JP2003011366A - Ink jet head and its manufacturing method and ink jet recorder - Google Patents

Ink jet head and its manufacturing method and ink jet recorder

Info

Publication number
JP2003011366A
JP2003011366A JP2001202998A JP2001202998A JP2003011366A JP 2003011366 A JP2003011366 A JP 2003011366A JP 2001202998 A JP2001202998 A JP 2001202998A JP 2001202998 A JP2001202998 A JP 2001202998A JP 2003011366 A JP2003011366 A JP 2003011366A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
substrate
ink jet
film
inkjet head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001202998A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4412866B2 (en
Inventor
Kunihiro Yamanaka
邦裕 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2001202998A priority Critical patent/JP4412866B2/en
Publication of JP2003011366A publication Critical patent/JP2003011366A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4412866B2 publication Critical patent/JP4412866B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that reliability of bonding is low. SOLUTION: A channel substrate 1 and an electrode substrate 2 are bonded through a polysilicon layer 25.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットヘッド及
びその製造方法並びにインクジェット記録装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head, a method of manufacturing the same, and an ink jet recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
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、インク滴を吐出するノズル
と、このノズルが連通する吐出室(インク流路、インク
室、圧力室、液室、加圧室、加圧液室等とも称され
る。)と、この吐出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有し、振動板を静電力で変形
させて吐出室内の圧力/体積を変化させることによりノ
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
ッドを搭載したものがある。
2. Description of the Related Art In an ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus or an image forming apparatus such as a printer, a facsimile, a copying machine or the like, a nozzle for ejecting an ink droplet and an ejection chamber (ink channel, ink chamber, Also referred to as a pressure chamber, a liquid chamber, a pressurizing chamber, a pressurizing liquid chamber, etc.), a vibrating plate forming the wall surface of the discharge chamber, and an electrode facing the vibrating plate. There is one equipped with an electrostatic ink jet head that ejects ink droplets from nozzles by deforming with electrostatic force to change the pressure / volume in the ejection chamber.

【0003】このような静電気力を利用したインクジェ
ットヘッドは、振動板とそれと対向して設けられた個別
電極に電圧を印加し、振動板を静電気力により変形させ
ることによりノズルからインク液滴を吐出するため、振
動板の機械的変形特性がインク噴射特性に大きく影響す
る。そのため、振動板厚の薄膜化及び高精度な制御を要
する。
An ink jet head utilizing such electrostatic force ejects ink droplets from a nozzle by applying a voltage to a vibrating plate and an individual electrode facing the vibrating plate to deform the vibrating plate by the electrostatic force. Therefore, the mechanical deformation characteristics of the diaphragm greatly affect the ink ejection characteristics. Therefore, it is necessary to reduce the thickness of the diaphragm and control it with high accuracy.

【0004】そこで、従来、振動板の薄膜化及び高精度
の厚さ制御に関しては、エッチングストップ層を用いた
技術が有効であり、そのエッチングストップ層として高
濃度ボロン層を用いたものが知られている(例えば、特
開平6−71882号公報、特開平6−23986号公
報、特開平9−267479号公報など)。
Therefore, conventionally, a technique using an etching stop layer is effective for thinning the diaphragm and controlling the thickness with high accuracy, and a technique using a high-concentration boron layer as the etching stop layer is known. (For example, JP-A-6-71882, JP-A-6-23986, and JP-A-9-267479).

【0005】また、振動板と電極間距離、すなわちギャ
ップ寸法の極めて高精度な制御を要し、基板の積層構造
からなるインクジェットヘッドの製造において、それが
可能な接合が不可欠である。特に、シリコンウエハ同士
の接合には、SOI(silicon-on-insulator)ウエハの
製造などに用いられ、信頼性の高い強固な接合力が得ら
れる接合法として一般に知られている直接接合法がそれ
を可能とする。一般に、SOIウエハの製造などに用い
られている直接接合では1100〜1200℃の高温で
行われており、シリコン酸化膜の溶融の効果によって高
い接合信頼性を得ている。そのため、そこで、エッチン
グストップ層として高濃度ボロン層を用いたものでは、
シリコンウエハ同士を直接接合法でいずれも1100℃
で接合している(特開平H6−23986号公報、特開
平9−267479号公報など)。
Further, it is necessary to control the distance between the vibrating plate and the electrode, that is, the gap dimension with extremely high precision, and it is indispensable to make such a joint in the manufacture of an ink jet head having a laminated structure of substrates. In particular, for bonding silicon wafers to each other, there is a direct bonding method which is generally used as a bonding method which is used for manufacturing SOI (silicon-on-insulator) wafers and can obtain a reliable and strong bonding force. Is possible. In general, direct bonding used for manufacturing SOI wafers is performed at a high temperature of 1100 to 1200 ° C., and high bonding reliability is obtained due to the effect of melting the silicon oxide film. Therefore, in the case where a high concentration boron layer is used as the etching stop layer,
Silicon wafers are bonded directly to each other at 1100 ° C
(Japanese Patent Application Laid-Open No. H6-23986, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-267479, etc.).

【0006】さらに、共通電極としても使用する振動板
と対向電極(個別電極)との間での残留電荷の発生を抑
制し、信頼性の向上を図るため、例えば、特開平8−1
18626号公報に記載のインクジェットヘッドでは、
共通電極(振動板)と個別電極の各々の表面にシリコン
酸化膜を形成している。共通電極(振動板)と個別電極
の各々の表面に絶縁膜としてのシリコン酸化膜を設ける
ことで、インクジェットヘッドの駆動時に、共通電極と
個別電極はいずれも直接当接することが避けられ、絶縁
膜同士が当接することとなるので、各々の電極は衝突や
繰り返しストレス等による劣化や損傷がないためヘッド
として耐絶縁性と耐久性が向上し、長寿命なインクジェ
ットヘッドが得られる。
Furthermore, in order to suppress the generation of residual charges between the diaphragm used also as the common electrode and the counter electrode (individual electrode) and improve the reliability, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-1
In the inkjet head described in Japanese Patent No. 18626,
A silicon oxide film is formed on the surface of each of the common electrode (vibration plate) and the individual electrode. By providing a silicon oxide film as an insulating film on the surface of each of the common electrode (vibration plate) and the individual electrode, it is possible to avoid the direct contact between the common electrode and the individual electrode when the inkjet head is driven. Since the electrodes come into contact with each other, each electrode is not deteriorated or damaged due to collision or repeated stress, so that the insulation resistance and durability of the head are improved, and a long-life inkjet head can be obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、イン
クジェットヘッドの駆動時に、共通電極(振動板)と個
別電極との短絡を防止するには、共通電極(振動板)か
個別電極かの少なくともどちらかに絶縁膜(シリコン酸
化膜)があれば良いが、共通電極(振動板)は繰り返し
機械的に変形をするため、個別電極よりも劣化や損傷が
起こり易い。従って、少なくとも、共通電極(振動板)
の表面には絶縁膜(シリコン酸化膜)が在ることが好ま
しいと言える。
As described above, in order to prevent a short circuit between the common electrode (vibration plate) and the individual electrode when the ink jet head is driven, at least the common electrode (vibration plate) or the individual electrode is prevented. An insulating film (silicon oxide film) may be provided on either side, but since the common electrode (vibration plate) is repeatedly mechanically deformed, it is more likely to be deteriorated or damaged than the individual electrodes. Therefore, at least the common electrode (diaphragm)
It can be said that an insulating film (silicon oxide film) is preferably present on the surface of the.

【0008】ところが、これらの場合、接合プロセスに
視点を移すと、シリコン酸化膜同士の接合となる。シリ
コン酸化膜同士の接合は、シリコン酸化膜の溶融の効果
が不可欠であり、接合信頼性を得るにはシリコンとシリ
コン酸化膜との接合よりも、更に高温(1200℃以
上)で接合する必要がある。
However, in these cases, when the viewpoint is shifted to the bonding process, the silicon oxide films are bonded to each other. The effect of melting the silicon oxide films is indispensable for bonding the silicon oxide films to each other, and in order to obtain bonding reliability, it is necessary to bond the silicon oxide films at a higher temperature (1200 ° C. or higher) than the bonding between the silicon and the silicon oxide films. is there.

【0009】しかしながら、電極基板の耐熱性や、上述
のように振動板に高濃度ボロン層を用いた場合などはボ
ロンの再分布はそのまま振動板の厚さ及びそのばらつき
に影響を与え、また、接合時に使用する炉のチューブな
どが石英では耐熱性が無いため、SiCなどの耐熱性の
良いチューブを用いる必要があり、設備面でも限定され
る。
However, in the case where the heat resistance of the electrode substrate and the high-concentration boron layer are used for the diaphragm as described above, the redistribution of boron directly affects the thickness of the diaphragm and its variation, and Quartz does not have heat resistance in a furnace tube used for bonding, and therefore a tube having good heat resistance such as SiC needs to be used, which is also limited in terms of equipment.

【0010】したがって、上述のように少なくとも共通
電極(振動板)に絶縁膜が付設されているようなアクチ
ュエータないしは静電型インクジェットヘッドを製造す
る工程ににおいて、接合温度の低温化が重要な技術課題
となる。
Therefore, in the process of manufacturing an actuator or an electrostatic ink jet head in which an insulating film is attached to at least the common electrode (vibration plate) as described above, it is an important technical subject to lower the bonding temperature. Becomes

【0011】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、接合温度の低温化を図り、信頼性の高いインク
ジェットヘッドを得ること及びその製造方法並びに信頼
性の高いインクジェット記録装置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 provides a highly reliable ink jet head by lowering the bonding temperature, a method of manufacturing the same, and a highly reliable ink jet recording apparatus. The purpose is to

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェットヘッドのうち、請求項
1のインクジェットヘッドは、少なくとも吐出室及び振
動板を形成し、振動板の電極と対向する面に保護絶縁膜
を有する第一の基板と、電極及び振動板と電極との間の
ギャップを形成する彫り込み部が形成され、少なくとも
第一の基板との接合面の一部にポリシリコン層が形成さ
れている第二の基板とが接合されている構成としたもの
である。
In order to solve the above-mentioned problems, among the ink jet heads according to the present invention, the ink jet head according to claim 1 forms at least a discharge chamber and a vibration plate, and faces an electrode of the vibration plate. A first substrate having a protective insulating film on its surface and an engraved portion forming a gap between the electrode and the diaphragm and the electrode, and a polysilicon layer on at least a part of the bonding surface with the first substrate. The second substrate on which is formed is joined.

【0013】請求項2のインクジェットヘッドは、請求
項1のインクジェットヘッドにおいて、ポリシリコン層
の表面が研磨加工されているものである。請求項3のイ
ンクジェットヘッドは、請求項1又は2のインクジェッ
トヘッドにおいて、ポリシリコン層はボロンを含有する
ものである。請求項4のインクジェットヘッドは、請求
項1乃至3のいずれかのインクジェットヘッドにおい
て、保護絶縁膜が熱酸化膜であるものである。
According to a second aspect of the present invention, in the ink jet head according to the first aspect, the surface of the polysilicon layer is polished. An inkjet head according to a third aspect is the inkjet head according to the first or second aspect, wherein the polysilicon layer contains boron. According to a fourth aspect of the present invention, in the inkjet head according to any of the first to third aspects, the protective insulating film is a thermal oxide film.

【0014】請求項5のインクジェットヘッドは、請求
項1乃至4のいずれかのインクジェットヘッドにおい
て、電極に彫り込み部が形成されているものである。請
求項6のインクジェットヘッドは、請求項1乃至4のい
ずれかのインクジェットヘッドにおいて、電極の表面に
保護絶縁膜が形成されているものである。請求項7のイ
ンクジェットヘッドは、請求項1乃至4のいずれかのイ
ンクジェットヘッドにおいて、電極の表面に保護絶縁膜
が形成され、保護絶縁膜に彫り込み部が形成されている
ものである。
An ink jet head according to a fifth aspect is the ink jet head according to any one of the first to fourth aspects, in which an engraved portion is formed in the electrode. According to a sixth aspect of the present invention, in the ink jet head according to any of the first to fourth aspects, a protective insulating film is formed on a surface of the electrode. According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the inkjet head according to any one of the first to fourth aspects, wherein a protective insulating film is formed on a surface of the electrode and a carved portion is formed on the protective insulating film.

【0015】請求項8のインクジェットヘッドは、請求
項1乃至7のいずれかのインクジェットヘッドにおい
て、電極は分離領域で分離されて絶縁膜が埋め込まれて
いるものである。請求項9のインクジェットヘッドは、
請求項8のインクジェットヘッドにおいて、電極間の分
離領域を埋める絶縁膜がシリコン酸化膜で、かつ電極表
面に形成された保護絶縁膜が少なくともシリコン窒化膜
層を含むものである。
An ink jet head according to an eighth aspect is the ink jet head according to any one of the first to seventh aspects, in which the electrodes are separated by a separation region and an insulating film is embedded therein. The ink jet head according to claim 9,
In the ink jet head according to claim 8, the insulating film filling the separation area between the electrodes is a silicon oxide film, and the protective insulating film formed on the electrode surface includes at least a silicon nitride film layer.

【0016】請求項10のインクジェットヘッドは、請
求項1乃至9のいずれかのインクジェットヘッドにおい
て、電極が高融点金属或いは高融点金属シリサイドを含
むものである。請求項11のインクジェットヘッドは、
請求項1乃至10のいずれかのインクジェットヘッドに
おいて、振動板が高濃度P型不純物シリコン層から形成
されているものである。
An ink jet head according to a tenth aspect is the ink jet head according to any one of the first to ninth aspects, wherein the electrode contains a high melting point metal or a high melting point metal silicide. The inkjet head according to claim 11,
The inkjet head according to any one of claims 1 to 10, wherein the diaphragm is formed of a high-concentration P-type impurity silicon layer.

