JP2001301179A

JP2001301179A - 記録ヘッドの製造方法及び記録ヘッド

Info

Publication number: JP2001301179A
Application number: JP2000247588A
Authority: JP
Inventors: Katsuto Shimada; 田勝人島; Akira Matsuzawa; 沢明松
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2001-10-30

Abstract

(57)【要約】【課題】歩留まりの低下を回避すると共に、製造時間
の短縮化が図れる記録ヘッドの製造方法を提供するこ
と。【解決手段】本発明の記録ヘッドの製造方法は、少な
くとも一側面が単結晶シリコンで構成された基板１の当
該一側面上に多結晶シリコン膜２を形成する第１成膜工
程を備える。多結晶シリコン膜２の、基板１における圧
力室形成部分に対応する領域を除いた領域に、高濃度の
ボロンが拡散される。多結晶シリコン膜２上に弾性膜４
が形成され、弾性膜４の、基板１における圧力室形成部
分に対応する領域の一部に圧電素子５が形成される。ま
た、弾性膜４の、基板１における圧力室形成部分に対応
する領域の他の一部が除去されて、エッチング用孔７が
形成される。エッチング用孔７から、異方性湿式エッチ
ングによって、多結晶シリコン膜２のボロンが拡散され
ていない部分及び当該部分の下方の基板１の一側面部分
が除去されて圧力室８が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
記録装置等の記録ヘッドを製造する方法に関し、とりわ
け、歩留まりの低下を回避すると共に、製造時間の短縮
化が図れる方法に関している。

【０００２】

【従来の技術】シリコン基板を使ったインクジェットヘ
ッドのインク流路の製造方法について、例えば特開平６
−２５５１０３に、（１１０）シリコン基板の異方性湿
式エッチングにより貫通口を形成しインク流路とする方
法が開示されている。

【０００３】また、特開平２−２８９３５２号公報は、
いわゆる犠牲層を用いた記録ヘッドの製造方法を開示し
ている。この方法は、シリコン基板の表面に予め凹部を
形成し、この凹部にＳｉＯ₂等を埋めて犠牲層とし、当
該表面を平坦化した後に圧電デバイスをパターン形成
し、その後犠牲層を除去してインク圧力室とする方法で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】記録ヘッドのノズル間
隔の高密度化に伴い、インク圧力室の配置態様も高密度
化している。高密度にインク圧力室を形成するために
は、インク圧力室の深さを浅くして、圧力室の壁の剛性
を確保することが重要である。壁の厚みが同じ場合に
は、壁の高さが低い方が壁の剛性が大きいからである。
これにより、高密度に隣り合うインク圧力室間のクロス
トークを防止することができる。

【０００５】しかしながら、前記の異方性湿式エッチン
グを用いて貫通口（インク圧力室）を形成する方法で
は、インク圧力室の深さを浅くする場合、シリコン基板
の厚みを最初から薄くしておく必要があるため、製造時
のシリコン基板の取り扱いが困難となり、結果的に歩留
まりの低下を招いてしまう。この問題は、特に原料ウエ
ハが大径の場合に重要である。

【０００６】一方、前記の犠牲層を用いる方法では、犠
牲層の成膜に多大な時間を要する。具体的には、犠牲層
として一般的に使用されるＰＳＧ（リンドープ酸化シリ
コン）の場合、緻密な５０μｍ厚のＣＶＤ膜を成膜する
のに、約４０〜５０時間を要する。また、犠牲層の平坦
化も容易では無い上、コスト的にも問題がある。

【０００７】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、歩留まりの低下を回避すると共に、製造
時間の短縮化が図れる記録ヘッドの製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
側面が単結晶シリコンで構成された基板の当該一側面上
に多結晶シリコン膜を形成する第１成膜工程と、前記多
結晶シリコン膜の、基板における圧力室形成部分に対応
する領域を除いた領域に、高濃度のボロンを拡散させる
ボロン拡散工程と、前記多結晶シリコン膜上に、弾性膜
を形成する第２成膜工程と、前記弾性膜の、基板におけ
る圧力室形成部分に対応する領域の一部に圧電素子を形
成する圧電素子形成工程と、前記弾性膜の、基板におけ
る圧力室形成部分に対応する領域の他の一部を除去して
エッチング用孔を形成する孔形成工程と、前記エッチン
グ用孔から、異方性湿式エッチングによって、多結晶シ
リコン膜のボロンが拡散されていない部分及び当該部分
の下方の基板の一側面部分を除去して圧力室を形成する
圧力室形成工程と、を備えたことを特徴とする記録ヘッ
ドの製造方法である。

