JP2003034035A - Liquid drop discharge head - Google Patents

Liquid drop discharge head

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JP2003034035A
JP2003034035A JP2001222554A JP2001222554A JP2003034035A JP 2003034035 A JP2003034035 A JP 2003034035A JP 2001222554 A JP2001222554 A JP 2001222554A JP 2001222554 A JP2001222554 A JP 2001222554A JP 2003034035 A JP2003034035 A JP 2003034035A
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JP
Japan
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substrate
electrode
silicon
bonding
film
Prior art date
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Application number
JP2001222554A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuya Abe
修也 阿部
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the trouble that joining at low temperatures is impossible. SOLUTION: A silicon oxide film 11 is formed on a surface at the side of a second substrate 2 of a first substrate 1 where a diaphragm 10 is set, and a splicing part 13 to be joined to the first substrate 1 is set to the side of the second substrate 2 where an electrode 15 is set. At least a surface at the side of a splicing face of the splicing part 13 is formed of silicon, and the first substrate 1 and the second substrate 2 are joined by directly joining the silicon oxide film and the silicon.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液滴吐出ヘッドに関し、
特に静電型液滴吐出ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a droplet discharge head,
In particular, it relates to an electrostatic droplet discharge head.

【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使用するインクジェットヘッド
として、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
を備え、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
出させる静電型液滴吐出ヘッドが知られている。
2. Description of the Related Art As an ink jet head used in an ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus such as a printer, a facsimile, a copying machine or an image forming apparatus, a nozzle for ejecting an ink droplet and an ejection chamber (ink flow) communicating with the nozzle. Channel, ink chamber, pressure chamber, liquid chamber,
It is also called a pressurizing chamber or a pressurizing liquid chamber. ), A vibration plate forming the wall surface of the discharge chamber, and an electrode facing the vibration plate, the vibration plate is deformed by an electrostatic force to change the pressure / volume in the discharge chamber, and the ink is ejected from the nozzle. An electrostatic droplet discharge head that discharges droplets is known.

【0003】なお、液滴吐出ヘッドとしては、例えば液
体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、DN
Aの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどもあ
るが、以下ではインクジェットヘッドを中心に説明す
る。また、このような静電型液滴吐出ヘッドでは、可動
部分となる振動板とこれに対向する電極で静電型アクチ
ュエータを構成しており、振動板を可動部分とする静電
型アクチュエータは、上述したインクジェットヘッド以
外にも、マイクロポンプ、マイクロスイッチ(マイクロ
リレー)、マルチ光学レンズのアクチュエータ(マイク
ロミラー)、マイクロ流量計、圧力センサなどにも用い
られているが、これについても、インクジェットヘッド
で説明する。
As the droplet discharge head, for example, a droplet discharge head for discharging a liquid resist as droplets, DN
There is also a droplet discharge head that discharges the sample A as droplets, but in the following, an inkjet head will be mainly described. Further, in such an electrostatic droplet discharge head, a diaphragm serving as a movable portion and an electrode facing the diaphragm constitute an electrostatic actuator. In addition to the inkjet heads described above, it is also used in micropumps, microswitches (microrelays), multi-optical lens actuators (micromirrors), microflow meters, pressure sensors, etc. explain.

【0004】静電型インクジェットヘッドにおいては、
振動板の機械的変形特性はインク滴噴射特性に大きく影
響し、振動板厚の薄膜化及び高精度な制御が必要になる
ことから、シリコン基板に高濃度ボロン拡散層を形成
し、この高濃度ボロン拡散層をエッチングストップ層と
してシリコン基板を異方性エッチングすることで、高精
度厚みの薄膜振動板を形成するようにしている。
In the electrostatic ink jet head,
The mechanical deformation characteristics of the diaphragm greatly affect the ink droplet ejection characteristics, and it is necessary to reduce the diaphragm thickness and control it with high accuracy.Therefore, a high-concentration boron diffusion layer is formed on the silicon substrate. By anisotropically etching a silicon substrate using the boron diffusion layer as an etching stop layer, a thin film diaphragm with high precision is formed.

【0005】また、静電型インクジェットヘッドにおい
ては、振動板と電極間距離、即ちギャップ寸法を極めて
高精度に制御する必要があることから、例えば振動板を
形成する基板及び電極を形成する基板にシリコン基板を
用いる場合には、SOI(silicon-on-insulator)ウエハ
の製造などに用いられている信頼性の高い強固な接合力
が得られる直接接合法を用いて接合するようにしてい
る。また、例えば振動板を形成する基板にシリコン基板
を、電極を形成する基板にガラス基板を用いて陽極接合
することが行われている。
Further, in the electrostatic ink jet head, it is necessary to control the distance between the diaphragm and the electrodes, that is, the gap size with extremely high precision. Therefore, for example, a substrate for forming the diaphragm and a substrate for forming the electrodes are used. In the case of using a silicon substrate, a direct bonding method, which is used for manufacturing an SOI (silicon-on-insulator) wafer and can obtain a strong and reliable bonding force, is used for bonding. Further, for example, a silicon substrate is used as a substrate for forming a diaphragm, and a glass substrate is used as an electrode for forming electrodes to perform anodic bonding.

【0006】例えば、特開平6−71882号公報に
は、インク液滴を吐出するノズル孔とノズル孔にそれぞ
れ連通する吐出室と該吐出室の底壁の振動板と、振動板
に対向して配置され、振動板を静電気力により駆動する
電極とを備え、振動板を形成する基板と電極を形成する
基板との陽極接合面のいずれか一方又は両方の面に振動
室用の凹部あるいは電極装着用の凹部もしくシリコン酸
化膜等を形成することにより、振動板と電極間のギャッ
プ長Gを0.05〜2.0とすることが記載されてい
る。
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-71882, a nozzle hole for ejecting ink droplets, an ejection chamber communicating with the nozzle hole, a diaphragm on the bottom wall of the ejection chamber, and a diaphragm opposed to the diaphragm. A vibration chamber is provided with an electrode that is driven by an electrostatic force, and a concave portion for a vibration chamber or an electrode is mounted on one or both of the anodic bonding surfaces of the substrate that forms the vibration plate and the substrate that forms the electrode. It is described that the gap length G between the vibrating plate and the electrode is set to 0.05 to 2.0 by forming a concave portion for use, a silicon oxide film or the like.

【0007】特開平6−23986号公報には、ノズ
ル及び圧力室となるべきキャビティが形成された第一の
シリコン基板と振動板となる第二のシリコン基板とを構
成部材とし、また、第一のシリコン基板と高濃度p型シ
リコン層を形成した第二のシリコン基板とシリコン−シ
リコンの直接接合法により接合することが記載されてい
る。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 6-23986 discloses a first silicon substrate in which a nozzle and a cavity to be a pressure chamber are formed and a second silicon substrate which serves as a vibrating plate. It is described that the above silicon substrate and the second silicon substrate on which a high-concentration p-type silicon layer is formed are bonded to each other by a direct silicon-silicon bonding method.

【0008】特開平9−267479号公報には、片
側に高濃度p型シリコン層を形成した第一のシリコン基
板の高濃度p型シリコン層と、ノズルが形成された第二
のシリコン基板を向かい合わせて、常温からの昇温速度
を摂氏5度/分以下とする直接接合にって貼り合わせて
振動板を形成することが記載されている。
In Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-267479, a high-concentration p-type silicon layer of a first silicon substrate having a high-concentration p-type silicon layer formed on one side thereof is opposed to a second silicon substrate having a nozzle formed thereon. At the same time, it is described that the vibration plate is formed by direct bonding with a temperature rising rate from room temperature of 5 ° C./minute or less.

【0009】特開平9−286101号公報には、ノ
ズルを形成したシリコンウエハの貼り合わせ面に、シリ
コン酸化とNa2O及び水からなる珪酸ナトリウム水溶
液を希釈し、スピンコートを用いて珪酸ナトリウム層を
形成し、形成後直ちにシリコンウエハと振動板を形成し
たシリコンウエハを貼り合わせ、貼り合わせ面の反対側
より、荷重をかけ、800℃以上200℃以下の大気中
で加熱を行うことにより、接合ウエハを得ることが記載
されている。
In Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-286101, a sodium silicate aqueous solution containing silicon oxide and Na 2 O and water is diluted on the bonding surface of a silicon wafer having a nozzle, and a sodium silicate layer is formed by spin coating. And the silicon wafer on which the vibration plate is formed are bonded immediately after the formation, a load is applied from the opposite side of the bonding surface, and heating is performed in the air at 800 ° C. or higher and 200 ° C. or lower to bond them. Obtaining a wafer is described.

【0010】特開平10−286954号公報には、
第一のシリコン基板と第二のシリコン基板を洗浄・乾燥
後、第一のシリコン基板の貼り合わせ面側に、スピンコ
ートでポリシラザン層を形成し、ポリシラザン層形成
後、直ちに第一、第二のシリコン基板を貼り合わせ、貼
り合わせ面の反対側より、荷重をかけて、450℃の大
気中で1時間加熱を行うことで接合ウエハを得ることが
記載されている。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-286954 discloses that
After cleaning and drying the first silicon substrate and the second silicon substrate, a polysilazane layer is formed on the bonding surface side of the first silicon substrate by spin coating, and immediately after forming the polysilazane layer, the first and second silicon substrates are formed. It is described that a silicon wafer is bonded and a bonded wafer is obtained by applying a load from the side opposite to the bonding surface and heating it in the air at 450 ° C. for 1 hour.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】静電型インクジェット
ヘッドにおいて、上述したに記載されているような電
極を設けるホウ珪酸ガラス基板と振動板を設けるシリコ
ン基板に加温下で電圧を印加して接合する陽極接合法を
用いた場合、硼珪酸ガラスとシリコンという熱膨張差の
ある基板同士の接合となるため、振動板に接合のストレ
スが加わりやすく、振動特性のばらつきが生じやすくな
る。
In an electrostatic ink jet head, a voltage is applied to a borosilicate glass substrate provided with an electrode as described above and a silicon substrate provided with a vibrating plate under heating to bond them together. When the anodic bonding method described above is used, the substrates, which have a difference in thermal expansion of borosilicate glass and silicon, are bonded to each other, and therefore, the bonding stress is likely to be applied to the diaphragm, and variations in vibration characteristics are likely to occur.

【0012】また、陽極接合を行う場合には、上記の応
力のため、ウェハプロセスのような大きい基板を使った
製造方法を採用できず、さらに、基板がアルカリイオン
を含むガラスと導電基板との接合になり、条件によって
は、アルカリ金属による汚染の問題が発生したり、40
0℃程度の温度下で、100〜2000Vという高電圧
を印加することによる振動板へのストレス蓄積などの問
題が生じる。
Further, in the case of performing anodic bonding, due to the above-mentioned stress, a manufacturing method using a large substrate such as a wafer process cannot be adopted, and furthermore, the substrate contains glass containing alkali ions and a conductive substrate. Depending on the conditions, the problem of contamination with alkali metal may occur,
When a high voltage of 100 to 2000 V is applied at a temperature of about 0 ° C., problems such as stress accumulation on the diaphragm occur.

【0013】そこで、上述したようにウェハ同士を直接
的に接合する直接接合法が採用されている。ところが、
静電気力駆動においては、電極間短絡防止、接触面の保
護や、駆動信頼性を高めるために、個別電極及び振動板
に信頼性の高い絶縁膜を形成しなければならないので、
通常シリコン酸化膜等の酸化膜を用いた絶縁膜を成膜す
るようにしている。
Therefore, as described above, the direct bonding method for directly bonding the wafers is adopted. However,
In electrostatic force driving, it is necessary to form a highly reliable insulating film on the individual electrodes and the diaphragm in order to prevent short circuits between electrodes, protect the contact surface, and enhance drive reliability.
Usually, an insulating film using an oxide film such as a silicon oxide film is formed.

【0014】この直接接合を用いた接合では、その接合
面によって信頼性のある接合を得るために必要な温度が
大きく異る。最も低温で接合可能なのは、シリコンとシ
リコンの接合である。続いて、シリコン酸化膜とシリコ
ンの接合が続き、これらの接合は800℃〜1100℃
程度の接合温度で使用可能である。これに対して、シリ
コン酸化膜とシリコン酸化膜の接合において、きわめて
安定な界面同士の接合になるため、確実な接合を得るた
めには1200℃以上での接合が必要になる。
In the joining using this direct joining, the temperature required for obtaining a reliable joining greatly differs depending on the joining surface. It is a silicon-silicon bond that can be bonded at the lowest temperature. Then, the silicon oxide film and the silicon are continuously joined, and these junctions are performed at 800 ° C to 1100 ° C.
It can be used at a moderate joining temperature. On the other hand, in the bonding of the silicon oxide film and the silicon oxide film, the bonding between the interfaces is extremely stable, so that bonding at 1200 ° C. or higher is required to obtain reliable bonding.