【0017】請求項12のインクジェットヘッドハ、請
求項1乃至11のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、第一の基板と第二の基板の両基板を貫通するイン
ク供給口を有し、第二の基板にはインク供給口の周囲の
接合面の一部にホウ素及び/又は燐を含むシリコン酸化
膜層が形成されているものである。
The ink jet head according to claim 12 and the ink jet head according to any one of claims 1 to 11, further comprising an ink supply port penetrating both the first substrate and the second substrate, the second substrate Has a silicon oxide film layer containing boron and / or phosphorus formed on a part of the bonding surface around the ink supply port.

【0018】請求項13のインクジェットヘッドは、請
求項1乃至12のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、第一の基板と第二の基板は1000℃以下で直接
接合されているものである。
An ink jet head according to a thirteenth aspect is the ink jet head according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the first substrate and the second substrate are directly bonded at 1000 ° C. or less.

【0019】本発明に係るインクジェット記録装置は、
本発明に係るいずれかのインクジェットヘッドを搭載し
たものである。
The ink jet recording apparatus according to the present invention is
One of the inkjet heads according to the present invention is mounted.

【0020】[0020]

【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。先ず、本発明の第1実施形態
について図1乃至図3を参照して説明する。なお、図1
は同実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視
図、図2は同ヘッドのノズル板を除いた状態の平面説明
図、図3は同ヘッドの吐出室長手方向に沿う略断面説明
図、図4は同ヘッドの吐出室短手方向に沿う略断面説明
図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that FIG.
2 is an exploded perspective view of the inkjet head according to the same embodiment, FIG. 2 is a plan view of the head without a nozzle plate, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the head along a longitudinal direction of a discharge chamber, and FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view taken along the lateral direction of the ejection chamber of the head.

【0021】このインクジェットヘッドは、第一の基板
である流路基板1と、流路基板1の下側に設けた第二の
基板である電極基板2と、流路基板1の上側に設けた第
三の基板であるノズル板3とを積層した積層構造体から
なり、これらにより、複数のノズル4が連通するインク
流路である吐出室6、吐出室6に流体抵抗部7を介して
連通する共通液室8などを形成している。
This ink jet head is provided on the flow path substrate 1 which is the first substrate, the electrode substrate 2 which is the second substrate provided on the lower side of the flow path substrate 1, and the upper side of the flow path substrate 1. It is composed of a laminated structure in which a nozzle plate 3 which is a third substrate is laminated, and by these, the ejection chamber 6 which is an ink flow path through which the plurality of nozzles 4 communicate, and the ejection chamber 6 communicates with each other via a fluid resistance portion 7. The common liquid chamber 8 and the like are formed.

【0022】流路基板1は、(110)面方位の単結晶
シリコン基板からなり、吐出室6及びこの吐出室6の底
部となる壁面を形成する振動板10を形成する凹部(凹
部間が吐出室6の隔壁となる)、共通液室8を形成する
凹部などを形成している。この流路基板1の電極基板2
側の表面には駆動時に振動板10と後述する電極15と
の絶縁破壊やショートが起こるのを防止するため、熱酸
化により0.1μmのSiO2などの保護絶縁膜11を
成膜している。
The flow path substrate 1 is formed of a single crystal silicon substrate having a (110) plane orientation, and forms a discharge chamber 6 and a diaphragm 10 that forms a wall surface serving as the bottom of the discharge chamber 6 (the space between the recesses is the discharge space). It forms a partition wall of the chamber 6), and a recess forming the common liquid chamber 8 is formed. Electrode substrate 2 of this flow path substrate 1
A protective insulating film 11 such as SiO 2 having a thickness of 0.1 μm is formed by thermal oxidation on the surface on the side in order to prevent a dielectric breakdown or a short circuit between the vibration plate 10 and an electrode 15 described later during driving. .

【0023】この流路基板1は、例えばなお、単結晶シ
リコン基板に振動板厚みの高濃度p型不純物拡散層とし
ての高濃度ボロン拡散層(ボロンドープ層)を形成し、
アルカリ異方性エッチングにより、吐出室6、共通液室
8などを形成する際に、ボロンドープ層が露出した時点
でエッチングレートが極端に小さくなる、いわゆるエッ
チストップ技術を用いて、振動板10を所望の板厚に作
製したものである。なお、高濃度p型不純物層を形成す
る不純物としては、ボロン・ガリウム・アルミニウム等
があるが、半導体分野においてはp型不純物層を形成す
る不純物としボロンが一般的であり、ここでもボロンを
不純物とした。
In this channel substrate 1, for example, a high-concentration boron diffusion layer (boron-doped layer) as a high-concentration p-type impurity diffusion layer having a diaphragm thickness is formed on a single crystal silicon substrate,
When the discharge chamber 6, the common liquid chamber 8 and the like are formed by alkali anisotropic etching, the diaphragm 10 is desired to be formed by using a so-called etch stop technique in which the etching rate becomes extremely small when the boron-doped layer is exposed. It was manufactured to the plate thickness of. Although boron, gallium, aluminum, etc. are used as impurities forming the high-concentration p-type impurity layer, boron is generally used as an impurity forming the p-type impurity layer in the semiconductor field. And

【0024】電極基板2は、厚み625μmのシリコン
基板からなり、その上面には、熱酸化膜12が厚さ0.
6μm形成されており、その熱酸化膜12上に振動板1
0に対向する個別電極15、個別電極15上にはシリコ
ン酸化膜からなる絶縁膜17が形成され、この絶縁膜1
7にギャップ16を構成することになる凹部14を設け
ている。電極15と振動板10によって、振動板10を
変位させて吐出室6の内容積を変化させる静電型アクチ
ュエータ部(圧力発生手段)を構成している。
The electrode substrate 2 is made of a silicon substrate having a thickness of 625 μm, and the thermal oxide film 12 has a thickness of 0.
6 μm thick, and the vibration plate 1 is formed on the thermal oxide film 12.
0, an insulating film 17 made of a silicon oxide film is formed on the individual electrode 15 and the individual electrode 15.
7 is provided with a recess 14 which will form a gap 16. The electrode 15 and the vibrating plate 10 constitute an electrostatic actuator (pressure generating means) that displaces the vibrating plate 10 to change the internal volume of the discharge chamber 6.

【0025】そして、絶縁膜17上において、流路基板
1との接合面にはポリシリコン膜25を形成している。
すなわち、接合が困難であるシリコン酸化膜同士の接合
とならないように、接合面にはポリシリコン膜25を設
けることにより、接合を「シリコン酸化膜(ここでは絶
縁膜11に相当)とポリシリコンとの接合」とすること
で、シリコン酸化膜同士の接合に比べ、低温で、接合信
頼性が高い直接接合を可能としている。
Then, on the insulating film 17, a polysilicon film 25 is formed on the surface to be joined to the flow path substrate 1.
That is, by providing the polysilicon film 25 on the bonding surface so as not to bond the silicon oxide films which are difficult to bond to each other, the bonding is made to be “silicon oxide film (corresponding to the insulating film 11 here) and polysilicon”. By "joining", it is possible to perform direct bonding with high bonding reliability at low temperature as compared with bonding between silicon oxide films.

【0026】ポリシリコン膜25は成膜直後にはAFM
を用いた表面性の評価で、表面粗さ:Ra値が3〜4n
m程度であったが表面を研磨加工することで、Ra値が
0.15〜0.25nmとなり、非常に良好な直接接合
が可能な表面性が得られる。なお、ポリシリコン膜にボ
ロンを含有させることで、接合時にボロンがシリコン酸
化膜に拡散し、接合界面近傍のシリコン酸化膜の融点を
下げるため、さらに接合の低温化及び信頼性の向上が図
れる。
The polysilicon film 25 is formed by AFM immediately after the film formation.
Surface roughness: Ra value of 3 to 4n
Although it was about m, the Ra value becomes 0.15 to 0.25 nm by polishing the surface, and a very good surface property capable of direct bonding can be obtained. By including boron in the polysilicon film, boron is diffused into the silicon oxide film at the time of bonding and the melting point of the silicon oxide film near the bonding interface is lowered, so that the temperature of the bonding can be further lowered and the reliability can be improved.

【0027】そこで、上述したように流路基板1と電極
基板2とをシリコン酸化膜である絶縁膜11とポリシリ
コン膜25とを介した直接接合のプロセスで接合してい
る。なお、流路基板1と電極基板2とを接合した後のギ
ャップ16の長さ(振動板10と電極15との間隔)
は、0.25μmとなっている。
Therefore, as described above, the flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 are bonded by the process of direct bonding via the insulating film 11 which is a silicon oxide film and the polysilicon film 25. The length of the gap 16 after the flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 are joined (the distance between the diaphragm 10 and the electrode 15)
Is 0.25 μm.

【0028】ノズル板3は、例えばガラス又はプラスチ
ック、ステンレス、コバール(Fe29-Ni-17Co)等の
金属、シリコン等の薄板からなり、吐出室6に対応する
位置に吐出室6の個数分のノズル4が形成されている。
また、流路基板1の吐出室6と共通液室8を連通するよ
うに流体抵抗部7を形成している。
The nozzle plate 3 is made of, for example, glass or plastic, metal such as stainless steel or Kovar (Fe29-Ni-17Co), or thin plate such as silicon. The nozzle plate 3 has nozzles corresponding to the number of the discharge chambers 6 at positions corresponding to the discharge chambers 6. 4 are formed.
Further, the fluid resistance portion 7 is formed so that the discharge chamber 6 of the flow path substrate 1 and the common liquid chamber 8 communicate with each other.

【0029】そして、流路基板1には共通電極12を設
けている。この共通電極12は、Al等の金属をスパッ
タしてシンタリング(熱拡散)することにより付設して
おり、流路基板1との導通を確保して、半導体基板より
なる流路基板1とオーミックコンタクトを取っている。
そして、共通電極12と各個別の電極15に通じる電極
パッド部15aに、例えばリード線をボンディングして
ドライバ21を接続する。
A common electrode 12 is provided on the flow path substrate 1. The common electrode 12 is attached by sputtering a metal such as Al and sintering (thermally diffusing) it to ensure electrical continuity with the flow path substrate 1 and the ohmic contact with the flow path substrate 1 made of a semiconductor substrate. Making contact.
Then, for example, a lead wire is bonded to the electrode pad portion 15a communicating with the common electrode 12 and each individual electrode 15 to connect the driver 21.

【0030】さらに、電極基板2には流路基板1の共通
液室8にインクを供給するインク供給口19となる貫通
口を形成している。インク取り入れ口18にはインク供
給管を接着して接続することにより、共通液室8、吐出
室6等には、インクタンク(図示省略)からインク取り
入れ口18を通して供給されたインクを充填する。な
お、使用するインクとしては、水、アルコール、トルエ
ン等の主溶媒にエチレングリコールなどの界面活性剤
と、染料又は顔料とを溶解又は分散させることにより調
製したものを用いているが、インクジェットヘッドにヒ
ーターなどを付設すれば、ホットメルトインクも使用で
きる。
Further, the electrode substrate 2 is formed with a through hole which serves as an ink supply port 19 for supplying ink to the common liquid chamber 8 of the flow path substrate 1. By connecting an ink supply pipe to the ink intake port 18 by adhesion, the common liquid chamber 8, the discharge chamber 6 and the like are filled with ink supplied from the ink tank (not shown) through the ink intake port 18. As the ink to be used, one prepared by dissolving or dispersing a surfactant such as ethylene glycol and a dye or a pigment in a main solvent such as water, alcohol or toluene is used. Hot melt ink can also be used if a heater is attached.

【0031】このように構成したインクジェットヘッド
においては、個別の電極15に対して、ドライバ21に
より、例えば、正の電圧パルスを印加することで、電極
15の表面が正の電位に帯電し、この電極15に対向す
る振動板10の下面は負の電位に帯電するので、振動板
10は静電気力によって吸引されて個別の電極15との
間隔が狭まる方向へ撓む。このとき、振動板10が撓む
ことにより、インクがリザーバ(共通液室)8からオリ
フィス(流体抵抗部)7を経由して吐出室6に供給され
る。
In the thus constructed ink jet head, the surface of the electrode 15 is charged to a positive potential by applying a positive voltage pulse to the individual electrode 15 by the driver 21, for example. Since the lower surface of the vibrating plate 10 facing the electrode 15 is charged to a negative potential, the vibrating plate 10 is attracted by the electrostatic force and bends in the direction in which the distance between the vibrating plate 10 and the individual electrodes 15 is narrowed. At this time, the vibration plate 10 bends, so that ink is supplied from the reservoir (common liquid chamber) 8 to the ejection chamber 6 via the orifice (fluid resistance portion) 7.

【0032】そこで、個別の電極15へ印加している電
圧パルスをオフにし、蓄えられている電荷を放電するこ
とによって、上述のように撓んだ振動板10は元の位置
に復元し、この復元動作によって、吐出室6の内圧が急
激に上昇して、ノズル4からインク滴が記録紙(図示省
略)に向けて吐出される。
Therefore, by turning off the voltage pulse applied to the individual electrode 15 and discharging the accumulated charge, the deflected diaphragm 10 is restored to the original position as described above, Due to the restoration operation, the internal pressure of the ejection chamber 6 rapidly rises, and the ink droplets are ejected from the nozzle 4 toward the recording paper (not shown).