【０００９】本発明によれば、多結晶シリコン膜のボロ
ンが拡散された部分が、異方性湿式エッチングによって
除去されないため、所望の形状の圧力室を精度良く容易
に形成することができる。

【００１０】また本発明によれば、インク圧力室の深さ
を浅くする場合であっても、用意するシリコン基板の厚
みを薄くする必要がない。このため、製造時のシリコン
基板の取り扱いが容易である。また、本発明によれば、
犠牲層を新たに成膜する必要が無いため、製造時間が著
しく短縮される。

【００１１】ボロン拡散工程は、１×１０²⁰個／ｃｍ³
以上の元素含有密度となるようにボロンを拡散させるこ
とが好ましい。また、ボロン拡散工程は、例えば、前記
多結晶シリコン膜の、基板における圧力室形成部分に対
応する領域の上面にマスク膜を形成するマスク形成工程
と、前記多結晶シリコン膜の上面の略全面に向けてボロ
ンを付与するボロン付与工程と、前記マスク膜を除去す
るマスク除去工程と、を有することが好ましい。

【００１２】また、基板の他側面から圧力室に至るリザ
ーバを形成するリザーバ形成工程を更に備えることが好
ましい。

【００１３】基板の全体が単結晶シリコンで構成されて
いる場合、リザーバ形成工程は、基板の他側面上に第１
保護膜を形成する第３成膜工程と、前記第１保護膜の、
基板におけるリザーバ形成部分に対応する領域を除去し
てエッチング用開口を形成する開口形成工程と、前記エ
ッチング用開口から、異方性湿式エッチングによって、
基板の他側面から圧力室に至るリザーバ形成部分を除去
するリザーバエッチング工程と、を有していることが好
ましい。第１保護膜としては、窒化シリコン、二酸化珪
素、酸化ジルコニウム等が用いられる。

【００１４】この場合、製造時間短縮のために、圧力室
形成工程とリザーバエッチング工程とは、同時に実施さ
れることが好ましい。

【００１５】あるいは、基板がＳＯＩ基板である場合、
圧力室形成工程は、圧力室の底部が絶縁層によって規定
されるように圧力室を形成し、リザーバ形成工程は、基
板の他側面上に第１保護膜を形成する第３成膜工程と、
前記第１保護膜の、基板におけるリザーバ形成部分に対
応する領域を除去してエッチング用開口を形成する開口
形成工程と、前記エッチング用開口から、異方性湿式エ
ッチングによって、基板の他側面から絶縁層に至る第１
リザーバ形成部分を除去するリザーバエッチング工程
と、絶縁層の一部を除去して、圧力室と第１リザーバ形
成部分とを連通する第２リザーバ形成部分を形成する絶
縁層除去工程と、を有していることが好ましい。第１保
護膜としては、窒化シリコン、二酸化珪素、酸化ジルコ
ニウム等が用いられる。

【００１６】この場合も、製造時間短縮のために、圧力
室形成工程とリザーバエッチング工程とは、同時に実施
されることが好ましい。

【００１７】さらに、圧電素子の保護のために、圧電素
子形成工程の後に、圧電素子を保護する第２保護膜を形
成する第２保護膜形成工程を更に備えることが好まし
い。この場合孔形成工程は、弾性膜と第２保護膜との、
基板における圧力室形成部分に対応する領域の他の一部
を除去し得る。

【００１８】また、本発明は、一側面に圧力発生室を形
成するための凹部を有する基板と、基板の一側面上であ
って、基板の凹部を除いた領域に設けられた、高濃度の
ボロンが拡散された多結晶シリコン膜と、前記多結晶シ
リコン膜の上方において、基板の凹部を覆って圧力発生
室を形成する弾性膜と、弾性膜上に形成された圧電素子
形成工程と、を備えたことを特徴とする記録ヘッドであ
る。

