶
縁膜５５と第２の層間絶縁膜６０の２層の膜をホトリソ
グラフィー法とフッ素系ガスを用いたドライエッチング
法にて除去してヒーターピット８を形成する。ここでは
異種の２層構造の膜、すなわち第１の層間絶縁膜５５と
第２の層間絶縁膜６０を除去するため、従来、ヒーター
ピットの加工に用いていたウェットエッチング法ではい
わゆるアンダーカットが発生するため、両者のエッチン
グレートを高精度で合わせない限り、形状の制御が難し
い。その点、ドライエッチング法による加工では膜種に
よらずほぼ垂直に加工できるため、２層構造の膜でも形
状制御性よく加工できるという利点がある。

【００３７】続いて図５（Ｂ）に示す工程において、耐
液体層４０を形成する。耐液体層４０としては、Ｓｉ窒
化膜とＴａ膜を用いることができる。Ｓｉ窒化膜は、ア
ンモニア系ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で着膜するこ
とができ、その上にＴａ膜をスパッタ法で着膜すること
ができる。これら２層膜をホトリソグラフィー法とフッ
素系ガスを用いたプラズマエッチング法でパターニング
する。耐液体層４０は、ヒーターピット８の凹部を覆う
ように形成される。

【００３８】続いて図５（Ｃ）に示す工程において、第
２の金属配線層６２等が形成されたデバイス表面を保護
する表面保護膜４１を形成する。表面保護膜４１として
は、ＣＶＤ法で形成した燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）膜を用
いることができ、パターニングはホトリソグラフィー法
とフッ酸溶液を用いたウェットエッチング法により行う
ことができる。最後に図５（Ｄ）に示す工程において、
液体からデバイスを保護するための樹脂層４２を形成す
る。ここでは樹脂層４２として感光性ポリイミドを用
い、露光現像によりヒーターピット８の部分を開口し
た。このようにして、ヒーター基板３の作製を完了す
る。

【００３９】一方、流路基板１については従来と同様で
あり、例えばＳｉ基板に、発熱抵抗体部３１に対応した
液体流路となる溝と、液体リザーバおよび液体供給口４
５となる貫通孔を形成する。そして、上述のようにして
作製されたヒーター基板３と位置合わせ後、接合する。
これによって、図１に示すような液体噴射記録装置が作
製される。

【００４０】このようにして作製された液体噴射記録装
置では、上述のように電源配線６３および接地電極配線
６４における電圧降下をほとんど無視できる程度にする
ことができるので、各発熱抵抗体部３１に均等に電気エ
ネルギーを供給することができ、ほぼそろった液量の液
滴を噴射し、記録を行うことができる。そのため、高画
質の画像を得ることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ＬＳＩのゲート電極材料として用いている多
結晶Ｓｉを発熱抵抗体として用い、ＬＳＩのゲート電極
とともに発熱抵抗体を形成することができるので、製造
工程を簡素化し、低コスト化を実現することができる。
また、このような構成においても、ＬＳＩデバイス特性
を損なうことなく、２層目の金属配線で構成される電源
配線と接地電極配線を幅広のパターンとして形成するこ
とが可能となり、電源配線等における電圧降下を抑制
し、各発熱抵抗体の発熱によって噴射される液滴量を均
一にして高画質化を図ることができる。さらに、折り返
し電極配線とヒーターピットをドライエッチングなどの
ＲＩＥ法で加工しているため、その形状を正確に形成す
ることができ、微細化が可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態を
示す断面図である。

【図２】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態に
おける製造工程の一例を示す工程図である。

【図３】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態に
おける製造工程の一例を示す工程図（続き）である。

【図４】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態に
おける製造工程の一例を示す工程図（続き）である。

【図５】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態に
おける製造工程の一例を示す工程図（続き）である。

【図６】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態の
製造工程の一例における多結晶Ｓｉの形成後の平面レイ
アウト図である。

【図７】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態の
製造工程の一例におけるコンタクトホールを形成後の平
面レイアウト図である。

【図８】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態の
製造工程の一例における第１の金属配線層を形成後の平
面レイアウト図である。

【図９】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態の
製造工程の一例におけるＶＩＡ開口形成後の平面レイア
ウト図である。

【図１０】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態
の製造工程の一例における第２の金属配線層を形成後の
平面レイアウト図である。

