JP2002307684A - Printer, printer head and method for manufacturing the same - Google Patents

Printer, printer head and method for manufacturing the same

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JP2002307684A
JP2002307684A JP2001119333A JP2001119333A JP2002307684A JP 2002307684 A JP2002307684 A JP 2002307684A JP 2001119333 A JP2001119333 A JP 2001119333A JP 2001119333 A JP2001119333 A JP 2001119333A JP 2002307684 A JP2002307684 A JP 2002307684A
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JP
Japan
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heating element
alloy
printer
tantalum
film
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Application number
JP2001119333A
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Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Miyamoto
孝章 宮本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the reliability of a heating element as compared with the prior art by applying a printer, a printer head and a method for manufacturing the printer head to, e.g. a thermal system ink jet printer. SOLUTION: The heating element 20 is formed of an alloy of tantalum or tungsten and an IVA group metal, or a nitride of the alloy.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、プリン
タヘッド及びプリンタヘッドの製造方法に関し、例えば
サーマル方式によるインクジェットプリンタに適用する
ことができる。本発明は、タンタル又はタングステンと
IVA属の金属との合金、又はこの合金の窒化物により発
熱素子を形成することにより、従来に比して発熱素子の
信頼性を向上することができるようにする。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a printer, a printer head, and a method for manufacturing a printer head, and can be applied to, for example, a thermal inkjet printer. The present invention relates to tantalum or tungsten.
By forming the heating element from an alloy with a metal belonging to Group IVA or a nitride of this alloy, the reliability of the heating element can be improved as compared with the related art.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、画像処理等の分野においては、ハ
ードコピーのカラー化に対するニーズが高まっている。
このようなニーズに対して、従来、昇華型熱転写方式、
溶融熱転写方式、インクジェット方式、電子写真方式、
熱現像銀塩方式等のカラーハードコピー方式が提案され
ている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of image processing and the like, the need for hard copy colorization has been increasing.
For such needs, conventionally, sublimation type thermal transfer method,
Melt heat transfer method, inkjet method, electrophotographic method,
A color hard copy system such as a heat-developed silver salt system has been proposed.

【0003】これらの方式のうちインクジェット方式
は、記録ヘッドに設けられたノズルから記録液(イン
ク)の小滴を飛び出させ、記録対象に付着してドットを
形成するものであり、簡単な構成により高画質の画像を
出力することができる。このインクジェット方式は、イ
ンクを飛び出させる方式の相違により、静電引力方式、
連続振動発生方式(ピエゾ方式)、サーマル方式等に分
類される。
[0003] Among these methods, the ink jet method is a method in which small droplets of a recording liquid (ink) are ejected from nozzles provided in a recording head and adhere to a recording object to form dots. High quality images can be output. This ink-jet method is different from the method of ejecting ink by an electrostatic attraction method,
It is classified into a continuous vibration generation method (piezo method), a thermal method, and the like.

【0004】これらの方式のうちサーマル方式は、イン
クの局所的な加熱により気泡を発生し、この気泡により
吐出口であるノズルよりインクを飛び出させる方式であ
り、簡易な構成によりカラー画像を印刷することができ
る。
[0004] Among these methods, the thermal method is a method in which bubbles are generated by local heating of the ink, and the ink is ejected from a nozzle serving as a discharge port by the bubbles, and a color image is printed by a simple configuration. be able to.

【0005】このサーマル方式によるプリンタは、いわ
ゆるプリンタヘッドを用いて構成され、このプリンタヘ
ッドには、インクを加熱する発熱素子と、発熱素子を駆
動するトランジスタ等が搭載されるようになされてい
る。
[0005] The thermal printer is constructed using a so-called printer head, and the printer head is provided with a heating element for heating the ink, a transistor for driving the heating element, and the like.