【0015】ところで、上述したように振動板を形成す
る基板と電極を形成する基板とを直接接合する場合に
は、電極を形成する基板の耐熱性、上述のように振動板
に高濃度ボロン拡散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
えることから、接合温度は低温であることが好ましい。
By the way, when the substrate on which the diaphragm is formed and the substrate on which the electrode is formed are directly joined as described above, the heat resistance of the substrate on which the electrode is formed and the high concentration boron diffusion on the diaphragm as described above. When a layer is used, the redistribution of boron directly affects the thickness of the diaphragm and its variation, so that the bonding temperature is preferably low.

【0016】そこで、上述したように、接合温度の低温
化を図るために両基板の接合に水ガラス(珪酸ナトリウ
ム溶液)を用いることが行われるのであるが、この材料
は低温で良好な接合性を示すものの、水分の含有量が多
いため膜中からの出ガス(水蒸気など)の影響が避けら
れない。また、両基板の接合にポリシラザンを利用する
ことも行われるが、これは信頼性に優れるものの、やは
り出ガスの問題を内在している。
Therefore, as described above, water glass (sodium silicate solution) is used to bond the two substrates in order to lower the bonding temperature. This material has good bonding properties at low temperatures. However, since the water content is high, the influence of the gas (water vapor etc.) emitted from the film is unavoidable. Although polysilazane is also used for joining both substrates, this is excellent in reliability, but still has a problem of gas emission.

【0017】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、高い駆動信頼性が得られ、2つの基板貼り合わ
せ時のパターン合わせが不要で、かつ酸化膜同士の接合
よりも低温での接合が可能な液滴吐出ヘッドを提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, provides high drive reliability, does not require pattern matching when bonding two substrates, and is lower in temperature than the bonding of oxide films. An object is to provide a droplet discharge head that can be joined.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板を設けた第
1基板の第2基板側表面にシリコン酸化膜が形成され、
電極を設ける第2基板側に第1基板と接合する接合部が
設けられ、この接合部の少なくとも接合面側表面がシリ
コンで形成されて、第1基板と第2基板とはシリコン酸
化膜と接合部のシリコンとの直接接合により接合されて
いるものである。
In order to solve the above problems, a droplet discharge head according to the present invention is provided with a vibrating plate.
A silicon oxide film is formed on the second substrate side surface of one substrate,
A bonding portion for bonding the first substrate is provided on the side of the second substrate on which the electrode is provided, and at least the bonding surface side surface of the bonding portion is formed of silicon, and the first substrate and the second substrate are bonded to the silicon oxide film. It is joined by direct joining with the silicon of the part.

【0019】ここで、第2基板を単結晶シリコン基板で
形成し、この単結晶シリコン基板を堀込むことにより少
なくとも接合面側表面がシリコンからなる接合部を形成
することができる。
Here, the second substrate is formed of a single crystal silicon substrate, and by digging the single crystal silicon substrate, it is possible to form a bonding portion in which at least the bonding surface side surface is made of silicon.

【0020】また、第2基板に設けた絶縁膜上に電極を
配置するとともに、絶縁膜上に少なくとも接合面側表面
がシリコンからなる接合部を設けることができる。この
場合、電極が単結晶又は多結晶シリコンで形成されてい
ることが好ましい。さらに、第2基板の接合部を電極を
形成する部材から形成することができる。さらにまた、
第2基板の接合部を電極を保護する絶縁膜上に設けた単
結晶又は多結晶シリコンから形成することができる。
Further, it is possible to dispose the electrodes on the insulating film provided on the second substrate and to provide the bonding portion having at least the bonding surface side surface made of silicon on the insulating film. In this case, the electrodes are preferably made of single crystal or polycrystalline silicon. Further, the bonding portion of the second substrate can be formed from the member forming the electrode. Furthermore,
The bonding portion of the second substrate can be formed of single crystal or polycrystalline silicon provided over an insulating film that protects the electrodes.

【0021】[0021]

【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
に係るインクジェットヘッドについて図1乃至図4を参
照して説明する。なお、図1は同ヘッドの分解斜視説明
図、図2は同ヘッドのノズル板を除いた上面説明図、図
3は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図4は同
ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面説明図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, an inkjet head according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. 1 is an exploded perspective view of the head, FIG. 2 is a top view of the head without a nozzle plate, FIG. 3 is a cross-sectional view of the head in a longitudinal direction of a diaphragm, and FIG. 4 is a vibration of the head. It is a principal part expanded sectional explanatory view of a board short direction.

【0022】このインクジェットヘッドは、単結晶シリ
コン基板を用いた第1基板である流路基板1と、この流
路基板1の下側に設けた単結晶シリコン基板を用いた第
2基板である電極基板2と、流路基板1の上側に設けた
第3基板であるノズル板3とを積層した構造を有し、イ
ンク滴を吐出する複数のノズル4、各ノズル4が連通す
るインク流路である液室6、各液室6にインク供給路を
兼ねた流体抵抗部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 has a channel substrate 1 which is a first substrate using a single crystal silicon substrate and an electrode which is a second substrate which is provided below the channel substrate 1 and which uses a single crystal silicon substrate. It has a structure in which a substrate 2 and a nozzle plate 3 which is a third substrate provided on the upper side of the flow channel substrate 1 are laminated, and a plurality of nozzles 4 for ejecting ink droplets and an ink flow channel communicating with each nozzle 4 are formed. A certain liquid chamber 6 and a common liquid chamber 8 that communicates with each liquid chamber 6 via a fluid resistance portion 7 that also serves as an ink supply path are formed.

【0023】流路基板1にはノズル4が連通する複数の
液室6及びこの液室6の壁面である底部をなす振動板1
0(電極を兼ねている)を形成する凹部を形成してい
る。そして、流路基板1の振動板10の面外方向(電極
基板2側)表面の全面には電極間の短絡を防止するため
のシリコン酸化膜(SiO膜)11を形成している。
A plurality of liquid chambers 6 in which the nozzles 4 communicate with the flow path substrate 1 and a vibrating plate 1 forming a bottom portion which is a wall surface of the liquid chambers 6.
A concave portion for forming 0 (also serving as an electrode) is formed. Then, a silicon oxide film (SiO 2 film) 11 for preventing a short circuit between electrodes is formed on the entire surface of the vibrating plate 10 of the flow path substrate 1 in the out-of-plane direction (electrode substrate 2 side).

【0024】ここで、流路基板1は、例えば(110)
面方位の単結晶シリコン基板を用いた場合、予め振動板
厚さに高濃度p型不純物(例えばボロン)を注入してエ
ッチングストップ層となる高濃度ボロン拡散層を形成
し、電極基板2と接合した後、液室6となる凹部をKO
H水溶液などのアルカリエッチング液を用いて異方性エ
ッチングすることにより、このとき高濃度ボロン拡散層
がエッチングストップ層となって(エッチレートが極端
に小さくなって)振動板10が高精度に形成される。高
濃度P型不純物としては、ボロンの他、ガリウム、アル
ミニウムなどもあるが、半導体分野ではボロンが一般的
である。
Here, the flow path substrate 1 is, for example, (110)
When a plane-oriented single crystal silicon substrate is used, a high-concentration p-type impurity (for example, boron) is injected in advance into the thickness of the diaphragm to form a high-concentration boron diffusion layer that serves as an etching stop layer, and is bonded to the electrode substrate 2. After that, KO the concave portion that becomes the liquid chamber 6
By anisotropically etching using an alkaline etching solution such as an aqueous H solution, the high-concentration boron diffusion layer serves as an etching stop layer at this time (the etching rate becomes extremely small), and the diaphragm 10 is formed with high accuracy. To be done. As the high-concentration P-type impurity, there are gallium, aluminum, and the like in addition to boron, but boron is common in the semiconductor field.

【0025】また、流路基板1としては、ベース基板と
活性層基板とを酸化膜を介して接合したSOI(Silic
on On Insulator)基板を用いることも可能である。
現在、高性能な半導体デバイス製造を目的として、1〜
3μmほどのシリコン活性層(インクジェットヘッドで
はこの活性層を振動板10に用いる。)を持つウェハを
容易に入手でき、コストの低減を図れる。
Further, the flow path substrate 1 is an SOI (Silic) substrate in which a base substrate and an active layer substrate are bonded together via an oxide film.
It is also possible to use an on On Insulator) substrate.
Currently, for the purpose of manufacturing high-performance semiconductor devices,
A wafer having a silicon active layer of about 3 μm (this active layer is used for the diaphragm 10 in an inkjet head) can be easily obtained, and the cost can be reduced.

【0026】電極基板2には、単結晶シリコン基板又は
多結晶シリコン基板を用いて、この電極基板2に掘り込
んで電極形成用凹部12を形成するとともに、この電極
形成用凹部12以外の部分で流路基板1と接合する接合
部(スペーサ部)13を形成することにより、接合部1
3の接合面側表面はシリコンで形成される。
A single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate is used as the electrode substrate 2, and an electrode forming recess 12 is formed by digging into the electrode substrate 2, and at a portion other than this electrode forming recess 12. By forming the joint portion (spacer portion) 13 that is joined to the flow path substrate 1, the joint portion 1
The surface of the bonding surface 3 of the bonding surface is made of silicon.

【0027】そして、電極形成用凹部12の底面に電極
基板2との絶縁を確保するための絶縁膜(シリコン酸化
膜:SiO膜など)14を成膜し、この絶縁膜14上
に振動板10に対して所定のギャップ16を置いて対向
する電極15を形成し、これらの振動板10と電極15
とで振動板10を静電力で変形させる静電型アクチュエ
ータを構成している。そして、電極15の表面には電極
保護膜となるシリコン酸化膜17を成膜している。
Then, an insulating film (silicon oxide film: SiO 2 film, etc.) 14 for ensuring insulation from the electrode substrate 2 is formed on the bottom surface of the electrode forming recess 12, and a diaphragm is formed on the insulating film 14. The electrodes 15 facing each other are formed at a predetermined gap 16 with respect to the diaphragm 10.
And constitute an electrostatic actuator that deforms the vibration plate 10 by electrostatic force. Then, a silicon oxide film 17 serving as an electrode protective film is formed on the surface of the electrode 15.

【0028】ここで、電極15は、例えばタングステン
サイド膜とポリシリコン膜の2層構造、或いはTi、T
iN等の高融点金属、不純物をドープした多結晶シリコ
ン膜なども用いることができる。この電極15は外部に
延設して電極パッド部15aとし、この電極パッド部1
5aに電極ヘッド駆動回路であるドライバIC19をワ
イヤボンドなどによって搭載したFPCケーブルを異方
性導電膜などを介して接続する。
Here, the electrode 15 is, for example, a two-layer structure of a tungsten side film and a polysilicon film, or Ti, T
A refractory metal such as iN or a polycrystalline silicon film doped with impurities can also be used. This electrode 15 is extended to the outside to form an electrode pad portion 15a.
An FPC cable in which a driver IC 19 which is an electrode head drive circuit is mounted on 5a by wire bonding or the like is connected through an anisotropic conductive film or the like.

【0029】電極基板2には共通液室8へインクを供給
するためのインク取り入れ口20を形成している。この
インク取入れ口20に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、液室6等には、図示しないイ
ンクタンクからインク取入れ口20を通して供給された
インクが充填されることが可能となる。なお、使用する
インクは、水、アルコール、トルエン等の主溶媒にエチ
レングリコール等の界面活性剤と、染料または顔料とを
溶解または分散させることにより調製される。さらに、
インクジェットヘッドにヒーター等を付設すれば、ホッ
トメルトインクも使用できる。
An ink intake port 20 for supplying ink to the common liquid chamber 8 is formed in the electrode substrate 2. By bonding and connecting an ink supply pipe to the ink intake port 20, the common liquid chamber 8, the liquid chamber 6 and the like can be filled with ink supplied from an ink tank (not shown) through the ink intake port 20. It will be possible. The ink to be used is prepared by dissolving or dispersing a surfactant such as ethylene glycol and a dye or pigment in a main solvent such as water, alcohol or toluene. further,
If a heater or the like is attached to the inkjet head, hot melt ink can also be used.

【0030】ノズル板3には、多数のノズル4を形成す
るとともに、共通液室8と液室6を連通するための流体
抵抗部7を形成する溝部を形成している。ここでは、イ
ンク吐出面(ノズル表面側)には撥水性皮膜を成膜して
いる。このノズル板3にはガラス基板、プラスチック
板、ステンレス或いはコバール(Fe29−Ni−17
Co)等の金属板、シリコン基板等を用いることができ
る。
On the nozzle plate 3, a large number of nozzles 4 are formed, and a groove portion is formed which forms a fluid resistance portion 7 for connecting the common liquid chamber 8 and the liquid chamber 6. Here, a water-repellent film is formed on the ink ejection surface (nozzle surface side). The nozzle plate 3 includes a glass substrate, a plastic plate, stainless steel or Kovar (Fe29-Ni-17).
A metal plate such as Co) or a silicon substrate can be used.

