JP2002096480A - Liquid drop discharge head and its manufacturing method - Google Patents

Liquid drop discharge head and its manufacturing method

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JP2002096480A
JP2002096480A JP2001172127A JP2001172127A JP2002096480A JP 2002096480 A JP2002096480 A JP 2002096480A JP 2001172127 A JP2001172127 A JP 2001172127A JP 2001172127 A JP2001172127 A JP 2001172127A JP 2002096480 A JP2002096480 A JP 2002096480A
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JP
Japan
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silicon substrate
concentration
type impurity
impurity diffusion
layer
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Application number
JP2001172127A
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Japanese (ja)
Inventor
Kunihiro Yamanaka
邦裕 山中
Kenichiro Hashimoto
憲一郎 橋本
Makoto Tanaka
田中  誠
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To directly join a flow channel substrate and an electrode substrate with high-reliability. SOLUTION: Both the flow channel substrate 1 equipped with a diaphragm 10 and the electrode substrate 3 equipped with an electrode 15 consist of a silicon substrate. An insulating film 20 is formed by grinding an electrode side surface of the diaphragm 10 of the flow channel substrate 1. The flow channel substrate 1 and the electrode substrate 3 are directly joined.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液滴吐出ヘッド及びその
製造方法に関し、特に静電型液滴吐出ヘッド及びその製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a droplet discharge head and a method for manufacturing the same, and more particularly to an electrostatic droplet discharge head and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プ
ロッタ等の画像記録装置或いは画像形成装置として用い
るインクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘ
ッドであるインクジェットヘッドとしては、インク滴を
吐出するノズルと、このノズルが連通する液室(加圧液
室、圧力室、吐出室、インク流路等とも称される。)
と、液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向
する電極とを備え、振動板を静電力で変形変位させて液
室インクを加圧することによってノズルからインク滴を
吐出させる静電型インクジェットヘッドがある。
2. Description of the Related Art An ink jet head, which is a droplet discharge head used in an image recording apparatus such as a printer, a facsimile, a copying apparatus, a plotter or the like, or an ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus, comprises a nozzle for discharging ink droplets, Liquid chamber with which the nozzle communicates (also referred to as a pressurized liquid chamber, a pressure chamber, a discharge chamber, an ink flow path, etc.)
A diaphragm forming a wall surface of the liquid chamber, and an electrode opposed to the diaphragm, wherein the diaphragm is deformed and displaced by electrostatic force to pressurize the liquid chamber ink to discharge ink droplets from the nozzles. There is an electric inkjet head.

【0003】このような静電型インクジェットヘッドに
おいては、振動板の機械的変位特性はインク摘吐出特性
に大きく影響し、振動板の薄膜化、高精度化が必要にな
るとともに、振動板と電極との間の微小ギャップを高精
度に確保しなければならない。
In such an electrostatic ink jet head, the mechanical displacement characteristics of the vibration plate greatly affect the ink picking and discharging characteristics. Must be secured with high precision.

【0004】そこで、従来の静電型インクジェットヘッ
ドにあっては、特開平6−23986号公報、特開平6
−71882号公報あるいは特開平9−267479公
報などに記載されているように、振動板を形成するシリ
コン基板にボロンを拡散した高濃度ボロン拡散層を形成
し、このシリコン基板を異方性エッチングすることによ
り、高濃度ボロン拡散層でエッチングストップすること
から、高濃度ボロン拡散層による振動板を形成し、この
振動板を設けたシリコン基板と電極を設けたシリコン基
板とを直接接合するようにしている。
Therefore, in the conventional electrostatic ink jet head, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 6-23986 and Hei 6
As described in JP-A-7-18882 or JP-A-9-267479, a high-concentration boron diffusion layer in which boron is diffused is formed on a silicon substrate on which a diaphragm is formed, and this silicon substrate is anisotropically etched. As a result, since the etching is stopped at the high-concentration boron diffusion layer, a diaphragm made of the high-concentration boron diffusion layer is formed, and the silicon substrate provided with the diaphragm and the silicon substrate provided with the electrodes are directly bonded. I have.

【0005】また、特開平6−71882号公報に記載
されているように、シリコン基板に酸化膜を形成した
後、振動板の形状に相当する部分をフォトリソグラフィ
ー及びエッチング技術により開口し、この開口部にのみ
高濃度ボロンのドープを行って、電極を設けたシリコン
基板との接合面にはボロンを拡散させないようにしたイ
ンクジェットヘッドもある。さらに、特開平10−44
406号公報に記載されているようにSOI(Silicon
on Insulator)基板を用いて酸化膜(インシュレー
タ)をエッチングストップ層として振動板を形成するイ
ンクジェットヘッドもある。
Further, as described in JP-A-6-71882, after an oxide film is formed on a silicon substrate, a portion corresponding to the shape of the diaphragm is opened by photolithography and etching techniques. There is also an ink jet head in which high-concentration boron is doped only in a portion so that boron is not diffused to a bonding surface with a silicon substrate provided with an electrode. Further, JP-A-10-44
As described in Japanese Patent Publication No. 406, SOI (Silicon
There is also an ink jet head that forms a diaphragm using an oxide film (insulator) as an etching stop layer using a substrate on an insulator.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、直接接合に
おける接合面には極めて良好な表面性が要求されるが、
上述したように、高濃度ボロン拡散層で振動板を形成し
た場合、高濃度ボロン拡散面を介した直接接合になるた
め、高信頼性の接合が困難になる。
By the way, the bonding surface in the direct bonding is required to have an extremely good surface property.
As described above, when the vibration plate is formed of the high-concentration boron diffusion layer, direct bonding is performed via the high-concentration boron diffusion surface, so that highly reliable bonding is difficult.

【0007】すなわち、高濃度ボロンエッチストップ層
の形成には、板状の拡散源(BNやB23)を用いた固
体拡散法、BBr3を用いた気相拡散法、イオン注入
法、B23を有機溶媒に分散させウエハ上にスピンコー
トする塗布拡散法などがあるが、ボロン拡散されたシリ
コン面上の最表面にはガラス層(イオン注入法の場合は
イオン注入前にバッファ酸化膜などが付けられる)が有
り、ガラス層とシリコン層との間には合金(Si
4〜6)層が形成される。ガラス層はフッ酸水溶液で除
去できるが、合金層を除去することはできない。この合
金層は親水性を示しかつ表面荒れも大きく、直接接合が
妨げられる。また、合金層をフッ硝酸水溶液などでエッ
チング除去することは可能であるが、合金層除去後のボ
ロン拡散表面の表面粗さが大きいため、接合の信頼性が
低くなる。
That is, a high-concentration boron etch stop layer is formed by a solid diffusion method using a plate-like diffusion source (BN or B 2 O 3 ), a gas phase diffusion method using BBr 3 , an ion implantation method, or the like. There is a coating diffusion method in which B 2 O 3 is dispersed in an organic solvent and spin-coated on a wafer, but a glass layer (a buffer before ion implantation in the case of ion implantation) An oxide film, etc.), and an alloy (Si) between the glass layer and the silicon layer.
B4-6 ) A layer is formed. The glass layer can be removed with a hydrofluoric acid aqueous solution, but the alloy layer cannot be removed. This alloy layer is hydrophilic and has a large surface roughness, which hinders direct bonding. Although the alloy layer can be removed by etching with a hydrofluoric / nitric acid solution or the like, the reliability of bonding is reduced because the surface roughness of the boron diffusion surface after the removal of the alloy layer is large.

【0008】また、CVD法やスパッタ法などで形成さ
れる堆積面の表面は、直接接合法にて信頼性の高い強固
な接合力を得るには困難なレベルの表面荒れを持つもの
が多く、これらの面を接合面として直接接合することは
困難で、更に信頼性の高い直接接合は不可能である。
Further, the surface of the deposition surface formed by the CVD method, the sputtering method or the like often has a surface roughness of a level which is difficult to obtain a reliable and strong bonding force by the direct bonding method. It is difficult to directly join these surfaces as a joining surface, and it is not possible to perform highly reliable direct joining.

【0009】さらに、上述したようにシリコン基板に酸
化膜を形成した後、振動板の形状に相当する部分をフォ
トリソグラフィー、エッチング技術により開口し、開口
部にのみボロンドープを行って接合部にボロンを拡散さ
せないこともできるが、これでは工程数増加によるプロ
セスコストの上昇を招き、また、接合時のアラインメン
トマージンなど余分な寸法を取らなければならず、高密
度化が妨げられる。
Further, after an oxide film is formed on the silicon substrate as described above, a portion corresponding to the shape of the diaphragm is opened by photolithography and etching techniques, and only the opening is doped with boron to form boron on the junction. Although it is possible to prevent diffusion, this leads to an increase in process cost due to an increase in the number of steps, and extra dimensions such as an alignment margin at the time of joining must be taken, which hinders high density.

【0010】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、高密度高信頼性を得られる液滴吐出ヘッド及び
その製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a droplet discharge head capable of obtaining high density and high reliability and a method of manufacturing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1の発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法
は、第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物拡散層
を形成する工程と、この第一シリコン基板の高濃度P型
不純物拡散層表面に形成されたガラス層及びシリコン−
ボロン合金層を研磨除去する工程と、第一シリコン基板
の高濃度P型不純物拡散層と電極を設けた第二シリコン
基板とを向かい合わせて直接接合により貼り合わせる工
程と、第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコ
ン基板をアルカリ異方性エッチングして振動板を形成す
る工程とを含む構成としたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a droplet discharge head, comprising forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate. Process, the glass layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate and the silicon layer.
A step of polishing and removing the boron alloy layer, a step of directly bonding the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate and the second silicon substrate provided with the electrodes by direct bonding, and a step of bonding the second silicon substrate. Forming a diaphragm by performing anisotropic alkali etching of the combined first silicon substrate.

【0012】請求項2の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法は、第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物
拡散層を形成する工程と、この第一シリコン基板の高濃
度P型不純物拡散層表面に形成されたガラス層をウエッ
トエッチングで除去する工程と、第一シリコン基板の高
濃度P型不純物拡散層表面に形成されたシリコン−ボロ
ン合金層を研磨除去する工程と、第一シリコン基板の高
濃度P型不純物拡散層と電極を設けた第二シリコン基板
とを向かい合わせて直接接合により貼り合わせる工程
と、第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン
基板をアルカリ異方性エッチングして振動板を形成する
工程とを含む構成としたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate; Removing the glass layer formed on the surface of the diffusion layer by wet etching, polishing and removing the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate; A step of directly bonding a high-concentration P-type impurity diffusion layer of the substrate and a second silicon substrate provided with electrodes by direct bonding, and an alkali anisotropic etching of the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate. And forming a vibration plate.

【0013】請求項3の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法は、第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物
拡散層を形成する工程と、この第一シリコン基板の高濃
度P型不純物拡散層表面に形成されたガラス層をウエッ
トエッチングで除去する工程と、第一シリコン基板の高
濃度P型不純物拡散層表面に形成されたシリコン−ボロ
ン合金層を酸化する工程と、このシリコン−ボロン合金
層の酸化層を除去する工程と、高濃度P型不純物拡散面
を研磨する工程と、第一シリコン基板の高濃度P型不純
物拡散層と電極を設けた第二シリコン基板とを向かい合
わせて直接接合により貼り合わせる工程と、第二シリコ
ン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板をアルカリ
異方性エッチングして振動板を形成する工程とを含む構
成としたものである。
According to a third aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate; Removing the glass layer formed on the surface of the diffusion layer by wet etching, oxidizing the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate; Removing the oxide layer of the alloy layer, polishing the high-concentration P-type impurity diffusion surface, and facing the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate with the second silicon substrate provided with the electrodes. It is configured to include a step of bonding by direct bonding, and a step of forming a diaphragm by alkali anisotropic etching of the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate. .

【0014】請求項4の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法は、第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物
拡散層を形成しながらかつシリコン−ボロン合金層を酸
化する工程と、この第一シリコン基板の高濃度P型不純
物拡散層表面に形成されたガラス層及びシリコン−ボロ
ン合金層を酸化した層をウエットエッチングで除去する
工程と、高濃度P型不純物拡散面を研磨する工程と、第
一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層と電極を設け
た第二シリコン基板とを向かい合わせて直接接合により
貼り合わせる工程と、第二シリコン基板と貼り合わせら
れた第一シリコン基板をアルカリ異方性エッチングして
振動板を形成する工程とを含む構成としたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate and oxidizing a silicon-boron alloy layer; Removing the glass layer and the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate by wet etching, and polishing the high-concentration P-type impurity diffusion surface; A step of directly bonding the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate and the second silicon substrate provided with the electrodes by direct bonding, and bonding the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate with an alkali. And forming a diaphragm by anisotropic etching.

【0015】請求項5の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法は、第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物
拡散層を形成する工程と、この第一シリコン基板の高濃
度P型不純物拡散層表面に形成されたガラス層の一部を
研磨除去する工程と、第一シリコン基板の高濃度P型不
純物拡散層と電極を設けた第二シリコン基板とを向かい
合わせて直接接合により貼り合わせる工程と、第二シリ
コン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板をアルカ
リ異方性エッチングして振動板を形成する工程とを含む
構成としたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate; A step of polishing and removing a part of the glass layer formed on the surface of the diffusion layer, and bonding the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate to the second silicon substrate provided with the electrodes by direct bonding. And a step of forming a vibrating plate by alkali anisotropic etching of the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate.

【0016】請求項6の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法は、第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物
拡散層を形成する工程と、この第一シリコン基板の高濃
度P型不純物拡散層表面に形成されたガラス層をウエッ
トエッチングで除去する工程と、高濃度P型不純物拡散
層表面に形成されたシリコン−ボロン合金層をウエット
エッチングで除去する工程と、高濃度P型不純物拡散面
を研磨する工程と、第一シリコン基板の高濃度P型不純
物拡散層と電極を設けた第二シリコン基板とを向かい合
わせて直接接合により貼り合わせる工程と、第二シリコ
ン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板をアルカリ
異方性エッチングして振動板を形成する工程とを含む構
成としたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate; Removing the glass layer formed on the surface of the diffusion layer by wet etching; removing the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer by wet etching; Polishing the surface, bonding the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate to the second silicon substrate provided with the electrodes by direct bonding, and bonding the second silicon substrate. Forming a vibration plate by subjecting the first silicon substrate to alkali anisotropic etching.

【0017】請求項7の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法は、第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物
拡散層を形成する工程と、この第一シリコン基板の高濃
度P型不純物拡散層表面のガラス層及びシリコン−ボロ
ン合金層を研磨除去する工程と、この高濃度P型不純物
拡散層表面に絶縁膜を形成する工程と、第一シリコン基
板と電極を設けた第二シリコン基板とを直接接合により
貼り合わせる工程と、第二シリコン基板と貼り合わせら
れた第一シリコン基板をアルカリ異方性エッチングして
振動板を形成する工程とを含む構成としたものである。
According to a seventh aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate; A step of polishing and removing the glass layer and the silicon-boron alloy layer on the surface of the diffusion layer, a step of forming an insulating film on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer, and a second silicon substrate provided with a first silicon substrate and an electrode And a step of forming a diaphragm by alkali anisotropic etching of the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate.

【0018】請求項8の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法は、第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物
拡散層を形成する工程と、この第一シリコン基板の高濃
度P型不純物拡散層表面のガラス層をウエットエッチン
グで除去する工程と、第一シリコン基板の高濃度P型不
純物拡散層表面に形成されたシリコン−ボロン合金層を
研磨除去する工程と、この高濃度P型不純物拡散層表面
に絶縁膜を形成する工程と、第一シリコン基板と電極を
設けた第二シリコン基板とを直接接合により貼り合わせ
る工程と、第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シ
リコン基板をアルカリ異方性エッチングして振動板を形
成する工程とを含む構成としたものである。
According to a eighth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate; Removing the glass layer on the surface of the diffusion layer by wet etching, polishing and removing the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate; A step of forming an insulating film on the surface of the diffusion layer, a step of bonding the first silicon substrate and the second silicon substrate provided with the electrodes by direct bonding, and a step of bonding the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate with an alkali. And forming a diaphragm by anisotropic etching.

【0019】請求項9の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法は、第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物
拡散層を形成する工程と、この第一シリコン基板の高濃
度P型不純物拡散層表面のガラス層をウエットエッチン
グで除去する工程と、第一シリコン基板の高濃度P型不
純物拡散層表面に形成されたシリコン−ボロン合金層を
酸化する工程と、このシリコン−ボロン合金層の酸化層
を除去する工程と、高濃度P型不純物拡散面を研磨する
工程と、この高濃度P型不純物拡散層表面に絶縁膜を形
成する工程と、第一シリコン基板と電極を設けた第二シ
リコン基板とを直接接合により貼り合わせる工程と、第
二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板を
アルカリ異方性エッチングして振動板を形成する工程と
を含む構成としたものである。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate; Removing the glass layer on the surface of the diffusion layer by wet etching, oxidizing the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate, and removing the silicon-boron alloy layer. Removing the oxide layer; polishing the high-concentration P-type impurity diffusion surface; forming an insulating film on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer; A step of bonding the silicon substrate by direct bonding, and a step of forming a diaphragm by alkali anisotropic etching of the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate. Than it is.

【0020】請求項10の発明に係る液滴吐出ヘッドの
製造方法は、第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純
物拡散層を形成しながらかつシリコン−ボロン合金層を
酸化する工程と、この第一シリコン基板の高濃度P型不
純物拡散層表面のガラス層及びシリコン−ボロン合金層
を酸化した層をウエットエッチングで除去する工程と、
高濃度P型不純物拡散面を研磨する工程と、この高濃度
P型不純物拡散層表面に絶縁膜を形成する工程と、第一
シリコン基板と電極を設けた第二シリコン基板とを直接
接合により貼り合わせる工程と、第二シリコン基板と貼
り合わせられた第一シリコン基板をアルカリ異方性エッ
チングして振動板を形成する工程とを含む構成としたも
のである。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate and oxidizing a silicon-boron alloy layer; Removing the glass layer and the silicon-boron alloy layer on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate by wet etching,
Polishing the high-concentration P-type impurity diffusion surface, forming an insulating film on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer, and bonding the first silicon substrate and the second silicon substrate provided with the electrodes by direct bonding It is configured to include a joining step and a step of forming a diaphragm by alkali anisotropic etching of the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate.

【0021】請求項11の発明に係る液滴吐出ヘッドの
製造方法は、第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純
物拡散層を形成する工程と、この第一シリコン基板の高
濃度P型不純物拡散層表面のガラス層をウエットエッチ
ングで除去する工程と、高濃度P型不純物拡散層表面に
形成されたシリコン−ボロン合金層をウエットエッチン
グで除去する工程と、高濃度P型不純物拡散面を研磨す
る工程と、この高濃度P型不純物拡散層表面に絶縁膜を
形成する工程と、第一シリコン基板と電極を設けた第二
シリコン基板とを直接接合により貼り合わせる工程と、
第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板
をアルカリ異方性エッチングして振動板を形成する工程
とを含む構成としたものである。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a droplet discharge head, comprising: forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate; Removing the glass layer on the surface of the diffusion layer by wet etching, removing the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer by wet etching, and polishing the high-concentration P-type impurity diffusion surface A step of forming an insulating film on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer; and a step of directly bonding the first silicon substrate and the second silicon substrate provided with the electrodes by bonding.
Forming a vibration plate by alkali anisotropic etching of the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate.