【0006】すなわち発熱素子は、半導体形成プロセス
で広く使用されているスパッタリング法によりタンタ
ル、タンタルアルミ、窒化タンタル等の抵抗材料を所定
の基板上に堆積し、その上層にAl電極を形成した後、
シリコン窒化膜等の保護層を作成して形成される。プリ
ンタヘッドは、この保護層の上層にタンタル膜による耐
キャビテーション層、インク液室、ノズルが形成され、
これにより発熱素子の発熱によりインク液室のインクを
加熱できるように形成される。さらにプリンタヘッド
は、MOS(Metal Oxide Semiconductor )型、パイポ
ーラ型のトランジスタにより発熱素子に電力を供給でき
るように構成され、さらに所定の駆動回路によりこのト
ランジスタの動作を制御できるように構成され、これら
により駆動回路により駆動してインク液滴を用紙に付着
できるようになされている。
That is, the heating element is formed by depositing a resistive material such as tantalum, tantalum aluminum, tantalum nitride or the like on a predetermined substrate by a sputtering method widely used in a semiconductor forming process, forming an Al electrode on the upper layer,
It is formed by forming a protective layer such as a silicon nitride film. In the printer head, a cavitation-resistant layer of a tantalum film, an ink liquid chamber, and a nozzle are formed on the protective layer,
Thus, the ink in the ink liquid chamber can be heated by the heat generated by the heating element. Further, the printer head is configured so that power can be supplied to the heating element by a MOS (Metal Oxide Semiconductor) type or a bipolar type transistor, and furthermore, the operation of the transistor can be controlled by a predetermined driving circuit. The ink droplets can be attached to the paper by being driven by a drive circuit.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで発熱素子にお
いては、印刷時、繰り返しパルス状に電圧が印加されて
通電が繰り返される。従来のプリンタヘッドにおいて
は、この通電の繰り返しにより、発熱素子の抵抗値が変
化し、ついには抵抗素子が断線する場合があり、これに
より信頼性が未だ不十分な問題があった。
By the way, in the heating element, during printing, a voltage is repeatedly applied in the form of a pulse, and the energization is repeated. In the conventional printer head, the resistance value of the heating element changes due to the repetition of the energization, and eventually, the resistance element may be disconnected, thereby causing a problem of insufficient reliability.

【0008】この点を詳細に検討したところ、図9に示
すように、発熱素子を構成する抵抗体膜と下地との密着
性が悪いことにより、繰り返しの発熱で抵抗体膜が下地
から浮き上がり、この浮き上がりにより発熱素子が断線
することが判った。また断線に至らないまでも、抵抗体
膜が下地から浮き上がった部位では、下地への熱伝導が
低下することにより熱の蓄積が発生して高温になり、こ
れにより抵抗体膜が溶解破壊することが判った。
When this point was examined in detail, as shown in FIG. 9, due to poor adhesion between the resistor film constituting the heating element and the base, the resistor film was lifted up from the base by repeated heat generation. It was found that the heating element was disconnected due to the lifting. Also, even if the wire break does not occur, in the part where the resistor film rises from the base, the heat conduction to the base decreases, causing heat to accumulate and cause the resistor film to melt and break down. I understood.

【0009】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、従来に比して発熱素子の信頼性を向上することがで
きるプリンタ、プリンタヘッド及びプリンタヘッドの製
造方法を提案しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to propose a printer, a printer head, and a method of manufacturing a printer head which can improve the reliability of a heating element as compared with the related art. It is.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め請求項1の発明においては、プリンタヘッドに適用し
て、所定の絶縁層の上層に抵抗体膜を形成して発熱素子
が形成され、この抵抗体膜が、タンタル又はタングステ
ンとIVA属の金属との合金、又は前記合金の窒化物によ
り形成されてなるようにする。
According to the first aspect of the present invention, a heating element is formed by forming a resistor film on a predetermined insulating layer and applying the same to a printer head. The resistor film is made of an alloy of tantalum or tungsten and a metal belonging to the group IVA, or a nitride of the alloy.

【0011】また請求項2の発明においては、プリンタ
に適用して、半導体基板上に形成された絶縁層の上層に
抵抗体膜を形成して発熱素子が形成され、この抵抗体膜
が、タンタル又はタングステンとIVA属の金属との合
金、又は前記合金の窒化物により形成されてなるように
する。
According to a second aspect of the present invention, a heating element is formed by forming a resistor film on an insulating layer formed on a semiconductor substrate, which is applied to a printer, and the resistor film is formed of tantalum. Alternatively, it is formed of an alloy of tungsten and a metal belonging to Group IVA, or a nitride of the alloy.

【0012】また請求項3の発明においては、プリンタ
ヘッドの製造方法において、絶縁層の上層に、所定の抵
抗体材料による抵抗体膜を形成して発熱素子を形成する
発熱素子形成のステップを有するようにし、この抵抗体
材料が、タンタル又はタングステンとIVA属の金属との
合金、又はこの合金の窒化物であるようにする。
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a printer head, a step of forming a heating element by forming a resistor film of a predetermined resistor material on an insulating layer is provided. In this case, the resistor material is an alloy of tantalum or tungsten and a Group IVA metal, or a nitride of the alloy.