【0031】そして、流路基板1と電極基板2とはシリ
コンの直接接合で接合している。この場合、振動板10
を設けた第1基板である流路基板1の第2基板である電
極基板2側表面にシリコン酸化膜11を形成し、電極1
5を設ける電極基板2側に流路基板1と接合する接合部
(スペーサ部)13を設け、この接合部13の少なくと
も接合面側表面をシリコンで形成して(電極基板2自体
がシリコンであるので接合部13の接合面側表面もシリ
コンで形成される)、流路基板1と電極基板2とはシリ
コン酸化膜11と接合部13のシリコンとの直接接合に
より接合される。
Then, the flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 are bonded by direct bonding of silicon. In this case, the diaphragm 10
The silicon oxide film 11 is formed on the surface of the flow path substrate 1 which is the first substrate on which the electrode substrate 2 which is the second substrate is formed.
A joint portion (spacer portion) 13 that is joined to the flow path substrate 1 is provided on the side of the electrode substrate 2 on which 5 is provided, and at least the joint surface side surface of the joint portion 13 is formed of silicon (the electrode substrate 2 itself is silicon. Therefore, the surface of the bonding portion 13 on the bonding surface side is also made of silicon), and the flow path substrate 1 and the electrode substrate 2 are bonded by direct bonding of the silicon oxide film 11 and the silicon of the bonding portion 13.

【0032】このように構成したインクジェットヘッド
の動作を簡単に説明すると、振動板10を共通電極と
し、電極15を個別電極として、振動板10と電極15
との間にドライバIC19から駆動波形を印加すること
により、振動板10と電極15との間に静電力(静電吸
引力)が発生して、振動板10が電極15側に変形変位
する。これにより、液室6の内容積が拡張されて内圧が
下がるため、流体抵抗部7を介して共通液室8から液室
6にインクが充填される。
The operation of the thus constructed ink jet head will be briefly described. The vibrating plate 10 serves as a common electrode and the electrode 15 serves as an individual electrode.
By applying a driving waveform from the driver IC 19 between the diaphragm 10 and the electrode 15, an electrostatic force (electrostatic attraction force) is generated between the diaphragm 10 and the electrode 15, and the diaphragm 10 is deformed and displaced toward the electrode 15. As a result, the internal volume of the liquid chamber 6 is expanded and the internal pressure is lowered, so that the liquid chamber 6 is filled with ink via the fluid resistance portion 7.

【0033】次いで、電極15への電圧印加を断つと、
静電力が作用しなくなり、振動板10はそれ自身のもつ
弾性によって復元する。この動作に伴い液室6の内圧が
上昇し、ノズル4からインク滴が吐出される。再び電極
に電圧を印加すると、再び静電吸引力によって振動板1
0は電極15側に引き込まれる。したがって、振動板1
0と電極15との間に記録画像に応じて駆動電圧を印加
することで記録画像に応じてインク滴を吐出させること
ができる。
Next, when the voltage application to the electrode 15 is cut off,
The electrostatic force stops acting, and the diaphragm 10 is restored by its own elasticity. With this operation, the internal pressure of the liquid chamber 6 rises, and ink droplets are ejected from the nozzle 4. When voltage is applied to the electrodes again, the diaphragm 1 is again attracted by electrostatic attraction.
0 is drawn to the electrode 15 side. Therefore, the diaphragm 1
By applying a drive voltage between 0 and the electrode 15 according to the recorded image, ink droplets can be ejected according to the recorded image.

【0034】そして、このヘッドでは、電極基板側の接
合部で流路基板との貼り合わせ面は単結晶または多結晶
シリコン層となり、振動板を設けた流路基板と電極を設
けた電極基板とはSiO−Siの直接接合で接合され
ている。これにより、振動板のギャプ側表面に保護膜
(SiO)が形成されているので高い駆動信頼性が得
られ、流路基板と電極基板の貼り合わせ面が、SiO
−Siとなっているので、800〜1100℃の焼成温
度で直接接合が可能になる。更に、流路基板と電極基板
の貼り合わせ時の高精度の位置合わせが不要になる。そ
して、安くて安定なシリコンを基板に用いることで、広
く用いられている半導体プロセスを使って製造が可能に
なり、低コストで製造することが可能になる。
In this head, the bonding surface on the electrode substrate side is a single crystal or polycrystalline silicon layer on the bonding surface with the flow channel substrate, and the flow channel substrate provided with the vibrating plate and the electrode substrate provided with the electrode are Are bonded by direct bonding of SiO 2 —Si. As a result, a protective film is formed on the gap side surface of the diaphragm.
Since (SiO 2) is formed higher drive reliability is obtained, the bonding surface of the channel substrate and the electrode substrate, SiO 2
Since it is made of -Si, direct bonding is possible at a firing temperature of 800 to 1100 ° C. Furthermore, it is not necessary to perform highly accurate alignment when the flow path substrate and the electrode substrate are attached. And, by using cheap and stable silicon for the substrate, it becomes possible to manufacture using a widely used semiconductor process, and it becomes possible to manufacture at low cost.

【0035】次に、この第1実施形態に係るインクジェ
ットヘッドの製造工程について図5乃至図7を参照して
説明する。図5(a)に示すように、電極基板2となる
単結晶又は多結晶シリコン基板31を準備して、このシ
リコン基板31にフォトリソグラフィで凹部12及び接
合部(スペーサ部)13を形成するためのレジストパタ
ーンを形成し、HBr,Cl,CF4、SF6ガス等での
ドライエッチングをして凹部12を形成し、凹部12以
外の部分を接合部13とすることで、接合部13の接合
面側表面を単結晶又は多結晶シリコンで形成し、レジス
ト除去後、Oプラズマアッシングを行う。
Next, the manufacturing process of the ink jet head according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 5A, in order to prepare a single crystal or polycrystalline silicon substrate 31 to be the electrode substrate 2 and to form the concave portion 12 and the joint portion (spacer portion) 13 on this silicon substrate 31 by photolithography. The resist pattern is formed, and the recess 12 is formed by dry etching with HBr, Cl, CF 4 , SF 6 gas or the like, and the portion other than the recess 12 is used as the joint portion 13. The side surface is formed of single crystal or polycrystalline silicon, and after removing the resist, O 2 plasma ashing is performed.

【0036】そして、同図(b)に示すように、ウェハ
洗浄(RCA洗浄等)を行った後、熱酸化等を行って厚
さ5000オングストローム程度の絶縁膜32を形成
し、この絶縁膜32上にTiN、ポリシリコン、タング
ステンシリサイド等の電極材料33を成膜する。その
後、同図(c)に示すように、電極材料33上にフォト
リソグラフィなどで電極パターンに対応するレジストパ
ターンを形成して、Cl系またはF系ガスで電極材料3
3をドライエッチングして電極15を形成し、レジスト
除去後Oプラズマアッシングを行う。
Then, as shown in FIG. 7B, after wafer cleaning (RCA cleaning or the like) is performed, thermal oxidation or the like is performed to form an insulating film 32 having a thickness of about 5000 angstroms. An electrode material 33 such as TiN, polysilicon, or tungsten silicide is formed on the surface. After that, as shown in FIG. 3C, a resist pattern corresponding to the electrode pattern is formed on the electrode material 33 by photolithography or the like, and the electrode material 3 is made of Cl-based gas or F-based gas.
3 is dry-etched to form the electrode 15, and after removing the resist, O 2 plasma ashing is performed.

【0037】次いで、図6(a)に示すように、ウェハ
洗浄(RCA洗浄等)を行った後絶縁膜32上に電極1
5表面を含めてシリコン酸化膜(SiO)34をCV
D法等で成膜した後、同図(b)に示すように、フォト
リソグラフィで電極保護部分を残して基板貼り合わせ面
の酸化膜34、絶縁膜32を除去するためのパターン3
5を形成する。
Next, as shown in FIG. 6A, after the wafer cleaning (RCA cleaning or the like) is performed, the electrode 1 is formed on the insulating film 32.
5 CV the silicon oxide film (SiO 2 ) 34 including the surface
After the film is formed by the D method or the like, a pattern 3 for removing the oxide film 34 and the insulating film 32 on the substrate bonding surface by photolithography while leaving the electrode protection portion as shown in FIG.
5 is formed.

【0038】そして、同図(c)に示すように、BHF
でのウェットエッチ又はCHF+CFガスでのドラ
イエッチングを行って、基板貼り合わせ面等の酸化膜3
4を除去して電極保護用の絶縁膜17を形成し、次い
で、シリコン基板31の絶縁膜14をエッチングで除去
し(材料によっては電極保護膜エッチングとの連続処理
も可)、電極基板2と電極15との間の絶縁膜14を形
成し、レジスト除去後、Oプラズマアッシングを行っ
て電極15等を設けた電極基板2を得る。
Then, as shown in FIG.
By wet etching or dry etching with CHF 3 + CF 4 gas to form the oxide film 3 on the substrate bonding surface or the like.
4 is removed to form the insulating film 17 for protecting the electrode, and then the insulating film 14 of the silicon substrate 31 is removed by etching (depending on the material, continuous treatment with etching of the electrode protective film is also possible) to form the electrode substrate 2. After forming the insulating film 14 between the electrodes 15 and removing the resist, O 2 plasma ashing is performed to obtain the electrode substrate 2 provided with the electrodes 15 and the like.

【0039】次いで、図7(a)に示すように、振動板
となる高濃度ボロン拡散層1aを形成して表面にシリコ
ン酸化膜11を形成した流路基板となるシリコン基板4
1を得て、これらのシリコン基板41と電極基板2とを
直接接合前処理としてアンモニアと過酸化水素水との混
合水溶液で洗浄した後、シリコン基板41と電極基板2
とを直接接合する。
Next, as shown in FIG. 7A, a silicon substrate 4 to be a channel substrate having a high-concentration boron diffusion layer 1a to be a vibration plate and a silicon oxide film 11 formed on the surface thereof.
1 is obtained, and the silicon substrate 41 and the electrode substrate 2 are washed with a mixed aqueous solution of ammonia and hydrogen peroxide as a pre-bonding pretreatment, and then the silicon substrate 41 and the electrode substrate 2 are cleaned.
And are joined directly.

【0040】その後、シリコン基板41にフォトリソグ
ラフィ等で液室パターンを形成し、シリコン基板41を
KOH水溶液等でエッチングして高濃度ボロン拡散層1
aをエッチストップとすることで、液室6等の流路及び
振動板10を形成した流路基板1を得る。そして、図示
しないノズル板3を流路基板1上に接着剤接合してイン
クジェットヘッドを完成する。
After that, a liquid chamber pattern is formed on the silicon substrate 41 by photolithography or the like, and the silicon substrate 41 is etched with a KOH aqueous solution or the like to form the high-concentration boron diffusion layer 1.
By using a as an etch stop, the flow path substrate 1 on which the flow paths such as the liquid chamber 6 and the vibration plate 10 are formed is obtained. Then, the nozzle plate 3 (not shown) is bonded onto the flow path substrate 1 with an adhesive to complete the inkjet head.

【0041】次に、本発明の第2実施形態に係るインク
ジェットヘッドについて図8を参照して説明する。な
お、同図は同ヘッドの振動板短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において、電極基板
52には、単結晶シリコン基板又は多結晶シリコン基板
を用いて、この電極基板52上に絶縁膜(シリコン酸化
膜:SiO膜など)64を成膜し、この絶縁膜64を
掘り込んで電極形成用凹部62を形成するとともに、こ
の電極形成用凹部62以外の部分を流路基板1と接合す
る接合部(スペーサ部)63として形成し、この接合部
63表面に単結晶又は多結晶シリコン層68を形成する
ことにより、接合部63の接合面側表面はシリコンで形
成される。
Next, an ink jet head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, this figure is a cross-sectional explanatory view of the same head taken along the lateral direction of the diaphragm. In this inkjet head, a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate is used as the electrode substrate 52, and an insulating film (silicon oxide film: SiO 2 film or the like) 64 is formed on the electrode substrate 52 and the insulating film is formed. The film 64 is dug to form the electrode forming recess 62, and the portion other than the electrode forming recess 62 is formed as a joint portion (spacer portion) 63 that is joined to the flow path substrate 1, and the surface of the joint portion 63 is formed. By forming the single crystal or polycrystalline silicon layer 68, the surface of the bonding portion 63 on the bonding surface side is made of silicon.

【0042】そして、電極形成用凹部62の底面に振動
板10に対して所定のギャップ66を置いて対向する電
極65を形成し、これらの振動板10と電極65とで振
動板10を静電力で変形させる静電型アクチュエータを
構成している。そして、電極65の表面には電極保護膜
となるシリコン酸化膜67を成膜している。
Then, an electrode 65 is formed on the bottom surface of the electrode forming recess 62 so as to face the vibrating plate 10 with a predetermined gap 66 therebetween, and the vibrating plate 10 and the electrode 65 form an electrostatic force on the vibrating plate 10. Constitutes an electrostatic actuator that is deformed by. Then, a silicon oxide film 67 serving as an electrode protective film is formed on the surface of the electrode 65.

【0043】ここで、電極65は、例えばタングステン
サイド膜とポリシリコン膜の2層構造、或いはTi、T
iN等の高融点金属、不純物をドープした多結晶シリコ
ン膜なども用いることができる。流路基板1及びその他
の構成は第1実施形態と同様である。
Here, the electrode 65 is, for example, a two-layer structure of a tungsten side film and a polysilicon film, or Ti, T
A refractory metal such as iN or a polycrystalline silicon film doped with impurities can also be used. The flow path substrate 1 and other configurations are the same as in the first embodiment.