【００１９】本発明による方法で製造された記録ヘッド
は、高濃度のボロンが拡散された多結晶シリコン膜が残
存している。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００２１】図１は、本発明による記録ヘッドの製造方
法の第１の実施の形態のフローチャートであり、図２乃
至図９は、図１に示す実施の形態の各工程を順に説明す
るための概略図である。図２乃至図９において、（ａ）
は基板の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面
図である。

【００２２】図１に示すように、まず加工対象となる基
板が用意される（ＳＴＥＰ１）。この場合、基板１は単
結晶シリコンで構成されており、取り扱いの便宜上の要
請により、例えば厚みが５００〜７００μｍである。基
板１の結晶方位は、例えば（１００）である。

【００２３】次に、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すよ
うに、単結晶シリコン基板１の上面にｐｏｌｙ−Ｓｉ
（多結晶シリコン）膜２が成膜される（ＳＴＥＰ２）。
ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２は、例えば、その厚みが０．１〜１
μｍとなるまで成膜される。

【００２４】続いて、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す
ように、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２のさらに上面の、基板１に
おける圧力室形成部分に対応する領域に、マスク膜３が
パターニング形成される（ＳＴＥＰ３）。マスク膜３
は、この場合ＳｉＯ₂膜であり、その厚みは例えば１〜
２μｍである。そして、マスク膜３及びｐｏｌｙ−Ｓｉ
膜２に対して高濃度ボロンドープ処理が施され（ＳＴＥ
Ｐ４）、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２のマスク膜３が形成されて
いない領域（基板１における圧力室形成部分に対応する
領域を除いた領域）に、高濃度のボロンが拡散される。
この場合の高濃度ボロンドープ処理は、前記領域のｐｏ
ｌｙ−Ｓｉ膜２が１×１０²⁰個／ｃｍ³以上のボロン含
有密度を有するボロン含有膜２ｂとなるように行われ
る。

【００２５】続いて、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す
ように、マスク膜３が何れかの公知の方法によって除去
される（ＳＴＥＰ５）。そして、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２及
びボロン含有膜２ｂの上面に、弾性膜４が成膜される
（ＳＴＥＰ６）。弾性膜４は、例えば、２００〜１００
０ｎｍの厚みのＺｒＯ₂によって構成され得る。

【００２６】次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すよ
うに、弾性膜４の上面側の基板１における圧力室形成部
分に対応する領域の一部に、圧電素子構造５が形成され
る（ＳＴＥＰ７）。本実施の形態の圧電素子構造５は、
下部電極層５ｄが成膜され、パターニング除去処理によ
って不要な部分の下部電極層５ｄが除去された後に圧電
体層５ａが成膜され、さらに上部電極層５ｕが成膜さ
れ、パターニング除去処理によって不要な部分の圧電体
層５ａ及び上部電極層５ｕが除去され、続いて各上部電
極層５ｕと導通するリード電極５ｗの成膜及びパターン
ニング除去が行われて、形成される。

【００２７】下部電極層５ｄは、例えば５０〜６００ｎ
ｍの厚みのＩｒまたはＰｔであり、圧電体層５ａは、例
えば０．５〜３μｍの厚みのＰＺＴ、ＢａＴｉＯ₃、
（Ｂａ、Ｓｒ）ＴｉＯ₃、ＰＭＮ−ＰＴ、ＰＺＮ−ＰＴ
またはＳｒＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉であり、ゾルゲル法、ＭＯ
Ｄ法、スパッタ法、ゾルゲル水熱法等で成膜される。上
部電極層５ｕは、例えば５０〜１００ｎｍの厚みのＩｒ
またはＰｔである。

【００２８】続いて、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す
ように、圧電素子構造５の上面側に、第２保護膜６が形
成される（ＳＴＥＰ８）。第２保護膜は、例えばフッ素
系樹脂またはパラキシリレン樹脂等で構成され得る。

【００２９】続いて、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す
ように、弾性膜４及び第２保護膜６の、基板１における
圧力室形成部分に対応する領域であって、かつ、圧電素
子５が形成されていない部分に、エッチング用孔７が形
成される（ＳＴＥＰ９）。エッチング用孔７は、例えば
フォトレジストパターニングと、イオンミリングなどの
ドライエッチングとによって形成され得る。