【0033】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
の第2実施形態についてその製造工程とともに図5及び
図6を参照して説明する。先ず、図5を参照して電極基
板の製造工程について説明する。同図(a)に示すよう
に、まず、厚さ625μm(100)面方位のシリコン
基板32の片側に厚さ0.6μmの熱酸化膜32aを形
成し、全面に後に電極となるポリシリコン膜をCVD法
により300nm堆積し、リンをデポ拡散(PH とO
ガスを拡散源としてPSGがデポされ、950℃60
分の熱処理が施され、その後PSG膜を除去)し、リン
がドープされた低抵抗のポリシリコン層33が形成され
る。
Next, the ink jet head according to the present invention.
FIG. 5 and the manufacturing process of the second embodiment of FIG.
This will be described with reference to FIG. First, referring to FIG.
The manufacturing process of the plate will be described. As shown in FIG.
First, silicon having a thickness of 625 μm (100) plane orientation
A thermal oxide film 32a having a thickness of 0.6 μm is formed on one side of the substrate 32.
And a polysilicon film to be an electrode later is formed on the entire surface by the CVD method.
Is deposited to a thickness of 300 nm, and phosphorus is deposited by diffusion (PH ThreeAnd O
TwoPSG is deposited using gas as a diffusion source, 950 ° C 60
Heat treatment for a minute, and then the PSG film is removed)
Forming a low resistance polysilicon layer 33 doped with
It

【0034】なお、ここではリンのドープにデポ拡散を
用いたが、イオン注入法などによってポリシリコン膜に
ドーピングしてもよい。また、ここでは電極材料にN型
(リンがドープされた)ポリシリコンを用いたが、タン
グステンなどの高融点金属、タングステンシリサイドな
どの高融点シリサイド、或いはそれらとポリシリコンと
の積層体を用いることにより、さらに低抵抗化が図れ
る。
Although the deposition of phosphorus is used here for doping phosphorus, the polysilicon film may be doped by ion implantation or the like. Although N-type (phosphorus-doped) polysilicon is used as the electrode material here, a refractory metal such as tungsten, refractory silicide such as tungsten silicide, or a laminated body of these and polysilicon is used. As a result, the resistance can be further reduced.

【0035】次に、同図(b)に示すように、CVD法
によりポリシリコン層33上にポリシリコン膜18を1
20nm堆積し、ポリシリコン膜18にボロンを30k
eV、1E16(atoms/cm)でイオン注入す
る。ここで、ポリシリコン膜25にボロンを含有させる
ことで、後の接合時(熱処理)にボロンが第一の基板の
シリコン酸化膜11に拡散し、接合界面近傍のシリコン
酸化膜の融点を下げるため、さらに接合の低温化及び信
頼性の向上が図れる。
Next, as shown in FIG. 3B, a polysilicon film 18 is formed on the polysilicon layer 33 by the CVD method.
20 nm is deposited, and boron is deposited on the polysilicon film 18 by 30 k.
Ion implantation is performed at eV and 1E16 (atoms / cm 2 ). Here, by containing boron in the polysilicon film 25, boron is diffused into the silicon oxide film 11 of the first substrate at the time of subsequent bonding (heat treatment), and the melting point of the silicon oxide film near the bonding interface is lowered. Further, the temperature of the joint can be lowered and the reliability can be improved.

【0036】ここで用いたイオン注入に関しては、後工
程の研磨による膜減りを考慮して、ポリシリコン膜中に
ピーク濃度或いはピーク濃度の近傍が位置するように、
注入条件を設定することが望ましい。なお、ここで、ポ
リシリコン膜25に、ボロンをドープする方法として、
ポリシリコン成膜中にボロンを導入する通称ドープドポ
リシリコンや、固体拡散法、塗布拡散法などを用いても
良い。
Regarding the ion implantation used here, the peak concentration or the vicinity of the peak concentration is located in the polysilicon film in consideration of the film loss due to polishing in the subsequent step.
It is desirable to set the injection conditions. Here, as a method of doping the polysilicon film 25 with boron,
It is also possible to use a so-called doped polysilicon in which boron is introduced during polysilicon film formation, a solid diffusion method, a coating diffusion method, or the like.

【0037】その後、ポリシリコン膜25表面を研磨加
工する。この研磨はCMP(chemical-mechanical-poli
shing)と呼ばれ、シリコンウエハの鏡面研磨や半導体
プロセスにおける基板の平坦化に使用される技術であ
る。研磨加工前のポリシリコン膜25の表面はAFMを
用いた表面性の評価で、表面粗さ:Ra値が3〜4nm
程度であったのがこの研磨加工により表面粗さ:Ra値
が0.2nm以下となり、非常に良好な直接接合が可能
な表面性が得られる。なお、この研磨によりポリシリコ
ン膜25が70nm膜減りした。この膜減り量のばらつ
きは、研磨条件の最適化で+―7nmに抑制することが
可能である。
After that, the surface of the polysilicon film 25 is polished. This polishing uses CMP (chemical-mechanical-poli
shing) is a technique used for mirror polishing of silicon wafers and planarization of substrates in semiconductor processes. The surface of the polysilicon film 25 before polishing was evaluated for surface property using AFM, and the surface roughness: Ra value was 3 to 4 nm.
The surface roughness (Ra value) was 0.2 nm or less by this polishing process, which was about the same, and a very good surface property capable of direct bonding was obtained. The polishing reduced the thickness of the polysilicon film 25 by 70 nm. This variation in the film reduction amount can be suppressed to + -7 nm by optimizing the polishing conditions.

【0038】その後、同図(c)に示すように、ギャッ
プを形成する彫り込み部14をポリシリコン膜25及び
ポリシリコン膜33をエッチング加工して形成する。こ
の彫り込み部36の形成は、グラデーションパターンを
有するマスクを用いたフォトリソグラフィー技術により
レジスト形状に傾斜をつけ、Arガスなどを用いてレジ
スト形状を転写するようにエッチングを行うことにより
形状が非平行状態であるように形成した。
Thereafter, as shown in FIG. 6C, the engraved portion 14 for forming the gap is formed by etching the polysilicon film 25 and the polysilicon film 33. The engraved portion 36 is formed in such a manner that the resist shape is inclined by a photolithography technique using a mask having a gradation pattern, and etching is performed so that the resist shape is transferred using Ar gas or the like so that the shape is in a non-parallel state. Was formed as follows.

【0039】次に、同図(b)に示すように、周知のフ
ォトリソグラフィー技術及びドライエッチング技術によ
り、ポリシリコン膜25及びポリシリコン膜33を個別
の電極に分離することで個別電極15を形成して、電極
基板2を得た。
Next, as shown in FIG. 3B, the individual electrodes 15 are formed by separating the polysilicon film 25 and the polysilicon film 33 into individual electrodes by the well-known photolithography technique and dry etching technique. Then, the electrode substrate 2 was obtained.

【0040】ここで、ギャップ16を形成する彫り込み
部14は個別電極15自体に形成されているので、従来
のインクジェットヘッドにおけるギャップ形成(絶縁膜
に彫り込み部を形成し、彫り込み部に電極膜を形成する
ので、ギャップのバラツキは彫り込み量のバラツキと電
極膜の厚さバラツキの和となる)に比べ、ギャップの精
度を向上することができる。なお、工程の増加になる
が、個別電極15にも保護絶縁膜を設けることで、イン
クジェットヘッドの耐久性をさらに向上させることも出
来る。
Since the engraved portion 14 that forms the gap 16 is formed on the individual electrode 15 itself, the gap is formed in the conventional ink jet head (the engraved portion is formed on the insulating film and the electrode film is formed on the engraved portion). Therefore, the accuracy of the gap can be improved as compared with the variation of the gap being the sum of the variation of the engraving amount and the variation of the thickness of the electrode film. Although the number of steps is increased, the durability of the inkjet head can be further improved by providing a protective insulating film also on the individual electrode 15.

【0041】次に、図6を参照して振動板形成からヘッ
ド完成までについて説明する。まず、同図(a)に示す
ように、(110)を面方位とする厚さ520μmのS
i基板31にボロンを拡散するのに塗布拡散法を用い
た。Si基板31上にB を有機溶媒に分散させス
ピンコートし、熱処理(1125℃40分)することに
よりボロンを拡散し、高濃度ボロン拡散層31aを形成
する。なお、拡散方法は、本実施例の他にBBrを用
いた気相拡散法、イオン注入法、固体拡散法などを用い
ても良い。
Next, referring to FIG. 6, from the diaphragm formation to the heading.
The process up to completion is explained. First, as shown in FIG.
, The thickness of 520 μm with (110) plane orientation
A coating diffusion method is used to diffuse boron to the i substrate 31.
It was B on the Si substrate 31 TwoOThreeDispersed in an organic solvent
Pin coating and heat treatment (1125 ° C 40 minutes)
Boron is further diffused to form a high-concentration boron diffusion layer 31a.
To do. In addition to the present embodiment, the diffusion method is BBr.ThreeFor
Used gas phase diffusion method, ion implantation method, solid diffusion method, etc.
May be.

【0042】その後、Si基板31表面のB層を
フッ酸により除去する。B層の下にシリコンとボ
ロンの化合物層が形成されており、これを除去する場合
は、酸化することによってフッ酸で除去できるようにな
る。しかし、このように酸化してフッ酸で化合物層を除
去してもボロンの拡散されたシリコン表面には荒れが生
じているので、後に行う直接接合で接合できない。
After that, the B 2 O 3 layer on the surface of the Si substrate 31 is removed by hydrofluoric acid. A compound layer of silicon and boron is formed under the B 2 O 3 layer, and when it is removed, it can be removed with hydrofluoric acid by oxidizing. However, even if the compound layer is oxidized and the compound layer is removed by hydrofluoric acid in this way, the silicon surface in which boron is diffused is roughened, so that it cannot be bonded by direct bonding performed later.

【0043】そこで、CMP研磨により直接接合可能な
表面性(AFMを用いた5μm□領域の測定にてRa=
0.15nm以下)を得た。このように良好な表面性が
もたらされたSi基板31(高濃度ボロン拡散層31
a)を熱酸化することにより良好な表面性(Ra=0.
20nm以下)を有する酸化膜11を形成した。
Therefore, the surface property that can be directly bonded by CMP polishing (Ra = 5 μm □ measurement using AFM)
0.15 nm or less) was obtained. The Si substrate 31 (high-concentration boron diffusion layer 31
Good surface property (Ra = 0.
Oxide film 11 having a thickness of 20 nm or less) was formed.

【0044】ここで、酸化膜11は振動板10の保護絶
縁膜として機能することになり、本実施例のように保護
絶縁膜に熱酸化膜を用いることで、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。なお、振動板の保護絶縁膜
であるところの酸化膜11は、電極側にも保護絶縁膜が
形成されている場合は、膜厚が薄くなっても良い。例え
ば電極の保護絶縁としてシリコン酸化膜が100nm以
上の厚さが形成されている場合、酸化膜11は30から
50nmほどの厚さがあれば良い。
Here, the oxide film 11 functions as a protective insulating film of the vibration plate 10. By using a thermal oxide film for the protective insulating film as in this embodiment, the insulation resistance and the reliability (charge) are improved. Due to reduced traps and excellent moisture absorption resistance)
Can be improved. The oxide film 11, which is the protective insulating film of the diaphragm, may have a smaller film thickness when the protective insulating film is also formed on the electrode side. For example, when a silicon oxide film having a thickness of 100 nm or more is formed as protective insulation for electrodes, the oxide film 11 may have a thickness of 30 to 50 nm.

【0045】次いで、同図(b)に示すように、電極基
板2と第一の基板(シリコン基板)31を直接接合法に
より接合する。
Then, as shown in FIG. 6B, the electrode substrate 2 and the first substrate (silicon substrate) 31 are bonded by the direct bonding method.

【0046】具体的には、各基板2、31をRCA洗浄
で知られる基板洗浄法を用いて洗浄した後、硫酸過水
(硫酸と過酸化水素水を体積比2:1で混合、温度10
0℃以上)にて洗浄し、接合面を親水化させることで直
接接合をし易い表面状態とする。そして、各基板2、3
1を乾燥後、両基板を減圧下(室温)で重ね合わせ、減
圧下において押さえつけることでプリボンドを完了し
た。
Specifically, after cleaning each of the substrates 2 and 31 using a substrate cleaning method known as RCA cleaning, sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture (sulfuric acid and hydrogen peroxide solution are mixed at a volume ratio of 2: 1 and a temperature of 10) is used.
By washing at 0 ° C. or higher) and making the joint surface hydrophilic, a surface state that facilitates direct joining is obtained. Then, each substrate 2, 3
After drying No. 1, both substrates were superposed under reduced pressure (room temperature) and pressed under reduced pressure to complete prebonding.

【0047】プリボンドで重要な点は、第二の基板(電
極基板)2の接合面であるポリシリコン膜25の表面は
上述したように良好な表面性(Ra:0.2nm以下)
であり、かつ第一の基板(シリコン基板)31の接合面
である酸化膜11の表面も上述したように良好な表面性
(Ra:0.2nm以下)をもつことである。接合する
両基板の表面性が良くないと室温でプリボンドすること
はなく、また信頼性の高い接合はできない。
The important point in prebonding is that the surface of the polysilicon film 25, which is the bonding surface of the second substrate (electrode substrate) 2, has good surface properties (Ra: 0.2 nm or less) as described above.
In addition, the surface of the oxide film 11, which is the bonding surface of the first substrate (silicon substrate) 31, also has good surface properties (Ra: 0.2 nm or less) as described above. If the surface properties of both substrates to be joined are not good, pre-bonding will not occur at room temperature, and reliable joining will not be possible.

【0048】さらにこの後、貼り合わせたウェハを窒素
ガス雰囲気下で、熱処理(900℃、2時間)し、強固
な接合を得た。ここで重要な点は、第二の基板(電極基
板)2の接合面にボロンを含むポリシリコン膜25が形
成されているので、接合時にボロンがシリコン酸化膜1
1に拡散し、接合界面近傍のシリコン酸化膜の融点を下
げるため、比較的低温で接合信頼性が高い直接接合が可
能となっていることである。
Thereafter, the bonded wafers were heat-treated (900 ° C., 2 hours) in a nitrogen gas atmosphere to obtain a strong bond. The important point here is that the boron-containing polysilicon film 25 is formed on the bonding surface of the second substrate (electrode substrate) 2, so that the boron is converted into the silicon oxide film 1 at the time of bonding.
Since it diffuses to 1 and lowers the melting point of the silicon oxide film near the bonding interface, direct bonding with high bonding reliability is possible at a relatively low temperature.