【0044】このように構成したので、電極基板側の接
合部で流路基板との貼り合わせ面は単結晶または多結晶
シリコン層となり、振動板を設けた流路基板と電極を設
けた電極基板とはSiO−Siの直接接合で接合され
ている。これにより、振動板のギャプ側表面に保護膜
(SiO)が形成されているので高い駆動信頼性が得
られ、流路基板と電極基板の貼り合わせ面が、SiO
−Siとなっているので、800〜1100℃の焼成温
度で直接接合が可能になる。更に、流路基板と電極基板
の貼り合わせ時の高精度の位置合わせが不要になる。そ
して、安くて安定なシリコンを基板に用いることで、広
く用いられている半導体プロセスを使って製造が可能に
なり、低コストで製造することが可能になる。
With this structure, the bonding surface of the flow path substrate at the junction on the electrode substrate side is a single crystal or polycrystalline silicon layer, and the flow path substrate provided with the vibration plate and the electrode substrate provided with the electrode And are bonded by direct bonding of SiO 2 —Si. As a result, a protective film is formed on the gap side surface of the diaphragm.
Since (SiO 2) is formed higher drive reliability is obtained, the bonding surface of the channel substrate and the electrode substrate, SiO 2
Since it is made of -Si, direct bonding is possible at a firing temperature of 800 to 1100 ° C. Furthermore, it is not necessary to perform highly accurate alignment when the flow path substrate and the electrode substrate are attached. And, by using cheap and stable silicon for the substrate, it becomes possible to manufacture using a widely used semiconductor process, and it becomes possible to manufacture at low cost.

【0045】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図9を参照して説明する。な
お、同図は同ヘッドの振動板短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において、電極基板
52には、単結晶シリコン基板又は多結晶シリコン基板
を用いて、この電極基板52上に絶縁膜(シリコン酸化
膜:SiO膜など)64を成膜し、更に絶縁膜64上
に単結晶又は多結晶シリコン層からなる接合部(スペー
サ部)73を形成することより、接合部73の接合面側
表面をシリコンで形成している。
Next, an ink jet head according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, this figure is a cross-sectional explanatory view of the same head taken along the lateral direction of the diaphragm. In this inkjet head, a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate is used as the electrode substrate 52, an insulating film (silicon oxide film: SiO 2 film, etc.) 64 is formed on the electrode substrate 52, and further insulation is performed. By forming a joint portion (spacer portion) 73 made of a single crystal or polycrystalline silicon layer on the film 64, the joint surface side surface of the joint portion 73 is formed of silicon.

【0046】そして、絶縁膜64の表面に振動板10に
対して所定のギャップ70を置いて対向する電極65を
形成し、これらの振動板10と電極65とで振動板10
を静電力で変形させる静電型アクチュエータを構成して
いる。そして、電極65の表面には電極保護膜となるシ
リコン酸化膜67を成膜している。
Then, an electrode 65 is formed on the surface of the insulating film 64 so as to face the diaphragm 10 with a predetermined gap 70 therebetween, and the diaphragm 10 and the electrode 65 form the diaphragm 10.
An electrostatic actuator that deforms the electric field with an electrostatic force is configured. Then, a silicon oxide film 67 serving as an electrode protective film is formed on the surface of the electrode 65.

【0047】ここで、電極65は、例えばタングステン
サイド膜とポリシリコン膜の2層構造、或いはTi、T
iN等の高融点金属、不純物をドープした多結晶シリコ
ン膜なども用いることができる。流路基板1及びその他
の構成は第2実施形態と同様である。
Here, the electrode 65 is, for example, a two-layer structure of a tungsten side film and a polysilicon film, or Ti, T
A refractory metal such as iN or a polycrystalline silicon film doped with impurities can also be used. The flow path substrate 1 and other configurations are the same as in the second embodiment.

【0048】このように構成したので、電極基板側の接
合部で流路基板との貼り合わせ面は単結晶または多結晶
シリコン層となり、振動板を設けた流路基板と電極を設
けた電極基板とはSiO−Siの直接接合で接合され
ている。これにより、振動板のギャプ側表面に保護膜
(SiO)が形成されているので高い駆動信頼性が得
られ、流路基板と電極基板の貼り合わせ面が、SiO
−Siとなっているので、800〜1100℃の焼成温
度で直接接合が可能になる。更に、流路基板と電極基板
の貼り合わせ時の高精度の位置合わせが不要になる。そ
して、安くて安定なシリコンを基板に用いることで、広
く用いられている半導体プロセスを使って製造が可能に
なり、低コストで製造することが可能になる。
With this configuration, the bonding surface on the electrode substrate side with the flow channel substrate is a single crystal or polycrystalline silicon layer, and the flow channel substrate provided with the vibrating plate and the electrode substrate provided with the electrode And are bonded by direct bonding of SiO 2 —Si. As a result, a protective film is formed on the gap side surface of the diaphragm.
Since (SiO 2) is formed higher drive reliability is obtained, the bonding surface of the channel substrate and the electrode substrate, SiO 2
Since it is made of -Si, direct bonding is possible at a firing temperature of 800 to 1100 ° C. Furthermore, it is not necessary to perform highly accurate alignment when the flow path substrate and the electrode substrate are attached. And, by using cheap and stable silicon for the substrate, it becomes possible to manufacture using a widely used semiconductor process, and it becomes possible to manufacture at low cost.

【0049】上記第2、第3実施形態においては、単結
晶または多結晶シリコンからなるスペーサも(対向)電
極が形成されているのと同じ絶縁膜上に形成されている
ので、第1実施形態の構造よりもギャップ制御性が向上
する。
In the second and third embodiments, the spacer made of single crystal or polycrystalline silicon is also formed on the same insulating film as the (opposing) electrode is formed on. Therefore, the first embodiment The gap controllability is improved as compared with the above structure.

【0050】すなわち、第1実施形態と第2実施形態の
構造でのギャップ長を比べると、次のとおりとなる。 (第1実施形態) ギャップ長=凹部深さ−(電極下絶縁膜厚み+電極厚み
+電極上保護膜厚み) (第2、第3実施形態) ギャップ長=凹部深さ−(電極厚み+電極上保護膜厚
み)
That is, the gap lengths in the structures of the first and second embodiments are compared as follows. (1st Embodiment) Gap length = concave depth- (under-electrode insulating film thickness + electrode thickness + over-electrode protective film thickness) (second and third embodiments) Gap length = concave depth- (electrode thickness + electrode) Top protective film thickness)

【0051】このように、第2、第3実施形態ではギャ
ップ長が電極下の絶縁膜厚には依存しないことと、凹部
深さも小さくできることから、第1実施形態に比べてギ
ャップ制御性が向上している。特に、電極−基板間の絶
縁膜厚を大きくしていくと、ギャップ制御性の差も大き
くなる。
As described above, in the second and third embodiments, the gap length does not depend on the insulating film thickness under the electrode and the depth of the recess can be reduced, so that the gap controllability is improved as compared with the first embodiment. is doing. In particular, as the insulating film thickness between the electrode and the substrate is increased, the gap controllability difference also increases.

【0052】次に、上記第2実施形態に係るインクジェ
ットヘッドの製造工程について図10乃至図12を参照
して説明する。図10(a)に示すように、電極基板5
2となるシリコン基板(シリコンウェハ)81を準備し
て、RCA洗浄等でウエハ洗浄を行い、シリコン基板8
1に熱酸化、CVD等で絶縁膜(SiO膜)64を厚
さ0.5〜2.0μm程度に成膜する。そして、LP−
CVD等により多結晶シリコンをデポして厚さ0.1〜
0.5μm程度の多結晶シリコン層68を形成し、この
多結晶シリコン層68の表面を平坦化する。この平坦化
処理は、CMP(Chemical Mechanical Polishing)で
研磨量0.05〜0.3μm程度で行う。その後、ブラ
シスクラブとRCA洗浄等によりウエハ洗浄を行い、多
結晶シリコン層68表面に保護膜(SiO 膜)82を
CVD等により厚さ0.01〜0.1μm程度成膜す
る。
Next, the ink jet according to the second embodiment described above.
Please refer to FIG. 10 to FIG. 12 for the manufacturing process of the print head.
And explain. As shown in FIG. 10A, the electrode substrate 5
Prepare a silicon substrate (silicon wafer) 81 to be 2.
Then, the wafer is cleaned by RCA cleaning, and the silicon substrate 8
1 to the insulating film (SiO 2TwoMembrane) 64 thick
The film thickness is about 0.5 to 2.0 μm. And LP-
Deposition of polycrystalline silicon by CVD etc.
A polycrystalline silicon layer 68 having a thickness of about 0.5 μm is formed.
The surface of the polycrystalline silicon layer 68 is flattened. This flattening
Processing is CMP (Chemical Mechanical Polishing)
The polishing amount is about 0.05 to 0.3 μm. Then bra
Wafer cleaning is performed using CISCLUB and RCA cleaning.
On the surface of the crystalline silicon layer 68, a protective film (SiO 2 TwoMembrane) 82
A film thickness of about 0.01 to 0.1 μm is formed by CVD or the like.
It

【0053】なお、多結晶シリコン層68に代えて単結
晶シリコン層を形成する場合には、SOI基板を用いる
か、或いは、ウエハの貼り合わせと研磨による薄層化に
よって単結晶シリコン層を形成する。
When a single crystal silicon layer is formed instead of the polycrystalline silicon layer 68, an SOI substrate is used, or a single crystal silicon layer is formed by laminating wafers and thinning them by polishing. .

【0054】次いで、同図(b)に示すように、フォト
リソグラフィにより凹部62に対応するレジストパター
ンを形成し、BHFでのウエットエッチ又はCHF
CF ガスでのドライエッチにより保護膜(SiO
膜)82をエッチングし、HNO+HFでのウェッ
トエッチ 又は HBr,Cl,CF,SFガス等で
のドライエッチにより多結晶シリコン層68をエッチン
グし、更に、BHFでのウエットエッチ又はCHF
CFガスでのドライエッチにより絶縁膜(SiO
膜)64をエッチングして、凹部62及び接合部63
を形成する。その後、レジストを除去し、Oプラズマ
アッシングを行う。
Then, as shown in FIG.
A resist pattern corresponding to the recess 62 by lithography
Wet etch with BHF or CHFThree+
CF FourProtective film (SiO 2) by dry etching with gas
TwoFilm) 82 and etch HNOThreeWet at + HF
Toetch or HBr, Cl, CFFour, SF6With gas etc.
Etching the polycrystalline silicon layer 68 by dry etching of
In addition, wet etching with BHF or CHFThree+
CFFourInsulating film (SiO 2
TwoThe film 64 is etched to form the recess 62 and the joint 63.
To form. After that, the resist is removed and OTwoplasma
Perform ashing.

【0055】その後、同図(c)に示すように、RCA
洗浄等によるウエハ洗浄を行い、スパッタ、CVD等に
よりTiN、ポリシリコン、タングステンシリサイド等
の電極材料83を成膜する。
After that, as shown in FIG.
The wafer is cleaned by cleaning or the like, and the electrode material 83 such as TiN, polysilicon, or tungsten silicide is deposited by sputtering, CVD, or the like.

【0056】次いで、図11(a)に示すように、電極
材料83上にフォトリソグラフィなどで電極パターンに
対応するレジストパターンを形成して、Cl系またはF
系ガスで電極材料83をドライエッチングして電極65
を形成し、レジスト除去後O プラズマアッシングを行
う。
Then, as shown in FIG.
An electrode pattern is formed on the material 83 by photolithography or the like.
Corresponding resist pattern is formed, and Cl-based or F-based
The electrode material 83 is dry-etched with a system gas to form the electrode 65.
Is formed, and after removing the resist O TwoPerform plasma ashing
U

【0057】そして、同図(b)に示すように、ウェハ
洗浄(RCA洗浄等)を行った後絶縁膜64上に電極6
5表面を含めてシリコン酸化膜(SiO)84を厚み
0.05〜0.3μm程度CVD法等で成膜した後、同
図(c)に示すように、フォトリソグラフィで電極保護
部分を残して基板貼り合わせ面の酸化膜84、82を除
去するためのパターン85を形成する。
Then, as shown in FIG. 6B, after the wafer cleaning (RCA cleaning or the like) is performed, the electrode 6 is formed on the insulating film 64.
5 After forming a silicon oxide film (SiO 2 ) 84 including the surface by a CVD method or the like with a thickness of about 0.05 to 0.3 μm, as shown in FIG. Thus, a pattern 85 for removing the oxide films 84 and 82 on the substrate bonding surface is formed.

【0058】そして、図12に示すように、BHFでの
ウェットエッチ又はCHF+CF ガスでのドライエ
ッチングを行って、基板貼り合わせ面等の酸化膜84、
82を順次除去して電極保護用の絶縁膜67を形成し、
レジスト除去後Oプラズマアッシングを行って電極6
5等を設けた電極基板52を得る。
Then, as shown in FIG.
Wet etch or CHFThree+ CF FourDryer with gas
The oxide film 84 on the substrate bonding surface, etc.
82 is sequentially removed to form an insulating film 67 for protecting the electrode,
After removing resist OTwoPlasma ashing and electrode 6
The electrode substrate 52 provided with 5, etc. is obtained.