【図１１】サーマルタイプの液体噴射記録装置におけ
る液体噴射過程の一例の説明図である。

【図１２】従来のサーマルタイプの液体噴射記録装置
においてヒーター基板上に形成される発熱抵抗体を含む
電気回路の概略を示す平面図である。

【図１３】発熱抵抗体の材料として多結晶Ｓｉを用い
た場合の従来の液体噴射記録装置の製造工程の一例を示
す断面図である。

【図１４】発熱抵抗体の材料として多結晶Ｓｉを用い
た場合の従来の液体噴射記録装置の製造工程の一例を示
す断面図（続き）である。

【図１５】発熱抵抗体の材料として多結晶Ｓｉを用い
た場合の従来の液体噴射記録装置の製造工程の一例を示
す多結晶Ｓｉ形成後の平面図である。

【図１６】発熱抵抗体の材料として多結晶Ｓｉを用い
た場合の従来の液体噴射記録装置の製造工程の一例を示
すコンタクトホール形成後の平面図である。

【図１７】発熱抵抗体の材料として多結晶Ｓｉを用い
た場合の従来の液体噴射記録装置の製造工程の一例を示
す金属配線層を形成後の平面図である。

【図１８】従来の液体噴射記録装置の一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１…流路基板、２…液体流路、３…ヒーター基板、４…
個別電極、５…共通電極、６…発熱抵抗体、７…樹脂
層、８…ヒーターピット、９…ノズル、１０…液体、１
１…気泡、１２…液滴、２１…駆動素子、２２…接地電
極、３１…発熱抵抗体部、３２…高抵抗多結晶Ｓｉ、３
３…低抵抗多結晶Ｓｉ、３４…ゲート電極、３５…ソー
ス／ドレイン拡散層、３６…層間絶縁膜、３７…コンタ
クトホール、３８…金属配線層、３９…ボンディングパ
ッド、４０…耐液体層、４１…表面保護膜、４２…樹脂
層、４３…フィールド酸化膜、４４…ロジック回路領
域、４５…液体供給口、５１…ゲート酸化膜、５２…多
結晶Ｓｉ薄膜、５３，５４…導電性多結晶Ｓｉ膜、５５
…第１の層間絶縁膜、５６…第１の金属配線層、５７…
折り返し配線、５８…個別電極、５９…金属配線、６０
…第２の層間絶縁膜、６１…ＶＩＡ開口、６２…第２の
金属配線層、６３…電源配線、６４…接地電極配線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹内孝行神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内Ｆターム(参考） 2C057 AF54 AG46 AG83 AG91 AK07 AP11 AP51 AQ02 BA05 BA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に列状に発熱抵抗体が形成される
とともに該発熱抵抗体を駆動する駆動素子が形成され、
さらに第１の層間絶縁層、第１の金属配線層、第２の層
間絶縁層、第２の金属配線層がこの順で積層されてお
り、前記発熱抵抗体の一方の端に前記第１の層間絶縁層
に開口されたスルーホールを介して前記第１の金属配線
層と接続されるとともに該第１の金属配線層は隣接する
前記発熱抵抗体の間を通って折り返され前記第２の層間
絶縁膜に開口したスルーホールを介して前記第２の金属
配線層で形成された電源配線に接続され、前記発熱抵抗
体の他端には前記第１の層間絶縁層に開口したスルーホ
ールを介して前記第１の金属配線層と接続されるととも
に該第１の金属配線層により前記駆動素子の一端に接続
され、前記駆動素子の他端に接続された前記第１の金属
配線層は前記第２の層間絶縁層に開口したスルーホール
を介して前記第２の金属配線層で形成された接地電極配
線に接続されていることを特徴とする液体噴射記録装
置。
【請求項２】前記発熱抵抗体は多結晶Ｓｉであること
を特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録装置。
【請求項３】基板上に列状に発熱抵抗体を形成すると
ともに該発熱抵抗体を駆動する駆動素子を形成した後、
第１の層間絶縁膜を形成し、前記発熱抵抗体の両端およ
び前記駆動素子の接続端に接続口となるスルーホールを
前記第１の層間絶縁膜に形成し、前記スルーホールを介
して前記発熱抵抗体と接続する配線を少なくとも形成す
る第１の金属配線層を形成し、続いて第２の層間絶縁膜
を形成するとともに第１の金属配線層と第２の金属配線
層を接続するスルーホールを形成し、さらに電源配線お
よび接地電極配線を含む第２の金属配線層を形成し、そ
の後ホトリソグラフィー法とドライエッチング法を用い
て前記発熱抵抗体の上を開口することによりヒータ部を
形成し、該ヒータ部に耐液体層を形成し、前記第２の金
属配線層の保護膜、樹脂膜を順次形成することを特徴と
する液体噴射記録装置の製造方法。
【請求項４】前記発熱抵抗体として多結晶Ｓｉを用い
ることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射記録装置
の製造方法。