【0049】次に、厚さ520μmの基板31を厚さ1
00μmまで研磨によって薄くし、フォトリソグラフィ
ー技術、ドライエッチング技術によりパターニングされ
たシリコン窒化膜などをマスクとし、10〜30wt%
の水酸化カリウム水溶液によって温度80〜90℃にて
基板31に異方性エッチングを行う。
Next, a substrate 31 having a thickness of 520 μm is formed to a thickness of 1.
10 to 30 wt% using a silicon nitride film patterned by photolithography technology and dry etching technology as a mask
Anisotropic etching is performed on the substrate 31 at a temperature of 80 to 90 ° C. with the potassium hydroxide aqueous solution.

【0050】このエッチングはボロン濃度が1E20/
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、高濃度ボロンドープシ
リコン層31aからなる振動板10及び吐出室6などが
形成された流路基板1が得られる。このように、高濃度
ボロン層を用いたエッチストップ技術を用い、ボロンの
再拡散が起こらないような温度で接合を行うことで、高
精度に厚さが制御された振動板10を形成することがで
きる。
This etching has a boron concentration of 1E20 /
When the depth reaches cm 3 , the etching stops (the etching rate extremely decreases), and the flow path substrate 1 having the diaphragm 10 made of the high-concentration boron-doped silicon layer 31a and the discharge chamber 6 is obtained. To be As described above, by using the etching stop technique using the high-concentration boron layer and performing the bonding at a temperature at which the re-diffusion of boron does not occur, the diaphragm 10 whose thickness is controlled with high precision is formed. You can

【0051】最後に、同図(c)に示すように、ノズル
4や流体抵抗部7となる溝などを形成したノズルプレー
ト3を接着剤などで流路基板1上に接合することにより
インクジェットヘッドが完成する。
Finally, as shown in FIG. 3C, the ink jet head is formed by bonding the nozzle plate 3 in which the nozzles 4 and grooves serving as the fluid resistance portion 7 are formed on the flow path substrate 1 with an adhesive or the like. Is completed.

【0052】次に、本発明の第3実施形態に係るインク
ジェットヘッドについてその製造工程とともに図7を参
照して説明する。まず、同図(a)に示すように、厚さ
625μm(100)面方位のシリコン基板32の片側
に厚さ0.6μmの熱酸化膜32aを形成し、全面にポ
リシリコン膜33をCVD法により100nm堆積し、
リンや砒素をイオン注入し、活性化のための熱処理を行
う。次に、タングステンシリサイド膜34を200nm
スパッタ法により堆積する。これらのポリシリコン膜3
3及びタングステンシリサイド膜34の積層膜で後述す
るように個別電極15を形成する。
Next, an ink jet head according to a third embodiment of the present invention will be described together with its manufacturing process with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3A, a thermal oxide film 32a having a thickness of 0.6 μm is formed on one side of a silicon substrate 32 having a thickness of 625 μm (100) plane, and a polysilicon film 33 is formed on the entire surface by a CVD method. Deposited 100 nm by
Phosphorus or arsenic is ion-implanted, and heat treatment for activation is performed. Next, the tungsten silicide film 34 is formed to a thickness of 200 nm.
It is deposited by the sputtering method. These polysilicon films 3
The individual electrode 15 is formed of a laminated film of the tungsten silicide film 34 and the tungsten silicide film 34 as described later.

【0053】なお、タングステンシリサイド膜のスパッ
タ前に、ポリシリコン膜33表面をArで逆スパッタ
(エッチング)して清浄化(自然酸化膜などの除去)す
ることで膜の密着性に対して高い信頼性が確保できるた
め、マルチチャンバーのスパッタ装置を使用し、前記の
デポ面の清浄化とデポを連続処理することが好ましい。
Before the sputtering of the tungsten silicide film, the surface of the polysilicon film 33 is reverse-sputtered (etched) with Ar to be cleaned (removal of a natural oxide film or the like), so that the film adhesion is highly reliable. Therefore, it is preferable to use a multi-chamber sputtering apparatus to continuously clean the deposition surface and continuously perform the deposition.

【0054】ここでは、タングステンシリサイド膜を厚
さ200nmで形成してあるので、後に個別電極15の
シート抵抗は10Ω/□以下が得られることとなる。な
お、ここでは電極にポリシリコンとタングステンシリサ
イドを用いたが、他の高融点金属や、これらの金属の積
層構造を用いても良い。
Here, since the tungsten silicide film is formed to have a thickness of 200 nm, the sheet resistance of the individual electrode 15 will be 10Ω / □ or less later. Although polysilicon and tungsten silicide are used for the electrodes here, other refractory metals or a laminated structure of these metals may be used.

【0055】続いて、個別電極15を構成するタングス
テンシリサイド膜34表面に高温(830℃)の熱CV
Dにより保護絶縁膜としてシリコン酸化膜17を形成す
る。
Subsequently, a high temperature (830 ° C.) thermal CV is applied to the surface of the tungsten silicide film 34 forming the individual electrode 15.
A silicon oxide film 17 is formed by D as a protective insulating film.

【0056】さらに、シリコン酸化膜17表面に、前述
したと同様にして、CVD法によりポリシリコン膜25
を120nm堆積し、ポリシリコン膜25にボロンを3
0keV、1E16(atoms/cm)でイオン注
入し、ポリシリコン膜25表面を研磨加工する。ポリシ
リコン膜25表面の表面粗さ:Ra値が0.2nm以下
となり、非常に良好な直接接合が可能な表面性が得られ
る。
Further, the polysilicon film 25 is formed on the surface of the silicon oxide film 17 by the CVD method in the same manner as described above.
Is deposited to a thickness of 120 nm, and boron is deposited on the polysilicon film 25.
Ions are implanted at 0 keV and 1E16 (atoms / cm 2 ) to polish the surface of the polysilicon film 25. Surface roughness of the surface of the polysilicon film 25: Ra value is 0.2 nm or less, and a very good surface property capable of direct bonding is obtained.

【0057】次に、同図(b)に示すように、ギャップ
16を形成する彫り込み部14をポリシリコン膜25及
びシリコン酸化膜17をエッチング加工して形成する。
この彫り込み部14の形成は、グラデーションパターン
を有するマスクを用いたフォトリソグラフィー技術によ
りレジスト形状に傾斜をつけ、Arガスなどを用いてレ
ジスト形状を転写するようにエッチングを行うことによ
り形状が非平行状態であるように形成した。
Next, as shown in FIG. 7B, the engraved portion 14 for forming the gap 16 is formed by etching the polysilicon film 25 and the silicon oxide film 17.
The engraved portion 14 is formed in such a manner that the resist shape is inclined by a photolithography technique using a mask having a gradation pattern, and etching is performed so that the resist shape is transferred using Ar gas or the like so that the shape is in a non-parallel state. Was formed as follows.

【0058】なお、グラデーションマスク及びフォトリ
ソグラフィー条件、ドライエッチング条件はレジストと
ポリシリコン膜25及びシリコン酸化膜17のエッチン
グレート比なども考慮して所望のギャップ形状になるよ
うに整合する。
The gradation mask, the photolithography conditions, and the dry etching conditions are matched so as to form a desired gap shape in consideration of the etching rate ratio between the resist and the polysilicon film 25 and the silicon oxide film 17.

【0059】その後、周知のフォトリソグラフィー技術
及びドライエッチング技術により、ポリシリコン膜25
及びシリコン酸化膜17、タングステンシリサイド膜3
4、ポリシリコン膜32を分離して個別電極15を形成
した電極基板2を得た。その後、前述したと同様に、流
路基板1を形成しノズル板3を接合してインクジェット
ヘッドが完成する。
After that, the polysilicon film 25 is formed by the well-known photolithography technique and dry etching technique.
And the silicon oxide film 17 and the tungsten silicide film 3
4. The electrode substrate 2 having the individual electrodes 15 formed by separating the polysilicon film 32 was obtained. Then, in the same manner as described above, the flow path substrate 1 is formed and the nozzle plate 3 is joined to complete the ink jet head.

【0060】次に、本発明の第4実施形態に係るインク
ジェットヘッドについてその製造工程とともに図8を参
照して説明する。まず、同図(a)に示すように、厚さ
625μm(100)面方位のシリコン基板32の片側
に厚さ0.6μmの熱酸化膜32aを形成し、全面にポ
リシリコン膜33をCVD法により100nm堆積し、
リンや砒素をイオン注入し、活性化のための熱処理を行
う。次に、タングステンシリサイド膜34を200nm
スパッタ法により堆積する。これらのポリシリコン膜3
3及びタングステンシリサイド膜34の積層膜で後述す
るように個別電極15を形成する。
Next, an ink jet head according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8 together with its manufacturing process. First, as shown in FIG. 3A, a thermal oxide film 32a having a thickness of 0.6 μm is formed on one side of a silicon substrate 32 having a thickness of 625 μm (100) plane, and a polysilicon film 33 is formed on the entire surface by a CVD method. Deposited 100 nm by
Phosphorus or arsenic is ion-implanted, and heat treatment for activation is performed. Next, the tungsten silicide film 34 is formed to a thickness of 200 nm.
It is deposited by the sputtering method. These polysilicon films 3
The individual electrode 15 is formed of a laminated film of the tungsten silicide film 34 and the tungsten silicide film 34 as described later.

【0061】なお、タングステンシリサイド膜のスパッ
タ前に、ポリシリコン膜33表面をArで逆スパッタ
(エッチング)して清浄化(自然酸化膜などの除去)す
ることで膜の密着性に対して高い信頼性が確保できるた
め、マルチチャンバーのスパッタ装置を使用し、前記の
デポ面の清浄化とデポを連続処理することが好ましい。
Before the sputtering of the tungsten silicide film, the surface of the polysilicon film 33 is reverse-sputtered (etched) with Ar to be cleaned (removal of a natural oxide film or the like), so that the adhesion of the film is highly reliable. Therefore, it is preferable to use a multi-chamber sputtering apparatus to continuously clean the deposition surface and continuously perform the deposition.

【0062】そして、周知のフォトリソグラフィー技術
及びドライエッチング技術により、タングステンシリサ
イド膜34及びポリシリコン膜33を分離して個別電極
15を形成する。ここで、個別電極15は分離間を埋め
込みやすくするために、分離間距離が0.5μmとなる
ように形成した。
Then, the tungsten silicide film 34 and the polysilicon film 33 are separated by the well-known photolithography technique and dry etching technique to form the individual electrodes 15. Here, the individual electrode 15 is formed so that the separation distance is 0.5 μm in order to facilitate the filling of the separation space.

【0063】続いて、高温(830℃)の熱CVDによ
り保護絶縁膜としてシリコン酸化膜17を堆積すること
により、個別電極15の分離15a間をシリコン酸化膜
17で埋め込み、個別電極15表面に200nmの厚さ
のシリコン酸化膜17が形成される。シリコン酸化膜1
7の表面は分離間の埋め込み形状の影響で、凹部17a
ができる。
Subsequently, a silicon oxide film 17 is deposited as a protective insulating film by high-temperature (830 ° C.) thermal CVD to fill the spaces between the separations 15a of the individual electrodes 15 with the silicon oxide film 17 and to form 200 nm on the surfaces of the individual electrodes 15. A silicon oxide film 17 having a thickness of 1 is formed. Silicon oxide film 1
The surface of 7 is recessed 17a due to the influence of the embedded shape during separation.
You can

【0064】さらにシリコン酸化膜17表面に、前述し
たと同様に、CVD法によりポリシリコン膜25を25
0nm堆積し、ポリシリコン膜25にボロンを60ke
V、1E16(atoms/cm)でイオン注入す
る。ここで、後工程のポリシリコン膜25の研磨工程時
の膜減りを考慮して、ポリシリコン膜中にピーク濃度或
いはピーク濃度の近傍が位置するように、注入条件を設
定することが好ましい。
Further, a polysilicon film 25 is formed on the surface of the silicon oxide film 17 by the CVD method as described above.
0 nm is deposited and boron is deposited on the polysilicon film 25 by 60 ke.
Ion implantation is performed with V, 1E16 (atoms / cm 2 ). Here, it is preferable to set the implantation conditions so that the peak concentration or the vicinity of the peak concentration is located in the polysilicon film in consideration of the film loss during the polishing process of the polysilicon film 25 in the subsequent process.

【0065】次いで、同図(c)に示すように、ポリシ
リコン膜25表面からCMP(chemical-mechanical-po
lishing)を行う。研磨量(とり代)を150nmとす
ることで、分離間の埋め込み形状の影響で発生した凹部
が消滅し、ポリシリコン膜25は完全に平坦化できる。
また、ポリシリコン膜25表面の表面粗さ:Ra値が
0.2nm以下となり、非常に良好な直接接合が可能な
表面性を得る。
Next, as shown in FIG. 7C, the surface of the polysilicon film 25 is subjected to CMP (chemical-mechanical-po).
lishing). By setting the polishing amount (removal allowance) to 150 nm, the concave portions generated due to the influence of the embedded shape during the separation disappear, and the polysilicon film 25 can be completely flattened.
Further, the surface roughness: Ra value of the surface of the polysilicon film 25 is 0.2 nm or less, and a very good surface property capable of direct bonding is obtained.