【0013】タンタル又はタングステンとIVA属の金属
との合金、又は前記合金の窒化物をシリコン酸化膜等の
上に堆積させた場合、IVA属の金属においては、酸化物
の生成熱がシリコンに比して小さいことにより、界面に
IVA属金属の酸化物が作成され、この酸化物により密着
強度が強化される。またこのようなIVA属金属は、タン
タル又はタングステンの粒界に析出し、粒界間の密着強
度を補強する。これらにより請求項1、請求項2又は請
求項3の構成によれば、下地との間の密着力の強化によ
り、繰り返しの発熱により熱ストレスが繰り返された場
合でも、発熱素子の剥離を防止でき、従来に比して発熱
素子の信頼性を向上することができる。また粒界間の密
着強度が補強されることによっても、発熱素子を切れ難
くすることができ、従来に比して発熱素子の信頼性を向
上することができる。
When an alloy of tantalum or tungsten and a metal of the IVA group, or a nitride of the alloy is deposited on a silicon oxide film or the like, the heat of formation of the oxide of the group IVA metal is lower than that of silicon. And small,
An oxide of a Group IVA metal is produced, which enhances the adhesion strength. In addition, such an IVA metal precipitates at the grain boundaries of tantalum or tungsten and reinforces the adhesion strength between the grain boundaries. Thus, according to the configuration of claim 1, claim 2 or claim 3, the peeling of the heating element can be prevented even when thermal stress is repeated due to repeated heat generation, by strengthening the adhesion to the base. Thus, the reliability of the heating element can be improved as compared with the related art. In addition, the reinforcement of the adhesion strength between the grain boundaries can also make it difficult to cut the heating element, and can improve the reliability of the heating element as compared with the related art.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings as appropriate.

【0015】(1)実施の形態の構成 図1〜図5は、本発明の実施の形態に係るプリンタヘッ
ドの製造工程の説明に供する断面図である。この製造工
程は(図1(A))、P型シリコン基板11を洗浄した
後、シリコン窒化膜を堆積する。この製造工程は、続い
てリソグラフィー工程、リアクティブイオンエッチング
工程によりシリコン基板11を処理し、これによりトラ
ンジスタを形成する所定領域以外の領域よりシリコン窒
化膜を取り除く。これらによりこの製造工程は、シリコ
ン基板11上のトランジスタを形成する領域にシリコン
窒化膜を形成する。
(1) Configuration of the Embodiment FIGS. 1 to 5 are cross-sectional views for explaining the steps of manufacturing a printer head according to an embodiment of the present invention. In this manufacturing process (FIG. 1A), after cleaning the P-type silicon substrate 11, a silicon nitride film is deposited. In this manufacturing process, the silicon substrate 11 is processed by a lithography process and a reactive ion etching process, thereby removing a silicon nitride film from a region other than a predetermined region where a transistor is formed. Thus, in this manufacturing process, a silicon nitride film is formed in a region on the silicon substrate 11 where a transistor is to be formed.

【0016】この製造工程は、続いて熱酸化工程によ
り、シリコン窒化膜が除去されている領域に熱シリコン
酸化膜を形成し、この熱シリコン酸化膜によりトランジ
スタを分離するための素子分離領域(LOCOS:Loca
l oxidation of silicon)12を形成する。この製造工
程は、続いてシリコン基板11を洗浄した後、トランジ
スタ形成領域にタングステンシリサイド/ポリシリコン
/熱酸化膜構造のゲートを形成する。さらにソース・ド
レイン領域を形成するためのイオン注入工程、熱処理工
程によりシリコン基板11を処理し、MOS型によるス
イッチングトランジスタ14、15等を形成する。なお
ここでスイッチングトランジスタ14は、30〔V〕軽
度の耐圧を有するMOS型ドライバートランジスタであ
り、発熱素子の駆動に供するものである。これに対して
トランジスタ15は、このドライバートランジスタ15
を制御する集積回路を構成するトランジスタであり、5
〔V〕の電圧により動作するものである。この工程は、
続いてCVD(Chemical Vapor Deposition )法により
BPSG(BoroPhosepho Silicate Glass )膜16を堆
積し、層間絶縁層を作成する。
In this manufacturing process, a thermal silicon oxide film is formed in a region where the silicon nitride film has been removed by a thermal oxidation process, and an element isolation region (LOCOS) for isolating a transistor by the thermal silicon oxide film. : Loca
l oxidation of silicon) 12 is formed. In this manufacturing process, after the silicon substrate 11 is washed, a gate having a tungsten silicide / polysilicon / thermal oxide film structure is formed in the transistor formation region. Further, the silicon substrate 11 is processed by an ion implantation process and a heat treatment process for forming source / drain regions, thereby forming MOS type switching transistors 14, 15, and the like. Here, the switching transistor 14 is a MOS type driver transistor having a light withstand voltage of 30 [V], and is used for driving the heating element. On the other hand, the transistor 15 is
Transistors that constitute an integrated circuit that controls
It operates with the voltage [V]. This step is
Subsequently, a BPSG (BoroPhosepho Silicate Glass) film 16 is deposited by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method to form an interlayer insulating layer.