【0059】次いで、前述した第1実施形態に係るイン
クジェットヘッドの製造工程と同様に、振動板となる高
濃度ボロン拡散層1aを形成して表面にシリコン酸化膜
11を形成した流路基板となるシリコン基板41を得
て、これらのシリコン基板41と電極基板2とを直接接
合前処理としてアンモニアと過酸化水素水との混合水溶
液で洗浄した後、シリコン基板41と電極基板52とを
直接接合する。
Then, similarly to the manufacturing process of the ink jet head according to the first embodiment described above, a high-concentration boron diffusion layer 1a serving as a vibrating plate is formed and a silicon oxide film 11 is formed on the surface of the flow path substrate. After obtaining the silicon substrate 41 and washing the silicon substrate 41 and the electrode substrate 2 with a mixed aqueous solution of ammonia and hydrogen peroxide as a direct bonding pretreatment, the silicon substrate 41 and the electrode substrate 52 are directly bonded. .

【0060】その後、シリコン基板41にフォトリソグ
ラフィ等で液室パターンを形成し、シリコン基板41を
KOH水溶液等でエッチングして高濃度ボロン拡散層1
aをエッチストップとすることで、液室6等の流路及び
振動板10を形成した流路基板1を得る。そして、図示
しないノズル板3を流路基板1上に接着剤接合してイン
クジェットヘッドを完成する。
After that, a liquid chamber pattern is formed on the silicon substrate 41 by photolithography or the like, and the silicon substrate 41 is etched with a KOH aqueous solution or the like to form the high-concentration boron diffusion layer 1.
By using a as an etch stop, the flow path substrate 1 on which the flow paths such as the liquid chamber 6 and the vibration plate 10 are formed is obtained. Then, the nozzle plate 3 (not shown) is bonded onto the flow path substrate 1 with an adhesive to complete the inkjet head.

【0061】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図13を参照して説明する。な
お、同図は同ヘッドの振動板短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において、電極基板
52には、単結晶シリコン基板又は多結晶シリコン基板
を用いて、この電極基板52上に絶縁膜(シリコン酸化
膜:SiO膜など)64を成膜し、更に絶縁膜64上
に単結晶又は多結晶シリコン層からなる接合部(スペー
サ部)73を形成することより、接合部73の接合面側
表面をシリコンで形成している。
Next, an ink jet head according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, this figure is a cross-sectional explanatory view of the same head taken along the lateral direction of the diaphragm. In this inkjet head, a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate is used as the electrode substrate 52, an insulating film (silicon oxide film: SiO 2 film, etc.) 64 is formed on the electrode substrate 52, and further insulation is performed. By forming a joint portion (spacer portion) 73 made of a single crystal or polycrystalline silicon layer on the film 64, the joint surface side surface of the joint portion 73 is formed of silicon.

【0062】そして、絶縁膜64の表面に振動板10に
対して所定のギャップ66を置いて対向する単結晶又は
ポリシリコン層からなる電極75を形成し、これらの振
動板10と電極75とで振動板10を静電力で変形させ
る静電型アクチュエータを構成している。そして、電極
75の表面には電極保護膜となるシリコン酸化膜67を
成膜している。なお、流路基板1及びその他の構成は第
1実施形態及び第3実施形態と同様である。
Then, an electrode 75 made of a single crystal or polysilicon layer is formed on the surface of the insulating film 64 so as to face the vibration plate 10 with a predetermined gap 66 therebetween, and these vibration plate 10 and the electrode 75 are combined. An electrostatic actuator that deforms the diaphragm 10 by electrostatic force is configured. Then, a silicon oxide film 67 serving as an electrode protective film is formed on the surface of the electrode 75. The flow path substrate 1 and other configurations are similar to those of the first and third embodiments.

【0063】このように構成したので、電極基板側の接
合部で流路基板との貼り合わせ面は単結晶または多結晶
シリコン層となり、振動板を設けた流路基板と電極を設
けた電極基板とはSiO−Siの直接接合で接合され
ている。これにより、振動板のギャプ側表面に保護膜
(SiO)が形成されているので高い駆動信頼性が得
られ、流路基板と電極基板の貼り合わせ面が、SiO
−Siとなっているので、800〜1100℃の焼成温
度で直接接合が可能になる。更に、流路基板と電極基板
の貼り合わせ時の高精度の位置合わせが不要になる。そ
して、安くて安定なシリコンを基板に用いることで、広
く用いられている半導体プロセスを使って製造が可能に
なり、低コストで製造することが可能になる。
With this structure, the bonding surface on the electrode substrate side with the flow channel substrate is a single crystal or polycrystalline silicon layer, and the flow channel substrate provided with the vibration plate and the electrode substrate provided with the electrode And are bonded by direct bonding of SiO 2 —Si. As a result, a protective film is formed on the gap side surface of the diaphragm.
Since (SiO 2) is formed higher drive reliability is obtained, the bonding surface of the channel substrate and the electrode substrate, SiO 2
Since it is made of -Si, direct bonding is possible at a firing temperature of 800 to 1100 ° C. Furthermore, it is not necessary to perform highly accurate alignment when the flow path substrate and the electrode substrate are attached. And, by using cheap and stable silicon for the substrate, it becomes possible to manufacture using a widely used semiconductor process, and it becomes possible to manufacture at low cost.

【0064】また、接合部(スペーサ部)と電極とが同
じ単結晶または多結晶シリコンから(同一材料から)形
成されているので、第2、第3実施形態の構造よりもギ
ャップ制御性が向上する。
Further, since the joint portion (spacer portion) and the electrode are formed of the same single crystal or polycrystalline silicon (of the same material), the gap controllability is improved as compared with the structures of the second and third embodiments. To do.

【0065】すなわち、第2、第3実施形態と第4実施
形態の構造でのギャップ長を比べると、次のとおりとな
る。 (第2、第3実施形態) ギャップ長=凹部深さ−(電極厚み+電極上保護膜厚
み) (第4実施形態) ギャップ長=電極材料のエッチング深さ−電極上保護膜
厚み
That is, the gap lengths in the structures of the second and third embodiments and the fourth embodiment are compared as follows. (Second and Third Embodiments) Gap length = concave depth- (electrode thickness + electrode protective film thickness) (Fourth Embodiment) Gap length = electrode material etching depth-electrode protective film thickness

【0066】このように、第4実施形態ではギャップ長
が電極厚には依存しないことと、対向電極材料のエッチ
ング深さも第2、第3実施形態の凹部深さよりも小さく
できることから、第2、第3実施形態に比べてギャップ
制御性が向上している。特に、電極厚みを大きくしてい
くと、ギャップ制御性の差も大きくなる。
As described above, in the fourth embodiment, the gap length does not depend on the electrode thickness, and the etching depth of the counter electrode material can be smaller than the recess depths of the second and third embodiments. The gap controllability is improved as compared with the third embodiment. In particular, as the electrode thickness increases, the gap controllability difference also increases.

【0067】次に、この第4実施形態に係るインクジェ
ットヘッドの製造工程について図14及び図15を参照
して説明する。図15(a)に示すように、電極基板5
2となるシリコン基板(シリコンウェハ)81を準備し
て、RCA洗浄等でウエハ洗浄を行い、シリコン基板8
1に熱酸化、CVD等で絶縁膜(SiO膜)64を厚
さ0.5〜2.0μm程度に成膜する。
Next, a manufacturing process of the ink jet head according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15. As shown in FIG. 15A, the electrode substrate 5
A silicon substrate (silicon wafer) 81 to be 2 is prepared, and wafer cleaning is performed by RCA cleaning or the like, and the silicon substrate 8
1, an insulating film (SiO 2 film) 64 is formed to a thickness of 0.5 to 2.0 μm by thermal oxidation, CVD or the like.

【0068】次いで、LP−CVD等により多結晶シリ
コンをデポして厚さ0.4〜1.0μm程度の多結晶シ
リコン層87を形成する。そして、多結晶シリコン層8
7に不純物をドープする。不純物としては、ボロン、
燐、砒素などを、注入方法としては、イオン注入法とド
ライブ又は拡散法などを用いることができる。
Then, the polycrystalline silicon is deposited by LP-CVD or the like to form a polycrystalline silicon layer 87 having a thickness of about 0.4 to 1.0 μm. Then, the polycrystalline silicon layer 8
7 is doped with impurities. As impurities, boron,
As the implantation method of phosphorus, arsenic or the like, an ion implantation method and a drive or diffusion method can be used.

【0069】次いで、この多結晶シリコン層87の表面
を平坦化する。この平坦化処理は、CMP(Chemical M
echanical Polishing)で研磨量0.05〜0.3μm
程度で行う。その後、ブラシスクラブとRCA洗浄等に
よりウエハ洗浄を行い、多結晶シリコン層87表面に保
護膜(SiO膜)82をCVD等により厚さ0.01
〜0.1μm程度成膜する。
Next, the surface of the polycrystalline silicon layer 87 is flattened. This flattening process is performed by CMP (Chemical M
Echanical Polishing) polishing amount 0.05-0.3μm
Do it in a degree. After that, wafer cleaning is performed by brush scrubbing and RCA cleaning, and a protective film (SiO 2 film) 82 is formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 87 by CVD or the like to a thickness of 0.01.
The film is formed to about 0.1 μm.

【0070】なお、多結晶シリコン層87に代えて単結
晶シリコン層を形成する場合には、SOI基板を用いる
か、或いは、ウエハの貼り合わせと研磨による薄層化に
よって単結晶シリコン層を形成する。
When a single crystal silicon layer is formed instead of the polycrystalline silicon layer 87, an SOI substrate is used, or a single crystal silicon layer is formed by laminating wafers and thinning them by polishing. .

【0071】次いで、同図(b)に示すように、フォト
リソグラフィにより凹部62に対応するレジストパター
ンを形成し、BHFでのウエットエッチ又はCHF
CF ガスでのドライエッチにより保護膜(SiO
膜)82をエッチングし、HNO+HFでのウェッ
トエッチ 又は HBr,Cl,CF,SFガス等で
のドライエッチにより多結晶シリコン層87を凹部の底
部が電極厚みなるまでエッチングする。その後、レジス
トを除去し、Oプラズマアッシングを行う。
Then, as shown in FIG.
A resist pattern corresponding to the recess 62 by lithography
Wet etch with BHF or CHFThree+
CF FourProtective film (SiO 2) by dry etching with gas
TwoFilm) 82 and etch HNOThreeWet at + HF
Toetch or HBr, Cl, CFFour, SF6With gas etc.
Dry etching of the polycrystalline silicon layer 87 to the bottom of the recess.
Etching is performed until the portion becomes the electrode thickness. Then Regis
To remove OTwoPlasma ashing is performed.

【0072】その後、同図(c)に示すように、RCA
洗浄等によるウエハ洗浄を行い、多結晶シリコン層87
を接合部73と電極75に分離するための分離パターン
を形成し、HNO+HFでのウェットエッチ 又は H
Br,Cl,CF,SFガス等でのドライエッチに
より更に多結晶シリコン層87に分離溝88をエッチン
グ形成することで、接合部73と電極75とを形成す
る。その後、レジストを除去し、Oプラズマアッシン
グを行う。
After that, as shown in FIG.
Wafer cleaning such as cleaning is performed to remove the polycrystalline silicon layer 87.
Forming a separation pattern for separating the junction portion 73 and the electrode 75 by wet etching with HNO 3 + HF or H
The junction 73 and the electrode 75 are formed by further etching the isolation groove 88 in the polycrystalline silicon layer 87 by dry etching with Br, Cl, CF 4 , SF 6 gas or the like. Then, the resist is removed and O 2 plasma ashing is performed.

【0073】そして、図15(a)に示すように、ウェ
ハ洗浄(RCA洗浄等)を行った後シリコン酸化膜(S
iO)84を厚み0.05〜0.3μm程度CVD法
等で成膜した後、同図(b)に示すように、フォトリソ
グラフィで電極保護部分を残して基板貼り合わせ面の酸
化膜84、82を除去するためのパターン85を形成す
る。
Then, as shown in FIG. 15A, after the wafer cleaning (RCA cleaning or the like) is performed, the silicon oxide film (S
iO 2) 84 was deposited in a thickness of about 0.05 to 0.3 m CVD method or the like, as shown in FIG. (b), the oxide film 84 of the bonding surface substrate leaving an electrode protective portion photolithography , 82 is formed to form a pattern 85.

【0074】そして、同図(c)に示すように、BHF
でのウェットエッチ又はCHF+CFガスでのドラ
イエッチングを行って、基板貼り合わせ面等の酸化膜8
4、82を順次除去して電極保護用の絶縁膜67を形成
し、レジスト除去後Oプラズマアッシングを行って電
極75等を設けた電極基板52を得る。
Then, as shown in FIG.
By wet etching or dry etching with CHF 3 + CF 4 gas to form the oxide film 8 on the substrate bonding surface or the like.
4, 82 are sequentially removed to form an insulating film 67 for protecting the electrode, and after removing the resist, O 2 plasma ashing is performed to obtain the electrode substrate 52 provided with the electrodes 75 and the like.