【0022】これらの絶縁膜を形成する工程を含む本発
明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法においては、少なく
とも第二シリコン基板との接合部の絶縁膜が除去されて
いることが好ましい。また、絶縁膜が熱酸化膜であるこ
とが好ましい。さらに、絶縁膜の表面粗さがRa=0.
5nmを越えないことが好ましい。
In the method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention including the step of forming these insulating films, it is preferable that at least the insulating film at the junction with the second silicon substrate is removed. Preferably, the insulating film is a thermal oxide film. Further, the surface roughness of the insulating film is Ra = 0.
Preferably it does not exceed 5 nm.

【0023】また、上記の各発明の液滴吐出ヘッドの製
造方法においては、高濃度P型不純物が高濃度ボロンで
あることが好ましい。また、研磨工程では、スラリー液
に水酸基を有する水溶液を用いた化学的機械的研磨法で
研磨することが好ましい。或いは、研磨工程では、スピ
ンエッチング法で研磨することが好ましい。
In the method of manufacturing a droplet discharge head according to each of the above-mentioned inventions, it is preferable that the high-concentration P-type impurity is high-concentration boron. In the polishing step, it is preferable to perform polishing by a chemical mechanical polishing method using an aqueous solution having a hydroxyl group in the slurry liquid. Alternatively, in the polishing step, polishing is preferably performed by a spin etching method.

【0024】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板を
設けた第一基板と電極を設けた第二の基板がいずれもシ
リコン基板からなり、第一、第二基板は、少なくとも一
方の研磨加工された面を接合面として、直接接合されて
いる構成としたものである。
In the droplet discharge head according to the present invention, the first substrate provided with the vibrating plate and the second substrate provided with the electrodes are both formed of a silicon substrate, and the first and second substrates are formed by polishing at least one of the substrates. The machined surface is used as a joining surface to directly join.

【0025】ここで、振動板の電極に対向する面には研
磨面を有する絶縁膜が形成されていることが好ましい。
また、振動板が高濃度P型不純物シリコン層から構成さ
れていることが好ましい。さらに、研磨加工された面の
表面粗さがRa=0.5nmを越えないことが好まし
い。
Here, it is preferable that an insulating film having a polished surface is formed on the surface of the diaphragm facing the electrode.
Further, it is preferable that the diaphragm is formed of a high-concentration P-type impurity silicon layer. Further, it is preferable that the surface roughness of the polished surface does not exceed Ra = 0.5 nm.

【0026】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、少なくと
も振動板を設けた第一基板と電極を設けた第二基板とを
重ねて接合した積層構造をなし、第一基板はシリコン基
板からなりかつ研磨加工されたP型不純物拡散層を有
し、振動板の電極に対向する面には、P型不純物拡散層
の研磨面に形成された絶縁膜がある構成としたものであ
る。
The droplet discharge head according to the present invention has a laminated structure in which at least a first substrate provided with a vibration plate and a second substrate provided with electrodes are overlapped and joined, and the first substrate is made of a silicon substrate; It has a polished P-type impurity diffusion layer, and an insulating film formed on the polished surface of the P-type impurity diffusion layer is provided on the surface of the diaphragm facing the electrode.

【0027】ここで、少なくとも第二基板との接合部の
絶縁膜が除去されていることが好ましい。また、絶縁膜
が熱酸化膜であることが好ましい。さらに、絶縁膜の表
面粗さがRa=0.5nmを越えないことが好ましい。
Here, it is preferable that at least the insulating film at the joint with the second substrate is removed. Preferably, the insulating film is a thermal oxide film. Further, it is preferable that the surface roughness of the insulating film does not exceed Ra = 0.5 nm.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。本発明に係る液滴吐出ヘッド
としての静電型インクジェットヘッドの第1実施形態に
ついて図1乃至図4を参照して説明する。なお、図1は
同ヘッドの分解斜視説明図、図2は同ヘッドのノズル板
を透過状態で示す上面説明図、図3は同ヘッドの振動板
長手方向に沿う模式的断面説明図、図4は同ヘッドの液
室短手方向に沿う模式的断面説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. A first embodiment of an electrostatic inkjet head as a droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an exploded perspective view of the head, FIG. 2 is a top view showing the nozzle plate of the head in a transparent state, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the head along the diaphragm longitudinal direction, and FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view along the liquid chamber short direction of the head.

【0029】このインクジェットヘッドは、第一シリコ
ン基板(第一基板)である流路基板1と、流路基板1の
下側に設けた第二シリコン基板(第二基板)である電極
基板3と、流路基板1の上側に設けた第三基板であるノ
ズル板4とを重ねて接合した積層構造体であり、これら
により、複数のノズル5、各ノズル5が連通するインク
流路である液室6、液室6に流体抵抗部7を介して連通
する共通インク室8などを形成している。
This ink jet head includes a flow path substrate 1 as a first silicon substrate (first substrate) and an electrode substrate 3 as a second silicon substrate (second substrate) provided below the flow path substrate 1. Is a laminated structure in which a nozzle plate 4 serving as a third substrate provided on the upper side of the flow path substrate 1 is overlapped and joined, thereby forming a plurality of nozzles 5 and a liquid as an ink flow path communicating with each nozzle 5. A common ink chamber 8 and the like communicating with the chamber 6 and the liquid chamber 6 via a fluid resistance part 7 are formed.

【0030】流路基板1には、シリコン基板(第一シリ
コン基板)を用いて、液室6及びこの液室6の底部とな
る壁面を形成する振動板10、各液室6を隔てる隔壁1
1を形成する凹部、共通インク室8を形成する凹部など
を形成している。
As the flow path substrate 1, a silicon substrate (first silicon substrate) is used, and a liquid chamber 6 and a vibration plate 10 that forms a bottom wall of the liquid chamber 6, and a partition wall 1 that separates the liquid chambers 6.
1 and a recess forming the common ink chamber 8 and the like.

【0031】この流路基板1は、シリコン基板に振動板
となる厚み(深さ)に高濃度P型不純物であるボロンを
拡散し、この高濃度ボロン拡散層をエッチングストップ
層として異方性エッチングを行うことにより液室6とな
る凹部等を形成するときに高濃度ボロン拡散層を残して
所定の処理を施すことにより所望厚さの振動板10を得
たものである。なお、高濃度P型不純物としては、ボロ
ンの他、ガリウム、アルミニウム等も用いることができ
る。また、アルカリ異方性エッチングストップ層として
シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いて、振動板主材
料に単結晶シリコン(この構造の基板は一般にSOI構
造と呼ばれる。)や多結晶シリコンを用いることもでき
る。
The flow path substrate 1 diffuses boron, which is a high-concentration P-type impurity, into a silicon substrate to a thickness (depth) to be a diaphragm, and anisotropically etches the high-concentration boron diffusion layer as an etching stop layer. By performing a predetermined process while forming a concave portion or the like that becomes the liquid chamber 6 by performing the above process, the diaphragm 10 having a desired thickness is obtained by performing a predetermined process while leaving the high-concentration boron diffusion layer. Note that gallium, aluminum, or the like can be used as the high-concentration P-type impurity in addition to boron. Further, using a silicon oxide film or a silicon nitride film as an alkali anisotropic etching stop layer, and using a single crystal silicon (a substrate having this structure is generally called an SOI structure) or polycrystalline silicon as a main material of the diaphragm may be used. it can.

【0032】また、振動板10の後述する電極15と対
向する面に絶縁膜20を形成している。ここで、高濃度
ボロン拡散層の電極側の表面は研磨加工面として、この
絶縁膜20は、高濃度ボロン拡散層の研磨面上に熱酸化
により形成した厚さ0.1μmのSiO2膜である。
Further, an insulating film 20 is formed on a surface of the vibration plate 10 facing an electrode 15 described later. Here, the surface of the high-concentration boron diffusion layer on the electrode side is a polished surface, and the insulating film 20 is a 0.1 μm thick SiO 2 film formed by thermal oxidation on the polished surface of the high-concentration boron diffusion layer. is there.

【0033】このように絶縁膜20を設けることによっ
て、駆動時の絶縁破壊、ショートに対する信頼性が向上
するとともに、駆動が繰り返されることにより電極15
上に形成された絶縁膜17が帯電することを抑制するこ
とができ、安定した振動板変位を得られる。
By providing the insulating film 20 in this manner, the reliability against dielectric breakdown and short circuit during driving is improved, and the electrode 15 is formed by repeating driving.
Charging of the insulating film 17 formed thereon can be suppressed, and a stable diaphragm displacement can be obtained.

【0034】また、この絶縁膜20を熱酸化膜とするこ
とで耐絶縁性及び信頼性(:電荷トラップの低減や耐吸
湿性に優れることによる)を向上させることができる。
さらに、絶縁膜20は研磨加工された極めて表面粗さの
小さい高濃度B拡散層表面を酸化することにより形成し
ているので、絶縁膜20表面は極めて表面粗さの小さい
良好な表面性(原子間力顕微鏡による測定で、Ra値は
0.5nm以下)を有する。これにより、流路基板1と
電極基板3とを直接接合することが容易になる。
Further, by using the insulating film 20 as a thermal oxide film, it is possible to improve insulation resistance and reliability (by reducing charge trapping and being excellent in moisture absorption resistance).
Further, since the insulating film 20 is formed by oxidizing the surface of the polished high-concentration B diffusion layer having a very small surface roughness, the surface of the insulating film 20 has a good surface property (atomic atom) having a very small surface roughness. Ra value is 0.5 nm or less as measured by an atomic force microscope). Thereby, it becomes easy to directly join the flow path substrate 1 and the electrode substrate 3.

【0035】電極基板3には、熱酸化法などで厚さ2μ
mの酸化膜3aを形成して、この酸化膜3aに深さ0.
3μmの凹部14を形成して、この凹部14の底面に振
動板10に所定(0.2μmとしている。)のギャップ
16を置いて対向する電極15を形成し、この電極15
と振動板10によって、振動板15を変位させて液室6
の内容積を変化させるアクチュエータ部を構成してい
る。
The electrode substrate 3 has a thickness of 2 μm by a thermal oxidation method or the like.
An oxide film 3a having a depth of 0.1 m is formed on the oxide film 3a.
A recess 14 having a thickness of 3 μm is formed, and an electrode 15 is formed on the bottom surface of the recess 14 with a predetermined (0.2 μm) gap 16 provided on the diaphragm 10.
The diaphragm 15 is displaced by the
Constitutes an actuator section for changing the internal volume of the actuator.

【0036】この電極基板3の電極15上には振動板1
0との接触によって電極15が破損するのを防止するた
め、例えば0.1μm厚のシリコン酸化膜などの絶縁膜
(絶縁層)17を成膜している。なお、電極15には電
極基板3の端部付近まで延設して外部駆動回路と接続手
段を介して接続するためのリード部15a及び電極パッ
ド部15bを形成している。
The diaphragm 1 is provided on the electrode 15 of the electrode substrate 3.
In order to prevent the electrode 15 from being damaged by contact with 0, an insulating film (insulating layer) 17 such as a 0.1 μm thick silicon oxide film is formed. The electrode 15 has a lead portion 15a and an electrode pad portion 15b which extend to near the end of the electrode substrate 3 and are connected to an external drive circuit via connection means.

【0037】この電極基板3は、熱酸化膜3aを形成し
たシリコン基板(第二シリコン基板)上に、HF水溶液
などでエッチングにより凹部14を形成し、この凹部1
4に窒化チタンなどの高耐熱性を有する電極材料をスパ
ッタ、CVD、蒸着などの成膜技術で所望の厚さに成膜
し、その後、フォトレジストを形成してエッチングする
ことにより、凹部14にのみ電極15を形成したもので
ある。
The electrode substrate 3 has a recess 14 formed on a silicon substrate (second silicon substrate) on which a thermal oxide film 3a is formed by etching with an HF solution or the like.
4, an electrode material having high heat resistance, such as titanium nitride, is formed to a desired thickness by a film forming technique such as sputtering, CVD, or vapor deposition, and then a photoresist is formed and etched to form recesses 14. Only the electrode 15 is formed.

【0038】ここでは、電極15は、シリコン基板にエ
ッチングで形成した深さ0.4μmの凹部14内に窒化
チタンを0.1μmの厚さにスパッタし形成している。
また、前述したように、振動板10の電極15と対向す
る面には絶縁膜20(ここでは熱酸化膜で厚さ0.1μ
m)を形成している。したがって、このヘッドにおいて
は、電極基板3と流路基板1とを接合した後のギャップ
16の長さ(振動板10と電極15との実効間隔)は、
0.2μmとなっている。
Here, the electrode 15 is formed by sputtering titanium nitride to a thickness of 0.1 μm in a concave portion 14 having a depth of 0.4 μm formed by etching a silicon substrate.
Further, as described above, the insulating film 20 (here, a thermal oxide film having a thickness of 0.1 μm)
m). Therefore, in this head, the length of the gap 16 (the effective distance between the diaphragm 10 and the electrode 15) after joining the electrode substrate 3 and the flow path substrate 1 is:
It is 0.2 μm.

【0039】そして、これらの第一シリコン基板である
流路基板1と第二シリコン基板である電極基板2とは直
接接合している。この場合、流路基板1の振動板10の
電極側表面(接合面)は研磨加工を施して表面粗さをR
a=0.5nm以下にしている。これにより、流路基板
1と電極基板2とを強固に信頼性の高い接合を行うこと
ができる。
The channel substrate 1 as the first silicon substrate and the electrode substrate 2 as the second silicon substrate are directly joined. In this case, the electrode side surface (bonding surface) of the diaphragm 10 of the flow path substrate 1 is polished to reduce the surface roughness to R.
a = 0.5 nm or less. Thereby, the flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 can be bonded firmly and with high reliability.

【0040】また、ノズル板4は、厚さ50μmのステ
ンレス材(SUS)を用いて、ノズル5、液体抵抗部7
及び共通インク液室へ外部からインクを供給するための
インク供給口19を形成している。
The nozzle plate 4 is made of stainless steel (SUS) having a thickness of 50 μm.
And an ink supply port 19 for supplying ink from outside to the common ink liquid chamber.

【0041】このインクジェットヘッドにおいては、電
極15に駆動回路(ドライバIC)によって0Vから3
5Vのパルス電位を印加し、電極15の表面がプラスに
帯電すると、対応する振動板10の下面はマイナス電位
に帯電する。したがって、振動板10は静電気の吸引作
用により下方へ撓む。次いで、電極15の電位をOFF
にすると、振動板10は復元する。これにより、加圧室
6内の圧力が急激に上昇し、ノズル5よりインク滴が吐
出される。次に、振動板10が再び電極15側へ撓むこ
とにより、インクが共通液室8より流体抵抗部7を通じ
て加圧室6内に補給される。
In this ink jet head, a voltage of 0 V to 3 is applied to the electrode 15 by a driving circuit (driver IC).
When a pulse potential of 5 V is applied and the surface of the electrode 15 is positively charged, the corresponding lower surface of the diaphragm 10 is charged to a negative potential. Therefore, the diaphragm 10 bends downward due to the static electricity suction action. Next, the potential of the electrode 15 is turned off.
Then, the diaphragm 10 is restored. As a result, the pressure in the pressurizing chamber 6 sharply increases, and ink droplets are ejected from the nozzles 5. Next, when the diaphragm 10 bends toward the electrode 15 again, ink is supplied from the common liquid chamber 8 into the pressurizing chamber 6 through the fluid resistance part 7.

【0042】この場合、振動板10が電極側絶縁膜17
に当接するまで変位させる当接駆動方式で駆動したと
き、振動板10の電極15と対向する面、すなわち絶縁
膜17と接する面が極めて表面粗さの小さい良好な表面
性を持つ研磨加工面であるため、絶縁膜17の絶縁破壊
に対して高い信頼性を保証することができる。
In this case, the diaphragm 10 is made of the electrode side insulating film 17.
When driven by the contact driving method of displacing until contact is made, the surface of the diaphragm 10 facing the electrode 15, that is, the surface contacting the insulating film 17 is a polished surface having very small surface roughness and good surface properties. Therefore, high reliability against dielectric breakdown of the insulating film 17 can be guaranteed.

【0043】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
(液滴吐出ヘッド)の製造方法の第1実施形態について
図5及び図6をも参照して説明する。なお、図5
(a)、(b)と(c)以降とでは縮尺を異ならせて図
示している。まず、図5(a)に示すように、両面鏡面
研磨した、厚さ200μm、結晶面方位(110)の第
一シリコン基板31の片側に、例えば固体拡散法により
ボロン(B)を拡散する。なお、拡散方法は、この他に
BBr3を用いた気相拡散法、イオン注入法、B23
有機溶媒に分散させウエハ上にスピンコートする塗布拡
散法などを用いることもできる。
Next, a first embodiment of a method for manufacturing an ink jet head (droplet discharge head) according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
(A), (b) and (c) and subsequent figures are shown with different scales. First, as shown in FIG. 5A, boron (B) is diffused to one side of a first silicon substrate 31 having a thickness of 200 μm and a crystal plane orientation (110) which has been mirror-polished on both sides, for example, by a solid state diffusion method. In addition, as the diffusion method, a vapor phase diffusion method using BBr 3 , an ion implantation method, and a coating diffusion method in which B 2 O 3 is dispersed in an organic solvent and spin-coated on a wafer can be used.

【0044】この固体拡散として、1150℃(O2
2=0.25:1)で1時間の拡散を行った結果、ピ
ーク値が2E20/cm、深さ2.0μmで1E20
/cm である高濃度Bドープシリコン層41が得ら
れ、高濃度Bドープシリコン層41の形成の際、シリコ
ン基板31の最表面に厚さが約150nmのガラス層4
3が形成され、ガラス層43と高濃度Bドープシリコン
層41との間には厚さが約30nmのシリコン−ボロン
合金(SiB4〜6)層42が形成された。なお、ガラス
層は周知の通りフッ酸水溶液で除去可能であるが、合金
層42はフッ酸水溶液で除去できず、また、合金層42
は親水性を示し、この合金層42が露出した面では直接
接合することができない。
As this solid diffusion, 1150 ° C. (OTwo:
NTwo= 0.25: 1) for 1 hour.
Peak value is 2E20 / cm31E20 at 2.0 μm depth
/ Cm 3High-concentration B-doped silicon layer 41
In forming the high concentration B-doped silicon layer 41,
Glass layer 4 having a thickness of about 150 nm on the outermost surface of
3 is formed, the glass layer 43 and the high concentration B-doped silicon
Between layer 41 and silicon-boron about 30 nm thick
Alloy (SiB4-6) Layer 42 was formed. In addition, glass
The layer can be removed with a hydrofluoric acid aqueous solution, as is well known.
The layer 42 cannot be removed with a hydrofluoric acid aqueous solution, and the alloy layer 42
Indicates hydrophilicity, and is directly exposed on the surface where the alloy layer 42 is exposed.
Cannot be joined.

【0045】そこで、同図(b)に示すように、第一シ
リコン基板31のガラス層43表面側から、CMP(C
hemical-MechaNical-POlishiNg)を行って、ガラ
ス層43及び合金層42を完全に除去する。
Then, as shown in FIG. 3B, the CMP (CMP) is applied from the surface side of the glass layer 43 of the first silicon substrate 31.
The glass layer 43 and the alloy layer 42 are completely removed by performing chemical-mechanical-polishing (Ng).

【0046】このCMPでは、図6に示すように、所定
のテーブル速度で回転する研磨プレート51に設けた研
磨パッド52に対して、所定のキャリア速度で回転する
研磨ヘッド53に取り付けたウエハW(ここでは第一シ
リコン基板31)の研磨する面を所定の加圧力で押し付
け、スラリー液54を滴下しながら研磨する。
In this CMP, as shown in FIG. 6, a wafer W attached to a polishing head 53 rotating at a predetermined carrier speed is rotated against a polishing pad 52 provided on a polishing plate 51 rotating at a predetermined table speed. Here, the surface to be polished of the first silicon substrate 31) is pressed with a predetermined pressure, and the polishing is performed while the slurry liquid 54 is dropped.