【0066】その後、同図(d)に示すように、ギャッ
プを形成する彫り込み部14を形成すし、図示しないが
前述したと同様に流路基板1を形成してノズル板3を接
合することでインクジェットヘッドが完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 6D, the engraved portion 14 for forming the gap is formed, and although not shown, the flow path substrate 1 is formed and the nozzle plate 3 is joined in the same manner as described above. The inkjet head is completed.

【0067】次に、本発明の第5実施形態に係るインク
ジェットヘッドについてその製造工程とともに図9を参
照して説明する。まず、同図(a)に示すように、厚さ
625μm(100)面方位のシリコン基板32の片側
に厚さ0.6μmの熱酸化膜32aを形成し、全面にポ
リシリコン膜33をCVD法により100nm堆積し、
リンや砒素をイオン注入し、活性化のための熱処理を行
う。次に、タングステンシリサイド膜34を200nm
スパッタ法により堆積する。これらのポリシリコン膜3
3及びタングステンシリサイド膜34の積層膜で後述す
るように個別電極15を形成する。
Next, an ink jet head according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9 together with its manufacturing process. First, as shown in FIG. 3A, a thermal oxide film 32a having a thickness of 0.6 μm is formed on one side of a silicon substrate 32 having a thickness of 625 μm (100) plane, and a polysilicon film 33 is formed on the entire surface by a CVD method. Deposited 100 nm by
Phosphorus or arsenic is ion-implanted, and heat treatment for activation is performed. Next, the tungsten silicide film 34 is formed to a thickness of 200 nm.
It is deposited by the sputtering method. These polysilicon films 3
The individual electrode 15 is formed of a laminated film of the tungsten silicide film 34 and the tungsten silicide film 34 as described later.

【0068】なお、タングステンシリサイド膜のスパッ
タ前に、ポリシリコン膜33表面をArで逆スパッタ
(エッチング)して清浄化(自然酸化膜などの除去)す
ることで膜の密着性に対して高い信頼性が確保できるた
め、マルチチャンバーのスパッタ装置を使用し、前記の
デポ面の清浄化とデポを連続処理することが好ましい。
Before the sputtering of the tungsten silicide film, the surface of the polysilicon film 33 is reverse-sputtered (etched) with Ar to be cleaned (removal of a natural oxide film or the like), so that the adhesion of the film is highly reliable. Therefore, it is preferable to use a multi-chamber sputtering apparatus to continuously clean the deposition surface and continuously perform the deposition.

【0069】次に、タングステンシリサイド膜34上に
LP−CVDによりシリコン窒化膜42を50nm成膜
する。
Next, a 50 nm thick silicon nitride film 42 is formed on the tungsten silicide film 34 by LP-CVD.

【0070】そして、周知のフォトリソグラフィー技術
及びドライエッチング技術により、タングステンシリサ
イド膜34及びポリシリコン膜33及びシリコン窒化膜
42を分離してシリコン窒化膜42で被覆された個別電
極15を形成する。ここで、個別電極15は分離間を埋
め込みやすくするために、分離間距離が0.5μmとな
るように形成した。
Then, the tungsten silicide film 34, the polysilicon film 33, and the silicon nitride film 42 are separated by a well-known photolithography technique and dry etching technique to form the individual electrode 15 covered with the silicon nitride film 42. Here, the individual electrode 15 is formed so that the separation distance is 0.5 μm in order to facilitate the filling of the separation space.

【0071】続いて、高温(830℃)の熱CVDによ
り保護絶縁膜としてシリコン酸化膜17を400nm堆
積することにより、個別電極15の分離15a間をシリ
コン酸化膜17で埋め込む。。
Subsequently, a silicon oxide film 17 is deposited as a protective insulating film to a thickness of 400 nm by high temperature (830 ° C.) thermal CVD to fill the spaces between the separations 15a of the individual electrodes 15 with the silicon oxide film 17. .

【0072】その後、同図(b)に示すように、シリコ
ン酸化膜17表面からCMP(chemical-mechanical-po
lishing)を行う。シリコン窒化膜42は研磨レートが
シリコン酸化膜17に対して非常に低い(1/20程
度)ため、CMPのストッパとしてシリコン窒化膜42
は非常に有効である。研磨が進むとともに、基板の平坦
化が進み、研磨ストッパーであるシリコン窒化膜42と
研磨パッドとの接触が支配的になると基板を保持してい
るキャリアのトルクが上昇する。このトルクをモニター
することにより研磨の終点を検知することができ、高精
度に研磨量の制御が可能となる。その結果、高精度にギ
ャップを形成できる。
After that, as shown in FIG. 9B, CMP (chemical-mechanical-po) is removed from the surface of the silicon oxide film 17.
lishing). Since the polishing rate of the silicon nitride film 42 is extremely lower than that of the silicon oxide film 17 (about 1/20), the silicon nitride film 42 serves as a CMP stopper.
Is very effective. As the polishing progresses, the planarization of the substrate progresses, and when the contact between the silicon nitride film 42, which is the polishing stopper, and the polishing pad becomes dominant, the torque of the carrier holding the substrate increases. By monitoring this torque, the end point of polishing can be detected, and the amount of polishing can be controlled with high accuracy. As a result, the gap can be formed with high accuracy.

【0073】そして、同図(c)に示すように、CMP
が終わったシリコン酸化膜17表面に高温(830℃)
の熱CVDによりシリコン酸化膜17を20nm堆積
し、続いて、前述したと同様に、CVD法によりポリシ
リコン膜25を120nm堆積し、ポリシリコン膜25
にボロンを30keV、1E16(atoms/c
)でイオン注入する。
Then, as shown in FIG.
Is high temperature (830 ℃) on the surface of silicon oxide film 17
The silicon oxide film 17 is deposited to a thickness of 20 nm by thermal CVD, and then the polysilicon film 25 is deposited to a thickness of 120 nm by a CVD method in the same manner as described above.
Boron at 30 keV, 1E16 (atoms / c
m 2 ).

【0074】次いで、同図(c)に示すように、ポリシ
リコン膜25表面から研磨加工(研磨量50nm程度)
し、良好な表面性を得る。
Then, as shown in FIG. 6C, polishing is performed from the surface of the polysilicon film 25 (polishing amount is about 50 nm).
And obtain good surface properties.

【0075】その後、同図(d)に示すように、ギャッ
プを形成する彫り込み部14を形成し、図示しないが前
述したと同様に流路基板1を形成してノズル板3を接合
することでインクジェットヘッドが完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 7D, the engraved portion 14 for forming the gap is formed, and although not shown, the flow path substrate 1 is formed and the nozzle plate 3 is joined in the same manner as described above. The inkjet head is completed.

【0076】次に、本発明の第6実施形態に係るインク
ジェットヘッドについてその製造工程とともに図10を
参照して説明する。まず、同図(a)に示すように、厚
さ625μm(100)面方位のシリコン基板32の片
側に厚さ0.6μmの熱酸化膜32aを形成し、全面に
ポリシリコン膜33をCVD法により100nm堆積
し、リンや砒素をイオン注入し、活性化のための熱処理
を行う。次に、タングステンシリサイド膜34を200
nmスパッタ法により堆積する。これらのポリシリコン
膜33及びタングステンシリサイド膜34の積層膜で後
述するように個別電極15を形成する。
Next, an ink jet head according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10 together with its manufacturing process. First, as shown in FIG. 3A, a thermal oxide film 32a having a thickness of 0.6 μm is formed on one side of a silicon substrate 32 having a thickness of 625 μm (100) plane, and a polysilicon film 33 is formed on the entire surface by a CVD method. Then, 100 nm is deposited, and phosphorus or arsenic is ion-implanted, and heat treatment for activation is performed. Next, the tungsten silicide film 34 is formed to 200
nm sputtering method. The individual electrode 15 is formed by a laminated film of the polysilicon film 33 and the tungsten silicide film 34 as described later.

【0077】なお、タングステンシリサイド膜のスパッ
タ前に、ポリシリコン膜33表面をArで逆スパッタ
(エッチング)して清浄化(自然酸化膜などの除去)す
ることで膜の密着性に対して高い信頼性が確保できるた
め、マルチチャンバーのスパッタ装置を使用し、前記の
デポ面の清浄化とデポを連続処理することが好ましい。
Before the sputtering of the tungsten silicide film, the surface of the polysilicon film 33 is reverse-sputtered (etched) with Ar to be cleaned (removal of the natural oxide film, etc.), so that the adhesion of the film is highly reliable. Therefore, it is preferable to use a multi-chamber sputtering apparatus to continuously clean the deposition surface and continuously perform the deposition.

【0078】次に、タングステンシリサイド膜34上に
LP−CVDによりシリコン窒化膜42を300nm成
膜する。
Next, a silicon nitride film 42 is formed to a thickness of 300 nm on the tungsten silicide film 34 by LP-CVD.

【0079】そして、周知のフォトリソグラフィー技術
及びドライエッチング技術により、タングステンシリサ
イド膜34及びポリシリコン膜33及びシリコン窒化膜
42を分離してシリコン窒化膜42で被覆された個別電
極15を形成する。ここで、個別電極15は分離間を埋
め込みやすくするために、分離間距離が0.5μmとな
るように形成した。
Then, the tungsten silicide film 34, the polysilicon film 33, and the silicon nitride film 42 are separated by a well-known photolithography technique and dry etching technique to form the individual electrode 15 covered with the silicon nitride film 42. Here, the individual electrode 15 is formed so that the separation distance is 0.5 μm in order to facilitate the filling of the separation space.

【0080】続いて、高温(830℃)の熱CVDによ
り保護絶縁膜としてシリコン酸化膜17を400nm堆
積することにより、個別電極15の分離15a間をシリ
コン酸化膜17で埋め込む。。
Subsequently, a silicon oxide film 17 as a protective insulating film is deposited to a thickness of 400 nm by high temperature (830 ° C.) thermal CVD to fill the spaces between the separations 15a of the individual electrodes 15 with the silicon oxide film 17. .

【0081】その後、同図(b)に示すように、シリコ
ン酸化膜17表面からCMP(chemical-mechanical-po
lishing)を行う。シリコン窒化膜42は研磨レートが
シリコン酸化膜17に対して非常に低い(1/20程
度)ため、CMPのストッパとしてシリコン窒化膜42
は非常に有効である。研磨が進むとともに、基板の平坦
化が進み、研磨ストッパーであるシリコン窒化膜42と
研磨パッドとの接触が支配的になると基板を保持してい
るキャリアのトルクが上昇する。このトルクをモニター
することにより研磨の終点を検知することができる。
After that, as shown in FIG. 7B, the CMP (chemical-mechanical-po) is removed from the surface of the silicon oxide film 17.
lishing). Since the polishing rate of the silicon nitride film 42 is extremely lower than that of the silicon oxide film 17 (about 1/20), the silicon nitride film 42 serves as a CMP stopper.
Is very effective. As the polishing progresses, the planarization of the substrate progresses, and when the contact between the silicon nitride film 42, which is the polishing stopper, and the polishing pad becomes dominant, the torque of the carrier holding the substrate increases. The end point of polishing can be detected by monitoring this torque.

【0082】そして、同図(b)に示すように、CMP
が終わったシリコン酸化膜17表面に前述したと同様
に、CVD法によりポリシリコン膜25を120nm堆
積し、ポリシリコン膜25にボロンを30keV、1E
16(atoms/cm)でイオン注入し、ポリシリ
コン膜25表面から研磨加工(研磨量50nm程度)
し、良好な表面性を得る。
Then, as shown in FIG.
In the same manner as described above, the polysilicon film 25 is deposited to a thickness of 120 nm by the CVD method on the surface of the silicon oxide film 17 where
Ion implantation is performed at 16 (atoms / cm 2 ), and polishing is performed from the surface of the polysilicon film 25 (polishing amount is about 50 nm).
And obtain good surface properties.

【0083】その後、同図(c)に示すように、ギャッ
プを形成する彫り込み部14をポリシリコン膜25及び
シリコン窒化膜42をエッチング加工して形成する。こ
の彫り込み部14の形成は、グラデーションパターンを
有するマスクを用いたフォトリソグラフィー技術により
レジスト形状に傾斜をつけ、Arガスなどを用いてレジ
スト形状を転写するようにエッチングを行うことにより
形状が非平行状態であるように形成した。この場合、シ
リコン窒化膜が電極の保護膜絶縁膜となるが、電荷トラ
ップレベルは高温の熱CVDにより形成されるシリコン
酸化膜より多いが、耐吸湿性に優れた保護膜となる。
Thereafter, as shown in FIG. 7C, the engraved portion 14 for forming the gap is formed by etching the polysilicon film 25 and the silicon nitride film 42. The engraved portion 14 is formed in such a manner that the resist shape is inclined by a photolithography technique using a mask having a gradation pattern, and etching is performed so that the resist shape is transferred using Ar gas or the like so that the shape is in a non-parallel state. Was formed as follows. In this case, the silicon nitride film serves as a protective film insulating film of the electrode, and although the charge trap level is higher than that of the silicon oxide film formed by high temperature thermal CVD, it serves as a protective film having excellent moisture absorption resistance.

【0084】そして、図示しないが前述したと同様に流
路基板1を形成してノズル板3を接合することでインク
ジェットヘッドが完成する。
Although not shown, the ink jet head is completed by forming the flow path substrate 1 and joining the nozzle plate 3 in the same manner as described above.

【0085】次に、本発明の第7実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図11及び図12を参照して説
明する。なお、図11は同ヘッドの分解斜視説明図、図
12は同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図であ
る。このインクジェットヘッドでは、電極基板2の流路
基板1との接合面において、インク供給口18の周囲の
接合面にはホウ素或いは燐とホウ素の両方を含むシリコ
ン酸化膜50が形成されており、それ以外の接合面には
ポリシリコン膜25が形成されている。
Next, an ink jet head according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12. 11 is an exploded perspective view of the head, and FIG. 12 is a cross-sectional view of the head taken along the longitudinal direction of the diaphragm. In this inkjet head, a silicon oxide film 50 containing boron or both phosphorus and boron is formed on the bonding surface of the electrode substrate 2 with the flow path substrate 1 around the ink supply port 18. A polysilicon film 25 is formed on the other bonding surfaces.