【0017】続いてこの工程は、フォトリソグラフィー
工程、CFx系ガスを用いたリアクティブイオンエッチ
ング法により、シリコン半導体拡散層(ソース・ドレイ
ン)上に接続孔(コンタクトホール)を作成する。さら
にシリコン基板11を希フッ酸により洗浄し、スパッタ
リング法にて順次、膜厚20〔nm〕のチタン膜、膜厚
50〔nm〕の窒化チタンバリアメタルを椎積する。さ
らにこの工程は、シリコンを1〔at%〕添加してなる
アルミニュームを膜厚600〔nm〕だけ堆積する。さ
らに続いてフォトリソグラフィー工程、ドライエッチン
グ工程を経、これにより1層目の配線パターン18を作
成する。これによりこの工程は、配線パターン18によ
り、駆動回路を構成するMOS型トランジスタ15を接
続してロジック集積回路を形成するようになされてい
る。
Subsequently, in this step, a connection hole (contact hole) is formed on the silicon semiconductor diffusion layer (source / drain) by a photolithography step and a reactive ion etching method using a CFx-based gas. Further, the silicon substrate 11 is washed with diluted hydrofluoric acid, and a titanium film having a thickness of 20 [nm] and a titanium nitride barrier metal having a thickness of 50 [nm] are sequentially deposited by a sputtering method. Further, in this step, aluminum having a thickness of 600 [nm] is formed by adding 1 [at%] of silicon. Subsequently, a photolithography step and a dry etching step are performed, whereby a first-layer wiring pattern 18 is formed. Thus, in this step, a logic integrated circuit is formed by connecting the MOS transistors 15 constituting the drive circuit by the wiring pattern 18.

【0018】続いてこの工程は、CVD法により層間絶
縁層であるシリコン酸化膜(いわゆるTEOSである)
19を堆積し、CMP(Chemical Mechanical Polishin
g )工程により、またはレジストエッチバック法によ
り、このシリコン酸化膜19を平滑化する。これらの処
理によりこの工程では、半導体基板であるシリコン基板
11上に、発熱素子を駆動するトランジスタ、このトラ
ンジスタを駆動する論理回路等が形成されて、これらの
トランジスタが接続されるようになされている。
In this step, a silicon oxide film (so-called TEOS) which is an interlayer insulating layer is formed by a CVD method.
19, and a CMP (Chemical Mechanical Polishin)
g) The silicon oxide film 19 is smoothed by the step or the resist etch back method. By these processes, in this step, a transistor for driving the heating element, a logic circuit for driving the transistor, and the like are formed on the silicon substrate 11 which is a semiconductor substrate, and these transistors are connected. .

【0019】この工程は、続いて図1(B)に示すよう
に、酸化シリコンにより層間絶縁層19を形成した後、
スパッタリング法により所定膜厚で所定の合金材料を堆
積して抵抗体膜20が形成される。ここでこの工程で
は、この抵抗体膜20の材料に、タンタルとIVA属金属
であるチタンとの合金が適用される。具体的に、この工
程は、タンタルとチタンとの合金をターゲットに設定し
てなるスパッタリング装置にシリコン基板11を配置
し、アルゴンガスの雰囲気中でのスパッタリングにより
膜厚100〔nm〕により抵抗体膜20を堆積させる。
なおこのようにして形成される抵抗体膜20において
は、IVA属金属側の含有量が重量比により10〜50
〔%〕になるように、ターゲットにおけるIVA属金属側
の含有量が設定されるようになされている。
In this step, as shown in FIG. 1B, after an interlayer insulating layer 19 is formed of silicon oxide,
A resistor film 20 is formed by depositing a predetermined alloy material with a predetermined thickness by a sputtering method. Here, in this step, an alloy of tantalum and titanium which is a IVA metal is applied to the material of the resistor film 20. Specifically, in this step, the silicon substrate 11 is placed in a sputtering apparatus in which an alloy of tantalum and titanium is set as a target, and the resistive film is formed by sputtering in an argon gas atmosphere to a thickness of 100 [nm]. 20 is deposited.
In the resistor film 20 formed in this manner, the content on the IVA group metal side is 10 to 50 by weight ratio.
The content of the group IVA metal in the target is set so as to be [%].

【0020】なおこのようなタンタルとチタンとの合金
をターゲットに設定してこれら合金による抵抗体膜20
の作成に代えて、タンタルによるターゲットとチタンに
よるターゲットとを使用したコスパッタリング法によ
り、これら合金による抵抗体膜20を作成することも可
能であり、この場合には、チタンのスパッタリング量を
可変することで、合金中のチタン含有量を可変すること
ができる。
It should be noted that such an alloy of tantalum and titanium is set as a target, and the resistor film 20 made of these alloys is used.
Instead of the above, it is also possible to form the resistor film 20 of these alloys by a co-sputtering method using a target made of tantalum and a target made of titanium. In this case, the sputtering amount of titanium is changed. This makes it possible to change the titanium content in the alloy.

【0021】続いてこの工程は、図2(C)に示すよう
に、フォトリソグラフィー工程、ドライエッチング工程
により、この抵抗体膜20から余剰な抵抗体膜を除去す
ることにより、発熱素子21を作成する。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, a heating element 21 is formed by removing an excessive resistor film from the resistor film 20 by a photolithography process and a dry etching process. I do.

【0022】続いてこの工程は、図2(D)に示すよう
に、CVD法により所定膜厚で窒化シリコンを堆積し、
これにより配線材料のドライエッチングから発熱素子2
1を保護する保護層22を作成する。ここでこの保護層
22は、十分な膜厚(100〔nm〕以上)により作成
される。
Subsequently, in this step, as shown in FIG. 2D, silicon nitride is deposited to a predetermined thickness by a CVD method.
This allows the heating element 2 to be removed from the dry etching of the wiring material.
1 is formed. Here, this protective layer 22 is formed with a sufficient film thickness (100 [nm] or more).

【0023】この工程は、続いて図3(E)に示すよう
に、リソグラフィー工程の後、CFx系ガスを主体とし
たプラズマによるドライエッチング工程によりこの保護
層22を処理し、配線パターンにより接続する部位を除
いて、保護層22を発熱素子21上に局所的に配置す
る。
In this step, as shown in FIG. 3E, after the lithography step, the protection layer 22 is processed by a dry etching step using plasma mainly composed of CFx-based gas, and the connection is made by a wiring pattern. Except for the portion, the protective layer 22 is locally disposed on the heating element 21.

【0024】続いてこの工程は、図3(F)に示すよう
に、フォトリソグラフィー工程、CFx系ガスを用いた
リアクティブイオンエッチング法により接続孔(コンタ
クトホール)を作成する。さらにシリコン基板11を希
フッ酸により洗浄し、スパッタリング法にて順次、膜厚
20〔nm〕のチタン膜、膜厚50〔nm〕の窒化チタ
ンバリアメタルを堆積する。さらにこの工程は、シリコ
ンを1〔at%〕添加してなるアルミニュームをスパッ
タリング法により所定膜厚だけ堆積する。これによりこ
の工程は、1層目の配線パターンとコンタクトホールに
より接続して、また発熱素子21が露出してなる部位で
発熱素子21と接続して、配線材料膜24を作成するよ
うになされている。
Subsequently, in this step, as shown in FIG. 3 (F), a contact hole is formed by a photolithography step and a reactive ion etching method using a CFx-based gas. Further, the silicon substrate 11 is washed with diluted hydrofluoric acid, and a titanium film having a thickness of 20 [nm] and a titanium nitride barrier metal having a thickness of 50 [nm] are sequentially deposited by a sputtering method. Further, in this step, a predetermined film thickness of aluminum to which 1 [at%] of silicon is added is deposited by sputtering. Thus, in this step, the wiring material film 24 is formed by connecting to the first-layer wiring pattern by a contact hole and by connecting to the heating element 21 at a portion where the heating element 21 is exposed. I have.

【0025】このようにして配線材料膜24を作成する
と、この工程は、図4(G)に示すように、フォトレジ
スト工程の後、塩素系ガスを主体としたプラズマを利用
した異方性ドライエッチングにより、2層目の配線パタ
ーン25を作成する。この工程は、この2層目の配線パ
ターン25により、電源用の配線パターン、アース用の
配線パターンを作成し、またドライブトランジスタ14
を発熱素子21に接続する。
When the wiring material film 24 is formed in this manner, this step is, as shown in FIG. 4G, after the photoresist step, anisotropic dry using plasma mainly containing chlorine-based gas. A second-layer wiring pattern 25 is formed by etching. In this step, a wiring pattern for power supply and a wiring pattern for ground are formed by the wiring pattern 25 of the second layer, and the drive transistor 14
Is connected to the heating element 21.

【0026】続いてこの工程は、図4(H)に示すよう
に、インク保護層として機能するシリコン窒化膜27を
膜厚300〔nm〕により堆積する。続いて図5(I)
に示すように、スパッタ法により膜厚200〔nm〕の
タンタル膜を堆積し、このタンタル膜により耐キャビテ
ーション層28を形成する。続いてこの工程は、ドライ
フィルム29、ノズルシート30が順次積層される。こ
こでドライフィルム29は、例えば炭素系樹脂により構
成され、インク液室、インク流路の隔壁を所定の高さに
より構成するように、所定形状、所定膜厚により硬化し
て作成される。これに対してノズルシート30は、発熱
素子21の上に微小なインク吐出口であるノズル33を
形成するように、所定形状に加工されたシート材であ
り、ドライフィルム29上に接着により保持される。こ
れによりこの工程は、これらドライフィルム29、ノズ
ルシート30によりインク液室31、このインク液室3
1にインクを導く流路、ノズル33が形成されるように
なされている。
Subsequently, in this step, as shown in FIG. 4H, a silicon nitride film 27 functioning as an ink protective layer is deposited to a thickness of 300 [nm]. Subsequently, FIG.
As shown in (1), a tantalum film having a thickness of 200 [nm] is deposited by a sputtering method, and the anti-cavitation layer 28 is formed from the tantalum film. Subsequently, in this step, the dry film 29 and the nozzle sheet 30 are sequentially laminated. Here, the dry film 29 is made of, for example, a carbon-based resin, and is formed by curing in a predetermined shape and a predetermined thickness so that the ink liquid chamber and the partition of the ink flow path have a predetermined height. On the other hand, the nozzle sheet 30 is a sheet material processed into a predetermined shape so as to form the nozzle 33 which is a minute ink ejection port on the heating element 21, and is held on the dry film 29 by adhesion. You. Thus, this process is performed by the ink liquid chamber 31 and the ink liquid chamber 3 by the dry film 29 and the nozzle sheet 30.
The nozzle 33 is formed so as to form a flow path for guiding ink to the nozzle 1.

【0027】(2)実施の形態の動作 以上の構成において、この実施の形態に係るプリンタヘ
ッドの製造工程では、半導体基板11を処理してトラン
ジスタ14、15を配置してなる半導体基板11が作成
され(図1(A))、この半導体基板11に層間絶縁層
19、配線パターン18、発熱素子21、配線パターン
25、ドライフィルム29、ノズルシート30等を順次
積層してプリンタヘッドが製造される(図1(B)〜図
5(I))。
(2) Operation of the Embodiment In the above configuration, in the manufacturing process of the printer head according to the embodiment, the semiconductor substrate 11 is formed by processing the semiconductor substrate 11 and arranging the transistors 14 and 15. Then, an interlayer insulating layer 19, a wiring pattern 18, a heating element 21, a wiring pattern 25, a dry film 29, a nozzle sheet 30, and the like are sequentially laminated on the semiconductor substrate 11 to manufacture a printer head. (FIG. 1 (B) to FIG. 5 (I)).

【0028】この発熱素子21を作成する際に、この実
施の形態では、スパッタリングにより酸化シリコンによ
る絶縁層19の上に、タンタルとIVA属金属であるチタ
ンとの合金により抵抗体膜20が形成され、この抵抗体
膜20がパターニングされて発熱素子21が作成され
る。このようにして形成される発熱素子21において
は、酸化シリコンよりIVA属金属酸化物の方が、生成熱
の負の値が大きいことにより、絶縁層19との界面に、
IVA属金属酸化物が形成され、このIVA属金属酸化物に
より下地との密着力が十分に確保される。
In manufacturing the heating element 21, in this embodiment, the resistor film 20 is formed on the insulating layer 19 of silicon oxide by sputtering, using an alloy of tantalum and titanium which is a IVA metal. The heating element 21 is formed by patterning the resistor film 20. In the heating element 21 formed in this manner, the group IVA metal oxide has a larger negative value of generated heat than silicon oxide.
A group IVA metal oxide is formed, and the adhesion to the base is sufficiently ensured by the group IVA metal oxide.

【0029】すなわち図6にIVA属金属(Ti、Zr、
Hf)、VA属金属(V、Nb、Ta)、VIA属金属
(Cr、M、W)の生成熱をシリコン酸化物との比較に
より示すように、IVA属金属(Ti、Zr、Hf)は、
シリコンに比して酸化物の生成熱が小さい特徴がある。
That is, FIG. 6 shows a group IVA metal (Ti, Zr,
Hf), group VA metals (V, Nb, Ta) and group VIA metals (Cr, M, W) as shown by comparison with silicon oxide, the group IVA metals (Ti, Zr, Hf) ,
It has a feature that the heat of formation of oxide is smaller than that of silicon.

【0030】これにより図7(A)に示すように、シリ
コン酸化物である絶縁層19上に抵抗体膜20を堆積さ
せた場合、IVA属金属の酸化物が界面に生成される。こ
れによりプリンタヘッドは、この界面にTi−Si−O
化合物層が形成され、抵抗体膜20がシリコン酸化物に
強固に密着する。この実施の形態に係るプリンタヘッド
においては、発熱素子21の下層がシリコン酸化物であ
るが、シリコン窒化物に対しても、これらの金属につい
ては、同様の関係が成り立つ。
As a result, as shown in FIG. 7A, when the resistor film 20 is deposited on the insulating layer 19 made of silicon oxide, an oxide of a metal belonging to Group IVA is generated at the interface. As a result, the printer head has a Ti-Si-O
A compound layer is formed, and the resistor film 20 firmly adheres to the silicon oxide. In the printer head according to the present embodiment, the lower layer of the heating element 21 is made of silicon oxide, but the same relationship holds for these metals also for silicon nitride.

【0031】このように密着力を強固にすることができ
れば、繰り返しの発熱により、下地に対して線膨張係数
の異なる発熱素子21が温度上昇を繰り返した場合で
も、下地からの浮き上がりを防止することができ、これ
により発熱素子21が下地より浮き上がって発生する発
熱素子21の故障、抵抗値の変化を防止して信頼性を向
上することができる。
If the adhesion can be strengthened in this way, even if the heating elements 21 having different linear expansion coefficients with respect to the base repeatedly increase in temperature due to repeated heat generation, it is possible to prevent the heating elements 21 from floating from the base. As a result, a failure of the heating element 21 and a change in resistance value, which occur when the heating element 21 rises above the base, can be improved, and reliability can be improved.

【0032】さらにこのようなタンタルとIVA属金属で
あるチタンとの合金においては、図8に示すように、タ
ンタルの粒界にIVA属金属が析出し、この析出したIVA
属金属により粒界が強固に保持される。これにより粒界
を起点とする亀裂断線が抑制され、これによっても発熱
素子21の信頼性を向上することができる。
Further, in such an alloy of tantalum and titanium as a Group IVA metal, as shown in FIG. 8, a Group IVA metal precipitates at the grain boundaries of tantalum, and the deposited IVA metal is deposited.
Grain boundaries are strongly held by the metal. As a result, crack breaks starting from the grain boundaries are suppressed, and the reliability of the heating element 21 can also be improved.

【0033】(3)実施の形態の効果 以上の構成によれば、タンタルとIVA属の金属であるチ
タンとの合金により発熱素子を形成することにより、従
来に比して発熱素子の信頼性を向上することができる。
(3) Effects of the Embodiment According to the above configuration, the reliability of the heating element can be improved as compared with the related art by forming the heating element with an alloy of tantalum and titanium which is a metal belonging to the IVA group. Can be improved.

【0034】(4)他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、タンタルとIVA属の
金属であるチタンとの合金により発熱素子を形成する場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、タンタル
に代えてタングステンを使用するようにしてもよく、ま
たチタンに代えて他のIVA属の金属を使用しても、上述
の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
(4) Other Embodiments In the above-described embodiment, the case where the heating element is formed by an alloy of tantalum and titanium which is a metal belonging to the group IVA has been described, but the present invention is not limited to this. Instead, tungsten may be used instead of tantalum, and the same effect as in the above-described embodiment can be obtained by using other metals belonging to the IVA group instead of titanium.

【0035】また上述の実施の形態においては、タンタ
ルとIVA属の金属との合金により発熱素子を形成する場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、これらの
合金の窒化物により発熱素子を作成しても、上述の実施
の形態と同様の効果を得ることができる。またこのよう
な窒化物により発熱素子を作成する場合においては、コ
スパッタリングにおいて、窒素ガスとアルゴンガスの混
合雰囲気とし、窒素ガスの添加量に応じて窒化物の窒素
含有量を可変させるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the heating element is formed by an alloy of tantalum and a metal belonging to the group IVA has been described. However, the present invention is not limited to this, and the heating element is formed by a nitride of these alloys. Can produce the same effect as in the above-described embodiment. In the case where a heating element is made of such a nitride, in the co-sputtering, a mixed atmosphere of nitrogen gas and argon gas is used, and the nitrogen content of the nitride is varied according to the amount of nitrogen gas added. Is also good.

【0036】また上述の実施の形態においては、インク
を局所的に加熱して印刷する構成のプリンタヘッドに本
発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、例えば感熱型のプリンタヘッド等、発熱素子の
駆動により印刷する種々のプリンタ用ヘッド、さらには
これらのプリンタ用ヘッドを使用したプリンタに広く適
用することができる。
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the printer head configured to print by heating the ink locally has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be widely applied to various printer heads for printing by driving a heating element, such as a printer head, and to printers using these printer heads.

【0037】[0037]

【発明の効果】上述のように本発明によれば、タンタル
又はタングステンとIVA属の金属との合金、又はこの合
金の窒化物により発熱素子を形成することにより、従来
に比して発熱素子の信頼性を向上することができる。
As described above, according to the present invention, by forming a heating element from an alloy of tantalum or tungsten and a metal belonging to the group IVA, or a nitride of this alloy, the heating element can be formed as compared with the prior art. Reliability can be improved.

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

【図1】本発明の実施の形態に係るプリンタヘッドの製
造工程の説明に供する断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a printer head according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の続きの説明に供する断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view provided for the continuation of FIG.

【図3】図2の続きの説明に供する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view provided for a continuation of FIG. 2;

【図4】図3の続きの説明に供する断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view provided for a continuation of FIG. 3;

【図5】図4の続きの説明に供する断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view provided for a continuation of FIG. 4;

【図6】各種金属の生成熱を示す特性曲線図である。FIG. 6 is a characteristic curve diagram showing heat of formation of various metals.

【図7】発熱素子と下地との界面に形成される化合物の
説明に供する断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a compound formed at an interface between a heating element and a base.

【図8】タンタルの粒界の説明に供する略線図である。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a grain boundary of tantalum.

【図9】発熱素子の異常の説明に供する平面図である。FIG. 9 is a plan view for explaining an abnormality of the heating element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11……半導体基板、19……絶縁層、20……抵
抗体層、21……発熱素子
1, 11: semiconductor substrate, 19: insulating layer, 20: resistor layer, 21: heating element

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に発熱素子と前記発熱素子を
駆動するトランジスタとを形成し、前記発熱素子の発熱
により所望の画像を印刷するプリンタヘッドにおいて、 所定の絶縁層の上層に抵抗体膜を形成して前記発熱素子
が形成され、 前記抵抗体膜が、タンタル又はタングステンとIVA属の
金属との合金、又は前記合金の窒化物により形成された
ことを特徴とするプリンタヘッド。
1. A printer head for forming a heating element and a transistor for driving the heating element on a semiconductor substrate, and printing a desired image by heating of the heating element, wherein a resistor film is formed on a predetermined insulating layer. Wherein the heating element is formed, and the resistor film is formed of an alloy of tantalum or tungsten and a metal belonging to IVA group, or a nitride of the alloy.
【請求項2】プリンタヘッドに配置された発熱素子の発
熱により所望の画像を印刷するプリンタにおいて、 半導体基板上に形成された絶縁層の上層に抵抗体膜を形
成して前記発熱素子が形成され、 前記抵抗体膜が、タンタル又はタングステンとIVA属の
金属との合金、又は前記合金の窒化物により形成された
ことを特徴とするプリンタ。
2. A printer for printing a desired image by heat generated by a heating element disposed in a printer head, wherein the heating element is formed by forming a resistor film on an insulating layer formed on a semiconductor substrate. A printer, wherein the resistor film is formed of an alloy of tantalum or tungsten and a metal belonging to Group IVA, or a nitride of the alloy.
【請求項3】半導体基板上に発熱素子と前記発熱素子を
駆動するトランジスタとを形成し、前記発熱素子の発熱
により所望の画像を印刷するプリンタヘッドの製造方法
において、 半導体基板上に、前記トランジスタを形成するトランジ
スタ形成のステップと、 前記トランジスタの上層に、絶縁層を形成する絶縁層形
成のステップと、 前記絶縁層の上層に、所定の抵抗体材料による抵抗体膜
を形成して前記発熱素子を形成する発熱素子形成のステ
ップと、 前記抵抗体材料が、 タンタル又はタングステンとIVA属の金属との合金、又
は前記合金の窒化物であることを特徴とするプリンタヘ
ッドの製造方法。
3. A method for manufacturing a printer head, wherein a heating element and a transistor for driving the heating element are formed on a semiconductor substrate, and a desired image is printed by the heat generated by the heating element. Forming a transistor, forming an insulating layer on an upper layer of the transistor, forming a resistor film of a predetermined resistor material on the upper layer of the heating element, Forming a heating element, wherein the resistor material is an alloy of tantalum or tungsten and a metal belonging to the group IVA, or a nitride of the alloy.
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