【００３０】本実施の形態では、図７（ａ）及び図７
（ｂ）に示すように、エッチング用孔７は、圧電素子５
の周囲をコの字形に取り囲むように形成されており、複
数の圧電素子に共用されるべく連続に設けられている下
部電極層５ｄをも貫通している。

【００３１】そして、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す
ように、エッチング用孔７から水酸化カリウム水溶液に
よる異方性湿式エッチングが実施され、ｐｏｌｙ−Ｓｉ
膜２のボロンが拡散されていない部分及び当該部分の下
方のシリコン基板１が除去され、シリコン基板１の結晶
方位に従って、この場合断面三角形状の圧力室８が形成
される（ＳＴＥＰ１０）。この時、ボロン含有膜２ｂが
水酸化カリウム水溶液によって除去されずに残存するこ
とによって、シリコン基板１に対するエッチングの進行
方向が精度良く規定され得る。

【００３２】続いて、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す
ように、第２保護膜６が除去される（ＳＴＥＰ１１）。

【００３３】以上のように本実施の形態によれば、ボロ
ン含有膜２ｂ（ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２のボロンが拡散され
た部分）が異方性湿式エッチングによって除去されない
ため、所望の形状の圧力室８が精度良く容易に形成され
得る。

【００３４】ここで本件発明者らは、異方性湿式エッチ
ングに対するボロン含有膜２ｂの耐性を確実にするため
には、ボロン含有膜２ｂのボロン含有密度が、１×１０
²⁰個／ｃｍ³以上であることが特に好ましいことを確認
した。

【００３５】また、本実施の形態によれば、圧力室８の
深さを浅く形成する場合であっても、用意する基板１の
厚みを自由に選択することができる。このため、製造時
のシリコン基板１の取り扱いが容易であり、大径ウエハ
のシリコン基板を利用することができる。

【００３６】また、本実施の形態によれば、圧力室の厚
みの犠牲層を成膜する必要が無いため、製造時間が著し
く短縮される。

【００３７】さらに、圧電素子５の上面に第２保護膜を
形成したことにより、異方性湿式エッチング（ＳＴＥＰ
１０）の間、圧電素子５が確実に保護される。

【００３８】次に、本発明の第２の実施の形態の記録ヘ
ッドの製造方法について、図１０乃至１９を用いて説明
する。

【００３９】図１０は、本実施の形態のフローチャート
であり、図１１乃至図１９は、図１０に示す本実施の形
態の各工程を順に説明するための概略図であり、各図の
（ａ）は基板の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ
線断面図である。

【００４０】本実施の形態では、図１０、図１１（ａ）
及び図１１（ｂ）に示すように、単結晶シリコン基板１
の上面にｐｏｌｙ−Ｓｉ（多結晶シリコン）膜２が成膜
された（ＳＴＥＰ２２：ＳＴＥＰ２に相当）後に、単結
晶シリコン基板１の下面に第１保護膜１１が成膜される
（ＳＴＥＰ２２’）。第１保護膜１１としては、窒化シ
リコン、二酸化珪素、酸化ジルコニウム等が用いられ
る。

【００４１】そして、図１０、図１２（ａ）及び図１２
（ｂ）に示すように、マスク膜３がパターンニング形成
された（ＳＴＥＰ２３：ＳＴＥＰ３に相当）後に、基板
１におけるリザーバ形成部分に対応する領域の第１保護
膜１１がパターニング除去されて、エッチング用開口１
２が形成される（ＳＴＥＰ２３’）。ここで、マスク膜
３及び第１保護膜１１のパターン形成の為のレジストマ
スクのパターンニングは、両面同時露光を用いた。

【００４２】さらに、図１０、図１８（ａ）及び図１８
（ｂ）に示すように、エッチング用孔７から水酸化カリ
ウム水溶液による異方性湿式エッチングが実施されて圧
力室８が形成された（ＳＴＥＰ３０：ＳＴＥＰ１０に相
当）後に、エッチング用開口１２から水酸化カリウム水
溶液による異方性湿式エッチングが実施されて、基板１
の下面から圧力室８に至るインクリザーバ１３が形成さ
れる（ＳＴＥＰ３０’）。

【００４３】図１０に示す本実施の形態の他の工程ＳＴ
ＥＰ２１〜ＳＴＥＰ３１は、図１乃至図９に示す第１の
実施の形態のＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ１１と同様である。
第２の実施の形態において、図１乃至図９に示す第１の
実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な
説明は省略する。