【0075】次いで、前述した第1実施形態に係るイン
クジェットヘッドの製造工程と同様に、振動板となる高
濃度ボロン拡散層1aを形成して表面にシリコン酸化膜
11を形成した流路基板となるシリコン基板41を得
て、これらのシリコン基板41と電極基板2とを直接接
合前処理としてアンモニアと過酸化水素水との混合水溶
液で洗浄した後、シリコン基板41と電極基板52とを
直接接合する。
Then, similarly to the manufacturing process of the ink jet head according to the first embodiment described above, a high-concentration boron diffusion layer 1a serving as a vibrating plate is formed and a silicon oxide film 11 is formed on the surface of the flow path substrate. After obtaining the silicon substrate 41 and washing the silicon substrate 41 and the electrode substrate 2 with a mixed aqueous solution of ammonia and hydrogen peroxide as a direct bonding pretreatment, the silicon substrate 41 and the electrode substrate 52 are directly bonded. .

【0076】その後、シリコン基板41にフォトリソグ
ラフィ等で液室パターンを形成し、シリコン基板41を
KOH水溶液等でエッチングして高濃度ボロン拡散層1
aをエッチストップとすることで、液室6等の流路及び
振動板10を形成した流路基板1を得る。そして、図示
しないノズル板3を流路基板1上に接着剤接合してイン
クジェットヘッドを完成する。
After that, a liquid chamber pattern is formed on the silicon substrate 41 by photolithography or the like, and the silicon substrate 41 is etched with a KOH aqueous solution or the like to form the high-concentration boron diffusion layer 1.
By using a as an etch stop, the flow path substrate 1 on which the flow paths such as the liquid chamber 6 and the vibration plate 10 are formed is obtained. Then, the nozzle plate 3 (not shown) is bonded onto the flow path substrate 1 with an adhesive to complete the inkjet head.

【0077】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図16を参照して説明する。な
お、同図は同ヘッドの振動板短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において、電極基板
52には、単結晶シリコン基板又は多結晶シリコン基板
を用いて、この電極基板52上に絶縁膜(シリコン酸化
膜:SiO膜など)64を成膜し、更に絶縁膜64上
に単結晶又は多結晶シリコン層93を形成し、この多結
晶シリコン層87を掘り込んで接合部(スペーサ部)7
3及び電極75を形成することより、接合部73の接合
面側表面をシリコンで形成している。
Next, an ink jet head according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, this figure is a cross-sectional explanatory view of the same head taken along the lateral direction of the diaphragm. In this inkjet head, a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate is used as the electrode substrate 52, an insulating film (silicon oxide film: SiO 2 film, etc.) 64 is formed on the electrode substrate 52, and further insulation is performed. A single crystal or polycrystal silicon layer 93 is formed on the film 64, and the polycrystal silicon layer 87 is dug to form the bonding portion (spacer portion) 7
By forming 3 and the electrode 75, the surface of the joint portion 73 on the joint surface side is formed of silicon.

【0078】このヘッドでは、多結晶シリコン層87が
振動板10に対して所定のギャップ66を置いて対向す
る電極75を兼ねており、これらの振動板10と電極7
5とで振動板10を静電力で変形させる静電型アクチュ
エータを構成している。そして、電極75の表面には電
極保護膜となるシリコン酸化膜67を成膜している。な
お、流路基板1及びその他の構成は第1実施形態及び第
3実施形態と同様である。
In this head, the polycrystalline silicon layer 87 also serves as an electrode 75 facing the vibrating plate 10 with a predetermined gap 66 therebetween.
5 and 5 constitute an electrostatic actuator that deforms the diaphragm 10 by electrostatic force. Then, a silicon oxide film 67 serving as an electrode protective film is formed on the surface of the electrode 75. The flow path substrate 1 and other configurations are similar to those of the first and third embodiments.

【0079】このように構成したので、電極基板側の接
合部で流路基板との貼り合わせ面は単結晶または多結晶
シリコン層となり、振動板を設けた流路基板と電極を設
けた電極基板とはSiO−Siの直接接合で接合され
ている。これにより、振動板のギャプ側表面に保護膜
(SiO)が形成されているので高い駆動信頼性が得
られ、流路基板と電極基板の貼り合わせ面が、SiO
−Siとなっているので、800〜1100℃の焼成温
度で直接接合が可能になる。更に、流路基板と電極基板
の貼り合わせ時の高精度の位置合わせが不要になる。そ
して、安くて安定なシリコンを基板に用いることで、広
く用いられている半導体プロセスを使って製造が可能に
なり、低コストで製造することが可能になる。
With this configuration, the bonding surface on the electrode substrate side with the flow channel substrate is a single crystal or polycrystalline silicon layer, and the flow channel substrate provided with the vibration plate and the electrode substrate provided with the electrode And are bonded by direct bonding of SiO 2 —Si. As a result, a protective film is formed on the gap side surface of the diaphragm.
Since (SiO 2) is formed higher drive reliability is obtained, the bonding surface of the channel substrate and the electrode substrate, SiO 2
Since it is made of -Si, direct bonding is possible at a firing temperature of 800 to 1100 ° C. Furthermore, it is not necessary to perform highly accurate alignment when the flow path substrate and the electrode substrate are attached. And, by using cheap and stable silicon for the substrate, it becomes possible to manufacture using a widely used semiconductor process, and it becomes possible to manufacture at low cost.

【0080】また、振動板と電極との間のギャップが電
極となる多結晶シリコン層(又は単結晶シリコン層でも
よい。)を掘り込んで形成しているので、特別な封止工
程を行うことなくギャップを封止することができる。
Moreover, since the gap between the diaphragm and the electrode is formed by digging the polycrystalline silicon layer (or the single crystal silicon layer may be used) which becomes the electrode, a special sealing step is performed. The gap can be sealed without.

【0081】次に、この第5実施形態に係るインクジェ
ットヘッドの製造工程について図17及び図18を参照
して説明する。図17(a)に示すように、電極基板5
2となるシリコン基板(シリコンウェハ)81を準備し
て、RCA洗浄等でウエハ洗浄を行い、シリコン基板8
1に熱酸化、CVD等で絶縁膜(SiO膜)64を厚
さ0.5〜2.0μm程度に成膜する。
Next, the manufacturing process of the ink jet head according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 17 and 18. As shown in FIG. 17A, the electrode substrate 5
A silicon substrate (silicon wafer) 81 to be 2 is prepared, and wafer cleaning is performed by RCA cleaning or the like, and the silicon substrate 8
1, an insulating film (SiO 2 film) 64 is formed to a thickness of 0.5 to 2.0 μm by thermal oxidation, CVD or the like.

【0082】次いで、LP−CVD等により多結晶シリ
コンをデポして厚さ0.4〜1.0μm程度の多結晶シ
リコン層87を形成する。そして、多結晶シリコン層8
7に不純物をドープする。不純物としては、ボロン、
燐、砒素などを、注入方法としては、イオン注入法とド
ライブ又は拡散法などを用いることができる。
Then, the polycrystalline silicon is deposited by LP-CVD or the like to form a polycrystalline silicon layer 87 having a thickness of about 0.4 to 1.0 μm. Then, the polycrystalline silicon layer 8
7 is doped with impurities. As impurities, boron,
As the implantation method of phosphorus, arsenic or the like, an ion implantation method and a drive or diffusion method can be used.

【0083】次いで、この多結晶シリコン層87の表面
を平坦化する。この平坦化処理は、CMP(Chemical M
echanical Polishing)で研磨量0.05〜0.3μm
程度で行う。その後、ブラシスクラブとRCA洗浄等に
よりウエハ洗浄を行い、多結晶シリコン層87表面に保
護膜(SiO膜)82をCVD等により厚さ0.01
〜0.1μm程度成膜する。
Then, the surface of the polycrystalline silicon layer 87 is flattened. This flattening process is performed by CMP (Chemical M
Echanical Polishing) polishing amount 0.05-0.3μm
Do it in a degree. After that, wafer cleaning is performed by brush scrubbing and RCA cleaning, and a protective film (SiO 2 film) 82 is formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 87 by CVD or the like to a thickness of 0.01.
The film is formed to about 0.1 μm.

【0084】なお、多結晶シリコン層87に代えて単結
晶シリコン層を形成する場合には、SOI基板を用いる
か、或いは、ウエハの貼り合わせと研磨による薄層化に
よって単結晶シリコン層を形成する。
When a single crystal silicon layer is formed instead of the polycrystalline silicon layer 87, an SOI substrate is used, or a single crystal silicon layer is formed by laminating a wafer and thinning it by polishing. .

【0085】次いで、同図(b)に示すように、フォト
リソグラフィにより凹部62に対応するレジストパター
ンを形成し、BHFでのウエットエッチ又はCHF
CF ガスでのドライエッチにより保護膜(SiO
膜)82をエッチングし、HNO+HFでのウェッ
トエッチ 又は HBr,Cl,CF,SFガス等で
のドライエッチにより多結晶シリコン層87を凹部の底
部が電極厚みなるまでエッチングする。その後、レジス
トを除去し、Oプラズマアッシングを行う。
Then, as shown in FIG.
A resist pattern corresponding to the recess 62 by lithography
Wet etch with BHF or CHFThree+
CF FourProtective film (SiO 2) by dry etching with gas
TwoFilm) 82 and etch HNOThreeWet at + HF
Toetch or HBr, Cl, CFFour, SF6With gas etc.
Dry etching of the polycrystalline silicon layer 87 to the bottom of the recess.
Etching is performed until the portion becomes the electrode thickness. Then Regis
To remove OTwoPlasma ashing is performed.

【0086】その後、同図(c)に示すように、RCA
洗浄等によるウエハ洗浄を行い、多結晶シリコン層87
を各チャンネルの接合部73及び電極75に分離するた
めの分離パターンを形成し、HNO+HFでのウェッ
トエッチ 又は HBr,Cl,CF,SFガス等で
のドライエッチにより更に多結晶シリコン層87に分離
溝89をエッチング形成することで、各チャンネルの接
合部73及び電極75を形成する。その後、レジストを
除去し、Oプラズマアッシングを行う。
After that, as shown in FIG.
Wafer cleaning such as cleaning is performed to remove the polycrystalline silicon layer 87.
Forming a separation pattern for separating the junction 73 of each channel and the electrode 75, and further performing a wet etching with HNO 3 + HF or a dry etching with HBr, Cl, CF 4 , SF 6 gas or the like to further form a polycrystalline silicon layer. By forming the separation groove 89 in 87, the junction 73 of each channel and the electrode 75 are formed. Then, the resist is removed and O 2 plasma ashing is performed.

【0087】そして、図18(a)に示すように、ウェ
ハ洗浄(RCA洗浄等)を行った後シリコン酸化膜(S
iO)84を厚み0.05〜0.3μm程度CVD法
等で成膜した後、フォトリソグラフィで電極保護部分を
残して基板貼り合わせ面の酸化膜84、82を除去する
ためのパターン85を形成する。
Then, as shown in FIG. 18A, after the wafer cleaning (RCA cleaning or the like) is performed, the silicon oxide film (S
iO 2) 84 was deposited in a thickness of about 0.05 to 0.3 m CVD method or the like, a pattern 85 for removing the oxide film 84, 82 of the bonding surface substrate leaving an electrode protective portion photolithography Form.

【0088】そして、同図(b)に示すように、HFで
のウェットエッチ又はCHF+CFガスでのドライ
エッチングを行って、基板貼り合わせ面等の酸化膜8
4、82を順次除去して電極保護用の絶縁膜67を形成
し、レジスト除去後Oプラズマアッシングを行って電
極75等を設けた電極基板52を得る。
Then, as shown in FIG. 9B, wet etching with HF or dry etching with CHF 3 + CF 4 gas is performed to form an oxide film 8 on the substrate bonding surface or the like.
4, 82 are sequentially removed to form an insulating film 67 for protecting the electrode, and after removing the resist, O 2 plasma ashing is performed to obtain the electrode substrate 52 provided with the electrodes 75 and the like.

【0089】次いで、前述した第1実施形態に係るイン
クジェットヘッドの製造工程と同様に、振動板となる高
濃度ボロン拡散層1aを形成して表面にシリコン酸化膜
11を形成した流路基板となるシリコン基板41を得
て、これらのシリコン基板41と電極基板2とを直接接
合前処理としてアンモニアと過酸化水素水との混合水溶
液で洗浄した後、シリコン基板41と電極基板52とを
直接接合する。
Then, similarly to the manufacturing process of the ink jet head according to the first embodiment described above, a high-concentration boron diffusion layer 1a serving as a vibrating plate is formed and a silicon oxide film 11 is formed on the surface of the flow path substrate. After obtaining the silicon substrate 41 and washing the silicon substrate 41 and the electrode substrate 2 with a mixed aqueous solution of ammonia and hydrogen peroxide as a direct bonding pretreatment, the silicon substrate 41 and the electrode substrate 52 are directly bonded. .

【0090】その後、シリコン基板41にフォトリソグ
ラフィ等で液室パターンを形成し、シリコン基板41を
KOH水溶液等でエッチングして高濃度ボロン拡散層1
aをエッチストップとすることで、液室6等の流路及び
振動板10を形成した流路基板1を得る。そして、図示
しないノズル板3を流路基板1上に接着剤接合してイン
クジェットヘッドを完成する。
After that, a liquid chamber pattern is formed on the silicon substrate 41 by photolithography or the like, and the silicon substrate 41 is etched with a KOH aqueous solution or the like to form the high-concentration boron diffusion layer 1.
By using a as an etch stop, the flow path substrate 1 on which the flow paths such as the liquid chamber 6 and the vibration plate 10 are formed is obtained. Then, the nozzle plate 3 (not shown) is bonded onto the flow path substrate 1 with an adhesive to complete the inkjet head.

【0091】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図19を参照して説明する。な
お、同図は同ヘッドの振動板短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において、電極基板
112には、単結晶シリコン基板又は多結晶シリコン基
板を用いて、この電極基板112上に絶縁膜(シリコン
酸化膜:SiO膜など)114を成膜し、この絶縁膜
114上に振動板10に対して所定のギャップ116を
置いて対向する単結晶シリコン又はポリシリコン等から
なる電極115を設け、これらの振動板10と電極11
5とで振動板10を静電力で変形させる静電型アクチュ
エータを構成している。
Next, an ink jet head according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, this figure is a cross-sectional explanatory view of the same head taken along the lateral direction of the diaphragm. In this inkjet head, a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate is used as the electrode substrate 112, and an insulating film (silicon oxide film: SiO 2 film or the like) 114 is formed on the electrode substrate 112 and the insulation is performed. An electrode 115 made of single crystal silicon or polysilicon is provided on the film 114 so as to face the diaphragm 10 with a predetermined gap 116 therebetween.
5 and 5 constitute an electrostatic actuator that deforms the diaphragm 10 by electrostatic force.

【0092】そして、絶縁膜114及び電極115上に
スペーサ部(接合部)及び電極保護膜等を形成するため
の絶縁膜としてのシリコン酸化膜119を成膜し、この
シリコン酸化膜119を掘り込んで凹部112を形成し
て、凹部112以外の部分を接合部(スペーサ部)11
3とし、この接合部113の接合面側表面に単結晶シリ
コン又は多結晶シリコン層118を形成し、接合部11
3の接合面側表面をシリコンで形成している。このと
き、シリコン酸化膜119の凹部112の底部分は電極
保護膜117となる。なお、流路基板1の構成は第1実
施形態と同様である。
Then, a silicon oxide film 119 is formed on the insulating film 114 and the electrode 115 as an insulating film for forming a spacer portion (joint portion) and an electrode protective film, and the silicon oxide film 119 is dug. To form a concave portion 112, and to make the portion other than the concave portion 112 a joint portion (spacer portion) 11
3, and a single crystal silicon or polycrystalline silicon layer 118 is formed on the surface of the joint portion 113 on the joint surface side.
The surface on the side of the bonding surface of 3 is made of silicon. At this time, the bottom portion of the recess 112 of the silicon oxide film 119 becomes the electrode protection film 117. The structure of the flow path substrate 1 is the same as that of the first embodiment.

【0093】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20を参照して説明する。な
お、同図は同ヘッドの振動板短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において、電極基板
102には、単結晶シリコン基板又は多結晶シリコン基
板を用いて、この電極基板102上に絶縁膜(シリコン
酸化膜:SiO膜など)114を成膜し、この絶縁膜
114上に振動板10に対して所定のギャップ116を
置いて対向する単結晶シリコン又はポリシリコン等から
なる電極115を設け、これらの振動板10と電極11
5とで振動板10を静電力で変形させる静電型アクチュ
エータを構成している。
Next, an ink jet head according to the seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, this figure is a cross-sectional explanatory view of the same head taken along the lateral direction of the diaphragm. In this inkjet head, a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate is used as the electrode substrate 102, an insulating film (silicon oxide film: SiO 2 film, etc.) 114 is formed on the electrode substrate 102, and the insulation is performed. An electrode 115 made of single crystal silicon or polysilicon is provided on the film 114 so as to face the diaphragm 10 with a predetermined gap 116 therebetween.
5 and 5 constitute an electrostatic actuator that deforms the diaphragm 10 by electrostatic force.

【0094】そして、絶縁膜114及び電極115上に
電極保護膜117を形成するための絶縁膜としてのシリ
コン酸化膜119を成膜し、このシリコン酸化膜119
上に単結晶シリコン又は多結晶シリコン層を形成して凹
部122を掘り込むことで、単結晶シリコン又は多結晶
シリコン層からなる接合部(スペーサ部)123を形成
し、接合部123の接合面側表面をシリコンで形成して
いる。なお、流路基板1の構成は第1実施形態と同様で
ある。
Then, a silicon oxide film 119 as an insulating film for forming the electrode protective film 117 is formed on the insulating film 114 and the electrode 115, and the silicon oxide film 119 is formed.
By forming a single crystal silicon or polycrystalline silicon layer on the above and digging the recessed portion 122, a joint portion (spacer portion) 123 made of the single crystal silicon or polycrystalline silicon layer is formed, and the joint surface side of the joint portion 123 is formed. The surface is made of silicon. The structure of the flow path substrate 1 is the same as that of the first embodiment.

【0095】これらの第6、第7実施形態は上述のよう
に構成したので、電極基板側の接合部で流路基板との貼
り合わせ面は単結晶または多結晶シリコン層となり、振
動板を設けた流路基板と電極を設けた電極基板とはSi
−Siの直接接合で接合されている。これにより、
振動板のギャプ側表面に保護膜(SiO)が形成され
ているので高い駆動信頼性が得られ、流路基板と電極基
板の貼り合わせ面が、SiO−Siとなっているの
で、800〜1100℃の焼成温度で直接接合が可能に
なる。更に、流路基板と電極基板の貼り合わせ時の高精
度の位置合わせが不要になる。そして、安くて安定なシ
リコンを基板に用いることで、広く用いられている半導
体プロセスを使って製造が可能になり、低コストで製造
することが可能になる。
Since the sixth and seventh embodiments are configured as described above, the bonding surface on the electrode substrate side with the flow path substrate is a single crystal or polycrystalline silicon layer, and the vibration plate is provided. The flow channel substrate and the electrode substrate provided with electrodes are made of Si.
It is bonded by direct bonding of O 2 —Si. This allows
Since the protective film (SiO 2 ) is formed on the gap side surface of the vibration plate, high driving reliability is obtained, and the bonding surface of the flow path substrate and the electrode substrate is SiO 2 —Si. Direct bonding is possible at a firing temperature of ˜1100 ° C. Furthermore, it is not necessary to perform highly accurate alignment when the flow path substrate and the electrode substrate are attached. And, by using cheap and stable silicon for the substrate, it becomes possible to manufacture using a widely used semiconductor process, and it becomes possible to manufacture at low cost.

【0096】また、単結晶又は多結晶シリコンからなる
スペーサ(接合部)が(対向)電極上の絶縁膜上に形成
され、シリコン層の一部を(さらに絶縁膜層も)堀込む
ことによりギャップが形成されていることから、第5実
施形態よりもさらにギャップ制御性が向上し、特性バラ
ツキの少ないインクジェットヘッドが得られる。また、
対向電極材料としてシリコン以外の材料とすることがで
きるので、プロセスの幅を広げることが可能になる。例
えば、TiNやWSiを用いることにより抵抗を下げた
り、パッド取り出しを容易にすることが可能となる。も
ちろん他の材料を選択することも可能である。
A spacer (junction) made of single crystal or polycrystalline silicon is formed on the insulating film on the (opposing) electrode, and a part of the silicon layer (and also the insulating film layer) is dug to form a gap. Since the gap is formed, the gap controllability is further improved as compared with the fifth embodiment, and an inkjet head with less characteristic variation can be obtained. Also,
Since a material other than silicon can be used as the counter electrode material, the width of the process can be widened. For example, by using TiN or WSi, it is possible to reduce the resistance and to easily take out the pad. Of course, other materials can be selected.

【0097】次に、上記第6実施形態に係るインクジェ
ットヘッドの製造工程について図21を参照して説明す
る。同図(a)に示すように、電極基板102となるシ
リコン基板(シリコンウェハ)131を準備して、RC
A洗浄等でウエハ洗浄を行い、シリコン基板131に熱
酸化、CVD等で絶縁膜(SiO膜)114を厚さ
0.5〜2.0μm程度に成膜する。
Next, the manufacturing process of the ink jet head according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3A, a silicon substrate (silicon wafer) 131 to be the electrode substrate 102 is prepared, and RC
A wafer is cleaned by A cleaning or the like, and an insulating film (SiO 2 film) 114 is formed on the silicon substrate 131 by thermal oxidation, CVD or the like to a thickness of about 0.5 to 2.0 μm.

【0098】そして、絶縁膜114上に、TiN、ポリ
シリコン、WSi等の電極材料132をCVD、スパッ
タ等の方法で形成する。次いで、同図(b)に示すよう
に、電極パターンを形成して、電極材料132をCl系
又はF系ガスでのドライエッチングして電極115を形
成し、レジストを除去し、Oプラズマアッシングを行
う。
Then, an electrode material 132 such as TiN, polysilicon or WSi is formed on the insulating film 114 by a method such as CVD or sputtering. Next, as shown in FIG. 3B, an electrode pattern is formed, the electrode material 132 is dry-etched with a Cl-based or F-based gas to form an electrode 115, the resist is removed, and O 2 plasma ashing is performed. I do.

【0099】その後、同図(c)に示すように、ウェハ
洗浄(RCA洗浄等)を行った後シリコン酸化膜(Si
)119を厚み0.05〜0.5μm程度CVD法
等で成膜した後、RCA洗浄等でウエハ洗浄を行い、L
P−CVD等により多結晶シリコンをデポして厚さ0.
1〜0.5μm程度の多結晶シリコン層118を形成す
る。そして、多結晶シリコン層118に不純物をドープ
する。不純物としては、ボロン、燐、砒素などを、注入
方法としては、イオン注入法とドライブ又は拡散法など
を用いることができる。
Thereafter, as shown in FIG. 6C, wafer cleaning (RCA cleaning or the like) is performed, and then a silicon oxide film (Si
O 2 ) 119 is deposited to a thickness of about 0.05 to 0.5 μm by a CVD method or the like, and then wafer cleaning is performed by RCA cleaning or the like, and L
Polycrystalline silicon is deposited by P-CVD or the like to a thickness of 0.
A polycrystalline silicon layer 118 having a thickness of about 1 to 0.5 μm is formed. Then, the polycrystalline silicon layer 118 is doped with impurities. As impurities, boron, phosphorus, arsenic, or the like can be used. As an implantation method, an ion implantation method, a drive method, a diffusion method, or the like can be used.

【0100】次いで、この多結晶シリコン層118の表
面を平坦化する。この平坦化処理は、CMP(Chemical
Mechanical Polishing)で研磨量0.05〜0.3μ
m程度で行う。その後、ブラシスクラブとRCA洗浄等
によりウエハ洗浄を行う。
Then, the surface of the polycrystalline silicon layer 118 is flattened. This flattening process is performed by CMP (Chemical
Mechanical polishing) polishing amount 0.05-0.3μ
Do about m. Then, the wafer is cleaned by brush scrubbing and RCA cleaning.

【0101】なお、多結晶シリコン層118に代えて単
結晶シリコン層を形成する場合には、SOI基板を用い
るか、或いは、ウエハの貼り合わせと研磨による薄層化
によって単結晶シリコン層を形成する。
When a single crystal silicon layer is formed instead of the polycrystalline silicon layer 118, an SOI substrate is used, or a single crystal silicon layer is formed by laminating wafers and thinning them by polishing. .

【0102】次いで、同図(d)に示すように、フォト
リソグラフィにより凹部112に対応するレジストパタ
ーンを形成し、HBr、Cl,CF,SFガス等で
のドライエッチにより多結晶シリコン層118をエッチ
ングする。その後、HFでのウェットエッチ又はCHF
+CFガスでのドライエッチングを行って、シリコ
ン酸化膜119をエッチングして電極保護用の絶縁膜1
17を形成し、レジスト除去後Oプラズマアッシング
を行って電極115等を設けた電極基板102を得る。
Next, as shown in FIG. 7D, a resist pattern corresponding to the recess 112 is formed by photolithography, and the polycrystalline silicon layer 118 is dry-etched with HBr, Cl, CF 4 , SF 6 gas or the like. To etch. After that, wet etching with HF or CHF
Dry etching with 3 + CF 4 gas is performed to etch the silicon oxide film 119 to form an insulating film 1 for electrode protection.
After forming 17 and removing the resist, O 2 plasma ashing is performed to obtain the electrode substrate 102 provided with the electrodes 115 and the like.

【0103】次いで、前述した第1実施形態に係るイン
クジェットヘッドの製造工程と同様に、振動板となる高
濃度ボロン拡散層1aを形成して表面にシリコン酸化膜
11を形成した流路基板となるシリコン基板41を得
て、これらのシリコン基板41と電極基板2とを直接接
合前処理としてアンモニアと過酸化水素水との混合水溶
液で洗浄した後、シリコン基板41と電極基板102と
を直接接合する。
Then, similarly to the manufacturing process of the ink jet head according to the first embodiment described above, a high-concentration boron diffusion layer 1a serving as a vibrating plate is formed, and a silicon oxide film 11 is formed on the surface of the flow path substrate. After obtaining the silicon substrate 41 and washing the silicon substrate 41 and the electrode substrate 2 with a mixed aqueous solution of ammonia and hydrogen peroxide as a direct pre-bonding treatment, the silicon substrate 41 and the electrode substrate 102 are directly bonded. .

【0104】その後、シリコン基板41にフォトリソグ
ラフィ等で液室パターンを形成し、シリコン基板41を
KOH水溶液等でエッチングして高濃度ボロン拡散層1
aをエッチストップとすることで、液室6等の流路及び
振動板10を形成した流路基板1を得る。そして、図示
しないノズル板3を流路基板1上に接着剤接合してイン
クジェットヘッドを完成する。
Thereafter, a liquid chamber pattern is formed on the silicon substrate 41 by photolithography or the like, and the silicon substrate 41 is etched with a KOH aqueous solution or the like to form the high concentration boron diffusion layer 1
By using a as an etch stop, the flow path substrate 1 on which the flow paths such as the liquid chamber 6 and the vibration plate 10 are formed is obtained. Then, the nozzle plate 3 (not shown) is bonded onto the flow path substrate 1 with an adhesive to complete the inkjet head.

【0105】なお、本発明は振動板を可動板とする静電
型マイクロアクチュエータ、例えば、マイクロポンプ、
マイクロスイッチ(マイクロリレー)、マルチ光学レン
ズのアクチュエータ(マイクロミラー)、マイクロ流量
計、圧力センサなどにも同様に適用することができる。
更に、例えば、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘ
ッドとして、例えば、パターニング用の液体レジスト、
DNA試料を吐出する液滴吐出ヘッドにも適用できる。
In the present invention, an electrostatic microactuator having a vibrating plate as a movable plate, such as a micropump,
The same can be applied to a micro switch (micro relay), a multi-optical lens actuator (micro mirror), a micro flow meter, a pressure sensor, and the like.
Furthermore, for example, as a droplet discharge head other than the inkjet head, for example, a liquid resist for patterning,
It can also be applied to a droplet discharge head that discharges a DNA sample.

【0106】さらに、上記実施形態においては、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、
振動板変位方向とインク滴吐出方向とが直交するエッジ
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。
Further, in the above embodiment, the present invention is 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.
The same can be applied to an inkjet head of an edge shooter system in which the displacement direction of the diaphragm and the ejection direction of ink droplets are orthogonal to each other.

【0107】[0107]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液滴
吐出ヘッドによれば、振動板を設けた第1基板の第2基
板側表面にシリコン酸化膜を形成し、電極を設ける第2
基板側に第1基板と接合する接合部を設け、この接合部
の少なくとも接合面側表面をシリコンで形成して、第1
基板と第2基板とはシリコン酸化膜と接合部のシリコン
との直接接合により接合しているので、高い駆動信頼性
が得られ、また、第1基板と電極との高精度位置合わせ
をすることなく、シリコン酸化膜同士の接合に比べて低
温での直接接合が可能となって、低コストでヘッドを作
製することがdけいる。
As described above, according to the droplet discharge head according to the present invention, the second substrate is provided with the silicon oxide film on the surface of the first substrate provided with the vibration plate on the second substrate side.
A bonding portion for bonding to the first substrate is provided on the substrate side, and at least the bonding surface side surface of the bonding portion is formed of silicon,
Since the substrate and the second substrate are bonded by the direct bonding of the silicon oxide film and the silicon of the bonding portion, high driving reliability can be obtained, and the first substrate and the electrode can be accurately aligned. Instead, it is possible to directly bond the silicon oxide films at a low temperature as compared with the bonding of the silicon oxide films, and it is possible to manufacture the head at low cost.

【0108】ここで、第2基板を単結晶シリコン基板で
形成し、この単結晶シリコン基板を堀込むことにより少
なくとも接合面側表面がシリコンからなる接合部を形成
することで、低コスト化を図ることができる。
Here, the second substrate is formed of a single crystal silicon substrate, and the single crystal silicon substrate is dug to form a bonding portion in which at least the bonding surface side surface is made of silicon, so that the cost is reduced. be able to.

【0109】また、第2基板に設けた絶縁膜上に電極を
配置するとともに、絶縁膜上に少なくとも接合面側表面
がシリコンからなる接合部を設けることで、ギャップ制
御性が向上し、特性のバラツキを低減できる。この場
合、電極を単結晶又は多結晶シリコンで形成すること
で、製造工程の短縮を図れ、より低コスト化を図れる。
さらに、第2基板の接合部を電極を形成する部材から形
成することで、ギャップ制御性が向上し、特性のバラツ
キを低減できる。さらにまた、第2基板の接合部を電極
を保護する絶縁膜に設けた単結晶又は多結晶シリコンか
ら形成することで、更にギャップ制御性が向上し、特性
のバラツキを低減できるとともに、電極材料の選択の幅
が広がる。
Further, the gap controllability is improved and the characteristics are improved by disposing the electrodes on the insulating film provided on the second substrate and providing the bonding portion at least the bonding surface side surface of which is made of silicon on the insulating film. Variation can be reduced. In this case, the manufacturing process can be shortened and the cost can be further reduced by forming the electrode from single crystal or polycrystalline silicon.
Further, by forming the bonding portion of the second substrate from the member forming the electrode, the gap controllability is improved and the variation in the characteristics can be reduced. Furthermore, by forming the bonding portion of the second substrate from single crystal or polycrystalline silicon provided in the insulating film that protects the electrodes, the gap controllability is further improved, the variation in characteristics can be reduced, and the electrode material A wider range of choices.

【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】同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図FIG. 3 is an explanatory sectional view of the same head taken along the longitudinal direction of the diaphragm.

【図4】同ヘッドの振動板短手方向に沿う要部拡大断面
説明図
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional explanatory view of a main part of the head along a lateral direction of a diaphragm.

【図5】同第1実施形態に係るヘッドの製造工程を説明
する断面説明図
FIG. 5 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the head according to the first embodiment.

【図6】図5に続く工程を説明する断面説明図FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view illustrating a step following the step of FIG.

【図7】図6に続く工程を説明する断面説明図FIG. 7 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating a step that follows FIG.

【図8】本発明の第2実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの振動板短手方向に沿う要部拡大断面説明図
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional explanatory view of a main part along a lateral direction of a diaphragm of an inkjet head according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの振動板短手方向に沿う要部拡大断面説明図
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional explanatory view of a main part along a lateral direction of a diaphragm of an inkjet head according to a third embodiment of the present invention.

【図10】同第2実施形態に係るヘッドの製造工程を説
明する断面説明図
FIG. 10 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the head according to the second embodiment.

【図11】図10に続く工程を説明する断面説明図11 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating a step following the step of FIG.

【図12】図11に続く工程を説明する断面説明図FIG. 12 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating a step following FIG.

【図13】本発明の第4実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向に沿う要部拡大断面説明図
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional explanatory view of a main part along a lateral direction of a diaphragm of an inkjet head according to a fourth embodiment of the present invention.

【図14】同第4実施形態に係るヘッドの製造工程を説
明する断面説明図
FIG. 14 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the head according to the fourth embodiment.

【図15】図14に続く工程を説明する断面説明図FIG. 15 is a sectional explanatory diagram illustrating a step following the step of FIG.

【図16】本発明の第5実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向に沿う要部拡大断面説明図
FIG. 16 is an enlarged cross-sectional explanatory view of a main part along a lateral direction of a diaphragm of an inkjet head according to a fifth embodiment of the present invention.

【図17】同第6実施形態に係るヘッドの製造工程を説
明する断面説明図
FIG. 17 is a cross-sectional explanatory view explaining a manufacturing process of the head according to the sixth embodiment.

【図18】図17に続く工程を説明する断面説明図FIG. 18 is a cross-sectional explanatory diagram illustrating a step following the step of FIG. 17;

【図19】本発明の第6実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向に沿う要部拡大断面説明図
FIG. 19 is an enlarged cross-sectional explanatory view of a main part along the lateral direction of the diaphragm of the inkjet head according to the sixth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第7実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向に沿う要部拡大断面説明図
FIG. 20 is an enlarged cross-sectional explanatory view of essential parts along a lateral direction of a diaphragm of an inkjet head according to a seventh embodiment of the present invention.

【図21】同第6実施形態に係るヘッドの製造工程を説
明する断面説明図
FIG. 21 is a cross-sectional explanatory view explaining a manufacturing process of the head according to the sixth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…流路基板(第1基板)、2、52、102…電極基
板(第2基板)、3…ノズル板、4…ノズル、6…液
室、7…流体抵抗部、8…共通液室、10…振動板、1
3、63,73,113,123…接合部、15、6
5、75、115…電極、16、66、116…ギャッ
プ、68、118…多結晶シリコン膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flow path substrate (1st substrate), 2, 52, 102 ... Electrode substrate (2nd substrate), 3 ... Nozzle plate, 4 ... Nozzle, 6 ... Liquid chamber, 7 ... Fluid resistance part, 8 ... Common liquid chamber 10 ... diaphragm, 1
3, 63, 73, 113, 123 ... Joints, 15, 6
5, 75, 115 ... Electrodes, 16, 66, 116 ... Gap, 68, 118 ... Polycrystalline silicon film.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液滴を吐出するノズルが連通する液室の
一部の壁面を形成する振動板に対向する電極を配置し、
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
滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板を
設けた第1基板の第2基板側表面にシリコン酸化膜が形
成され、前記電極を設ける第2基板側に前記第1基板と
接合する接合部が設けられ、この接合部の少なくとも接
合面側表面がシリコンで形成されて、前記第1基板と第
2基板とは前記シリコン酸化膜と前記接合部のシリコン
との直接接合により接合されていることを特徴とする液
滴吐出ヘッド。
1. An electrode facing a vibrating plate forming a wall surface of a part of a liquid chamber communicating with a nozzle for discharging a droplet,
In a droplet discharge head that deforms the vibrating plate by electrostatic force to eject ink droplets from the nozzles, a silicon oxide film is formed on the second substrate side surface of the first substrate provided with the vibrating plate, and the electrode is A bonding portion for bonding to the first substrate is provided on the side of the second substrate to be provided, and at least the surface of the bonding surface side of the bonding portion is made of silicon, and the first substrate and the second substrate are formed of the silicon oxide film. A droplet discharge head, characterized in that it is joined by direct joining with the silicon of the joining portion.
【請求項2】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記第2基板が単結晶シリコン基板から形成され、
この単結晶シリコン基板を堀込むことにより少なくとも
接合面側表面がシリコンからなる前記接合部が形成され
ていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the second substrate is formed of a single crystal silicon substrate,
A droplet discharge head, wherein at least the bonding surface side surface is made of silicon to form the bonding portion by digging the single crystal silicon substrate.
【請求項3】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記第2基板に設けた絶縁膜上に前記電極を配置す
るとともに、前記絶縁膜上に少なくとも接合面側表面が
シリコンからなる前記接合部が設けられていることを特
徴とする液滴吐出ヘッド。
3. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the electrode is arranged on an insulating film provided on the second substrate, and at least the surface on the bonding surface side is made of silicon on the insulating film. A droplet discharge head having a joint portion.
【請求項4】 請求項2に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記電極が単結晶又は多結晶シリコンで形成されて
いることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. The droplet discharge head according to claim 2, wherein the electrode is formed of single crystal or polycrystalline silicon.
【請求項5】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記第2基板の接合部が前記電極を形成する部材か
ら形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the bonding portion of the second substrate is formed of a member forming the electrode.
【請求項6】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記第2基板の接合部が前記電極を保護する絶縁膜
上に設けた単結晶又は多結晶シリコンから形成されてい
ることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the bonding portion of the second substrate is formed of single crystal or polycrystalline silicon provided on an insulating film that protects the electrode. And a droplet discharge head.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006123212A (en) * 2004-10-26 2006-05-18 Seiko Epson Corp Process for manufacturing liquid ejection head and liquid ejection head
US7571991B2 (en) 2005-09-16 2009-08-11 Fujifilm Corporation Liquid ejection head and manufacturing method thereof
JP2009536465A (en) * 2006-05-05 2009-10-08 フジフィルム ディマティックス, インコーポレイテッド Polishing of piezoelectric material
JP2015112877A (en) * 2013-12-13 2015-06-22 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation Electrostatic film diffusion bonding structure and process

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006123212A (en) * 2004-10-26 2006-05-18 Seiko Epson Corp Process for manufacturing liquid ejection head and liquid ejection head
US7571991B2 (en) 2005-09-16 2009-08-11 Fujifilm Corporation Liquid ejection head and manufacturing method thereof
JP2009536465A (en) * 2006-05-05 2009-10-08 フジフィルム ディマティックス, インコーポレイテッド Polishing of piezoelectric material
JP2015112877A (en) * 2013-12-13 2015-06-22 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation Electrostatic film diffusion bonding structure and process

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