【0086】接合時にホウ素或いは燐とホウ素の両方を
含むシリコン酸化膜層50が溶融し、インク供給口18
周囲の接合をより強固にすることができ、インクなどに
接合界面が曝されても接合界面をインク液が通過するこ
とがなく、インクジェットヘッドの信頼性を向上でき
る。また、インク供給口18の形成にフッ酸やKOHな
どを用いたウエットプロセスを用いることができ、プロ
セスコストの低減が図れる。
At the time of bonding, the silicon oxide film layer 50 containing boron or both phosphorus and boron is melted, and the ink supply port 18 is formed.
The surrounding bonding can be made stronger, and even if the bonding interface is exposed to ink or the like, the ink liquid does not pass through the bonding interface, and the reliability of the inkjet head can be improved. In addition, a wet process using hydrofluoric acid, KOH, or the like can be used to form the ink supply port 18, and the process cost can be reduced.

【0087】また、電極15と同平面にはダミー電極5
5を形成している。ダミー電極55を設けることでシリ
コン酸化膜17の表面性を向上することができる。
The dummy electrode 5 is formed on the same plane as the electrode 15.
5 is formed. By providing the dummy electrode 55, the surface property of the silicon oxide film 17 can be improved.

【0088】次に、このインクジェットヘッドの製造工
程について図13及び図14を参照して説明する。同図
(a1)に示すように、厚さ625μm(100)面方
位のシリコン基板32の片側に厚さ0.6μmの熱酸化
膜32aを形成し、全面にポリシリコン膜をCVD法に
より100nm堆積し、リンや砒素をイオン注入し、活
性化のための熱処理を行う。次に、タングステンシリサ
イド膜を200ンmスパッタ法により堆積する。なお、
タングステンシリサイド膜のスパッタ前に、ポリシリコ
ン膜表面をArで逆スパッタ(エッチング)して清浄化
(自然酸化膜などの除去)することで膜の密着性に対し
て高い信頼性が確保できるため、マルチチャンバーのス
パッタ装置を使用し、前記のデポ面の清浄化とデポを連
続処理することが望ましい。
Next, the manufacturing process of this ink jet head will be described with reference to FIGS. 13 and 14. As shown in (a1) of the figure, a thermal oxide film 32a having a thickness of 0.6 μm is formed on one side of a silicon substrate 32 having a thickness of 625 μm (100) and a polysilicon film is deposited to a thickness of 100 nm by a CVD method. Then, phosphorus or arsenic is ion-implanted and heat treatment for activation is performed. Next, a tungsten silicide film is deposited by the 200 nm sputtering method. In addition,
Before sputtering the tungsten silicide film, the surface of the polysilicon film is reverse-sputtered (etched) with Ar to be cleaned (removal of the natural oxide film, etc.), so that high reliability can be secured for the adhesion of the film. It is desirable to use a multi-chamber sputter device to continuously clean the deposit surface and deposit the deposit.

【0089】そして、タングステンシリサイド膜及びポ
リシリコン膜を周知のフォトリソグラフィー技術、およ
びドライエッチング技術によりパターニングし、タング
ステンシリサイド膜とポリシリコン膜とからなる個別電
極15を形成するとともに、電極としては機能しないダ
ミーの電極パターン50を形成する。ダミーの電極パタ
ーン50は、疎或いは密に形成することにより、後の埋
め込み酸化膜17に段差を設けることができる。
Then, the tungsten silicide film and the polysilicon film are patterned by the well-known photolithography technique and dry etching technique to form the individual electrode 15 composed of the tungsten silicide film and the polysilicon film, and they do not function as electrodes. A dummy electrode pattern 50 is formed. By forming the dummy electrode pattern 50 sparsely or densely, a step can be provided in the buried oxide film 17 later.

【0090】ここでは、基板を上から見た同図(a2)
に示すように、インク供給口18を形成するインク供給
口部58の周辺部ではダミーの電極パターン50の分離
間距離が長くなるように、つまりダミー電極パターン5
0を疎に形成する。
Here, the substrate is viewed from above (a2) in FIG.
As shown in FIG. 5, in the peripheral portion of the ink supply port portion 58 forming the ink supply port 18, the separation distance between the dummy electrode patterns 50 becomes long, that is, the dummy electrode pattern 5 is formed.
0 is formed sparsely.

【0091】続いて、高温(830℃)の熱CVDによ
り保護絶縁膜としてシリコン酸化膜17を堆積すること
により個別電極15の分離間をシリコン酸化膜17で埋
め込む。その際、インク供給口部58の周辺部に凹部5
9ができる。次に、シリコン酸化膜17上にCVD法に
よりポリシリコン膜25を120nm堆積し、ポリシリ
コン膜25にボロンを30keV、1E16(atom
s/cm)でイオン注入する。
Subsequently, a silicon oxide film 17 is deposited as a protective insulating film by high temperature (830 ° C.) thermal CVD to fill the spaces between the individual electrodes 15 with the silicon oxide film 17. At that time, the concave portion 5 is formed around the ink supply port 58.
You can do 9. Next, a polysilicon film 25 is deposited to a thickness of 120 nm on the silicon oxide film 17 by the CVD method, and boron is added to the polysilicon film 25 at 30 keV and 1E16 (atom).
ion implantation at s / cm 2 ).

【0092】次に、同図(b)に示すように、凹部59
上のポリシリコン膜25を周知のフォトリソグラフィー
技術及びドライエッチング技術により除去する。
Next, as shown in FIG.
The upper polysilicon film 25 is removed by the well-known photolithography technique and dry etching technique.

【0093】その後、同図(c)に示すようにBPSG
膜(ホウ素及びリンを含むシリコン酸化膜)からなるシ
リコン酸化膜60をCVD法で400nm堆積する。な
お、ここでシリコン酸化膜60は、燐を含まないBSG
膜となっても構わない。本発明の重要な点は、シリコン
酸化膜中に、燐あるいはボロンをまたは燐とボロンの両
方を含有させることによって、融点を下げることにあ
る。
Then, as shown in FIG.
A silicon oxide film 60 made of a film (silicon oxide film containing boron and phosphorus) is deposited to 400 nm by a CVD method. Here, the silicon oxide film 60 is made of BSG containing no phosphorus.
It may be a film. An important point of the present invention is to lower the melting point by including phosphorus or boron or both phosphorus and boron in the silicon oxide film.

【0094】次に、図14(a)に示すように、シリコ
ン酸化膜60表面からCMP(chemical-mechanical-po
lishing)を行い基板の平坦化を行う。ここでのCMP
は機械的研磨が支配的となる条件(硬めの研磨布を用い
て、研磨剤はpHを抑えた中性に近いものを用いる。)
により、ポリシリコン膜25を研磨ストッパーとして用
いることができる。
Next, as shown in FIG. 14A, from the surface of the silicon oxide film 60, CMP (chemical-mechanical-po
lishing) to flatten the substrate. CMP here
Is a condition in which mechanical polishing is dominant (use a hard polishing cloth and use a polishing agent with a pH value close to neutral).
Thus, the polysilicon film 25 can be used as a polishing stopper.

【0095】研磨後、接合面において、インク供給口部
58の周辺部の凹部59にはシリコン酸化膜60が形成
され、その他の接合面にはポリシリコン膜25が形成さ
れている。また、研磨後のポリシリコン膜25及びシリ
コン酸化膜60の表面は、良好な直接接合が可能な表面
性が得られる。
After polishing, a silicon oxide film 60 is formed in the concave portion 59 in the peripheral portion of the ink supply port portion 58 on the joint surface, and a polysilicon film 25 is formed on the other joint surfaces. Further, the surfaces of the polysilicon film 25 and the silicon oxide film 60 after polishing have a surface property that allows good direct bonding.

【0096】その後、同図(b)に示すように、ギャッ
プを形成する彫り込み部14を形成し、前述したと同様
に流路基板1となるシリコン基板31を接合する。そし
て、同図(c)に示すように、フォトリソグラフィー技
術、ドライエッチング技術によりパターニングされたシ
リコン窒化膜などをマスクとし、25wt%の水酸化カ
リウム水溶液によって温度90℃にてシリコン基板32
に異方性エッチングを行う。
Thereafter, as shown in FIG. 9B, the engraved portion 14 for forming the gap is formed, and the silicon substrate 31 to be the flow path substrate 1 is bonded in the same manner as described above. Then, as shown in FIG. 3C, the silicon substrate 32 is treated with a 25 wt% potassium hydroxide aqueous solution at a temperature of 90 ° C. using a silicon nitride film patterned by a photolithography technique or a dry etching technique as a mask.
Then, anisotropic etching is performed.

【0097】このエッチング液では(100)面のエッ
チングは2.5μm/分の速さで進行する。エッチング
が進行し熱酸化膜32aに達すると、熱酸化膜のエッチ
レートが非常に小さいためエッチングは停止する。続い
て、フッ酸水溶液により熱酸化膜32a、シリコン酸化
膜17、ダミーの電極パターン50、シリコン酸化膜6
0を除去することにより開口部69が形成される。ここ
で、ダミー電極パターン50はシリコン酸化膜がエッチ
ングされることによりリフトオフすることにより除去さ
れる。ここでは、開口部69のポリシリコン膜25はリ
フトオフで除去できず、残存した。
With this etching solution, the etching of the (100) plane proceeds at a rate of 2.5 μm / min. When the etching progresses and reaches the thermal oxide film 32a, the etching is stopped because the etching rate of the thermal oxide film is very small. Then, the thermal oxide film 32a, the silicon oxide film 17, the dummy electrode pattern 50, and the silicon oxide film 6 are formed using a hydrofluoric acid aqueous solution.
The opening 69 is formed by removing 0. Here, the dummy electrode pattern 50 is removed by lift-off by etching the silicon oxide film. Here, the polysilicon film 25 in the opening 69 could not be removed by lift-off and remained.

【0098】次に、前述したと同様に、10〜30wt
%の水酸化カリウム水溶液(温度80〜90℃)を用い
てシリコン基板31に異方性エッチングすることにより
振動板10及び吐出室6、共通液室8が形成される。こ
の際、開口部69は水酸化カリウム水溶液に曝される
為、開口部の高濃度ボロン層31a、シリコン酸化膜1
1、ポリシリコン膜25がエッチング除去され、インク
供給口18が形成される。
Then, in the same manner as described above, 10 to 30 wt
Of the diaphragm 10, the discharge chamber 6 and the common liquid chamber 8 are formed by anisotropically etching the silicon substrate 31 using an aqueous solution of potassium hydroxide (temperature: 80 to 90 ° C.). At this time, since the opening 69 is exposed to the potassium hydroxide aqueous solution, the high-concentration boron layer 31a and the silicon oxide film 1 in the opening are exposed.
1. The polysilicon film 25 is removed by etching, and the ink supply port 18 is formed.

【0099】その後、図示しないがノズル板3を接合す
ることでインクジェットヘッドが完成する。
Thereafter, although not shown, the nozzle plate 3 is joined to complete the ink jet head.

【0100】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
を搭載したインクジェット記録装置の一例について図1
5及び図16を参照して説明する。なお、図15は同記
録装置の斜視説明図、図16は同記録装置の機構部の側
面説明図である。このインクジェット記録装置は、記録
装置本体111の内部に主走査方向に移動可能なキャリ
ッジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェッ
トヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供
給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部1
12等を収納し、装置本体111の下方部には前方側か
ら多数枚の用紙113を積載可能な給紙カセット(或い
は給紙トレイでもよい。)114を抜き差し自在に装着
することができ、また、用紙113を手差しで給紙する
ための手差しトレイ115を開倒することができ、給紙
カセット114或いは手差しトレイ115から給送され
る用紙113を取り込み、印字機構部112によって所
要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ
116に排紙する。
Next, an example of an ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head according to the present invention is shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS. 15 is a perspective explanatory view of the same recording apparatus, and FIG. 16 is a side view of a mechanical section of the same recording apparatus. This inkjet recording apparatus is composed of a carriage movable in the main scanning direction inside the recording apparatus main body 111, a recording head including the inkjet head according to the present invention mounted on the carriage, an ink cartridge for supplying ink to the recording head, and the like. Printing mechanism 1
A sheet feeding cassette (or a sheet feeding tray) 114 capable of accommodating a large number of sheets 113 from the front side can be detachably attached to the lower part of the apparatus main body 111 for accommodating 12 or the like. The manual feed tray 115 for manually feeding the paper 113 can be opened and closed, the paper 113 fed from the paper feed cassette 114 or the manual feed tray 115 is taken in, and a desired image is recorded by the printing mechanism unit 112. After that, the paper is discharged to the paper discharge tray 116 mounted on the rear surface side.

【0101】印字機構部112は、図示しない左右の側
板に横架したガイド部材である主ガイドロッド12と従
ガイドロッド122とでキャリッジ123を主走査方向
(図16で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、このキ
ャリッジ123にはイエロー(Y)、シアン(C)、マ
ゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐
出するインクジェットヘッドからなるヘッド124を複
数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列
し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。ま
たキャリッジ123にはヘッド124に各色のインクを
供給するための各インクカートリッジ125を交換可能
に装着している。
The printing mechanism section 112 slides the carriage 123 in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 16) by the main guide rod 12 and the sub guide rods 122, which are guide members which are horizontally mounted on the left and right side plates (not shown). The carriage 123 is freely held and has a plurality of ink ejection ports on which a head 124 is formed of an ink jet head that ejects ink droplets of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). They are arranged in a direction intersecting with the main scanning direction, and are mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. Further, each ink cartridge 125 for supplying each color ink to the head 124 is replaceably mounted on the carriage 123.