【0047】ここでは、スラリー液54としてコロイダ
ルシリカを含有するKOHベースのスラリーを脱イオン
水にて1:5に希釈したものを用いた。希釈後のスラリ
ー液のpH値は10.5であった。また、研磨パッド5
2にはシリコンウエハの鏡面研磨加工に用いられるソフ
ト型の研磨パッドを用いた。
Here, as the slurry liquid 54, a KOH-based slurry containing colloidal silica diluted 1: 5 with deionized water was used. The pH value of the slurry liquid after dilution was 10.5. Polishing pad 5
For No. 2, a soft polishing pad used for mirror polishing of a silicon wafer was used.

【0048】そして、研磨条件を、 テーブル速度/キャリア速度=38rpm/25rpm、 研磨加圧=100g/cm 研磨時間=5分(なお、研磨レートはガラス層において
65nm/min.であった) として、研磨を行った後、ウエハの洗浄(RCA洗浄)
を行った。
The polishing conditions were as follows: table speed / carrier speed = 38 rpm / 25 rpm, polishing pressure = 100 g / cm 2 polishing time = 5 minutes (the polishing rate was 65 nm / min. In the glass layer). After polishing, cleaning of wafer (RCA cleaning)
Was done.

【0049】このCMPによりガラス層43及び合金層
42は完全に除去され、研磨後の研磨面(高濃度Bドー
プシリコン層41の表面)は撥水性を示した。研磨面
は,原子間力顕微鏡により測定した結果、高信頼度の直
接接合が可能な表面ラフネス値(Ra=0.17nm)
を得た。
The glass layer 43 and the alloy layer 42 were completely removed by the CMP, and the polished surface (the surface of the high-concentration B-doped silicon layer 41) after polishing showed water repellency. The polished surface was measured by an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.17 nm) enabling direct bonding with high reliability was obtained.
I got

【0050】そして、熱酸化膜(絶縁膜)20を900
℃でウエット酸化(O2ガス6sccm、H2ガス9sccm)に
より高濃度ボロンドープシリコン層41上に膜厚500
Åで形成した。この熱酸化膜20表面は,原子間力顕微
鏡により測定した結果、高信頼度の直接接合が可能な表
面ラフネス値(Ra=0.19nm)が得られた。
Then, the thermal oxide film (insulating film) 20 is
A wet oxidation ( 6 sccm of O 2 gas, 9 sccm of H 2 gas) at 500 ° C. on the high-concentration boron-doped silicon layer 41 to a thickness of 500
Å formed. The surface of the thermal oxide film 20 was measured with an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.19 nm) was obtained at which highly reliable direct bonding was possible.

【0051】次いで、図5(c)に示すように、第一シ
リコン基板31の高濃度Bドープシリコン層41と、電
極15が形成された第二シリコン基板32を向かい合わ
せて直接接合した。なお、第二シリコン基板32のギャ
ップ寸法Gは0.2μmに形成されている。
Next, as shown in FIG. 5C, the high-concentration B-doped silicon layer 41 of the first silicon substrate 31 was directly joined to the second silicon substrate 32 on which the electrode 15 was formed. Note that the gap dimension G of the second silicon substrate 32 is formed to be 0.2 μm.

【0052】この接合工程は、次のとおりである。第
一、第二シリコン基板31、32を硫酸過水(硫酸と過
酸化水素水を体積比2:1で混合したもの)で、温度1
00℃にて洗浄し、乾燥後、第一シリコン基板31と第
二シリコン基板32を重ね合わせ、窒素雰囲気中にて9
00℃−2時間加熱処理を行う。その結果、ボイドが無
く、ギャップ寸法を高精度に保つ、強固な接合状態が得
られた。
This joining step is as follows. The first and second silicon substrates 31 and 32 are mixed with sulfuric acid and hydrogen peroxide (a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide at a volume ratio of 2: 1) at a temperature of 1: 1.
After washing at 00 ° C. and drying, the first silicon substrate 31 and the second silicon substrate 32 are overlaid and
Heat treatment is performed at 00 ° C. for 2 hours. As a result, a strong bonding state without voids and maintaining the gap dimension with high precision was obtained.

【0053】その後、同図(d)に示すように、貼り合
わされた基板33の第一シリコン基板31にLP−CV
Dによりシリコン窒化膜44を形成し、このシリコン窒
化膜44に加圧室6及び共通液室8などの液室パターン
をフォトリソグラフィー、エッチング技術によりパター
ニングする。
Thereafter, as shown in FIG. 3D, the first silicon substrate 31 of the bonded substrate 33 is LP-CV
A silicon nitride film 44 is formed by D, and liquid chamber patterns such as the pressure chamber 6 and the common liquid chamber 8 are patterned on the silicon nitride film 44 by photolithography and etching techniques.

【0054】次いで、基板33をKOH(10wt/
%)水溶液に浸し、シリコンをエッチングする。シリコ
ン窒化膜44の開口部からエッチングが進み、ボロン濃
度が1E2−/cm3である深さに達した時エッチング
がストップ(エッチレートが極端に下がり)し、高濃度
ボロンドープシリコンからなる振動板10が形成され
る。振動板10の厚さはウエハ面内において2μm±
0.1μmのバラツキに抑えることができた。なお、こ
のバラツキにはCMP工程時に起因したバラツキが±
0.05μm入っている。
Next, the substrate 33 is made of KOH (10 wt /
%) Dipped in aqueous solution to etch silicon. Etching proceeds from the opening of the silicon nitride film 44, and when the boron concentration reaches a depth of 1E2- / cm 3 , the etching is stopped (etch rate is extremely reduced), and a diaphragm made of high-concentration boron-doped silicon 10 are formed. The thickness of the diaphragm 10 is 2 μm ± within the wafer plane.
The variation was reduced to 0.1 μm. Note that the variation caused by the CMP process is ±
Contains 0.05 μm.

【0055】このように、高濃度P型不純物拡散後、ガ
ラス層及びシリコン−ボロン合金層をCMPなどの研磨
法で研磨除去することにより、ガラス層及び合金層の除
去及び接合面となる拡散面の直接接合可能な表面性の形
成を一括して行うことができ、短工程で高信頼性の直接
接合が可能になる。
As described above, after the high-concentration P-type impurity is diffused, the glass layer and the silicon-boron alloy layer are polished and removed by a polishing method such as CMP to remove the glass layer and the alloy layer and to form a diffusion surface serving as a bonding surface. The surface properties that can be directly bonded can be collectively formed, and highly reliable direct bonding can be performed in a short process.

【0056】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
の製造方法の第2実施形態について図7をも参照して説
明する。まず、第1実施形態と同様に、図7(a)に示
すように、両面鏡面研磨した、厚さ200μm、結晶面
方位(110)の第一シリコン基板31の片側に、例え
ば固体拡散法(気相拡散法、イオン注入法、塗布拡散法
などでも良い。)によりボロン(B)を拡散する。
Next, a second embodiment of the method for manufacturing an ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIG. First, in the same manner as in the first embodiment, as shown in FIG. 7A, a double-sided mirror-polished first silicon substrate 31 having a thickness of 200 μm and a crystal plane orientation (110) is placed on one side by, for example, a solid diffusion method ( Boron (B) may be diffused by a gas phase diffusion method, an ion implantation method, a coating diffusion method, or the like.)

【0057】次いで、同図(b)に示すように、第一シ
リコン基板31をフッ酸(HF:10%)水溶液に15
分間浸してガラス層43を除去した後、同図(c)に示
すようにCMPを行って合金層42を完全に除去する。
なお、ここでのCMPは、スラリー液としてコロイダル
シリカを含有するKOHベースのスラリーを脱イオン水
にて1:10に希釈したものを用い、また、研磨時間を
2分間にした以外は、第1実施形態と同様にして行っ
た。これにより、研磨面は、原子間力顕微鏡により測定
した結果、高信頼度の直接接合が可能な表面ラフネス値
(Ra=0.17nm)を得られた。
Next, as shown in FIG. 2B, the first silicon substrate 31 is placed in a hydrofluoric acid (HF: 10%) aqueous solution for 15 minutes.
After the glass layer 43 is removed by immersion for a minute, the alloy layer 42 is completely removed by performing CMP as shown in FIG.
The CMP used herein was the same as the first, except that a KOH-based slurry containing colloidal silica was diluted 1:10 with deionized water as a slurry liquid, and the polishing time was set to 2 minutes. This was performed in the same manner as in the embodiment. As a result, the polished surface was measured by an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.17 nm) capable of highly reliable direct bonding was obtained.

【0058】そして、同図(d)に示すように、熱酸化
膜20を900℃でウエット酸化(O2ガス6sccm、H2
ガス9sccm)により高濃度ボロンドープシリコン層41
上に膜厚500Åで形成した。熱酸化膜20表面は、原
子間力顕微鏡により測定した結果、高信頼度の直接接合
が可能な表面ラフネス値(Ra=0.19nm)が得ら
れた。
Then, as shown in FIG. 4D, the thermal oxide film 20 is wet-oxidized at 900 ° C. (O 2 gas 6 sccm, H 2
High-concentration boron-doped silicon layer 41
It was formed on top with a film thickness of 500 °. The surface of the thermal oxide film 20 was measured with an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.19 nm) was obtained at which highly reliable direct bonding was possible.

【0059】その後、第1実施形態と同様(図5(c)
参照)にして、第一シリコン基板31の高濃度Bドープ
シリコン層41と、電極15が形成された第二シリコン
基板32を向かい合わせて直接接合した。その結果、ボ
イドが無く、ギャップ寸法を高精度に保つ、強固な接合
状態が得られた。
Thereafter, as in the first embodiment (FIG. 5C)
), The high-concentration B-doped silicon layer 41 of the first silicon substrate 31 and the second silicon substrate 32 on which the electrode 15 was formed were directly joined to each other. As a result, a strong bonding state without voids and maintaining the gap dimension with high precision was obtained.

【0060】次に、第1実施形態と同様(図5(d)、
(e)参照)にして振動板10を形成した。これによ
り、CMP工程時に起因したバラツキは±0.02μm
に抑えられた。これはガラス層43を完全に除去してか
らCMPを施したためガラス層43の初期膜厚、及びガ
ラス層43の研磨バラツキを排除できるためである。こ
の結果、振動板10の厚さはウエハ面内において2μm
±0.07μmのバラツキに抑えることができた。
Next, as in the first embodiment (FIG. 5D,
(See (e)) to form the diaphragm 10. Thereby, the variation caused by the CMP process is ± 0.02 μm.
Was suppressed. This is because the CMP is performed after the glass layer 43 is completely removed, so that the initial thickness of the glass layer 43 and the polishing variation of the glass layer 43 can be eliminated. As a result, the thickness of the diaphragm 10 is 2 μm in the wafer plane.
Variation of ± 0.07 μm could be suppressed.

【0061】このように、高濃度P型不純物拡散後、ガ
ラス層をウエットエッチングで除去し、シリコン−ボロ
ン合金層をCMPなどの研磨法で研磨除去することによ
り、高精度な振動板厚さの制御、高信頼性の直接接合が
可能になる。
As described above, after the high-concentration P-type impurity is diffused, the glass layer is removed by wet etching, and the silicon-boron alloy layer is polished and removed by a polishing method such as CMP. Control and highly reliable direct bonding are possible.

【0062】次に、本発明の第3実施形態に係るインク
ジェットヘッドの製造方法について図8をも参照して説
明する。まず、各実施形態と同様に、図8(a)に示す
ように、両面鏡面研磨した、厚さ200μm、結晶面方
位(110)の第一シリコン基板31の片側に、例えば
固体拡散法(気相拡散法、イオン注入法、塗布拡散法な
どでも良い。)によりボロン(B)を拡散する。
Next, a method for manufacturing an ink jet head according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, as in the respective embodiments, as shown in FIG. 8A, a double-sided mirror-polished first silicon substrate 31 having a thickness of 200 μm and a crystal plane orientation (110) is placed on one side by, for example, a solid diffusion method (gas diffusion). Boron (B) may be diffused by a phase diffusion method, an ion implantation method, a coating diffusion method, or the like.

【0063】次いで、同図(b)に示すように、第一シ
リコン基板31をフッ酸(HF:10%)水溶液に15
分間浸してガラス層43を除去した後、同図(c)に示
すように、合金層42を熱酸化する(酸素及び水蒸気雰
囲気、750℃−1hrの条件)することにより、合金
層42は酸化(B23及びSiO2)され、フッ酸水溶
液でエッチング除去可能な酸化層45となる。
Next, as shown in FIG. 2B, the first silicon substrate 31 is immersed in a hydrofluoric acid (HF: 10%) aqueous solution for 15 minutes.
After the glass layer 43 is removed by immersion for a minute, the alloy layer 42 is thermally oxidized (oxygen and water vapor atmosphere, 750 ° C.-1 hr) as shown in FIG. (B 2 O 3 and SiO 2 ) to form an oxide layer 45 that can be removed by etching with a hydrofluoric acid aqueous solution.

【0064】そこで、同図(d)に示すように、フッ酸
(HF:10%)水溶液にて酸化層45を除去し、高濃
度Bドープシリコン層41を露出させ、高濃度Bドープ
シリコン層41の表面からCMPを行って研磨した。な
お、CMPの条件は第2実施形態で説明したのと同様で
ある。これにより、研磨面は、原子間力顕微鏡により測
定した結果、高信頼度の直接接合が可能な表面ラフネス
値(Ra=0.17nm)を得られた。
Then, as shown in FIG. 6D, the oxide layer 45 is removed with a hydrofluoric acid (HF: 10%) aqueous solution to expose the high-concentration B-doped silicon layer 41, The surface of No. 41 was polished by performing CMP. Note that the CMP conditions are the same as those described in the second embodiment. As a result, the polished surface was measured by an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.17 nm) capable of highly reliable direct bonding was obtained.

【0065】そして、同図(e)に示すように、熱酸化
膜20を900℃でウエット酸化(O2ガス6sccm、H2
ガス9sccm)により高濃度ボロンドープシリコン層41
上に膜厚500Åで形成した。熱酸化膜20表面は、原
子間力顕微鏡により測定した結果、高信頼度の直接接合
が可能な表面ラフネス値(Ra=0.19nm)が得ら
れた。
Then, as shown in FIG. 5E, the thermal oxide film 20 is wet-oxidized at 900 ° C. (O 2 gas 6 sccm, H 2
High-concentration boron-doped silicon layer 41
It was formed on top with a film thickness of 500 °. The surface of the thermal oxide film 20 was measured with an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.19 nm) was obtained at which highly reliable direct bonding was possible.

【0066】その後、第1実施形態と同様(図5(c)
参照)にして、第一シリコン基板31の高濃度Bドープ
シリコン層41と、電極15が形成された第二シリコン
基板32を向かい合わせて直接接合した。その結果、ボ
イドが無く、ギャップ寸法を高精度に保つ、強固な接合
状態が得られた。
Thereafter, as in the first embodiment (FIG. 5C)
), The high-concentration B-doped silicon layer 41 of the first silicon substrate 31 and the second silicon substrate 32 on which the electrode 15 was formed were directly joined to each other. As a result, a strong bonding state without voids and maintaining the gap dimension with high precision was obtained.

【0067】次に、第1実施形態と同様(図5(d)、
(e)参照)にして振動板10を形成した。この結果、
振動板10の厚さはウエハ面内において2μm±0.0
7μmのバラツキに抑えることができた。
Next, as in the first embodiment (FIG. 5D,
(See (e)) to form the diaphragm 10. As a result,
The thickness of the diaphragm 10 is 2 μm ± 0.0 in the wafer plane.
The variation was 7 μm.

【0068】このように、第一シリコン基板の高濃度P
型不純物拡散層表面に形成されたガラス層をウエットエ
ッチングで除去し、シリコン−ボロン合金層を酸化し
て、CMP等の研磨法で研磨除去することにより、高精
度な振動板厚さの制御、高信頼性の直接接合が可能にな
る。
As described above, the high concentration P of the first silicon substrate
The glass layer formed on the surface of the type impurity diffusion layer is removed by wet etching, the silicon-boron alloy layer is oxidized, and polished and removed by a polishing method such as CMP. Highly reliable direct bonding is possible.

【0069】次に、本発明の第4実施形態に係るインク
ジェットヘッドの製造方法について図9をも参照して説
明する。まず、図9(a)に示すように、両面鏡面研磨
した、厚さ200μm、結晶面方位(110)の第一シ
リコン基板31の片側に、固体拡散工程によりボロンを
拡散するとき、1150℃−1時間のドライブの内、最
初の50分間を窒素ガス主体(ガス流量比O2:N2
0.25:1)のドライブ、残り10分間及び降温中
(750℃迄3℃/min.で降温)を酸素ガス主体(ガス
流量比O2:N2=1:0)のドライブとした結果、ピー
ク値が2E20/cm3、深さ2.0μmで1E20/
cm3である高濃度Bドープシリコン層41が得られ、
高濃度Bドープシリコン層41上に厚さが約200nm
のガラス層43のみが形成される。
Next, a method for manufacturing an ink jet head according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 9A, when boron is diffused to one side of a first silicon substrate 31 having a thickness of 200 μm and a crystal plane orientation of (110) which has been mirror-polished on both sides by a solid diffusion step, 1150 ° C. Of the one-hour drive, the first 50 minutes were mainly nitrogen gas (gas flow ratio O 2 : N 2 =
0.25: 1) drive, the remaining 10 minutes, and the drive during cooling down (cooling down to 750 ° C. at 3 ° C./min.) Were performed mainly with oxygen gas (gas flow ratio O 2 : N 2 = 1: 0). At a peak value of 2E20 / cm 3 and a depth of 2.0 μm,
A high concentration B-doped silicon layer 41 having a density of cm 3 is obtained,
About 200 nm thick on the high concentration B-doped silicon layer 41
Only the glass layer 43 is formed.

【0070】このとき、ガラス層43上に前述した合金
層が形成されないのは、合金層は前記酸素ガス主体(ガ
ス流量比O2:N2=1:0)のドライブ中に酸化され、
ガラス層43の一部となるためである。
At this time, the reason why the above-mentioned alloy layer is not formed on the glass layer 43 is that the alloy layer is oxidized during the driving mainly with the oxygen gas (gas flow ratio O 2 : N 2 = 1: 0),
This is because it becomes a part of the glass layer 43.

【0071】次いで、同図(b)に示すように、第一シ
リコン基板31をフッ酸(HF:10%)水溶液に15
分間浸してガラス層43を除去し、高濃度Bドープシリ
コン層41を露出させ、第3実施形態と同様にして、高
濃度Bドープシリコン層41の表面からCMPを行って
研磨した。なお、CMPの条件は第2実施形態で説明し
たのと同様である。これにより、研磨面は、原子間力顕
微鏡により測定した結果、高信頼度の直接接合が可能な
表面ラフネス値(Ra=0.17nm)を得られた。
Next, as shown in FIG. 2B, the first silicon substrate 31 is immersed in a hydrofluoric acid (HF: 10%) aqueous solution for 15 minutes.
The glass layer 43 was removed by immersion for a minute to expose the high-concentration B-doped silicon layer 41, and the surface of the high-concentration B-doped silicon layer 41 was polished by CMP as in the third embodiment. Note that the CMP conditions are the same as those described in the second embodiment. As a result, the polished surface was measured by an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.17 nm) capable of highly reliable direct bonding was obtained.

【0072】そして、同図(c)に示すように、熱酸化
膜20を900℃でウエット酸化(O2ガス6sccm、H2
ガス9sccm)により高濃度ボロンドープシリコン層41
上に膜厚500Åで形成した。熱酸化膜20表面は、原
子間力顕微鏡により測定した結果、高信頼度の直接接合
が可能な表面ラフネス値(Ra=0.19nm)が得ら
れた。
Then, as shown in FIG. 3C, the thermal oxide film 20 is wet oxidized at 900 ° C. (O 2 gas 6 sccm, H 2
High-concentration boron-doped silicon layer 41
It was formed on top with a film thickness of 500 °. The surface of the thermal oxide film 20 was measured with an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.19 nm) was obtained at which highly reliable direct bonding was possible.

【0073】その後、第1実施形態と同様(図5(c)
参照)にして、第一シリコン基板31の高濃度Bドープ
シリコン層41と、電極15が形成された第二シリコン
基板32を向かい合わせて直接接合した。その結果、ボ
イドが無く、ギャップ寸法を高精度に保つ、強固な接合
状態が得られた。
Thereafter, as in the first embodiment (FIG. 5C)
), The high-concentration B-doped silicon layer 41 of the first silicon substrate 31 and the second silicon substrate 32 on which the electrode 15 was formed were directly joined to each other. As a result, a strong bonding state without voids and maintaining the gap dimension with high precision was obtained.

【0074】次に、第1実施形態と同様(図5(d)、
(e)参照)にして振動板10を形成した。この結果、
振動板10の厚さはウエハ面内において2μm±0.0
9μmのバラツキに抑えることができた。なお、第3実
施形態に比べて僅かにバラツキが増加するのは、合金層
の酸化工程が拡散中の場合、ガス切り替え時にガスの流
れに不安定さが生じるためであると考えられる。
Next, as in the first embodiment (FIG. 5D,
(See (e)) to form the diaphragm 10. As a result,
The thickness of the diaphragm 10 is 2 μm ± 0.0 in the wafer plane.
The variation was 9 μm. It is considered that the reason why the variation slightly increases as compared with the third embodiment is that when the oxidation process of the alloy layer is in the course of diffusion, instability occurs in the gas flow at the time of gas switching.

【0075】このように、第一シリコン基板の片側に高
濃度P型不純物拡散層を形成しながらかつシリコン−ボ
ロン合金層を酸化し、このガラス層及びシリコン−ボロ
ン合金層を酸化した層をウエットエッチングで除去し
て、高濃度P型不純物拡散面を研磨することにより、高
精度な振動板厚さの制御、高信頼性の直接接合が可能に
なる。
As described above, while forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of the first silicon substrate, the silicon-boron alloy layer is oxidized, and the glass layer and the silicon-boron alloy layer are oxidized. Polishing the high-concentration P-type impurity diffusion surface after removal by etching makes it possible to control the thickness of the diaphragm with high accuracy and to achieve highly reliable direct bonding.

【0076】次に、本発明の第5実施形態に係るインク
ジェットヘッドの製造方法について図10を参照して説
明する。まず、各実施形態と同様に、図10(a)に示
すように、両面鏡面研磨した、厚さ200μm、結晶面
方位(110)の第一シリコン基板31の片側に、例え
ば固体拡散法(気相拡散法、イオン注入法、塗布拡散法
などでも良い。)によりボロン(B)を拡散する。
Next, a method of manufacturing an ink jet head according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, similarly to each embodiment, as shown in FIG. 10A, a double-sided mirror-polished first silicon substrate 31 having a thickness of 200 μm and a crystal plane orientation of (110) is placed on one side by, for example, a solid diffusion method (gas diffusion). Boron (B) may be diffused by a phase diffusion method, an ion implantation method, a coating diffusion method, or the like.

【0077】次いで、同図(b)に示すように、第一シ
リコン基板31をフッ酸(HF:10%)水溶液に15
分間浸してガラス層43を除去した後、同図(c)に示
すように、合金層42を熱酸化する(酸素及び水蒸気雰
囲気、750℃−1hrの条件)することにより、合金
層42は酸化(B23及びSiO2)され、フッ酸水溶
液でエッチング除去可能な酸化層45となる。
Next, as shown in FIG. 7B, the first silicon substrate 31 is immersed in a hydrofluoric acid (HF: 10%) aqueous solution for 15 minutes.
After the glass layer 43 is removed by immersion for a minute, the alloy layer 42 is thermally oxidized (oxygen and water vapor atmosphere, 750 ° C.-1 hr) as shown in FIG. (B 2 O 3 and SiO 2 ) to form an oxide layer 45 that can be removed by etching with a hydrofluoric acid aqueous solution.

【0078】そこで、同図(d)に示すように、HF:
HNO:HOの体積比1:100:100の混合液
にて酸化層45を除去し、高濃度Bドープシリコン層4
1を露出させ、高濃度Bドープシリコン層41の表面か
らCMPを行って研磨した。なお、CMPの条件は第2
実施形態で説明したのと同様である。これにより、研磨
面は、原子間力顕微鏡により測定した結果、高信頼度の
直接接合が可能な表面ラフネス値(Ra=0.17n
m)を得られた。
Therefore, as shown in FIG.
The oxide layer 45 is removed with a mixture of HNO 3 : H 2 O at a volume ratio of 1: 100: 100, and the high-concentration B-doped silicon layer 4 is removed.
1 was exposed and polished by CMP from the surface of the high concentration B-doped silicon layer 41. The condition of CMP is the second
This is the same as described in the embodiment. As a result, the polished surface was measured by an atomic force microscope, and as a result, the surface roughness value (Ra = 0.17 n
m) was obtained.

【0079】そして、同図(e)に示すように、熱酸化
膜20を900℃でウエット酸化(O2ガス6sccm、H2
ガス9sccm)により高濃度ボロンドープシリコン層41
上に膜厚500Åで形成した。熱酸化膜20表面は、原
子間力顕微鏡により測定した結果、高信頼度の直接接合
が可能な表面ラフネス値(Ra=0.19nm)が得ら
れた。
Then, as shown in FIG. 7E, the thermal oxide film 20 is wet oxidized at 900 ° C. (O 2 gas 6 sccm, H 2
High-concentration boron-doped silicon layer 41
It was formed on top with a film thickness of 500 °. The surface of the thermal oxide film 20 was measured with an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.19 nm) was obtained at which highly reliable direct bonding was possible.

【0080】その後、第1実施形態と同様(図5(c)
参照)にして、第一シリコン基板31の高濃度Bドープ
シリコン層41と、電極15が形成された第二シリコン
基板32を向かい合わせて直接接合した。その結果、ボ
イドが無く、ギャップ寸法を高精度に保つ、強固な接合
状態が得られた。
Thereafter, as in the first embodiment (FIG. 5C)
), The high-concentration B-doped silicon layer 41 of the first silicon substrate 31 and the second silicon substrate 32 on which the electrode 15 was formed were directly joined to each other. As a result, a strong bonding state without voids and maintaining the gap dimension with high precision was obtained.

【0081】次に、第1実施形態と同様(図5(d)、
(e)参照)にして振動板10を形成した。この結果、
振動板10の厚さはウエハ面内において2μm±0.0
9μmのバラツキに抑えることができた。
Next, as in the first embodiment (FIG. 5D,
(See (e)) to form the diaphragm 10. As a result,
The thickness of the diaphragm 10 is 2 μm ± 0.0 in the wafer plane.
The variation was 9 μm.

【0082】このように、第一シリコン基板の高濃度P
型不純物拡散層表面に形成されたガラス層をウエットエ
ッチングで除去し、シリコン−ボロン合金層をウエット
エッチングで除去した後研磨することにより、高精度な
振動板厚さの制御、高信頼性の直接接合が可能になる。
As described above, the high concentration P of the first silicon substrate
By removing the glass layer formed on the surface of the impurity diffusion layer by wet etching and removing the silicon-boron alloy layer by wet etching and polishing, the highly accurate control of diaphragm thickness and high reliability Joining becomes possible.

【0083】なお、絶縁膜20は上述したように研磨面
に熱酸化で形成することで直接接合が可能な表面ラフネ
ス値(Ra=0.19nm)が得られることを確認した
が、その他の方法を用いることで直接接合が可能な表面
ラフネス値(Ra=0.5nm以下)が得られないよう
な場合には、絶縁膜20の表面をCMPなどで研磨する
こともできる。
Although it has been confirmed that a surface roughness value (Ra = 0.19 nm) that can be directly bonded can be obtained by forming the insulating film 20 on the polished surface by thermal oxidation as described above. In the case where a surface roughness value (Ra = 0.5 nm or less) that enables direct bonding cannot be obtained by using, the surface of the insulating film 20 can be polished by CMP or the like.

【0084】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
の第2実施形態について図11及び図12を参照して説
明する。なお、図11は同ヘッドの振動板長手方向に沿
う模式的断面説明図、図12は同ヘッドの液室短手方向
に沿う模式的断面説明図である。このインクジェットヘ
ッドは、上記第1実施形態で振動板10の電極側表面に
形成した絶縁膜(熱酸化膜)20のうちの電極基板3
(第二シリコン基板)との接合部にあたる部分を除去し
たものである。その他の構成は第1実施形態と同様であ
る。
Next, a second embodiment of the ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the head along the longitudinal direction of the diaphragm, and FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the head along the short side of the liquid chamber. The ink jet head includes the electrode substrate 3 of the insulating film (thermal oxide film) 20 formed on the electrode side surface of the diaphragm 10 in the first embodiment.
A portion corresponding to a joint with the (second silicon substrate) is removed. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

【0085】このように流路基板1と電極基板3との接
合部分で熱酸化膜20を除去することにより、パターニ
ング工程などの追加が必要になるが、接合温度の低温化
及び接合信頼性のさらなる向上が図れる。
By removing the thermal oxide film 20 at the joint between the flow path substrate 1 and the electrode substrate 3 as described above, an additional step such as a patterning step is required. Further improvement can be achieved.

【0086】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
の第3実施形態について図13及び図14を参照して説
明する。なお、図13は同ヘッドの振動板長手方向に沿
う模式的断面説明図、図13は同ヘッドの液室短手方向
に沿う模式的断面説明図である。このインクジェットヘ
ッドは、上記第1実施形態における振動板10の電極側
表面に絶縁膜(熱酸化膜)20を形成しないものであ
る。その他の構成は第1実施形態と同様である。
Next, a third embodiment of the ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the head along the longitudinal direction of the diaphragm, and FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the head in the lateral direction of the liquid chamber. This ink jet head does not form the insulating film (thermal oxide film) 20 on the electrode side surface of the vibration plate 10 in the first embodiment. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

【0087】この実施形態のヘッドの場合、振動板10
が電極側絶縁膜17に当接するまで変位させる当接駆動
方式で駆動したとき、振動板10の電極15と対向する
面、すなわち絶縁膜17と接する面が極めて表面粗さの
小さい良好な表面性を持つ研磨加工面であるため、絶縁
膜17の絶縁破壊に対して高い信頼性を保証することが
できる。
In the case of the head of this embodiment, the diaphragm 10
When driven by a contact driving method in which the diaphragm 10 is displaced until it comes into contact with the electrode-side insulating film 17, the surface of the diaphragm 10 facing the electrode 15, that is, the surface in contact with the insulating film 17 has a very small surface roughness and a good surface property. Therefore, high reliability can be guaranteed against dielectric breakdown of the insulating film 17.

【0088】そこで、この第3実施形態のインクジェッ
トヘッドを製造する本発明に係る製造方法について図1
5以降を参照して説明する。先ず、本発明に係るインク
ジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)の製造方法の第6実
施形態について図15をも参照して説明する。なお、図
15(a)、(b)と(c)以降とでは縮尺を異ならせ
て図示している。まず、図15(a)に示すように、両
面鏡面研磨した、厚さ200μm、結晶面方位(11
0)の第一シリコン基板31の片側に、例えば固体拡散
法によりボロン(B)を拡散する。なお、拡散方法は、
この他にBBr3を用いた気相拡散法、イオン注入法、
23を有機溶媒に分散させウエハ上にスピンコートす
る塗布拡散法などを用いることもできる。
Accordingly, a manufacturing method according to the present invention for manufacturing the ink jet head of the third embodiment is shown in FIG.
This will be described with reference to 5 and subsequent figures. First, a sixth embodiment of the method for manufacturing an ink jet head (droplet discharge head) according to the present invention will be described with reference to FIG. 15A, 15B and 15C are shown on different scales. First, as shown in FIG. 15 (a), both sides were mirror-polished, the thickness was 200 μm, and the crystal plane orientation (11
0) Boron (B) is diffused to one side of the first silicon substrate 31 by, for example, a solid state diffusion method. The diffusion method is
In addition, a gas phase diffusion method using BBr 3 , an ion implantation method,
A coating diffusion method or the like in which B 2 O 3 is dispersed in an organic solvent and spin-coated on a wafer can also be used.

【0089】この固体拡散として、1150℃(O2
2=0.25:1)で1時間の拡散を行った結果、ピ
ーク値が2E20/cm、深さ2.0μmで1E20
/cm である高濃度Bドープシリコン層41が得ら
れ、高濃度Bドープシリコン層41の形成の際、シリコ
ン基板31の最表面に厚さが約150nmのガラス層4
3が形成され、ガラス層43と高濃度Bドープシリコン
層41との間には厚さが約30nmのシリコン−ボロン
合金(SiB4〜6)層42が形成された。なお、ガラス
層は周知の通りフッ酸水溶液で除去可能であるが、合金
層42はフッ酸水溶液で除去できず、また、合金層42
は親水性を示し、この合金層42が露出した面では直接
接合することができない。
As this solid diffusion, 1150 ° C. (OTwo:
NTwo= 0.25: 1) for 1 hour.
Peak value is 2E20 / cm31E20 at 2.0 μm depth
/ Cm 3High-concentration B-doped silicon layer 41
In forming the high concentration B-doped silicon layer 41,
Glass layer 4 having a thickness of about 150 nm on the outermost surface of
3 is formed, the glass layer 43 and the high concentration B-doped silicon
Between layer 41 and silicon-boron about 30 nm thick
Alloy (SiB4-6) Layer 42 was formed. In addition, glass
The layer can be removed with a hydrofluoric acid aqueous solution, as is well known.
The layer 42 cannot be removed with a hydrofluoric acid aqueous solution, and the alloy layer 42
Indicates hydrophilicity, and is directly exposed on the surface where the alloy layer 42 is exposed.
Cannot be joined.

【0090】そこで、同図(b)に示すように、第一シ
リコン基板31のガラス層43表面側から、CMP(C
hemical-MechaNical-POlishiNg)を行って、ガラ
ス層43及び合金層42を完全に除去する。このCMP
の方法は前述した図6で説明したと同様である。
Therefore, as shown in FIG. 9B, the CMP (C
The glass layer 43 and the alloy layer 42 are completely removed by performing chemical-mechanical-polishing (Ng). This CMP
This method is the same as that described with reference to FIG.

【0091】このCMPによりガラス層43及び合金層
42は完全に除去され、研磨後の研磨面(高濃度Bドー
プシリコン層41の表面)は撥水性を示した。研磨面
は,原子間力顕微鏡により測定した結果、高信頼度の直
接接合が可能な表面ラフネス値(Ra=0.17nm)
を得た。
The glass layer 43 and the alloy layer 42 were completely removed by the CMP, and the polished surface (the surface of the high-concentration B-doped silicon layer 41) after polishing showed water repellency. The polished surface was measured by an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.17 nm) enabling direct bonding with high reliability was obtained.
I got

【0092】次いで、図15(c)に示すように、第一
シリコン基板31の高濃度Bドープシリコン層41と、
電極15が形成された第二シリコン基板32を向かい合
わせて直接接合した。なお、第二シリコン基板32のギ
ャップ寸法Gは0.2μmに形成されている。
Next, as shown in FIG. 15C, a high concentration B-doped silicon layer 41 of the first silicon substrate 31 is formed.
The second silicon substrate 32 on which the electrode 15 was formed was directly faced and joined. Note that the gap dimension G of the second silicon substrate 32 is formed to be 0.2 μm.

【0093】この接合工程は、次のとおりである。第
一、第二シリコン基板31、32を硫酸過水(硫酸と過
酸化水素水を体積比2:1で混合したもの)で、温度1
00℃にて洗浄し、乾燥後、第一シリコン基板31と第
二シリコン基板32を重ね合わせ、窒素雰囲気中にて9
00℃−2時間加熱処理を行う。その結果、ボイドが無
く、ギャップ寸法を高精度に保つ、強固な接合状態が得
られた。
This joining step is as follows. The first and second silicon substrates 31 and 32 are mixed with sulfuric acid and hydrogen peroxide (a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide at a volume ratio of 2: 1) at a temperature of 1: 1.
After washing at 00 ° C. and drying, the first silicon substrate 31 and the second silicon substrate 32 are overlaid and
Heat treatment is performed at 00 ° C. for 2 hours. As a result, a strong bonding state without voids and maintaining the gap dimension with high precision was obtained.

【0094】その後、同図(d)に示すように、貼り合
わされた基板33の第一シリコン基板31にLP−CV
Dによりシリコン窒化膜44を形成し、このシリコン窒
化膜44に加圧室6及び共通液室8などの液室パターン
をフォトリソグラフィー、エッチング技術によりパター
ニングする。
Thereafter, as shown in FIG. 11D, the first silicon substrate 31 of the bonded substrate 33 is LP-CV
A silicon nitride film 44 is formed by D, and liquid chamber patterns such as the pressure chamber 6 and the common liquid chamber 8 are patterned on the silicon nitride film 44 by photolithography and etching techniques.

【0095】次いで、基板33をKOH(10wt/
%)水溶液に浸し、シリコンをエッチングする。シリコ
ン窒化膜44の開口部からエッチングが進み、ボロン濃
度が1E2−/cm3である深さに達した時エッチング
がストップ(エッチレートが極端に下がり)し、高濃度
ボロンドープシリコンからなる振動板10が形成され
る。振動板10の厚さはウエハ面内において2μm±
0.1μmのバラツキに抑えることができた。なお、こ
のバラツキにはCMP工程時に起因したバラツキが±
0.05μm入っている。
Next, the substrate 33 is made of KOH (10 wt /
%) Dipped in aqueous solution to etch silicon. Etching proceeds from the opening of the silicon nitride film 44, and when the boron concentration reaches a depth of 1E2- / cm 3 , the etching is stopped (etch rate is extremely reduced), and a diaphragm made of high-concentration boron-doped silicon 10 are formed. The thickness of the diaphragm 10 is 2 μm ± within the wafer plane.
The variation was reduced to 0.1 μm. Note that the variation caused by the CMP process is ±
Contains 0.05 μm.

【0096】このように、高濃度P型不純物拡散後、ガ
ラス層及びシリコン−ボロン合金層をCMPなどの研磨
法で研磨除去することにより、ガラス層及び合金層の除
去及び接合面となる拡散面の直接接合可能な表面性の形
成を一括して行うことができ、短工程で高信頼性の直接
接合が可能になる。
As described above, after the high-concentration P-type impurity is diffused, the glass layer and the silicon-boron alloy layer are polished and removed by a polishing method such as CMP to remove the glass layer and the alloy layer and to form a diffusion surface serving as a bonding surface. The surface properties that can be directly bonded can be collectively formed, and highly reliable direct bonding can be performed in a short process.

【0097】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
の製造方法の第7実施形態について図16をも参照して
説明する。まず、前記第6実施形態と同様に、図16
(a)に示すように、両面鏡面研磨した、厚さ200μ
m、結晶面方位(110)の第一シリコン基板31の片
側に、例えば固体拡散法(気相拡散法、イオン注入法、
塗布拡散法などでも良い。)によりボロン(B)を拡散
する。
Next, a seventh embodiment of the method for manufacturing an ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIG. First, as in the sixth embodiment, FIG.
(A) As shown in FIG.
m, one side of the first silicon substrate 31 having the crystal plane orientation (110), for example, a solid state diffusion method (a gas phase diffusion method, an ion implantation method,
A coating diffusion method may be used. ) To diffuse boron (B).

【0098】次いで、同図(b)に示すように、第一シ
リコン基板31をフッ酸(HF:10%)水溶液に15
分間浸してガラス層43を除去した後、同図(c)に示
すようにCMPを行って合金層42を完全に除去する。
なお、ここでのCMPは、スラリー液としてコロイダル
シリカを含有するKOHベースのスラリーを脱イオン水
にて1:10に希釈したものを用い、また、研磨時間を
2分間にした以外は、第5実施形態(第1実施形態を引
用)と同様にして行った。これにより、研磨面は、原子
間力顕微鏡により測定した結果、高信頼度の直接接合が
可能な表面ラフネス値(Ra=0.17nm)を得られ
た。
Next, as shown in FIG. 9B, the first silicon substrate 31 is placed in a hydrofluoric acid (HF: 10%) aqueous solution for 15 minutes.
After the glass layer 43 is removed by immersion for a minute, the alloy layer 42 is completely removed by performing CMP as shown in FIG.
The CMP used herein was the same as the slurry except that a KOH-based slurry containing colloidal silica was diluted 1:10 with deionized water as a slurry liquid, and the polishing time was changed to 2 minutes. This was performed in the same manner as in the embodiment (quoting the first embodiment). As a result, the polished surface was measured by an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.17 nm) capable of highly reliable direct bonding was obtained.

【0099】そして、第6実施形態と同様(図15
(c)参照)にして、第一シリコン基板31の高濃度B
ドープシリコン層41と、電極15が形成された第二シ
リコン基板32を向かい合わせて直接接合した。その結
果、ボイドが無く、ギャップ寸法を高精度に保つ、強固
な接合状態が得られた。
Then, similarly to the sixth embodiment (FIG. 15)
(C), the high concentration B of the first silicon substrate 31
The doped silicon layer 41 and the second silicon substrate 32 on which the electrode 15 was formed faced and directly joined. As a result, a strong bonding state without voids and maintaining the gap dimension with high precision was obtained.

【0100】次に、第6実施形態と同様(図15
(d)、(e)参照)にして振動板10を形成した。こ
れにより、CMP工程時に起因したバラツキは±0.0
2μmに抑えられた。これはガラス層43を完全に除去
してからCMPを施したためガラス層43の初期膜厚、
及びガラス層43の研磨バラツキを排除できるためであ
る。この結果、振動板10の厚さはウエハ面内において
2μm±0.07μmのバラツキに抑えることができ
た。
Next, as in the sixth embodiment (FIG. 15)
(See (d) and (e)) to form the diaphragm 10. As a result, the variation caused during the CMP process is ± 0.0
It was suppressed to 2 μm. This is because the glass layer 43 is completely removed and then subjected to CMP, so that the initial film thickness of the glass layer 43,
This is because variations in polishing of the glass layer 43 can be eliminated. As a result, the thickness of the diaphragm 10 could be suppressed to a variation of 2 μm ± 0.07 μm in the wafer plane.

【0101】このように、高濃度P型不純物拡散後、ガ
ラス層をウエットエッチングで除去し、シリコン−ボロ
ン合金層をCMPなどの研磨法で研磨除去することによ
り、高精度な振動板厚さの制御、高信頼性の直接接合が
可能になる。
As described above, after the high-concentration P-type impurity is diffused, the glass layer is removed by wet etching, and the silicon-boron alloy layer is polished and removed by a polishing method such as CMP. Control and highly reliable direct bonding are possible.

【0102】次に、本発明の第8実施形態に係るインク
ジェットヘッドの製造方法について図17をも参照して
説明する。まず、前記各実施形態と同様に、図17
(a)に示すように、両面鏡面研磨した、厚さ200μ
m、結晶面方位(110)の第一シリコン基板31の片
側に、例えば固体拡散法(気相拡散法、イオン注入法、
塗布拡散法などでも良い。)によりボロン(B)を拡散
する。
Next, a method for manufacturing an ink jet head according to the eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, as in the above embodiments, FIG.
(A) As shown in FIG.
m, one side of the first silicon substrate 31 having the crystal plane orientation (110), for example, a solid state diffusion method (a gas phase diffusion method, an ion implantation method,
A coating diffusion method may be used. ) To diffuse boron (B).

【0103】次いで、同図(b)に示すように、第一シ
リコン基板31をフッ酸(HF:10%)水溶液に15
分間浸してガラス層43を除去した後、同図(c)に示
すように、合金層42を熱酸化する(酸素及び水蒸気雰
囲気、750℃−1hrの条件)することにより、合金
層42は酸化(B23及びSiO2)され、フッ酸水溶
液でエッチング除去可能な酸化層45となる。
Next, as shown in FIG. 3B, the first silicon substrate 31 is immersed in a hydrofluoric acid (HF: 10%) aqueous solution for 15 minutes.
After the glass layer 43 is removed by immersion for a minute, the alloy layer 42 is thermally oxidized (oxygen and water vapor atmosphere, 750 ° C.-1 hr) as shown in FIG. (B 2 O 3 and SiO 2 ) to form an oxide layer 45 that can be removed by etching with a hydrofluoric acid aqueous solution.

【0104】そこで、同図(d)に示すように、フッ酸
(HF:10%)水溶液にて酸化層45を除去し、高濃
度Bドープシリコン層41を露出させ、高濃度Bドープ
シリコン層41の表面からCMPを行って研磨した。な
お、CMPの条件は前記第7実施形態で説明したのと同
様である。これにより、研磨面は、原子間力顕微鏡によ
り測定した結果、高信頼度の直接接合が可能な表面ラフ
ネス値(Ra=0.17nm)を得られた。
Therefore, as shown in FIG. 10D, the oxide layer 45 is removed with a hydrofluoric acid (HF: 10%) aqueous solution to expose the high-concentration B-doped silicon layer 41, The surface of No. 41 was polished by performing CMP. The conditions for CMP are the same as those described in the seventh embodiment. As a result, the polished surface was measured by an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.17 nm) capable of highly reliable direct bonding was obtained.

【0105】そして、第6実施形態と同様(図15
(c)参照)にして、第一シリコン基板31の高濃度B
ドープシリコン層41と、電極15が形成された第二シ
リコン基板32を向かい合わせて直接接合した。その結
果、ボイドが無く、ギャップ寸法を高精度に保つ、強固
な接合状態が得られた。
Then, as in the sixth embodiment (FIG. 15)
(C), the high concentration B of the first silicon substrate 31
The doped silicon layer 41 and the second silicon substrate 32 on which the electrode 15 was formed faced and directly joined. As a result, a strong bonding state without voids and maintaining the gap dimension with high precision was obtained.

【0106】次に、第6実施形態と同様(図15
(d)、(e)参照)にして振動板10を形成した。こ
の結果、振動板10の厚さはウエハ面内において2μm
±0.07μmのバラツキに抑えることができた。
Next, as in the sixth embodiment (FIG. 15)
(See (d) and (e)) to form the diaphragm 10. As a result, the thickness of the diaphragm 10 is 2 μm in the wafer plane.
Variation of ± 0.07 μm could be suppressed.

【0107】このように、第一シリコン基板の高濃度P
型不純物拡散層表面に形成されたガラス層をウエットエ
ッチングで除去し、シリコン−ボロン合金層を酸化し
て、CMP等の研磨法で研磨除去することにより、高精
度な振動板厚さの制御、高信頼性の直接接合が可能にな
る。
As described above, the high concentration P of the first silicon substrate
The glass layer formed on the surface of the type impurity diffusion layer is removed by wet etching, the silicon-boron alloy layer is oxidized, and polished and removed by a polishing method such as CMP. Highly reliable direct bonding is possible.

【0108】次に、本発明の第9実施形態に係るインク
ジェットヘッドの製造方法について図18をも参照して
説明する。まず、図18(a)に示すように、両面鏡面
研磨した、厚さ200μm、結晶面方位(110)の第
一シリコン基板31の片側に、固体拡散工程によりボロ
ンを拡散するとき、1150℃−1時間のドライブの
内、最初の50分間を窒素ガス主体(ガス流量比O2:N
2=0.25:1)のドライブ、残り10分間及び降温
中(750℃迄3℃/min.で降温)を酸素ガス主体(ガ
ス流量比O2:N2=1:0)のドライブとした結果、ピ
ーク値が2E20/cm3、深さ2.0μmで1E20
/cm3である高濃度Bドープシリコン層41が得ら
れ、高濃度Bドープシリコン層41上に厚さが約200
nmのガラス層43のみが形成される。
Next, a method of manufacturing an ink jet head according to the ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 18 (a), when boron is diffused into one side of the first silicon substrate 31 having a thickness of 200 μm and a crystal plane orientation (110) which has been mirror-polished on both sides by a solid diffusion step, 1150 ° C. Of the one-hour drive, the first 50 minutes were mainly nitrogen gas (gas flow ratio O 2 : N
2 = 0.25: 1), drive for the remaining 10 minutes and during cooling down (cooling down to 750 ° C. at 3 ° C./min.) With a drive mainly composed of oxygen gas (gas flow ratio O 2 : N 2 = 1: 0). As a result, the peak value was 2E20 / cm 3 , and the peak value was 1E20 / 2.0 μm.
/ Cm 3 of the high-concentration B-doped silicon layer 41, and a thickness of about 200
Only the glass layer 43 of nm is formed.

【0109】このとき、ガラス層43上に前述した合金
層が形成されないのは、合金層は前記の酸素ガス主体
(ガス流量比O2:N2=1:0)のドライブ中に酸化さ
れ、ガラス層43の一部となるためである。
At this time, the reason that the above-mentioned alloy layer is not formed on the glass layer 43 is that the alloy layer is oxidized during the driving mainly using the oxygen gas (gas flow ratio O 2 : N 2 = 1: 0), This is because it becomes a part of the glass layer 43.

【0110】次いで、同図(b)に示すように、第一シ
リコン基板31をフッ酸(HF:10%)水溶液に15
分間浸してガラス層43を除去し、高濃度Bドープシリ
コン層41を露出させ、前記第3実施形態と同様にし
て、高濃度Bドープシリコン層41の表面からCMPを
行って研磨した。なお、CMPの条件は前記第6実施形
態で説明したのと同様である。これにより、研磨面は、
原子間力顕微鏡により測定した結果、高信頼度の直接接
合が可能な表面ラフネス値(Ra=0.17nm)を得
られた。
Next, as shown in FIG. 13B, the first silicon substrate 31 is immersed in an aqueous solution of hydrofluoric acid (HF: 10%) for 15 minutes.
The glass layer 43 was removed by immersion for a minute to expose the high-concentration B-doped silicon layer 41, and the surface of the high-concentration B-doped silicon layer 41 was polished by CMP as in the third embodiment. The conditions for CMP are the same as those described in the sixth embodiment. Thereby, the polished surface is
As a result of measurement with an atomic force microscope, a surface roughness value (Ra = 0.17 nm) capable of highly reliable direct bonding was obtained.

【0111】そして、第6実施形態と同様(図15
(c)参照)にして、第一シリコン基板31の高濃度B
ドープシリコン層41と、電極15が形成された第二シ
リコン基板32を向かい合わせて直接接合した。その結
果、ボイドが無く、ギャップ寸法を高精度に保つ、強固
な接合状態が得られた。
Then, similarly to the sixth embodiment (FIG. 15)
(C), the high concentration B of the first silicon substrate 31
The doped silicon layer 41 and the second silicon substrate 32 on which the electrode 15 was formed faced and directly joined. As a result, a strong bonding state without voids and maintaining the gap dimension with high precision was obtained.

【0112】次に、第6実施形態と同様(図15
(d)、(e)参照)にして振動板10を形成した。こ
の結果、振動板10の厚さはウエハ面内において2μm
±0.09μmのバラツキに抑えることができた。な
お、第3実施形態に比べて僅かにバラツキが増加するの
は、合金層の酸化工程が拡散中の場合、ガス切り替え時
にガスの流れに不安定さが生じるためであると考えられ
る。
Next, as in the sixth embodiment (FIG. 15)
(See (d) and (e)) to form the diaphragm 10. As a result, the thickness of the diaphragm 10 is 2 μm in the wafer plane.
The variation was ± 0.09 μm. It is considered that the reason why the variation slightly increases as compared with the third embodiment is that when the oxidation process of the alloy layer is in the course of diffusion, instability occurs in the gas flow at the time of gas switching.

【0113】このように、第一シリコン基板の片側に高
濃度P型不純物拡散層を形成しながらかつシリコン−ボ
ロン合金層を酸化し、このガラス層及びシリコン−ボロ
ン合金層を酸化した層をウエットエッチングで除去し
て、高濃度P型不純物拡散面を研磨することにより、高
精度な振動板厚さの制御、高信頼性の直接接合が可能に
なる。
As described above, while forming the high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of the first silicon substrate and oxidizing the silicon-boron alloy layer, the oxidized layer of this glass layer and silicon-boron alloy layer is wetted. Polishing the high-concentration P-type impurity diffusion surface after removal by etching makes it possible to control the thickness of the diaphragm with high accuracy and to achieve highly reliable direct bonding.

【0114】次に、本発明の第10実施形態に係るイン
クジェットヘッドの製造方法について図19をも参照し
て説明する。まず、前記と同様に、図19(a)に示す
ように、両面鏡面研磨した、厚さ200μm、結晶面方
位(110)の第一シリコン基板31の片側に、例えば
固体拡散法(気相拡散法、イオン注入法、塗布拡散法な
どでも良い。)によりボロン(B)を拡散する。
Next, a method for manufacturing an ink jet head according to the tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, in the same manner as described above, as shown in FIG. , An ion implantation method, a coating diffusion method, etc.).

【0115】次いで、同図(b)に示すように、第一シ
リコン基板31のガラス層43表面からCMPを行って
ガラス層43を研磨する。なお、研磨時間は1分間とし
た。このとき、ガラス層43をウエハ全面に残存させ
る。これにより、研磨面は、原子間力顕微鏡により測定
した結果、高信頼度の直接接合が可能な表面ラフネス値
(Ra=0.17nm)を得られた。
Next, as shown in FIG. 13B, the glass layer 43 is polished by performing CMP from the surface of the glass layer 43 of the first silicon substrate 31. The polishing time was one minute. At this time, the glass layer 43 is left on the entire surface of the wafer. As a result, the polished surface was measured by an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.17 nm) capable of highly reliable direct bonding was obtained.

【0116】そして、図19(c)に示すように、第一
シリコン基板31のガラス層43と、電極15が形成さ
れた第二シリコン基板32を向かい合わせて直接接合し
た。その結果、ボイドが無く、ギャップ寸法を高精度に
保つ、強固な接合状態が得られた。
Then, as shown in FIG. 19C, the glass layer 43 of the first silicon substrate 31 and the second silicon substrate 32 on which the electrode 15 was formed were directly joined to each other. As a result, a strong bonding state without voids and maintaining the gap dimension with high precision was obtained.

【0117】次に、第6実施形態と同様(図15
(d)、(e)参照)にして振動板10を形成した。こ
の結果、振動板10の厚さはウエハ面内において2μm
±0.05μmのバラツキに抑えることができた。ただ
し、ギャップ長(振動板10と電極15との間の距離)
のバラツキは他の実施形態がウエハ面内で0.2±0.
01μmであったのに対し、この実施形態では0.2±
0.04μmと大きくなった。
Next, as in the sixth embodiment (FIG. 15)
(See (d) and (e)) to form the diaphragm 10. As a result, the thickness of the diaphragm 10 is 2 μm in the wafer plane.
Variation of ± 0.05 μm could be suppressed. However, gap length (distance between diaphragm 10 and electrode 15)
Of the other embodiment is 0.2 ± 0.
In this embodiment, 0.2 ± 0.1 μm.
It was as large as 0.04 μm.

【0118】このように、第一シリコン基板の高濃度P
型不純物拡散層表面に形成されたガラス層の一部を研磨
除去して、第二シリコン基板と直接接合することによ
り、高精度な振動板厚さの制御、高信頼性の直接接合が
可能になる。
As described above, the high concentration P of the first silicon substrate
By polishing and removing part of the glass layer formed on the surface of the impurity diffusion layer and bonding it directly to the second silicon substrate, high-precision control of diaphragm thickness and direct bonding with high reliability are possible. Become.

【0119】次に、本発明の第11実施形態に係るイン
クジェットヘッドの製造方法について図20を参照して
説明する。まず、前記各実施形態と同様に、図20
(a)に示すように、両面鏡面研磨した、厚さ200μ
m、結晶面方位(110)の第一シリコン基板31の片
側に、例えば固体拡散法(気相拡散法、イオン注入法、
塗布拡散法などでも良い。)によりボロン(B)を拡散
する。
Next, a method for manufacturing an ink jet head according to the eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, as in the above embodiments, FIG.
(A) As shown in FIG.
m, one side of the first silicon substrate 31 having the crystal plane orientation (110), for example, a solid state diffusion method (a gas phase diffusion method, an ion implantation method,
A coating diffusion method may be used. ) To diffuse boron (B).

【0120】次いで、同図(b)に示すように、第一シ
リコン基板31をフッ酸(HF:10%)水溶液に15
分間浸してガラス層43を除去した後、同図(c)に示
すように、合金層42を熱酸化する(酸素及び水蒸気雰
囲気、750℃−1hrの条件)することにより、合金
層42は酸化(B23及びSiO2)され、フッ酸水溶
液でエッチング除去可能な酸化層45となる。
Next, as shown in FIG. 13B, the first silicon substrate 31 is immersed in a hydrofluoric acid (HF: 10%) aqueous solution for 15 minutes.
After the glass layer 43 is removed by immersion for a minute, the alloy layer 42 is thermally oxidized (oxygen and water vapor atmosphere, 750 ° C.-1 hr) as shown in FIG. (B 2 O 3 and SiO 2 ) to form an oxide layer 45 that can be removed by etching with a hydrofluoric acid aqueous solution.

【0121】そこで、同図(d)に示すように、HF:
HNO:HOの体積比1:100:100の混合液
にて酸化層45を除去し、高濃度Bドープシリコン層4
1を露出させ、高濃度Bドープシリコン層41の表面か
らCMPを行って研磨した。なお、CMPの条件は前記
第7実施形態で説明したのと同様である。これにより、
研磨面は、原子間力顕微鏡により測定した結果、高信頼
度の直接接合が可能な表面ラフネス値(Ra=0.17
nm)を得られた。
Therefore, as shown in FIG.
The oxide layer 45 is removed with a mixture of HNO 3 : H 2 O at a volume ratio of 1: 100: 100, and the high-concentration B-doped silicon layer 4 is removed.
1 was exposed and polished by CMP from the surface of the high concentration B-doped silicon layer 41. The conditions for CMP are the same as those described in the seventh embodiment. This allows
The polished surface was measured by an atomic force microscope, and as a result, a surface roughness value (Ra = 0.17) allowing direct bonding with high reliability was obtained.
nm).

【0122】そして、第6実施形態と同様(図15
(c)参照)にして、第一シリコン基板31の高濃度B
ドープシリコン層41と、電極15が形成された第二シ
リコン基板32を向かい合わせて直接接合した。その結
果、ボイドが無く、ギャップ寸法を高精度に保つ、強固
な接合状態が得られた。
Then, similarly to the sixth embodiment (FIG. 15)
(C), the high concentration B of the first silicon substrate 31
The doped silicon layer 41 and the second silicon substrate 32 on which the electrode 15 was formed faced and directly joined. As a result, a strong bonding state without voids and maintaining the gap dimension with high precision was obtained.

【0123】次に、第6実施形態と同様(図15
(d)、(e)参照)にして振動板10を形成した。こ
の結果、振動板10の厚さはウエハ面内において2μm
±0.09μmのバラツキに抑えることができた。
Next, as in the sixth embodiment (FIG. 15)
(See (d) and (e)) to form the diaphragm 10. As a result, the thickness of the diaphragm 10 is 2 μm in the wafer plane.
The variation was ± 0.09 μm.

【0124】このように、第一シリコン基板の高濃度P
型不純物拡散層表面に形成されたガラス層をウエットエ
ッチングで除去し、シリコン−ボロン合金層をウエット
エッチングで除去した後研磨することにより、高精度な
振動板厚さの制御、高信頼性の直接接合が可能になる。
As described above, the high concentration P of the first silicon substrate
By removing the glass layer formed on the surface of the impurity diffusion layer by wet etching and removing the silicon-boron alloy layer by wet etching and polishing, the highly accurate control of diaphragm thickness and high reliability Joining becomes possible.

【0125】次に、本発明の第12実施形態に係るイン
クジェットヘッドの製造方法について説明する。この実
施形態は、前記第7実施形態(図16参照)における研
磨工程で、CMPに代えて、スピンエッチング法(スピ
ンエッチングとは、回転しているウエハに所望のエッチ
ング液をかけ、全面にわたる均一な処理が可能な湿式処
理法である。)による研磨を行ったものである。スピン
エッチング法による研磨は、回転しているウエハにH
F:HNO3:H2Oの体積比1:100:100の混合
液をかけ、合金層42及び高濃度Bドープシリコン層4
1を約1μmのエッチングを行った。ウエハ全面にわた
りエッチング量の均一性は±5%であり、エッチング後
の高濃度Bドープシリコン層41の表面ラフネスはRa
=0.50nmが得られた。その他の工程及び作用効果
は第7実施形態と同様であるので省略する。
Next, a method for manufacturing an ink jet head according to the twelfth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, in the polishing step in the seventh embodiment (see FIG. 16), instead of the CMP, a spin etching method (spin etching is a method in which a desired etching solution is applied to a rotating wafer and uniform over the entire surface. This is a wet processing method capable of performing various types of processing.). Polishing by the spin etching method involves applying H
A mixture of F: HNO 3 : H 2 O at a volume ratio of 1: 100: 100 is applied, and the alloy layer 42 and the high-concentration B-doped silicon layer 4 are applied.
1 was etched by about 1 μm. The uniformity of the etching amount is ± 5% over the entire surface of the wafer, and the surface roughness of the high-concentration B-doped silicon layer 41 after etching is Ra.
= 0.50 nm was obtained. The other steps and functions and effects are the same as in the seventh embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0126】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
の製造方法の第13実施形態について図21及び図22
をも参照して説明する。まず、図21(a)に示すよう
に、両面鏡面研磨した、厚さ500μm、結晶面方位
(110)の第一シリコン基板61の片側に、例えば固
体拡散法によりボロン(B)を拡散する。なお、拡散方
法は、この他にBBr3を用いた気相拡散法、イオン注
入法、B23を有機溶媒に分散させウエハ上にスピンコ
ートする塗布拡散法などを用いることもできる。
Next, a thirteenth embodiment of the method of manufacturing an ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 21A, boron (B) is diffused to one side of a first silicon substrate 61 having a thickness of 500 μm and a crystal plane orientation (110), which has been mirror-polished on both sides, for example, by a solid state diffusion method. In addition, as the diffusion method, a vapor phase diffusion method using BBr 3 , an ion implantation method, and a coating diffusion method in which B 2 O 3 is dispersed in an organic solvent and spin-coated on a wafer can be used.

【0127】この固体拡散として、1150℃(O2
2=0.25:1)で1時間の拡散を行った結果、ピ
ーク値が1.5E20/cm、深さ2.0μmで1E
20/cmである高濃度Bドープシリコン層71が得
られ、高濃度Bドープシリコン層71の形成の際、シリ
コン基板61の最表面に厚さが約150nmのガラス層
73が形成され、ガラス層73と高濃度Bドープシリコ
ン層71との間には厚さが約30nmのシリコン−ボロ
ン合金(SiB4〜6)層72が形成された。
As this solid diffusion, 1150 ° C. (O 2 :
(N 2 = 0.25: 1), the diffusion was performed for 1 hour. As a result, the peak value was 1.5E20 / cm 3 , and the peak value was 1E at 2.0 μm.
A high-concentration B-doped silicon layer 71 having a thickness of 20 / cm 3 is obtained. When the high-concentration B-doped silicon layer 71 is formed, a glass layer 73 having a thickness of about 150 nm is formed on the outermost surface of the silicon substrate 61. A silicon-boron alloy (SiB 4-6 ) layer 72 having a thickness of about 30 nm was formed between the layer 73 and the high concentration B-doped silicon layer 71.

【0128】そこで、同図(b)に示すように、第一シ
リコン基板61をフッ酸(HF:10%)水溶液に15
分間浸してガラス層73を除去した後、同図(c)に示
すように第一シリコン基板61のガラス層73表面側か
らCMPを行って合金層72を完全に除去する。
Therefore, as shown in FIG. 14B, the first silicon substrate 61 is immersed in a hydrofluoric acid (HF: 10%) aqueous solution.
After the glass layer 73 is removed by immersion for a minute, the alloy layer 72 is completely removed by performing CMP from the surface side of the glass layer 73 of the first silicon substrate 61 as shown in FIG.

【0129】このCMPでは、スラリー液としてヒュー
ムドシリカを含有するKOHベースのスラリーを脱イオ
ン水にて1:2に希釈したものを用いた。希釈後のスラ
リー液のpH値は10.8であった。また、研磨パッド
にはシリコンウエハの鏡面研磨加工に用いられるソフト
型の研磨パッドを用いた。
In this CMP, a KOH-based slurry containing fumed silica diluted 1: 2 with deionized water was used as a slurry liquid. The pH value of the slurry liquid after dilution was 10.8. In addition, a soft polishing pad used for mirror polishing of a silicon wafer was used as the polishing pad.

【0130】なお、スラリーは被研磨材料によって研磨
レートが異なってくるため、被研磨材料により最適なス
ラリーを選定することが好ましい。また、研磨パッドも
研磨する基板によって使用するパッドを選定することが
好ましい。例えば酸化化膜研磨用などによく使用される
IC1000/SUBAでもよいが、より表面粗さを小
さくするにはシリコンウエハの鏡面研磨加工や仕上げ研
磨用に用いられるソフト型の研磨パッド(サーフィンな
ど)を用いた方が好ましい。また、被研磨基板にパター
ニングが施されている場合、パッドが柔らかいことによ
り、凹パターンのボトム面も研磨され凹形状が変化して
しまうことが許されない場合は、逆にIC1000/S
UBAやそれ以上に硬いタイプのパッドを使用すること
により接合面のみを研磨することが可能である。
Since the polishing rate of the slurry varies depending on the material to be polished, it is preferable to select an optimum slurry for the material to be polished. It is also preferable to select a polishing pad to be used depending on the substrate to be polished. For example, IC1000 / SUBA, which is often used for polishing an oxide film, may be used. However, in order to further reduce the surface roughness, a soft polishing pad (such as surfing) used for mirror polishing or finish polishing of a silicon wafer. It is preferable to use On the other hand, when the substrate to be polished is patterned, if the bottom surface of the concave pattern is not polished due to the softness of the pad and the concave shape is not allowed to change, the IC1000 / S
It is possible to polish only the bonding surface by using a pad of a UBA or harder type.

【0131】そして、研磨条件として、 テーブル速度/キャリア速度=38rpm/25rpm、 研磨加圧=100g/cm 研磨時間=2分(なお、研磨レートはガラス層において
45nm/min.であった) として、研磨を行った後、ウエハの洗浄を行った。
The polishing conditions were as follows: table speed / carrier speed = 38 rpm / 25 rpm, polishing pressure = 100 g / cm 2 polishing time = 2 minutes (the polishing rate was 45 nm / min. For the glass layer). After polishing, the wafer was washed.

【0132】この洗浄は、スクラブ洗浄を(1%HFデ
ィップ)1分間、純水リンスを20分間施した。さらに
クリーン度を求めるなら、汚染物(contamination)除
去として硫酸過水(H2SO4:H22::H2O=1:
1:5)洗浄やアンモニア過水洗浄(NH4OH:H
2O:H2O=1:1:5)などをこれに加えることが好
ましい。
In this cleaning, scrub cleaning (1% HF dip) was performed for 1 minute, and pure water rinse was performed for 20 minutes. If cleanliness is further required, sulfuric acid and hydrogen peroxide (H 2 SO 4 : H 2 O 2 :: H 2 O = 1: 1) is used to remove contaminants.
1: 5) Cleaning and cleaning with ammonia and hydrogen peroxide (NH 4 OH: H
2 O: H 2 O = 1: 1: 5) and the like are preferably added to this.

【0133】この研磨加工により、合金(SiB4〜6
層72を研磨除去すると共に、信頼性の高い直接接合が
可能な表面粗さ(原子間力顕微鏡により測定した結果、
表面粗さ(Ra=0.2nm:測定エリアは10μm
□))をもつ高濃度Bドープシリコン層71が得られ
る。
By this polishing, the alloy (SiB 4-6 )
While the layer 72 is polished and removed, the surface roughness enabling direct bonding with high reliability (measured by an atomic force microscope,
Surface roughness (Ra = 0.2 nm: measurement area is 10 μm
A high concentration B-doped silicon layer 71 having □)) is obtained.

【0134】この研磨加工では、合金層72とその下の
高濃度Bドープシリコン層71の一部を研磨除去したこ
とになるが、高濃度Bドープシリコン層71の研磨除去
量(厚さ)の変動はそのまま振動板厚さの変動となるた
め、高い精度で研磨除去量を管理する必要がある。その
ためには、研磨量を小さく(好ましくは2000Å以下
に)抑える。ここでは、高濃度Bドープシリコン層71
の研磨量(とり代)は900Åで研磨量のばらつきは±
150Å以下であった。
In this polishing process, the alloy layer 72 and a part of the high-concentration B-doped silicon layer 71 thereunder were polished and removed, but the polishing removal amount (thickness) of the high-concentration B-doped silicon layer 71 was reduced. Since the fluctuation directly changes the thickness of the diaphragm, it is necessary to control the polishing removal amount with high accuracy. For this purpose, the polishing amount is kept small (preferably 2,000 ° or less). Here, the high concentration B-doped silicon layer 71
Polishing amount (storage allowance) is 900 mm and the variation of polishing amount is ±
It was 150 ° or less.

【0135】次に、図22(a)に示すように、凹部1
4、電極15などを形成した第二シリコン基板62と、
第一シリコン基板61の表面を研磨した高濃度ボロンド
ープシリコン層71を接合面として直接接合した。具体
的には、第一及び第二シリコン基板61、62を硫酸過
水(硫酸と過酸化水素水を体積比2:1で混合、温度1
00℃)にて洗浄し、乾燥後、第一及び第二シリコン基
板61、62を減圧下(室温)で重ね合わせ、窒素雰囲
気中にて900℃−1時間加熱処理を行い、両基板6
1、62を直接接合した。その結果、ボイドが無く、ギ
ャップ寸法を高精度に保つ、強固な接合状態が得られ
た。
Next, as shown in FIG.
4, a second silicon substrate 62 on which the electrodes 15 and the like are formed;
The high-concentration boron-doped silicon layer 71 obtained by polishing the surface of the first silicon substrate 61 was directly bonded as a bonding surface. Specifically, the first and second silicon substrates 61 and 62 are mixed with sulfuric acid / hydrogen peroxide (sulfuric acid and hydrogen peroxide at a volume ratio of 2: 1 at a temperature of 1: 1).
After cleaning and drying, the first and second silicon substrates 61 and 62 are overlapped under reduced pressure (room temperature) and subjected to a heat treatment in a nitrogen atmosphere at 900 ° C. for 1 hour.
1, 62 were directly joined. As a result, a strong bonding state without voids and maintaining the gap dimension with high precision was obtained.

【0136】次いで、同図(b)に示すように、厚さ5
00μmの第一シリコン基板61を厚さ100μmまで
研磨によって薄くする。その後、同図(c)に示すよう
に、接合した基板63全体にLP−CVDによりシリコ
ン窒化膜74を形成し、シリコン窒化膜74上にレジス
トをコートし、露光、現像により吐出室6や共通インク
室8などの液室形状のレジストパターンを形成する。こ
のとき、第二シリコン基板62の電極15と吐出室のパ
ターンの位置が一致するようにIR光によりアライメン
トする。そして、同図(d)に示すように、レジストの
開口部のシリコン窒化膜74をドライエッチによりエッ
チング除去し、レジストを除去する。
Next, as shown in FIG.
The first silicon substrate 61 of 00 μm is thinned by polishing to a thickness of 100 μm. Thereafter, as shown in FIG. 2C, a silicon nitride film 74 is formed on the entire bonded substrate 63 by LP-CVD, a resist is coated on the silicon nitride film 74, and the discharge chamber 6 and the common A resist pattern having a liquid chamber shape such as the ink chamber 8 is formed. At this time, alignment is performed by IR light so that the position of the electrode 15 of the second silicon substrate 62 and the position of the pattern of the ejection chamber coincide. Then, as shown in FIG. 4D, the silicon nitride film 74 in the opening of the resist is removed by dry etching to remove the resist.

【0137】そして、基板63をKOH(10wt%)
水溶液に浸し、シリコンをエッチングする。パターニン
グした側の開口部からエッチングが進みボロン濃度が1
E20/cmである深さに達した時エッチングがスト
ップ(エッチレートが極端に下がり)し、同図(e)に
示すように、高濃度ボロンドープシリコン層から成る振
動板10及び吐出室6等が形成される。
Then, the substrate 63 is made of KOH (10 wt%).
Immerse in an aqueous solution and etch silicon. Etching proceeds from the opening on the patterned side and the boron concentration is 1
When the depth reaches E20 / cm 3 , the etching is stopped (the etch rate is extremely lowered), and as shown in FIG. Are formed.

【0138】このようにして形成された振動板10の厚
さはウエハ面内において2μm±0.1μmのバラツキ
に抑えることができた。なお、このバラツキにはCMP
工程時に起因したバラツキ(±0.015μm)が含ま
れている。
The thickness of the diaphragm 10 thus formed could be suppressed to 2 μm ± 0.1 μm in the wafer plane. In addition, this variation includes CMP
The variation (± 0.015 μm) due to the process is included.

【0139】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
の製造方法の第14実施形態について図23をも参照し
て説明する。まず、同図(a)に示すように、両面鏡面
研磨した、厚さ500μm、結晶面方位(110)の第
一シリコン基板61の片側に、例えば固体拡散法により
ボロン(B)を拡散する。
Next, a fourteenth embodiment of the method for manufacturing an ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 1A, boron (B) is diffused to one side of a first silicon substrate 61 having a thickness of 500 μm and a crystal plane orientation (110), which has been mirror-polished on both sides, for example, by a solid state diffusion method.

【0140】この固体拡散として、1150℃(O2
2=0.25:1)で1時間の拡散を行った結果、ピ
ーク値が1.5E20/cm、深さ2.0μmで1E
20/cmである高濃度Bドープシリコン層71が得
られ、高濃度Bドープシリコン層71の形成の際、シリ
コン基板61の最表面に厚さが約150nmのガラス層
73が形成され、ガラス層73と高濃度Bドープシリコ
ン層71との間には厚さが約30nmのシリコン−ボロ
ン合金(SiB4〜6)層72が形成された。
As this solid diffusion, 1150 ° C. (O 2 :
(N 2 = 0.25: 1), the diffusion was performed for 1 hour. As a result, the peak value was 1.5E20 / cm 3 , and the peak value was 1E at 2.0 μm.
A high-concentration B-doped silicon layer 71 having a thickness of 20 / cm 3 is obtained. When the high-concentration B-doped silicon layer 71 is formed, a glass layer 73 having a thickness of about 150 nm is formed on the outermost surface of the silicon substrate 61. A silicon-boron alloy (SiB 4-6 ) layer 72 having a thickness of about 30 nm was formed between the layer 73 and the high concentration B-doped silicon layer 71.

【0141】そこで、同図(b)に示すように、第一シ
リコン基板61をフッ酸(HF:10%)水溶液に15
分間浸してガラス層73を除去した後、同図(c)に示
すように、合金層72及びその下の結晶欠陥を多く含む
シリコン層を酸化して酸化膜75を形成する。酸化条件
は、800℃(O2ガス6sccm、H2ガス9sccm)60分
で行った。この酸化工程は800℃以下の低温で酸化す
ることが好ましい。これにより、後工程のアルカリ異方
性エッチングのストップ位置に影響を与えるボロン濃度
プロファイルが変化することを抑制し、かつ高温で起こ
りやすい結晶欠陥の伝播を抑制することができる。ここ
では、1200Åの酸化膜75が形成された。そこで、
この酸化膜75をフッ酸(HF:10%)水溶液で除去
し、表面粗さ(Ra=0.9nm:測定エリアは10μ
m□)をもつ高濃度Bドープシリコン層71が得られ
る。
Therefore, as shown in FIG. 14B, the first silicon substrate 61 is immersed in a hydrofluoric acid (HF: 10%) aqueous solution.
After the glass layer 73 is removed by immersion for a minute, the alloy layer 72 and a silicon layer under the alloy layer 72 containing many crystal defects are oxidized to form an oxide film 75 as shown in FIG. The oxidation was performed at 800 ° C. (O 2 gas 6 sccm, H 2 gas 9 sccm) for 60 minutes. This oxidation step is preferably performed at a low temperature of 800 ° C. or lower. Accordingly, it is possible to suppress a change in the boron concentration profile that affects the stop position of the alkali anisotropic etching in the subsequent process, and to suppress the propagation of crystal defects that easily occur at high temperatures. Here, an oxide film 75 of 1200 ° was formed. Therefore,
The oxide film 75 is removed with a hydrofluoric acid (HF: 10%) aqueous solution, and the surface roughness (Ra = 0.9 nm: measurement area is 10 μm).
A high concentration B-doped silicon layer 71 having m □) is obtained.

【0142】このままでは、まだ信頼性の高い直接接合
を行えるレベルの表面粗さにないため、前記第13実施
形態とほぼ同様の手順で表面を研磨加工する。酸化工程
により合金層72及び欠陥層を除去しているため、研磨
レートを極めて安定に保つことができ、第8実施形態よ
りも研磨加工精度を向上させることができる。ここでの
研磨条件は、スラリー液にはヒュームドシリカを含有す
るKOHベースのスラリー(SEMI-SPRESE25:商品名)
を脱イオン水にて1:1に希釈したものを用いた。
In this state, the surface is not polished to such a level that a highly reliable direct bonding can be performed. Since the alloy layer 72 and the defect layer are removed by the oxidation process, the polishing rate can be kept extremely stable, and the polishing accuracy can be improved as compared with the eighth embodiment. The polishing conditions here are such that the slurry liquid is a KOH-based slurry containing fumed silica (SEMI-SPRESE25: trade name)
Was diluted 1: 1 with deionized water.

【0143】ここでの研磨条件は、次のとおりとした。 テーブル速度/キャリア速度=38rpm/25rpm 研磨加圧=125g/cm2 研磨時間=1分(なお、研磨レートは70nm/min.で
あった。)
The polishing conditions here were as follows. Table speed / Carrier speed = 38 rpm / 25 rpm Polishing pressure = 125 g / cm 2 Polishing time = 1 minute (The polishing rate was 70 nm / min.)

【0144】この研磨加工により、信頼性の高い直接接
合が可能な表面粗さ(原子間力顕微鏡により測定した結
果、表面粗さ(Ra=0.15nm:測定エリアは10
μm□))をもつ高濃度Bドープシリコン層71が得られ
た。また、本実施形態では、研磨量(とり代)は700
Åで研磨時間は1分間であるが、研磨量のばらつきはウ
エハ面内にて±50Å以下であった。
By this polishing, the surface roughness (Ra = 0.15 nm, as measured by an atomic force microscope, which enables highly reliable direct bonding)
A high-concentration B-doped silicon layer 71 having μm □)) was obtained. In this embodiment, the polishing amount (storage allowance) is 700.
Although the polishing time was 1 minute in Å, the variation in the polishing amount was ± 50 ° or less in the wafer surface.

【0145】以下、第13実施形態と同様(図22参
照)にして振動板を形成した。
Hereinafter, a diaphragm was formed in the same manner as in the thirteenth embodiment (see FIG. 22).

【0146】[0146]

【0147】なお、上記各実施形態においては本発明を
静電型インクジェットヘッドに適用した例で説明した
が、インク滴を吐出するインクジェットヘッド以外に
も、例えば液体レジストを吐出するための液滴吐出ヘッ
ドなどにも同様に適用することができる。
In each of the embodiments described above, the present invention is applied to an electrostatic ink jet head. However, in addition to the ink jet head for discharging ink droplets, for example, a liquid droplet discharge for discharging a liquid resist may be used. The same can be applied to a head and the like.

【0148】[0148]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
係る液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、第一シリコン
基板の高濃度P型不純物拡散層表面に形成されたガラス
層及びシリコン−ボロン合金層を研磨除去するので、短
工程で高信頼性の直接接合を行うことができて、ヘッド
の高密度化を図れ、信頼性が向上する。
As described above, according to the method of manufacturing a droplet discharge head according to the first aspect of the present invention, the glass layer and the silicon layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate are formed. -Since the boron alloy layer is polished and removed, direct bonding with high reliability can be performed in a short process, the density of the head can be increased, and the reliability is improved.

【0149】請求項2の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法によれば、第一シリコン基板の高濃度P型不純物
拡散層表面に形成されたガラス層をウエットエッチング
で除去し、シリコン−ボロン合金層を研磨除去するの
で、高精度に振動板厚さを制御できるとともに、高信頼
性の直接接合を行うことができて、ヘッドの高密度化を
図れ、ヘッドの信頼性が向上する。
According to the method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, the glass layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate is removed by wet etching. Since the alloy layer is polished and removed, the thickness of the diaphragm can be controlled with high precision, and direct bonding can be performed with high reliability, so that the density of the head can be increased and the reliability of the head can be improved.

【0150】請求項3の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法によれば、第一シリコン基板の高濃度P型不純物
拡散層表面に形成されたガラス層をウエットエッチング
で除去し、シリコン−ボロン合金層を酸化して酸化層を
除去し、高濃度P型不純物拡散面を研磨するので、高精
度に振動板厚さを制御できるとともに、高信頼性の直接
接合を行うことができて、ヘッドのヘッドの高密度化を
図れ、信頼性が向上する。
According to the third aspect of the present invention, the glass layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate is removed by wet etching. Since the alloy layer is oxidized to remove the oxide layer and the high-concentration P-type impurity diffusion surface is polished, the thickness of the diaphragm can be controlled with high accuracy, and the direct bonding with high reliability can be performed. The density of the head can be increased, and the reliability can be improved.

【0151】請求項4の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法によれば、第一シリコン基板の片側に高濃度P型
不純物拡散層を形成しながらかつシリコン−ボロン合金
層を酸化し、この第一シリコン基板の高濃度P型不純物
拡散層表面に形成されたガラス層及びシリコン−ボロン
合金層を酸化した層をウエットエッチングで除去して研
磨するので、高精度に振動板厚さを制御できるととも
に、高信頼性の直接接合を行うことができて、ヘッドの
高密度化を図れ、信頼性が向上する。
According to the method of manufacturing a droplet discharge head according to the fourth aspect of the present invention, a silicon-boron alloy layer is oxidized while forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate. Since the glass layer and the layer formed by oxidizing the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate are removed by wet etching and polished, the thickness of the diaphragm can be controlled with high precision. At the same time, direct bonding with high reliability can be performed, the density of the head can be increased, and the reliability can be improved.

【0152】請求項5の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法によれば、第一シリコン基板の高濃度P型不純物
拡散層表面に形成されたガラス層の一部を研磨除去し、
この研磨面を接合面とするので、極めて高精度に振動板
厚さを制御できて、ヘッドの高密度化を図れ、信頼性が
向上する。
According to the method of manufacturing a droplet discharge head according to the fifth aspect of the present invention, a part of the glass layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate is polished and removed.
Since the polished surface is used as the bonding surface, the thickness of the diaphragm can be controlled with extremely high precision, the density of the head can be increased, and the reliability can be improved.

【0153】請求項6の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法によれば、第一シリコン基板の高濃度P型不純物
拡散層表面に形成されたガラス層をウエットエッチング
で除去し、シリコン−ボロン合金層をウエットエッチン
グで除去して研磨するので、高信頼性の直接接合が可能
になり、ヘッドの高密度化を図れ、ヘッドの信頼性が向
上する。
According to the method of manufacturing a droplet discharge head according to the sixth aspect of the present invention, the glass layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate is removed by wet etching. Since the alloy layer is removed by wet etching and polished, highly reliable direct bonding can be performed, the density of the head can be increased, and the reliability of the head can be improved.

【0154】請求項7の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法によれば、第一シリコン基板の高濃度P型不純物
拡散層表面に形成されたガラス層及びシリコン−ボロン
合金層を研磨除去し、研磨面に絶縁膜を形成するので、
短工程で高信頼性の直接接合を行うことができて、ヘッ
ドの高密度化を図れ、信頼性が向上するとともに、絶縁
破壊、ショートに対する信頼性も向上して安定した振動
板変位特性が得られる。
According to the method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, the glass layer and the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate are polished and removed. Since an insulating film is formed on the polished surface,
High reliability direct bonding can be performed in a short process, and the density of the head can be increased, reliability is improved, and reliability against dielectric breakdown and short circuit is improved, resulting in stable diaphragm displacement characteristics. Can be

【0155】請求項8の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法によれば、第一シリコン基板の高濃度P型不純物
拡散層表面に形成されたガラス層をウエットエッチング
で除去し、シリコン−ボロン合金層を研磨除去し、研磨
面に絶縁膜を形成するので、高精度に振動板厚さを制御
できるとともに、高信頼性の直接接合を行うことができ
て、ヘッドの高密度化を図れ、ヘッドの信頼性が向上す
るとともに、絶縁破壊、ショートに対する信頼性も向上
して安定した振動板変位特性が得られる。
According to the method of manufacturing a droplet discharge head according to the eighth aspect of the present invention, the glass layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate is removed by wet etching. Since the alloy layer is polished and removed, and an insulating film is formed on the polished surface, the thickness of the diaphragm can be controlled with high precision, and direct bonding with high reliability can be performed. As the reliability of the head is improved, the reliability against dielectric breakdown and short circuit is also improved, and stable diaphragm displacement characteristics can be obtained.

【0156】請求項9の発明に係る液滴吐出ヘッドの製
造方法によれば、第一シリコン基板の高濃度P型不純物
拡散層表面に形成されたガラス層をウエットエッチング
で除去し、シリコン−ボロン合金層を酸化して酸化層を
除去し、高濃度P型不純物拡散面を研磨し、研磨面に絶
縁膜を形成するので、高精度に振動板厚さを制御できる
とともに、高信頼性の直接接合を行うことができて、ヘ
ッドのヘッドの高密度化を図れ、信頼性が向上するとと
もに、絶縁破壊、ショートに対する信頼性も向上して安
定した振動板変位特性が得られる。
According to the ninth aspect of the present invention, the glass layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate is removed by wet etching. The alloy layer is oxidized to remove the oxide layer, the high-concentration P-type impurity diffusion surface is polished, and the insulating film is formed on the polished surface. Bonding can be performed, the density of the head can be increased, reliability can be improved, and reliability against dielectric breakdown and short-circuit can be improved, and stable diaphragm displacement characteristics can be obtained.

【0157】請求項10の発明に係る液滴吐出ヘッドの
製造方法によれば、第一シリコン基板の片側に高濃度P
型不純物拡散層を形成しながらかつシリコン−ボロン合
金層を酸化し、この第一シリコン基板の高濃度P型不純
物拡散層表面に形成されたガラス層及びシリコン−ボロ
ン合金層を酸化した層をウエットエッチングで除去して
研磨し、研磨面に絶縁膜を形成するので、高精度に振動
板厚さを制御できるとともに、高信頼性の直接接合を行
うことができて、ヘッドの高密度化を図れ、信頼性が向
上するとともに、絶縁破壊、ショートに対する信頼性も
向上して安定した振動板変位特性が得られる。
According to the method of manufacturing a droplet discharge head according to the tenth aspect of the present invention, the high concentration P is formed on one side of the first silicon substrate.
A silicon-boron alloy layer is oxidized while forming a p-type impurity diffusion layer, and a glass layer and a silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration p-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate are wetted. Since it is removed by etching and polished, and an insulating film is formed on the polished surface, the thickness of the diaphragm can be controlled with high precision, and highly reliable direct bonding can be performed, and the density of the head can be increased. In addition, the reliability is improved, and the reliability against dielectric breakdown and short circuit is also improved, so that stable diaphragm displacement characteristics can be obtained.

【0158】請求項11の発明に係る液滴吐出ヘッドの
製造方法によれば、第一シリコン基板の高濃度P型不純
物拡散層表面に形成されたガラス層をウエットエッチン
グで除去し、シリコン−ボロン合金層をウエットエッチ
ングで除去して研磨し、研磨面に絶縁膜を形成するの
で、高信頼性の直接接合が可能になり、ヘッドの高密度
化を図れ、ヘッドの信頼性が向上するとともに、絶縁破
壊、ショートに対する信頼性も向上して安定した振動板
変位特性が得られる。
According to the method of manufacturing a droplet discharge head according to the eleventh aspect, the glass layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate is removed by wet etching. Since the alloy layer is removed by wet etching and polished, and an insulating film is formed on the polished surface, high-reliability direct bonding becomes possible, and the density of the head is increased, and the reliability of the head is improved. The reliability against dielectric breakdown and short circuit is also improved, and stable diaphragm displacement characteristics can be obtained.

【0159】これらの絶縁膜を形成する工程を含む本発
明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法において、少なくと
も第二シリコン基板との接合部の絶縁膜を除去すること
で、接合温度の低温化及び接合信頼性の更なる向上を図
れる。また、絶縁膜が熱酸化膜であることで、耐絶縁性
及び更なる信頼性の向上を図れる。さらに、絶縁膜の表
面粗さがRa=0.5nmを越えないことで、高い信頼
性での直接接合が容易になる。
In the method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention including the step of forming these insulating films, by removing at least the insulating film at the joint with the second silicon substrate, it is possible to lower the bonding temperature and to reduce the bonding temperature. The joint reliability can be further improved. Further, since the insulating film is a thermal oxide film, insulation resistance and further reliability can be improved. Further, when the surface roughness of the insulating film does not exceed Ra = 0.5 nm, direct bonding with high reliability is facilitated.

【0160】これらの各発明の液滴吐出ヘッドの製造方
法においては、高濃度P型不純物として高濃度ボロンを
用いることで、製造工程が容易になる。また、研磨工程
では、スラリー液に水酸基を有する水溶液を用いた化学
的機械的研磨法で研磨することにより、高精度の表面性
を得ることができる。また、研磨工程では、スピンエッ
チング法で研磨することにより、簡易で安価のプロセス
となり、ヘッドの低コスト化を図れる。
In the method of manufacturing a droplet discharge head according to each of these inventions, the use of high-concentration boron as the high-concentration P-type impurity simplifies the manufacturing process. In the polishing step, a highly accurate surface property can be obtained by polishing by a chemical mechanical polishing method using an aqueous solution having a hydroxyl group in the slurry liquid. In the polishing step, polishing is performed by a spin etching method, so that the process becomes simple and inexpensive, and the cost of the head can be reduced.

【0161】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、振
動板を設けた第一基板と電極を設けた第二の基板がいず
れもシリコン基板からなり、第一、第二基板は、少なく
とも一方の研磨加工された面を接合面として、直接接合
されている構成としたので、高信頼性の直接接合が可能
になって、ヘッドの高精度化、高密度化を図れ、高信頼
性を向上することができる。
According to the droplet discharge head of the present invention, both the first substrate provided with the vibration plate and the second substrate provided with the electrodes are made of a silicon substrate, and the first and second substrates are at least one of them. The surface that has been polished is used as the bonding surface, and it is configured to be directly bonded, enabling direct bonding with high reliability, achieving higher precision and higher density of the head, and improving high reliability. can do.

【0162】ここで、振動板の電極に対向する面には研
磨面を有する絶縁膜を形成することにより、絶縁破壊、
ショートに対する信頼性が向上し、安定した振動板変位
特性を得ることができる。また、振動板が高濃度P型不
純物シリコン層から構成されていることで、高精度に振
動板厚さを制御することができる。さらに、研磨加工さ
れた面の表面粗さがRa=0.5nmを越えないこと
で、高い信頼性で直接接合することができる。
Here, by forming an insulating film having a polished surface on the surface of the diaphragm facing the electrode, dielectric breakdown,
The reliability against short-circuit is improved, and stable diaphragm displacement characteristics can be obtained. Further, since the diaphragm is composed of the high-concentration P-type impurity silicon layer, the thickness of the diaphragm can be controlled with high accuracy. Furthermore, direct bonding can be performed with high reliability because the surface roughness of the polished surface does not exceed Ra = 0.5 nm.

【0163】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、少
なくとも振動板を設けた第一基板と電極を設けた第二基
板とを重ねて接合した積層構造をなし、第一基板はシリ
コン基板からなりかつ研磨加工されたP型不純物拡散層
を有し、振動板の電極に対向する面には、P型不純物拡
散層の研磨面に形成された絶縁膜がある構成としたの
で、高信頼性の直接接合が可能になって、絶縁破壊、シ
ョートに対する信頼性が向上し、ヘッドの高精度化、高
密度化を図れ、信頼性を向上することができる。
According to the droplet discharge head of the present invention, a layered structure is formed in which at least the first substrate provided with the diaphragm and the second substrate provided with the electrodes are overlapped and joined, and the first substrate is formed of a silicon substrate. And a polished P-type impurity diffusion layer, and an insulating film formed on the polished surface of the P-type impurity diffusion layer is provided on the surface of the diaphragm facing the electrode, thereby achieving high reliability. Can be directly bonded, the reliability against dielectric breakdown and short circuit can be improved, the head can be made more accurate and the density can be increased, and the reliability can be improved.

【0164】ここで、少なくとも第二シリコン基板との
接合部の絶縁膜が除去されていることで、接合温度の低
温化及び接合信頼性が更に向上する。また、絶縁膜が熱
酸化膜であることで、耐絶縁性及び信頼性が更に向上す
る。さらに、絶縁膜の表面粗さがRa=0.5nmを越
えないことで、高い信頼性での直接接合が容易になる。
Here, since the insulating film at least at the joint portion with the second silicon substrate is removed, the joining temperature is lowered and the joining reliability is further improved. Further, since the insulating film is a thermal oxide film, insulation resistance and reliability are further improved. Further, when the surface roughness of the insulating film does not exceed Ra = 0.5 nm, direct bonding with high reliability is facilitated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る液滴吐出ヘッドとしての静電型イ
ンクジェットヘッドの第1実施形態を示す分解斜視説明
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of an electrostatic inkjet head as a droplet discharge head according to the invention.

【図2】同ヘッドのノズル板を透過状態で示す上面説明
FIG. 2 is an explanatory top view showing a nozzle plate of the head in a transmission state;

【図3】同ヘッドの振動板長手方向に沿う模式的断面説
明図
FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head along a longitudinal direction of a diaphragm.

【図4】同ヘッドの振動板短手方向に沿う模式的断面説
明図
FIG. 4 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head along a lateral direction of a diaphragm.

【図5】本発明に係るヘッドの製造方法の第1実施形態
の説明に供する説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a first embodiment of a method for manufacturing a head according to the present invention;

【図6】図5の研磨工程の説明に供する説明図FIG. 6 is an explanatory view for explaining the polishing step of FIG. 5;

【図7】本発明に係るヘッドの製造方法の第2実施形態
の説明に供する説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a second embodiment of the method for manufacturing a head according to the present invention;

【図8】本発明に係るヘッドの製造方法の第3実施形態
の説明に供する説明図
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a third embodiment of the method for manufacturing a head according to the present invention;

【図9】本発明に係るヘッドの製造方法の第4実施形態
の説明に供する説明図
FIG. 9 is an explanatory view for explaining a fourth embodiment of the method for manufacturing a head according to the present invention;

【図10】本発明に係るヘッドの製造方法の第5実施形
態の説明に供する説明図
FIG. 10 is an explanatory view which is used for describing a fifth embodiment of the method for manufacturing a head according to the present invention.

【図11】本発明に係る液滴吐出ヘッドとしての静電型
インクジェットヘッドの第2実施形態を示す振動板長手
方向に沿う模式的断面説明図
FIG. 11 is a schematic cross-sectional explanatory view showing a second embodiment of an electrostatic inkjet head as a droplet discharge head according to the present invention, taken along a longitudinal direction of a diaphragm.

【図12】同ヘッドの振動板短手方向に沿う模式的断面
説明図
FIG. 12 is a schematic cross-sectional explanatory view of the head along the transverse direction of the diaphragm.

【図13】本発明に係る液滴吐出ヘッドとしての静電型
インクジェットヘッドの第3実施形態を示す振動板長手
方向に沿う模式的断面説明図
FIG. 13 is a schematic cross-sectional explanatory view showing a third embodiment of an electrostatic inkjet head as a droplet discharge head according to the present invention, taken along the longitudinal direction of the diaphragm.

【図14】同ヘッドの振動板短手方向に沿う模式的断面
説明図
FIG. 14 is a schematic cross-sectional explanatory view of the same head along the transverse direction of the diaphragm.

【図15】本発明に係るヘッドの製造方法の第6実施形
態の説明に供する説明図
FIG. 15 is an explanatory view which is used for describing a sixth embodiment of the method for manufacturing a head according to the present invention.

【図16】本発明に係るヘッドの製造方法の第7実施形
態の説明に供する説明図
FIG. 16 is an explanatory view serving to explain a seventh embodiment of the method for manufacturing a head according to the present invention;

【図17】本発明に係るヘッドの製造方法の第8実施形
態の説明に供する説明図
FIG. 17 is an explanatory view which is used for describing an eighth embodiment of the method for manufacturing a head according to the present invention.

【図18】本発明に係るヘッドの製造方法の第9実施形
態の説明に供する説明図
FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining a ninth embodiment of a method for manufacturing a head according to the invention;

【図19】本発明に係るヘッドの製造方法の第10実施
形態の説明に供する説明図
FIG. 19 is an explanatory view serving to explain a tenth embodiment of a method for manufacturing a head according to the present invention;

【図20】本発明に係るヘッドの製造方法の第11実施
形態の説明に供する説明図
FIG. 20 is an explanatory view serving to explain an eleventh embodiment of a method for manufacturing a head according to the present invention;

【図21】本発明に係るヘッドの製造方法の第13実施
形態の説明に供する説明図
FIG. 21 is an explanatory view serving to explain a thirteenth embodiment of a head manufacturing method according to the present invention;

【図22】図21に続く工程の説明に供する説明図FIG. 22 is an explanatory diagram provided for description of a process following FIG. 21;

【図23】本発明に係るヘッドの製造方法の第14実施
形態の説明に供する説明図
FIG. 23 is an explanatory view serving to explain a fourteenth embodiment of a method for manufacturing a head according to the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…流路基板、3…電極基板、4…ノズル板、5…ノズ
ル、6…液室、10…振動板、15…電極、20…絶縁
膜、31、61…第一シリコン基板、32、62…第二
シリコン基板、41、71…高濃度ボロンドープシリコ
ン層、42、72…シリコン−ボロン合金層、43、7
3…ガラス層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flow path substrate, 3 ... Electrode substrate, 4 ... Nozzle plate, 5 ... Nozzle, 6 ... Liquid chamber, 10 ... Vibration plate, 15 ... Electrode, 20 ... Insulating film, 31, 61 ... First silicon substrate, 32, 62: second silicon substrate, 41, 71: high-concentration boron-doped silicon layer, 42, 72: silicon-boron alloy layer, 43, 7
3 ... Glass layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 誠 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2C057 AF93 AG54 AP02 AP26 AP33 AP34 AP56 AQ02 BA05 BA14 BA15  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Makoto Tanaka 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo F-term in Ricoh Co., Ltd. (reference) 2C057 AF93 AG54 AP02 AP26 AP33 AP34 AP56 AQ02 BA05 BA14 BA15

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板と、
この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルから液
滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、 第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物拡散層を形
成する工程と、 この第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面に
形成されたガラス層及びシリコン−ボロン合金層を研磨
除去する工程と、 前記第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層と前記
電極を設けた第二シリコン基板とを向かい合わせて直接
接合により貼り合わせる工程と、 第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板
をアルカリ異方性エッチングして前記振動板を形成する
工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。
A nozzle for discharging a droplet, a liquid chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the liquid chamber,
Forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate in a method of manufacturing a droplet discharge head that discharges droplets from the nozzle by displacing and deforming the vibration plate; Polishing and removing the glass layer and the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the silicon substrate; and a step of providing the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate and the electrode. A step of bonding the two silicon substrates facing each other by direct bonding, and a step of forming the vibration plate by alkali anisotropic etching of the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate. Of manufacturing a droplet discharge head.
【請求項2】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板と、
この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルから液
滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、 第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物拡散層を形
成する工程と、 この第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面に
形成されたガラス層をウエットエッチングで除去する工
程と、 前記第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面に
形成されたシリコン−ボロン合金層を研磨除去する工程
と、 前記第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層と前記
電極を設けた第二シリコン基板とを向かい合わせて直接
接合により貼り合わせる工程と、 第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板
をアルカリ異方性エッチングして前記振動板を形成する
工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。
2. A nozzle for discharging droplets, a liquid chamber to which the nozzle communicates, a diaphragm forming a wall surface of the liquid chamber,
Forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate in a method of manufacturing a droplet discharge head that discharges droplets from the nozzle by displacing and deforming the vibration plate; Removing the glass layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the silicon substrate by wet etching; and removing the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate. A step of polishing and removing, a step of directly bonding the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate and the second silicon substrate provided with the electrodes, and bonding the second silicon substrate by direct bonding; Forming the vibrating plate by subjecting the first silicon substrate to alkali anisotropic etching.
【請求項3】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板と、
この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルから液
滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、 第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物拡散層を形
成する工程と、 この第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面に
形成されたガラス層をウエットエッチングで除去する工
程と、 前記第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面に
形成されたシリコン−ボロン合金層を酸化する工程と、 このシリコン−ボロン合金層の酸化層を除去する工程
と、 前記高濃度P型不純物拡散面を研磨する工程と、 前記第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層と前記
電極を設けた第二シリコン基板とを向かい合わせて直接
接合により貼り合わせる工程と、 第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板
をアルカリ異方性エッチングして前記振動板を形成する
工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。
3. A nozzle for discharging liquid droplets, a liquid chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the liquid chamber,
Forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate in a method of manufacturing a droplet discharge head that discharges droplets from the nozzle by displacing and deforming the vibration plate; Removing the glass layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the silicon substrate by wet etching; and removing the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate. A step of oxidizing; a step of removing the oxide layer of the silicon-boron alloy layer; a step of polishing the high-concentration P-type impurity diffusion surface; and a high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate and the electrode. Bonding the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate by direct bonding and facing the second silicon substrate provided with And forming the vibration plate by performing etching.
【請求項4】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板と、
この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルから液
滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、 第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物拡散層を形
成しながらかつシリコン−ボロン合金層を酸化する工程
と、 この第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面に
形成されたガラス層及びシリコン−ボロン合金層を酸化
した層をウエットエッチングで除去する工程と、 前記高濃度P型不純物拡散面を研磨する工程と、 前記第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層と前記
電極を設けた第二シリコン基板とを向かい合わせて直接
接合により貼り合わせる工程と、 第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板
をアルカリ異方性エッチングして前記振動板を形成する
工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。
4. A nozzle for discharging droplets, a liquid chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the liquid chamber,
In a method of manufacturing a droplet discharge head for discharging a droplet from the nozzle by displacing and deforming the diaphragm, a silicon-boron alloy is formed while forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate. A step of oxidizing the layer; a step of oxidizing the glass layer and the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate by wet etching; Polishing the type impurity diffusion surface; bonding a high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate to the second silicon substrate provided with the electrodes by direct bonding; Forming the vibrating plate by alkali anisotropic etching of the first silicon substrate bonded to the liquid droplet discharging head. Manufacturing method.
【請求項5】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板と、
この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルから液
滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、 第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物拡散層を形
成する工程と、 この第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面に
形成されたガラス層の一部を研磨除去する工程と、 前記第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層と前記
電極を設けた第二シリコン基板とを向かい合わせて直接
接合により貼り合わせる工程と、 第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板
をアルカリ異方性エッチングして前記振動板を形成する
工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。
5. A nozzle for discharging liquid droplets, a liquid chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the liquid chamber,
Forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate in a method of manufacturing a droplet discharge head that discharges droplets from the nozzle by displacing and deforming the vibration plate; Polishing and removing a part of the glass layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the silicon substrate; and a second silicon substrate provided with the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate and the electrode. And a step of bonding the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate by alkali anisotropic etching to form the vibration plate. A method for manufacturing a droplet discharge head.
【請求項6】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板と、
この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルから液
滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、 第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物拡散層を形
成する工程と、 この第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面に
形成されたガラス層をウエットエッチングで除去する工
程と、 前記高濃度P型不純物拡散層表面に形成されたシリコン
−ボロン合金層をウエットエッチングで除去する工程
と、 前記高濃度P型不純物拡散面を研磨する工程と、 前記第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層と前記
電極を設けた第二シリコン基板とを向かい合わせて直接
接合により貼り合わせる工程と、 第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板
をアルカリ異方性エッチングして前記振動板を形成する
工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。
6. A nozzle for discharging droplets, a liquid chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the liquid chamber,
Forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate in a method of manufacturing a droplet discharge head that discharges droplets from the nozzle by displacing and deforming the vibration plate; Removing the glass layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the silicon substrate by wet etching; and removing the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer by wet etching. Polishing the high-concentration P-type impurity diffusion surface; and bonding the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate to the second silicon substrate provided with the electrodes by direct bonding. And a step of forming the diaphragm by alkali anisotropic etching of the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate. Method for manufacturing a droplet discharge head according to symptoms.
【請求項7】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板と、
この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルから液
滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、 第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物拡散層を形
成する工程と、 この第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面の
ガラス層及びシリコン−ボロン合金層を研磨除去する工
程と、この高濃度P型不純物拡散層表面に絶縁膜を形成
する工程と、 前記第一シリコン基板と電極を設けた第二シリコン基板
とを直接接合により貼り合わせる工程と、 第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板
をアルカリ異方性エッチングして前記振動板を形成する
工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。
7. A nozzle for discharging droplets, a liquid chamber to which the nozzle communicates, a diaphragm forming a wall surface of the liquid chamber,
Forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate in a method of manufacturing a droplet discharge head that discharges droplets from the nozzle by displacing and deforming the vibration plate; Polishing and removing the glass layer and the silicon-boron alloy layer on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the silicon substrate; forming an insulating film on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer; And bonding the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate with the second silicon substrate provided with the electrodes, and forming the diaphragm by alkali anisotropic etching of the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate. A method for manufacturing a droplet discharge head.
【請求項8】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板と、
この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルから液
滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、 第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物拡散層を形
成する工程と、 この第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面の
ガラス層をウエットエッチングで除去する工程と、 前記第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面に
形成されたシリコン−ボロン合金層を研磨除去する工程
と、この高濃度P型不純物拡散層表面に絶縁膜を形成す
る工程と、 前記第一シリコン基板と電極を設けた第二シリコン基板
とを直接接合により貼り合わせる工程と、 第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板
をアルカリ異方性エッチングして前記振動板を形成する
工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。
8. A nozzle for discharging droplets, a liquid chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the liquid chamber,
Forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate in a method of manufacturing a droplet discharge head that discharges droplets from the nozzle by displacing and deforming the vibration plate; Removing the glass layer on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the silicon substrate by wet etching; and polishing and removing the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate. A step of forming an insulating film on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer; a step of directly bonding the first silicon substrate and a second silicon substrate provided with electrodes; Forming the vibrating plate by subjecting the bonded first silicon substrate to alkali anisotropic etching.
【請求項9】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板と、
この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルから液
滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法において、 第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物拡散層を形
成する工程と、 この第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面の
ガラス層をウエットエッチングで除去する工程と、 前記第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面に
形成されたシリコン−ボロン合金層を酸化する工程と、 このシリコン−ボロン合金層の酸化層を除去する工程
と、 前記高濃度P型不純物拡散面を研磨する工程と、この高
濃度P型不純物拡散層表面に絶縁膜を形成する工程と、 前記第一シリコン基板と電極を設けた第二シリコン基板
とを直接接合により貼り合わせる工程と、 第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板
をアルカリ異方性エッチングして前記振動板を形成する
工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。
9. A nozzle for discharging droplets, a liquid chamber communicating with the nozzle, a diaphragm forming a wall surface of the liquid chamber,
Forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate in a method of manufacturing a droplet discharge head that discharges droplets from the nozzle by displacing and deforming the vibration plate; Removing the glass layer on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the silicon substrate by wet etching; and oxidizing the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate Removing the oxide layer of the silicon-boron alloy layer; polishing the high-concentration P-type impurity diffusion surface; forming an insulating film on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer; A step of directly bonding the first silicon substrate and the second silicon substrate provided with the electrodes, and a step of bonding the first silicon substrate bonded to the second silicon substrate with an alkali anisotropic material. Forming the vibrating plate by reactive etching.
【請求項10】 液滴を吐出するノズルと、このノズル
が連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板
と、この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルか
ら液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法におい
て、 第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物拡散層を形
成しながらかつシリコン−ボロン合金層を酸化する工程
と、 この第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面の
ガラス層及びシリコン−ボロン合金層を酸化した層をウ
エットエッチングで除去する工程と、 前記高濃度P型不純物拡散面を研磨する工程と、この高
濃度P型不純物拡散層表面に絶縁膜を形成する工程と、 前記第一シリコン基板と電極を設けた第二シリコン基板
とを直接接合により貼り合わせる工程と、 第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板
をアルカリ異方性エッチングして前記振動板を形成する
工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。
10. A nozzle for discharging droplets, a liquid chamber to which the nozzle communicates, a vibration plate forming a wall surface of the liquid chamber, and a liquid droplet from the nozzle by displacing and deforming the vibration plate. A method of manufacturing a droplet discharge head for discharging, a step of forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate and oxidizing a silicon-boron alloy layer; Removing, by wet etching, a layer obtained by oxidizing the glass layer and the silicon-boron alloy layer on the surface of the high concentration P-type impurity diffusion layer; polishing the high concentration P-type impurity diffusion surface; Forming an insulating film on the first silicon substrate and bonding the first silicon substrate and the second silicon substrate provided with the electrodes by direct bonding; and bonding the first silicon substrate and the second silicon substrate to the second silicon substrate. Method for manufacturing a droplet discharge head, wherein a silicon substrate with an alkali anisotropic etching and forming the diaphragm.
【請求項11】 液滴を吐出するノズルと、このノズル
が連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板
と、この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルか
ら液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの製造方法におい
て、 第一シリコン基板の片側に高濃度P型不純物拡散層を形
成する工程と、 この第一シリコン基板の高濃度P型不純物拡散層表面の
ガラス層をウエットエッチングで除去する工程と、 前記高濃度P型不純物拡散層表面に形成されたシリコン
−ボロン合金層をウエットエッチングで除去する工程
と、 前記高濃度P型不純物拡散面を研磨する工程と、この高
濃度P型不純物拡散層表面に絶縁膜を形成する工程と、 前記第一シリコン基板と電極を設けた第二シリコン基板
とを直接接合により貼り合わせる工程と、 第二シリコン基板と貼り合わせられた第一シリコン基板
をアルカリ異方性エッチングして前記振動板を形成する
工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。
11. A nozzle for discharging droplets, a liquid chamber to which the nozzle communicates, a vibration plate forming a wall surface of the liquid chamber, and a displacement of the vibration plate to cause droplets to be discharged from the nozzle. In a method for manufacturing a droplet discharge head for discharging, a step of forming a high-concentration P-type impurity diffusion layer on one side of a first silicon substrate; and a step of wetting the glass layer on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer of the first silicon substrate. A step of removing the silicon-boron alloy layer formed on the surface of the high-concentration P-type impurity diffusion layer by wet etching; a step of polishing the high-concentration P-type impurity diffusion surface; Forming an insulating film on the surface of the concentration P-type impurity diffusion layer; bonding the first silicon substrate and a second silicon substrate provided with electrodes by direct bonding; Forming the vibrating plate by subjecting the first silicon substrate bonded to the plate to alkaline anisotropic etching.
【請求項12】 請求項7乃至11のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドの製造方法において、少なくとも第二シ
リコン基板との接合部の前記絶縁膜が除去されているこ
とを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
12. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 7, wherein at least the insulating film at a joint portion with a second silicon substrate is removed. A method for manufacturing a discharge head.
【請求項13】 請求項7乃至12のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記絶縁膜が熱酸
化膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。
13. The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 7, wherein the insulating film is a thermal oxide film.
【請求項14】 請求項7乃至13のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記絶縁膜の表面
粗さがRa=0.5nmを越えないことを特徴とする液
滴吐出ヘッドの製造方法。
14. The method according to claim 7, wherein the surface roughness of the insulating film does not exceed Ra = 0.5 nm. Manufacturing method.
【請求項15】 請求項1乃至14のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記高濃度P型不
純物が高濃度ボロンであることを特徴とする液滴吐出ヘ
ッドの製造方法。
15. The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein said high-concentration P-type impurity is high-concentration boron.
【請求項16】 請求項1乃至15のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記研磨工程で
は、スラリー液に水酸基を有する水溶液を用いた化学的
機械的研磨法で研磨することを特徴とする液滴吐出ヘッ
ドの製造方法。
16. The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein in the polishing step, polishing is performed by a chemical mechanical polishing method using an aqueous solution having a hydroxyl group in a slurry liquid. A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising:
【請求項17】 請求項1乃至16のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記研磨工程で
は、スピンエッチング法で研磨することを特徴とする液
滴吐出ヘッドの製造方法。
17. The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein the polishing step is polished by a spin etching method.
【請求項18】 液滴を吐出するノズルと、このノズル
が連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板
と、この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルか
ら液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動
板を設けた第一基板と前記電極を設けた第二の基板がい
ずれもシリコン基板からなり、第一、第二基板は、少な
くとも一方の研磨加工された面を接合面として、直接接
合されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
18. A nozzle for discharging droplets, a liquid chamber to which the nozzle communicates, a vibration plate forming a wall surface of the liquid chamber, and a displacement of the vibration plate to cause droplets to be discharged from the nozzle. In the droplet discharge head for discharging, both the first substrate provided with the vibration plate and the second substrate provided with the electrodes are made of a silicon substrate, and the first and second substrates are polished by at least one of them. A droplet discharge head, which is directly bonded with the surface as a bonding surface.
【請求項19】 請求項18に記載の液滴吐出ヘッドに
おいて、前記振動板の電極に対向する面には研磨面を有
する絶縁膜が形成されていることを特徴とする液滴吐出
ヘッド。
19. The droplet discharge head according to claim 18, wherein an insulating film having a polished surface is formed on a surface of the diaphragm facing the electrode.
【請求項20】 請求項18又は19に記載の液滴吐出
ヘッドにおいて、前記振動板が高濃度P型不純物シリコ
ン層から構成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッ
ド。
20. The droplet discharge head according to claim 18, wherein the diaphragm is formed of a high-concentration P-type impurity silicon layer.
【請求項21】 請求項18乃至20のいずれかに記載
の液滴吐出ヘッドにおいて、前記研磨加工された面の表
面粗さがRa=0.5nmを越えないことを特徴とする
液滴吐出ヘッド。
21. The droplet discharge head according to claim 18, wherein a surface roughness of the polished surface does not exceed Ra = 0.5 nm. .
【請求項22】 液滴を吐出するノズルと、このノズル
が連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板
と、この振動板を変位変形をさせることで前記ノズルか
ら液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、少なくと
も前記振動板を設けた第一基板と電極を設けた第二基板
とを重ねて接合した積層構造をなし、第一基板はシリコ
ン基板からなりかつ研磨加工されたP型不純物拡散層を
有し、前記振動板の電極に対向する面には、前記P型不
純物拡散層の研磨面に形成された絶縁膜があることを特
徴とする液滴吐出ヘッド。
22. A nozzle for discharging droplets, a liquid chamber to which the nozzle communicates, a vibration plate forming a wall surface of the liquid chamber, and a droplet being displaced from the nozzle by displacing and deforming the vibration plate. In the droplet discharge head to be discharged, at least a first substrate provided with the vibration plate and a second substrate provided with an electrode have a laminated structure in which the first substrate is formed of a silicon substrate and is polished. A droplet discharge head having a P-type impurity diffusion layer, wherein an insulating film formed on a polished surface of the P-type impurity diffusion layer is provided on a surface of the diaphragm facing the electrode.
【請求項23】 請求項22に記載の液滴吐出ヘッドに
おいて、少なくとも第二基板との接合部の前記絶縁膜が
除去されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
23. The droplet discharge head according to claim 22, wherein at least the insulating film at the joint with the second substrate is removed.
【請求項24】 請求項22又は23に記載の液滴吐出
ヘッドにおいて、前記絶縁膜が熱酸化膜であることを特
徴とする液滴吐出ヘッド。
24. The droplet discharge head according to claim 22, wherein the insulating film is a thermal oxide film.
【請求項25】 請求項22乃至24のいずれかに記載
の液滴吐出ヘッドにおいて、前記絶縁膜の表面粗さがR
a=0.5nmを越えないことを特徴とする液滴吐出ヘ
ッド。
25. The droplet discharge head according to claim 22, wherein the surface roughness of the insulating film is R.
A droplet discharge head, wherein a does not exceed 0.5 nm.
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