【００４４】本実施の形態によって形成される記録ヘッ
ドは、特にインクジェット式記録ヘッドに適している。

【００４５】なお、インクリザーバ１３の形成は、図１
７（ａ）、図１７（ｂ）、図１８（ａ）及び図１８
（ｂ）に示すように、圧力室８の形成後に行われてもよ
いが、圧力室８の形成と同時に行われ得る。この場合、
製造時間がより一層短縮され得る。

【００４６】次に、本発明の第３の実施の形態の記録ヘ
ッドの製造方法について、図２０乃至２９を用いて説明
する。

【００４７】図２０は、本実施の形態のフローチャート
であり、図２１乃至図２９は、図２０に示す本実施の形
態の各工程を順に説明するための概略図であり、各図の
（ａ）は基板の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ
線断面図である。

【００４８】図２１乃至図２９に示すように、本実施の
形態のシリコン基板１は、ＳＯＩ基板であり、両面側１
ａ、１ｂは単結晶シリコンからなり、中央部１ｍは絶縁
層で構成されている。

【００４９】本実施の形態のＳＴＥＰ５０では、図２７
（ａ）及び図２７（ｂ）に示すように、エッチング用孔
７からの水酸化カリウム水溶液による異方性湿式エッチ
ングによって形成される圧力室８の底面が、絶縁層１ｍ
の上面によって規定される。

【００５０】また、図２８（ａ）及び図２８（ｂ）に示
すように、エッチング用開口１２からの水酸化カリウム
水溶液による異方性湿式エッチングが、絶縁層１ｍの存
在のために、インクリザーバ１３の全てを形成しない。
すなわち、本実施の形態のＳＴＥＰ５０’では、インク
リザーバ１３の一部である第１リザーバ形成部分１３ａ
が、絶縁層１ｍの下面側に形成される。

【００５１】そして、本実施の形態のＳＴＥＰ５０”に
おいて、図２９（ａ）及び図２９（ｂ）に示すように、
絶縁層１ｍの一部が除去されて、圧力室８と第１リザー
バ形成部分１３ａとを連通する第２リザーバ形成部分１
３ｂが形成され、インクリザーバ１３の全てが形成され
る。

【００５２】図２０に示す本実施の形態の他の工程ＳＴ
ＥＰ４１〜ＳＴＥＰ５１は、図１０乃至図１９に示す第
２の実施の形態のＳＴＥＰ２１〜ＳＴＥＰ３１と同様で
ある。第３の実施の形態において、図１０乃至図１９に
示す第２の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付
して詳細な説明は省略する。

【００５３】本実施の形態の場合においても、インクリ
ザーバ１３の形成は、図２７（ａ）、図２７（ｂ）、図
２８（ａ）及び図２８（ｂ）に示すように、圧力室８の
形成後に行われてもよいが、圧力室８の形成と同時に行
われ得る。この場合、製造時間がより一層短縮され得
る。

【００５４】なお、本発明によって製造された記録ヘッ
ド自体も、本件出願により保護されるべきものである。
例えば、以上の各実施の形態によって製造された記録ヘ
ッドには、ボロン含有膜２ｂ（高濃度のボロンが拡散さ
れたｐｏｌｉ−Ｓｉ膜２）が残存している。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、多結晶シリコン膜のボ
ロンが拡散された部分が、異方性湿式エッチングによっ
て除去されないため、所望の形状の圧力室を精度良く容
易に形成することができる。

【００５６】また本発明によれば、インク圧力室の深さ
を浅くする場合であっても、用意するシリコン基板の厚
みを薄くする必要がない。このため、製造時のシリコン
基板の取り扱いが容易である。また、本発明によれば、
圧力室の厚みの犠牲層を成膜する必要が無いため、製造
時間が著しく短縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による記録ヘッドの製造方法の第１の実
施の形態を示すフローチャート。