【0102】インクカートリッジ125は上方に大気と
連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへイン
クを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多
孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジ
ェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持
している。
The ink cartridge 125 has an upper atmosphere port communicating with the atmosphere, a lower supply port for supplying ink to the ink jet head, and a porous body filled with ink in the interior. The ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of.

【0103】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド124を用いているが、各色のインク滴を吐出する
ノズルを有する1個のヘッドでもよい。
Although the heads 124 of the respective colors are used here as the recording head, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used.

【0104】ここで、キャリッジ123は後方側(用紙
搬送方向下流側)を主ガイドロッド112に摺動自在に
嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッ
ド122に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ123を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ127で回転駆動される駆動プーリ128と従動
プーリ129との間にタイミングベルト130を張装
し、このタイミングベルト130をキャリッジ123に
固定しており、主走査モーター127の正逆回転により
キャリッジ123が往復駆動される。
Here, the carriage 123 is slidably fitted to the main guide rod 112 on the rear side (downstream side in the sheet conveying direction) and slidably attached to the sub guide rod 122 on the front side (upstream side in the sheet conveying direction). It is placed in. Then, in order to move and scan the carriage 123 in the main scanning direction, a timing belt 130 is stretched between the drive pulley 128 and the driven pulley 129 which are rotationally driven by the main scanning motor 127, and the timing belt 130 is mounted on the carriage 123. The carriage 123 is reciprocally driven by the forward and reverse rotations of the main scanning motor 127.

【0105】一方、給紙カセット114にセットした用
紙113をヘッド124の下方側に搬送するために、給
紙カセット114から用紙113を分離給装する給紙ロ
ーラ131及びフリクションパッド132と、用紙11
3を案内するガイド部材133と、給紙された用紙11
3を反転させて搬送する搬送ローラ134と、この搬送
ローラ134の周面に押し付けられる搬送コロ135及
び搬送ローラ134からの用紙113の送り出し角度を
規定する先端コロ136とを設けている。搬送ローラ1
34は副走査モータ137によってギヤ列を介して回転
駆動される。
On the other hand, in order to convey the paper 113 set in the paper feed cassette 114 to the lower side of the head 124, the paper feed roller 131 and the friction pad 132 for separating and feeding the paper 113 from the paper feed cassette 114, and the paper 11 are provided.
Guide member 133 for guiding the sheet 3 and the fed sheet 11
A conveyance roller 134 that reverses and conveys 3 is provided, a conveyance roller 135 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 134, and a leading end roller 136 that defines the feed angle of the paper 113 from the conveyance roller 134. Conveyor roller 1
The sub-scanning motor 137 is rotationally driven through a gear train.

【0106】そして、キャリッジ123の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ134から送り出された
用紙113を記録ヘッド124の下方側で案内する用紙
ガイド部材である印写受け部材139を設けている。こ
の印写受け部材139の用紙搬送方向下流側には、用紙
113を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送
コロ141、拍車142を設け、さらに用紙113を排
紙トレイ116に送り出す排紙ローラ143及び拍車1
44と、排紙経路を形成するガイド部材145,146
とを配設している。
A print receiving member 139, which is a paper guide member for guiding the paper 113 sent out from the carrying roller 134 below the recording head 124 in correspondence with the movement range of the carriage 123 in the main scanning direction, is provided. There is. A transport roller 141 and a spur 142 that are driven to rotate in order to send out the paper 113 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the print receiving member 139 in the paper transport direction, and further, the paper 113 is sent to the paper discharge tray 116. Roller 143 and spur 1
44, and guide members 145 and 146 that form the paper discharge path
And are arranged.

【0107】記録時には、キャリッジ123を移動させ
ながら画像信号に応じて記録ヘッド124を駆動するこ
とにより、停止している用紙113にインクを吐出して
1行分を記録し、用紙113を所定量搬送後次の行の記
録を行う。記録終了信号または、用紙113の後端が記
録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を
終了させ用紙113を排紙する。
At the time of recording, by driving the recording head 124 in accordance with the image signal while moving the carriage 123, ink is ejected onto the stopped paper 113 to record one line, and the paper 113 is moved by a predetermined amount. After transportation, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 113 reaches the recording area, the recording operation is ended and the paper 113 is ejected.

【0108】また、キャリッジ123の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、ヘッド124の吐出不良
を回復するための回復装置147を配置している。回復
装置147はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手
段を有している。キャリッジ123は印字待機中にはこ
の回復装置147側に移動されてキャッピング手段でヘ
ッド124をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に
保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出す
ることにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、
安定した吐出性能を維持する。
A recovery device 147 for recovering the ejection failure of the head 124 is arranged at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 123 in the moving direction. The recovery device 147 has a cap means, a suction means, and a cleaning means. The carriage 123 is moved to the recovery device 147 side while the printing is on standby, the head 124 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept wet to prevent ejection failure due to ink drying.
Also, by ejecting ink that is not related to recording during recording, etc., the ink viscosity of all ejection ports is made constant,
Maintains stable discharge performance.

【0109】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド124の吐出口を密封し、チューブを
通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸
い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニ
ング手段により除去され吐出不良が回復される。また、
吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜
(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体
に吸収保持される。
When ejection failure occurs, the ejection port of the head 124 is sealed by a capping unit, and bubbles and the like are sucked out of the ejection port by the suction unit through the tube and ink and dust adhered to the ejection port surface. Is removed by the cleaning means and the ejection failure is recovered. Also,
The sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed in the lower part of the main body, and absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

【0110】なお、上記各実施形態においては、主とし
て本発明を振動板変位方向とインク滴吐出方向が同じに
なるサイドシュータ方式のインクジェットヘッドに適用
したが、前述したように振動板変位方向とインク滴吐出
方向と直交するエッジシュータ方式のインクジェットヘ
ッドにも同様に適用することができる。
In each of the above-mentioned embodiments, the present invention is mainly applied to the side shooter type ink jet head in which the displacement direction of the diaphragm and the ink droplet ejection direction are the same. It can be similarly applied to an inkjet head of an edge shooter system that is orthogonal to the droplet discharge direction.

【0111】[0111]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェットヘッドのうち、請求項1のインクジェットヘ
ッドによれば、振動板に保護絶縁膜を設けた第一の基板
と接合面の一部にポリシリコン層が形成されている第二
の基板とを接合したので、保護絶縁膜とポリシリコンと
の接合となって接合信頼性が高い直接接合が可能にな
り、また、シリコン酸化膜同士の接合に比べ接合温度の
低温化が図ることができて、電極や振動板に影響を与え
ない温度領域で行うことができ、信頼性が向上する。
As described above, according to the ink jet head of claim 1 among the ink jet heads according to the present invention, the vibrating plate is provided on a part of the bonding surface with the first substrate provided with the protective insulating film. Since the second substrate on which the polysilicon layer is formed is joined, the protective insulating film and the polysilicon are joined together to enable direct joining with high joining reliability, and also joining of the silicon oxide films is performed. The bonding temperature can be lowered as compared with, and the bonding can be performed in a temperature range that does not affect the electrodes and the diaphragm, and the reliability is improved.

【0112】請求項2のインクジェットヘッドによれ
ば、請求項1のインクジェットヘッドのポリシリコン層
の表面が研磨加工されているので、表面粗さを低減する
ことができ、接合信頼性が高い直接接合を行うことがで
きる。請求項3のインクジェットヘッドによれば、請求
項1又は2のインクジェットヘッドのポリシリコン層は
ボロンを含有するので、接合時に、ボロンが第一の基板
のシリコン酸化膜に拡散し、接合界面近傍のシリコン酸
化膜の融点を下げるため、接合信頼性の向上が図れ、ま
た、接合温度の低温化も図れる。請求項4のインクジェ
ットヘッドによれば、請求項1乃至3のいずれかのイン
クジェットヘッドの保護絶縁膜が熱酸化膜であるので、
耐絶縁性及び信頼性を向上させることができる。
According to the ink jet head of the second aspect, since the surface of the polysilicon layer of the ink jet head of the first aspect is polished, the surface roughness can be reduced, and the direct bonding with high bonding reliability is achieved. It can be performed. According to the inkjet head of claim 3, since the polysilicon layer of the inkjet head of claim 1 or 2 contains boron, boron is diffused into the silicon oxide film of the first substrate at the time of bonding, and the boron near the bonding interface Since the melting point of the silicon oxide film is lowered, the joining reliability can be improved and the joining temperature can be lowered. According to the inkjet head of claim 4, since the protective insulating film of the inkjet head of any one of claims 1 to 3 is a thermal oxide film,
Insulation resistance and reliability can be improved.

【0113】請求項5のインクジェットヘッドによれ
ば、請求項1乃至4のいずれかのインクジェットヘッド
の電極に彫り込み部が形成されているので、ギャップの
精度を向上させることできる。請求項6のインクジェッ
トヘッドによれば、請求項1乃至4のいずれかのインク
ジェットヘッドの電極の表面に保護絶縁膜が形成されて
いるので、ヘッドの耐久性を向上できる。
According to the ink jet head of the fifth aspect, since the engraved portion is formed in the electrode of the ink jet head according to any of the first to fourth aspects, the accuracy of the gap can be improved. According to the ink jet head of the sixth aspect, since the protective insulating film is formed on the surface of the electrode of the ink jet head according to any of the first to fourth aspects, the durability of the head can be improved.

【0114】請求項7のインクジェットヘッドによれ
ば、請求項1乃至4のいずれかのインクジェットヘッド
の電極の表面に保護絶縁膜が形成され、保護絶縁膜に彫
り込み部が形成されているので、彫り込み部の形成にお
ける制御性が向上し、プロセス歩留まりを向上させるこ
とができる。
According to the ink jet head of claim 7, since the protective insulating film is formed on the surface of the electrode of the ink jet head according to any one of claims 1 to 4, and the engraved portion is formed in the protective insulating film, the engraving is performed. The controllability in forming the portions is improved, and the process yield can be improved.

【0115】請求項8のインクジェットヘッドによれ
ば、請求項1乃至7のいずれかのインクジェットヘッド
の電極は分離領域で分離されて絶縁膜が埋め込まれてい
るので、ヘッドの製造プロセス中も含め、電極が直接大
気に触れず、電極の劣化などがなく信頼性を向上させる
ことができる。
According to the ink jet head of the eighth aspect, since the electrodes of the ink jet head according to any one of the first to seventh aspects are separated by the separation region and the insulating film is embedded, the ink is included in the head manufacturing process. The electrodes do not come into direct contact with the atmosphere, and there is no deterioration of the electrodes, so that the reliability can be improved.

【0116】請求項9のインクジェットヘッドによれ
ば、請求項8のインクジェットヘッドの電極間の分離領
域を埋める絶縁膜がシリコン酸化膜で、かつ電極表面に
形成された保護絶縁膜が少なくともシリコン窒化膜層を
含むので、化学的機械的研磨(CMP)を用いた基板の
平坦化プロセス時、シリコン酸化膜と研磨選択比が高い
シリコン窒化膜を研磨ストッパとして用いることがで
き、保護絶縁膜の厚さ精度が向上し、ギャップの精度を
向上させることできる。
According to the ink jet head of the ninth aspect, the insulating film filling the separation region between the electrodes of the ink jet head of the eighth aspect is a silicon oxide film, and the protective insulating film formed on the electrode surface is at least a silicon nitride film. Since a layer is included, a silicon oxide film and a silicon nitride film having a high polishing selection ratio can be used as a polishing stopper during the planarization process of a substrate using chemical mechanical polishing (CMP), and the thickness of the protective insulating film can be increased. The accuracy can be improved and the accuracy of the gap can be improved.

【0117】請求項10のインクジェットヘッドによれ
ば、請求項1乃至9のいずれかのインクジェットヘッド
の電極が高融点金属或いは高融点金属シリサイドを含む
ので、熱プロセス中に電極が劣化することを防ぎ、電極
の配線抵抗を低減できるためヘッドの低消費電力化が図
れる。
According to the ink jet head of the tenth aspect, since the electrode of the ink jet head according to any one of the first to ninth aspects contains the refractory metal or the refractory metal silicide, the electrode is prevented from being deteriorated during the thermal process. Since the wiring resistance of the electrodes can be reduced, the power consumption of the head can be reduced.

【0118】請求項11のインクジェットヘッドによれ
ば、請求項1乃至10のいずれかのインクジェットヘッ
ドの振動板が高濃度P型不純物シリコン層から形成され
ているので、高濃度P型不純物シリコン層をアルカリ異
方性エッチングのエッチストップ層として利用でき、高
精度に厚さが制御された振動板を形成することができ
る。
According to the ink jet head of the eleventh aspect, since the diaphragm of the ink jet head according to any one of the first to tenth aspects is formed of the high concentration P-type impurity silicon layer, the high concentration P-type impurity silicon layer is formed. It can be used as an etch stop layer for alkali anisotropic etching, and can form a diaphragm whose thickness is controlled with high precision.

【0119】請求項12のインクジェットヘッドによれ
ば、請求項1乃至11のいずれかのインクジェットヘッ
ドの第一の基板と第二の基板の両基板を貫通するインク
供給口を有し、第二の基板にはインク供給口の周囲の接
合面の一部にホウ素及び/又は燐を含むシリコン酸化膜
層が形成されているので、接合時にホウ素或いは燐とホ
ウ素の両方を含むシリコン酸化膜層が溶融することによ
り、インク供給口周囲の接合をより強固にすることがで
き、インクなどに接合界面が曝されても接合界面をイン
ク液が通過することがなく、信頼性を向上できるととも
に、インク供給口形成にウエットプロセスを用いること
ができてプロセスコストの低減が図れる。
According to the ink jet head of the twelfth aspect, the ink jet head according to any one of the first to eleventh aspects has an ink supply port penetrating both the first substrate and the second substrate, Since the silicon oxide film layer containing boron and / or phosphorus is formed on a part of the bonding surface around the ink supply port on the substrate, the silicon oxide film layer containing boron or both phosphorus and boron is melted at the time of bonding. By doing so, the bonding around the ink supply port can be made stronger, the ink liquid does not pass through the bonding interface even when the bonding interface is exposed to ink, etc., and the reliability can be improved and the ink supply can be improved. A wet process can be used for forming the mouth, and the process cost can be reduced.