【図２】図１のＳＴＥＰ２の状態を示すシリコン基板の
概略断面図。

【図３】図１のＳＴＥＰ４の状態を示すシリコン基板の
概略断面図。

【図４】図１のＳＴＥＰ６の状態を示すシリコン基板の
概略断面図。

【図５】図１のＳＴＥＰ７の状態を示すシリコン基板の
概略断面図。

【図６】図１のＳＴＥＰ８の状態を示すシリコン基板の
概略断面図。

【図７】図１のＳＴＥＰ９の状態を示すシリコン基板の
概略断面図。

【図８】図１のＳＴＥＰ１０の状態を示すシリコン基板
の概略断面図。

【図９】図１のＳＴＥＰ１１の状態を示すシリコン基板
の概略断面図。

【図１０】本発明による記録ヘッドの製造方法の第２の
実施の形態を示すフローチャート。

【図１１】図１０のＳＴＥＰ２２’の状態を示すシリコ
ン基板の概略断面図。

【図１２】図１０のＳＴＥＰ２４の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【図１３】図１０のＳＴＥＰ２６の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【図１４】図１０のＳＴＥＰ２７の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【図１５】図１０のＳＴＥＰ２８の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【図１６】図１０のＳＴＥＰ２９の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【図１７】図１０のＳＴＥＰ３０の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【図１８】図１０のＳＴＥＰ３０’の状態を示すシリコ
ン基板の概略断面図。

【図１９】図１０のＳＴＥＰ３１の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【図２０】本発明による記録ヘッドの製造方法の第３の
実施の形態を示すフローチャート。

【図２１】図２０のＳＴＥＰ４２’の状態を示すシリコ
ン基板の概略断面図。

【図２２】図２０のＳＴＥＰ４４の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【図２３】図２０のＳＴＥＰ４６の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【図２４】図２０のＳＴＥＰ４７の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【図２５】図２０のＳＴＥＰ４８の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【図２６】図２０のＳＴＥＰ４９の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【図２７】図２０のＳＴＥＰ５０の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【図２８】図２０のＳＴＥＰ５０’の状態を示すシリコ
ン基板の概略断面図。

【図２９】図２０のＳＴＥＰ５１の状態を示すシリコン
基板の概略断面図。

【符号の説明】

１基板１ａ，１ｂ単結晶シリコン１ｍ絶縁層２ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜２ｂボロン含有膜３ＳｉＯ₂膜４弾性膜５圧電素子５ｄ下部電極層５ａ圧電体層５ｕ上部電極層５ｗリード電極６第２保護膜７エッチング用孔８圧力室１１第１保護膜１２エッチング用開口１３インクリザーバ１３ａ第１リザーバ形成部分１３ｂ第２リザーバ形成部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一側面が単結晶シリコンで構成
された基板の当該一側面上に多結晶シリコン膜を形成す
る第１成膜工程と、前記多結晶シリコン膜の、基板における圧力室形成部分
に対応する領域を除いた領域に、高濃度のボロンを拡散
させるボロン拡散工程と、前記多結晶シリコン膜上に、弾性膜を形成する第２成膜
工程と、前記弾性膜の、基板における圧力室形成部分に対応する
領域の一部に圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記弾性膜の、基板における圧力室形成部分に対応する
領域の他の一部を除去してエッチング用孔を形成する孔
形成工程と、前記エッチング用孔から、異方性湿式エッチングによっ
て、多結晶シリコン膜のボロンが拡散されていない部分
及び当該部分の下方の基板の一側面部分を除去して圧力
室を形成する圧力室形成工程と、を備えたことを特徴と
する記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】ボロン拡散工程は、１×１０²⁰個／ｃｍ³
以上の元素含有密度となるようにボロンを拡散させるこ
とを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッドの製造方
法。
【請求項３】ボロン拡散工程は、前記多結晶シリコン膜の、基板における圧力室形成部分
に対応する領域の上面に、マスク膜を形成するマスク形
成工程と、前記多結晶シリコン膜の上面の略全面に向けてボロンを
付与するボロン付与工程と、前記マスク膜を除去するマスク除去工程と、を有するこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の記録ヘッドの
製造方法。
【請求項４】基板の他側面から圧力室に至るリザーバを
形成するリザーバ形成工程を更に備えたことを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれかに記載の記録ヘッドの製造
方法。
【請求項５】基板は、全体が単結晶シリコンで構成され
ており、リザーバ形成工程は、基板の他側面上に第１保護膜を形成する第３成膜工程
と、前記第１保護膜の、基板におけるリザーバ形成部分に対
応する領域を除去して、エッチング用開口を形成する開
口形成工程と、前記エッチング用開口から、異方性湿式エッチングによ
って、基板の他側面から圧力室に至るリザーバ形成部分
を除去するリザーバエッチング工程と、を有しているこ
とを特徴とする請求項４に記載の記録ヘッドの製造方
法。
【請求項６】圧力室形成工程とリザーバエッチング工程
とは、同時に実施されることを特徴とする請求項５に記
載の記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】基板は、他側面が単結晶シリコンで構成さ
れると共に中央部が絶縁層で構成されたＳＯＩ基板であ
り、圧力室形成工程は、圧力室の底部が絶縁層によって規定
されるように圧力室を形成し、リザーバ形成工程は、基板の他側面上に第１保護膜を形成する第３成膜工程
と、前記第１保護膜の、基板におけるリザーバ形成部分に対
応する領域を除去してエッチング用開口を形成する開口
形成工程と、前記エッチング用開口から、異方性湿式エッチングによ
って、基板の他側面から絶縁層に至る第１リザーバ形成
部分を除去するリザーバエッチング工程と、絶縁層の一部を除去して、圧力室と第１リザーバ形成部
分とを連通する第２リザーバ形成部分を形成する絶縁層
除去工程と、を有していることを特徴とする請求項４に
記載の記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】圧力室形成工程とリザーバエッチング工程
とは、同時に実施されることを特徴とする請求項７に記
載の記録ヘッドの製造方法。
【請求項９】第１保護膜は、窒化シリコンからなること
を特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の記録ヘ
ッドの製造方法。
【請求項１０】第１保護膜は、二酸化珪素からなること
を特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の記録ヘ
ッドの製造方法。
【請求項１１】第１保護膜は、酸化ジルコニウムからな
ることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の
記録ヘッドの製造方法。
【請求項１２】圧電素子形成工程の後に、圧電素子を保
護する第２保護膜を形成する第２保護膜形成工程を更に
備えていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれ
かに記載の記録ヘッドの製造方法。
【請求項１３】孔形成工程は、弾性膜と第２保護膜と
の、基板における圧力室形成部分に対応する領域の他の
一部を除去するようになっていることを特徴とする請求
項１２に記載の記録ヘッドの製造方法。
【請求項１４】一側面に圧力発生室を形成するための凹
部を有する基板と、基板の一側面上であって、基板の凹部を除いた領域に設
けられた、高濃度のボロンが拡散された多結晶シリコン
膜と、前記多結晶シリコン膜の上方において、基板の凹部を覆
って圧力発生室を形成する弾性膜と、弾性膜上に形成された圧電素子と、を備えたことを特徴
とする記録ヘッド。
【請求項１５】少なくとも一側面が単結晶シリコンで構
成された基板の当該一側面上に多結晶シリコン膜を形成
する第１成膜工程と、前記多結晶シリコン膜の、基板における圧力室形成部分
に対応する領域を除いた領域に、高濃度のボロンを拡散
させるボロン拡散工程と、前記多結晶シリコン膜上に、弾性膜を形成する第２成膜
工程と、前記弾性膜の、基板における圧力室形成部分に対応する
領域の一部に圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記弾性膜の、基板における圧力室形成部分に対応する
領域の他の一部を除去してエッチング用孔を形成する孔
形成工程と、前記エッチング用孔から、異方性湿式エッチングによっ
て、多結晶シリコン膜のボロンが拡散されていない部分
及び当該部分の下方の基板の一側面部分を除去して圧力
室を形成する圧力室形成工程と、を備えた記録ヘッドの
製造方法によって製造されたことを特徴とする請求項１
１に記載の記録ヘッド。
【請求項１６】基板は、他側面から圧力発生室に至るリ
ザーバを有することを特徴とする請求項１４または１５
に記載の記録ヘッド。
【請求項１７】基板は、一側面が単結晶シリコンで構成
されていることを特徴とする請求項１４乃至１６のいず
れかに記載の記録ヘッド。
【請求項１８】基板は、面方位が（１００）の単結晶シ
リコンで構成されていることを特徴とする請求項１７に
記載の記録ヘッド。
【請求項１９】基板は、ＳＯＩ基板であることを特徴と
する請求項１８に記載の記録ヘッド。