【0120】請求項13のインクジェットヘッドによれ
ば、請求項1乃至12のいずれかのインクジェットヘッ
ドの第一の基板と第二の基板は1000℃以下で直接接
合されているので、電極の耐熱性に起因する電極不良、
高濃度ボロンストップ層を形成済みのウエハ同士の接合
もボロン濃度プロファイルの変化を抑制でき、高精度に
厚さが制御された振動板を形成できるとともに、また、
プロセス歩留まりの向上が図れる。
According to the ink jet head of the thirteenth aspect, since the first substrate and the second substrate of the ink jet head according to any one of the first to twelfth aspects are directly bonded at 1000 ° C. or less, the heat resistance of the electrodes is high. Electrode failure due to
Bonding of wafers already formed with a high-concentration boron stop layer can also suppress changes in the boron concentration profile, and can form a vibration plate whose thickness is controlled with high precision.
The process yield can be improved.

【0121】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、本発明に係るいずれかのインクジェットヘッドを
搭載したので、インク吐出特性や耐久性が向上し、画像
品質と信頼性の向上が図れる。
According to the ink jet recording apparatus of the present invention, any one of the ink jet heads of the present invention is mounted, so that the ink ejection characteristics and durability are improved, and the image quality and reliability are improved.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの分解斜視説明図
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating an inkjet head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同ヘッドのノズル板を除いた上面説明図FIG. 2 is an explanatory top view of the same head without a nozzle plate.

【図3】同ヘッドの吐出室長辺方向に沿う模式的断面説
明図
FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view along the long side direction of the ejection chamber of the same head.

【図4】同ヘッドの吐出室短辺方向に沿う模式的断面説
明図
FIG. 4 is a schematic cross-sectional explanatory view along the short side direction of the ejection chamber of the same head.

【図5】本発明の第2実施形態に係るインクジェットヘ
ッドをその製造工程とともに説明する説明図
FIG. 5 is an explanatory view illustrating an inkjet head according to a second embodiment of the present invention together with its manufacturing process.

【図6】同じく同ヘッドをその製造工程とともに説明す
る説明図
FIG. 6 is an explanatory view for explaining the same head together with its manufacturing process.

【図7】本発明の第3実施形態に係るインクジェットヘ
ッドをその製造工程とともに説明する説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an inkjet head according to a third embodiment of the present invention together with its manufacturing process.

【図8】本発明の第4実施形態に係るインクジェットヘ
ッドをその製造工程とともに説明する説明図
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an inkjet head according to a fourth embodiment of the present invention together with its manufacturing process.

【図9】本発明の第5実施形態に係るインクジェットヘ
ッドをその製造工程とともに説明する説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an inkjet head according to a fifth embodiment of the present invention together with its manufacturing process.

【図10】本発明の第6実施形態に係るインクジェット
ヘッドをその製造工程とともに説明する説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an inkjet head according to a sixth embodiment of the present invention together with its manufacturing process.

【図11】本発明の第7実施形態に係るインクジェット
ヘッドの分解斜視説明図
FIG. 11 is an exploded perspective view illustrating an inkjet head according to a seventh embodiment of the present invention.

【図12】同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図FIG. 12 is an explanatory sectional view of the same head taken along the longitudinal direction of the diaphragm.

【図13】同ヘッドの製造工程を説明する説明図FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the head.

【図14】図13に続く工程を説明する説明図14 is an explanatory diagram illustrating a step following FIG.

【図15】本発明に係るインクジェットヘッドを搭載し
たインクジェット記録装置の斜視説明図
FIG. 15 is an explanatory perspective view of an inkjet recording apparatus equipped with an inkjet head according to the present invention.

【図16】同記録装置の機構部の側面説明図FIG. 16 is a side view for explaining a mechanism section of the recording apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…流路基板、2…電極基板、3…ノズル板、4…ノズ
ル、6…吐出室、7…流体抵抗部、8…共通液室、10
…振動板、11…保護絶縁膜、14…彫り込み部、15
…電極、16…ギャップ、17…保護絶縁膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flow path substrate, 2 ... Electrode substrate, 3 ... Nozzle plate, 4 ... Nozzle, 6 ... Discharge chamber, 7 ... Fluid resistance part, 8 ... Common liquid chamber, 10
... diaphragm, 11 ... protective insulating film, 14 ... engraved part, 15
... electrode, 16 ... gap, 17 ... protective insulating film.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通する吐出室と、この吐出室内の壁面を形成する
振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振
動板を静電力で変形させて前記ノズルからインク滴を吐
出させるインクジェットヘッドにおいて、少なくとも前
記吐出室及び振動板を形成し、前記振動板の電極と対向
する面に保護絶縁膜を有する第一の基板と、前記電極及
び前記振動板と電極との間のギャップを形成する彫り込
み部が形成され、少なくとも第一の基板との接合面の一
部にポリシリコン層が形成されている第二の基板とが接
合されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
1. A vibrating plate comprising: a nozzle for ejecting ink droplets; a discharge chamber communicating with the nozzle; a vibrating plate forming a wall surface of the ejecting chamber; and an electrode facing the vibrating plate. In an inkjet head that deforms by electrostatic force to eject ink droplets from the nozzles, at least the ejection chamber and the diaphragm are formed, and a first substrate having a protective insulating film on a surface facing the electrode of the diaphragm, The electrode and the engraved portion that forms the gap between the diaphragm and the electrode are formed, and the second substrate having the polysilicon layer formed on at least a part of the bonding surface with the first substrate is bonded Inkjet head characterized by being provided.
【請求項2】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
において、前記ポリシリコン層の表面が研磨加工されて
いることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. The inkjet head according to claim 1, wherein the surface of the polysilicon layer is polished.
【請求項3】 請求項1又は2に記載のインクジェット
ヘッドにおいて、前記ポリシリコン層はボロンを含有す
ることを特徴とするインクジェットヘッド。
3. The inkjet head according to claim 1, wherein the polysilicon layer contains boron.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記保護絶縁膜が熱酸化膜
であることを特徴とするインクジェットヘッド。
4. The inkjet head according to claim 1, wherein the protective insulating film is a thermal oxide film.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記電極に前記彫り込み部
が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
5. The inkjet head according to claim 1, wherein the engraved portion is formed on the electrode.
【請求項6】 請求項1乃至4のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記電極の表面に保護絶縁
膜が形成されていることを特徴とするインクジェットヘ
ッド。
6. The ink jet head according to claim 1, wherein a protective insulating film is formed on the surface of the electrode.
【請求項7】 請求項1乃至4のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記電極の表面に保護絶縁
膜が形成され、前記保護絶縁膜に前記彫り込み部が形成
されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
7. The ink jet head according to claim 1, wherein a protective insulating film is formed on a surface of the electrode, and the engraved portion is formed on the protective insulating film. Inkjet head.
【請求項8】 請求項1乃至7のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記電極は分離領域で分離
されて絶縁膜が埋め込まれていることを特徴とするイン
クジェットヘッド。
8. The inkjet head according to any one of claims 1 to 7, wherein the electrodes are separated by a separation region and an insulating film is embedded therein.
【請求項9】 請求項8に記載のインクジェットヘッド
において、前記電極間の分離領域を埋める絶縁膜がシリ
コン酸化膜で、かつ前記電極表面に形成された保護絶縁
膜が少なくともシリコン窒化膜層を含むことを特徴とす
るインクジェットヘッド。
9. The ink jet head according to claim 8, wherein the insulating film filling the separation region between the electrodes is a silicon oxide film, and the protective insulating film formed on the surface of the electrode includes at least a silicon nitride film layer. An inkjet head characterized in that.
【請求項10】 請求項1乃至9のいずれかに記載のイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記電極が高融点金属或
いは高融点金属シリサイドを含むことを特徴とするイン
クジェットヘッド。
10. The inkjet head according to claim 1, wherein the electrode contains a refractory metal or refractory metal silicide.
【請求項11】 請求項1乃至10のいずれかに記載の
インクジェットヘッドにおいて、前記振動板が高濃度P
型不純物シリコン層から形成されていることを特徴とす
るインクジェットヘッド。
11. The ink jet head according to claim 1, wherein the vibrating plate has a high concentration P.
An ink jet head formed of a type impurity silicon layer.
【請求項12】 請求項1乃至11のいずれかに記載の
インクジェットヘッドにおいて、前記第一の基板と前記
第二の基板の両基板を貫通するインク供給口を有し、前
記第二の基板には前記インク供給口の周囲の接合面の一
部にホウ素及び/又は燐を含むシリコン酸化膜層が形成
されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
12. The ink jet head according to claim 1, further comprising an ink supply port penetrating both the first substrate and the second substrate, the ink jet head being provided on the second substrate. The inkjet head is characterized in that a silicon oxide film layer containing boron and / or phosphorus is formed on a part of the bonding surface around the ink supply port.
【請求項13】 請求項1乃至12のいずれかに記載の
インクジェットヘッドにおいて、前記第一の基板と第二
の基板は1000℃以下で直接接合されたことを特徴と
するインクジェットヘッド。
13. The inkjet head according to claim 1, wherein the first substrate and the second substrate are directly bonded at 1000 ° C. or lower.
【請求項14】 インクジェットヘッドを搭載したイン
クジェット記録装置において、前記インクジェットヘッ
ドが前記請求項1乃至13のいずれかに記載のインクジ
ェットヘッドであることを特徴とするインクジェット記
録装置。
14. An inkjet recording apparatus equipped with an inkjet head, wherein the inkjet head is the inkjet head according to any one of claims 1 to 13.
JP2001202998A 2001-07-04 2001-07-04 Inkjet head and inkjet recording apparatus Expired - Fee Related JP4412866B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001202998A JP4412866B2 (en) 2001-07-04 2001-07-04 Inkjet head and inkjet recording apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001202998A JP4412866B2 (en) 2001-07-04 2001-07-04 Inkjet head and inkjet recording apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003011366A true JP2003011366A (en) 2003-01-15
JP4412866B2 JP4412866B2 (en) 2010-02-10

Family

ID=19039704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001202998A Expired - Fee Related JP4412866B2 (en) 2001-07-04 2001-07-04 Inkjet head and inkjet recording apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4412866B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101117285B1 (en) 2005-01-05 2012-03-20 삼성전자주식회사 Fabrication Method For Ink-jet Printhead
JP2013065698A (en) * 2011-09-16 2013-04-11 Ricoh Co Ltd Electro-mechanical conversion element, droplet discharge head, droplet discharge device, and image forming apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101117285B1 (en) 2005-01-05 2012-03-20 삼성전자주식회사 Fabrication Method For Ink-jet Printhead
JP2013065698A (en) * 2011-09-16 2013-04-11 Ricoh Co Ltd Electro-mechanical conversion element, droplet discharge head, droplet discharge device, and image forming apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP4412866B2 (en) 2010-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6568794B2 (en) Ink-jet head, method of producing the same, and ink-jet printing system including the same
JP4144810B2 (en) Droplet discharge head and manufacturing method thereof, ink jet recording apparatus, image forming apparatus, and droplet discharge apparatus
US7270759B2 (en) Structure with through hole, production method thereof, and liquid discharge head
JP2000000973A (en) Manufacture of liquid jet head
JP4230206B2 (en) Recording head manufacturing method, recording head, and ink jet recording apparatus
US6799839B2 (en) Structure provided with through hole, method of manufacture therefor, and liquid discharge head
JP4412866B2 (en) Inkjet head and inkjet recording apparatus
JP2002264329A (en) Ink jet head and ink jet recorder
JP4039799B2 (en) Droplet discharge head, image forming apparatus, and apparatus for discharging droplets
JP4070175B2 (en) Droplet ejection head, inkjet recording apparatus, image forming apparatus, and apparatus for ejecting droplets
JP2001270110A (en) Liquid drop discharge head and ink jet recorder
JP2003080708A (en) Electrostatic actuator, liquid drop ejection head, ink cartridge and ink jet recorder
JP2003094667A (en) Manufacturing method for liquid drop discharge head
JP2001001515A (en) Method for machining silicon basic body, ink jet head employing silicon basic body and manufacture thereof
JP2001026105A (en) Ink jet head
JP2003118105A (en) Liquid drop discharge head, its manufacturing method, ink cartridge and ink jet recorder
JP4307745B2 (en) Droplet discharge head and inkjet recording apparatus
JP2003094634A (en) Liquid drop ejection head, its manufacturing method and ink jet recorder
JP2003145776A (en) Liquid droplet ejecting head, production method therefor, ink cartridge, and ink-jet recording apparatus
JP2002273341A (en) Electrostatic actuator, ink jet head and ink jet recording apparatus
JP2003145749A (en) Method of manufacturing electrostatic actuator, electrostatic actuator, inkjet recording head, and inkjet recorder
JP2002172776A (en) Ink jet head and ink jet recorder
JP2003080699A (en) Liquid droplet discharging head and method for manufacturing it
JP3963341B2 (en) Droplet discharge head
JP2003236797A (en) Droplet jetting head, ink cartridge, ink jet recorder, micro actuator, micro pump, and optical device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060608

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090817

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090901

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091022

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091117

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091117

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121127

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131127

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees