JP2003145767A - Liquid discharge head, its manufacturing method and liquid discharge apparatus - Google Patents

Liquid discharge head, its manufacturing method and liquid discharge apparatus

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JP2003145767A
JP2003145767A JP2001344735A JP2001344735A JP2003145767A JP 2003145767 A JP2003145767 A JP 2003145767A JP 2001344735 A JP2001344735 A JP 2001344735A JP 2001344735 A JP2001344735 A JP 2001344735A JP 2003145767 A JP2003145767 A JP 2003145767A
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liquid
ejection
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liquid ejection
energy generating
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Katsura Fujita
桂 藤田
Genzo Kadoma
玄三 門間
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    • B41J2/14088Structure of heating means
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    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/13Heads having an integrated circuit

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a recording head, its manufacturing method and a liquid discharge apparatus in which breakage by separation is prevented. SOLUTION: In the liquid discharge head provided with discharge energy generating elements and liquid discharge parts set at positions where the discharge energy generating elements are formed, the discharge energy generating elements are formed on a surface of a semiconductor base and the liquid discharge parts are formed in the semiconductor base.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液体吐出ヘッドと
その製造方法に関し、特に、シリコン(Si)などの半
導体基体を用いた液体吐出ヘッド及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid discharge head and a method for manufacturing the same, and more particularly to a liquid discharge head and a device using a semiconductor substrate such as silicon (Si).

【0002】[0002]

【従来の技術】液体吐出ヘッドとして、インクジェット
プリンタなどの記録ヘッドを例にあげて説明する。
2. Description of the Related Art As a liquid ejection head, a recording head such as an ink jet printer will be described as an example.

【0003】以下、熱エネルギーによりインクを吐出さ
せるインクジェット記録ヘッドの場合を例に挙げて、液
体吐出ヘッド用基板について説明する。
A substrate for a liquid ejection head will be described below by taking an ink jet recording head that ejects ink by thermal energy as an example.

【0004】熱エネルギーを利用するインクジェット記
録ヘッドでは、吐出エネルギー発生素子としての発熱抵
抗体(ヒータ)によって発生した熱エネルギーを液体に
付与することにより、液体中で選択的に発泡現象を生じ
させ、その発泡のエネルギーにより吐出口からインク液
滴を吐出する。このようなインクジェット記録ヘッドで
は、記録密度(解像度)の向上のために、シリコン半導
体基板上などに微細な発熱抵抗体を多数個配置し、さら
に、発熱抵抗体ごとにその発熱抵抗体に対向するように
吐出口を配置しており、発熱抵抗体を駆動するための駆
動回路や周辺回路もシリコン半導体基板上に設けるよう
にしている。
In an ink jet recording head utilizing thermal energy, thermal energy generated by a heating resistor (heater) as an ejection energy generating element is applied to the liquid to selectively cause a bubbling phenomenon in the liquid. Ink droplets are ejected from the ejection port by the energy of the bubbling. In such an ink jet recording head, in order to improve the recording density (resolution), a large number of fine heating resistors are arranged on a silicon semiconductor substrate or the like, and each heating resistor faces the heating resistor. The discharge ports are arranged in this way, and a drive circuit and peripheral circuits for driving the heating resistor are also provided on the silicon semiconductor substrate.

【0005】図10はこのようなインクジェット記録ヘ
ッドの構成を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing the structure of such an ink jet recording head.

【0006】図10に示すように、インクジェット記録
ヘッドは、シリコン基板100の一方の主面上に、フィ
ールド酸化膜(LOCOS酸化膜)101、常圧CVD
(化学気相成長)法によるBPSG(ホウリンケイ酸ガ
ラス)層102、プラズマCVD法による酸化シリコン
膜103を積層し、酸化シリコン膜103上に発熱抵抗
体(ヒータ)110を形成し、さらに、発熱抵抗体11
0に対向するように、吐出口140を設けたものであ
る。図10では1個の発熱抵抗体110と1個の吐出口
140しか描かれていないが、実際には、1個のインク
ジェット記録ヘッドには数百個の発熱抵抗体及び吐出口
が設けられる。これらの発熱抵抗体は、単一のシリコン
基板100上に、図10の紙面に垂直な方向に、所定の
間隔(例えば40μm)で配置される。
As shown in FIG. 10, the ink jet recording head has a field oxide film (LOCOS oxide film) 101 and atmospheric pressure CVD on one main surface of a silicon substrate 100.
A BPSG (borophosphosilicate glass) layer 102 formed by a (chemical vapor deposition) method and a silicon oxide film 103 formed by a plasma CVD method are laminated, a heating resistor (heater) 110 is formed on the silicon oxide film 103, and a heating resistance is further formed. Body 11
The discharge port 140 is provided so as to face 0. In FIG. 10, only one heating resistor 110 and one ejection port 140 are drawn, but in reality, one inkjet recording head is provided with several hundreds of heating resistors and ejection ports. These heating resistors are arranged on a single silicon substrate 100 at a predetermined interval (for example, 40 μm) in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.

【0007】発熱抵抗体110などを保護するために、
さらに、発熱抵抗体110上を含めてシリコン基板10
0の上記の主面の全面に、パッシベーション層としてプ
ラズマCVDによる窒化シリコン膜104が形成されて
いる。窒化シリコン膜104の表面のうち発熱抵抗体1
10に対応する部位には、インク中に発生した気泡によ
るキャビテーション現象によって窒化シリコン膜110
が劣化することを防ぐために、耐キャビテーション保護
層として、タンタル(Ta)膜105が形成されてい
る。なお、シリコン基板100の発熱抵抗体110が形
成されていない方の主面の表面は、熱酸化膜106で覆
われている。
In order to protect the heating resistor 110 and the like,
Furthermore, the silicon substrate 10 including the heating resistor 110 is included.
A silicon nitride film 104 formed by plasma CVD is formed as a passivation layer on the entire main surface of No. 0. The heating resistor 1 on the surface of the silicon nitride film 104
In the portion corresponding to 10, the silicon nitride film 110 is formed due to the cavitation phenomenon due to the bubbles generated in the ink.
In order to prevent the deterioration of C, a tantalum (Ta) film 105 is formed as a cavitation-resistant protective layer. The surface of the main surface of the silicon substrate 100 on which the heating resistor 110 is not formed is covered with the thermal oxide film 106.

【0008】吐出口140は、シリコン基板100の上
記の主面を覆うように設けられた被覆樹脂層130に形
成されている。被覆樹脂層130と窒化シリコン膜10
4及びタンタル膜105との間には空間が形成されてお
り、この空間は、吐出口140から吐出すべき液体(イ
ンク)が満たされるところである。この空間のことを液
室150と呼ぶ。
The discharge port 140 is formed in the coating resin layer 130 provided so as to cover the above-mentioned main surface of the silicon substrate 100. Coating resin layer 130 and silicon nitride film 10
4 and the tantalum film 105, a space is formed, and the space is filled with the liquid (ink) to be ejected from the ejection port 140. This space is called a liquid chamber 150.

【0009】このように構成したインクジェット記録ヘ
ッドでは、発熱抵抗体110に通電することによって熱
を発生させると、その熱によって液室150中の吐出液
内に気泡が発生し、発生した気泡の作用力によって、吐
出口140から液滴が吐出する。連続した記録を行うた
めには、吐出口140から吐出した液滴の分だけ、液室
150に吐出液(インク)を補給しなければならない
が、吐出口140は紙などの被記録媒体に近接して配置
されるものであり、また、吐出口140と発熱抵抗体1
10との間隔も微小に設定されるものであるから、シリ
コン基板100の発熱抵抗体110が形成された側から
液室150内に吐出液を供給することは困難である。そ
こで、図示されるように、シリコン基板100を貫通す
る供給口120を設け、図示矢印で示す方向に供給口1
20を介して吐出液を流し、液室150内に吐出液を供
給するようにしている。この供給口120は、シリコン
基板100を選択的にエッチングすることによって形成
される。
In the ink jet recording head constructed as described above, when heat is generated by energizing the heating resistor 110, bubbles are generated in the discharge liquid in the liquid chamber 150 due to the heat, and the action of the bubbles thus generated. The droplets are ejected from the ejection port 140 by the force. In order to perform continuous recording, it is necessary to replenish the liquid chamber 150 with the discharge liquid (ink) for the amount of droplets discharged from the discharge port 140, but the discharge port 140 is close to the recording medium such as paper. And the discharge port 140 and the heating resistor 1
Since the distance from the silicon substrate 100 is also set to be minute, it is difficult to supply the discharge liquid into the liquid chamber 150 from the side of the silicon substrate 100 on which the heating resistor 110 is formed. Therefore, as shown in the figure, a supply port 120 penetrating the silicon substrate 100 is provided, and the supply port 1 is provided in the direction indicated by the arrow in the figure.
The discharge liquid is caused to flow through 20 to supply the discharge liquid into the liquid chamber 150. The supply port 120 is formed by selectively etching the silicon substrate 100.

【0010】図10に示したものでは、供給口120が
形成される領域においては、フィールド酸化膜101、
BPSG層102及び酸化シリコン膜103を設けず、
その代わりに、減圧CPD法で形成した窒化シリコン膜
107を設けるようにしている。この窒化シリコン膜1
07は、供給口120の形成領域及びその周辺のみに配
置されるようにパターニングされて設けられており、そ
の端部は、フィールド酸化膜101と酸化シリコン膜1
02との間に挟まれるように形成されている。供給口1
20の形成領域において、窒化シリコン膜107は、シ
リコン基板100の表面の薄い酸化膜108上に直接堆
積している。プラズマCVD法による窒化シリコン膜1
04は、この減圧CVD法による窒化シリコン膜107
の上にも形成されている。
In the structure shown in FIG. 10, in the region where the supply port 120 is formed, the field oxide film 101,
Without providing the BPSG layer 102 and the silicon oxide film 103,
Instead, the silicon nitride film 107 formed by the low pressure CPD method is provided. This silicon nitride film 1
07 is patterned and provided so as to be arranged only in the formation region of the supply port 120 and its periphery, and the end portion thereof is provided with the field oxide film 101 and the silicon oxide film 1.
It is formed so as to be sandwiched between 02 and. Supply port 1
In the formation region of 20, the silicon nitride film 107 is directly deposited on the thin oxide film 108 on the surface of the silicon substrate 100. Silicon nitride film 1 by plasma CVD method
Reference numeral 04 is a silicon nitride film 107 formed by the low pressure CVD method.
Is also formed on.

【0011】後述するように、エッチングの終期には、
形成された供給口120の底面に窒化シリコン膜107
が露出することになる。この段階で窒化シリコン膜10
7や窒化シリコン膜104が割れたりシリコン基板10
0から剥離したりすると、エッチング液が発熱抵抗体1
10の側に漏れ出すこととなり、好ましくない。そのた
め、特開平10−181032号公報にも記載されてい
るように、減圧CVDで窒化シリコン膜107を成膜す
ることにより、この窒化シリコン膜107の内部応力を
引っ張り応力とし、これによって、剥離などが起こらな
いようにしている。
As will be described later, at the end of etching,
The silicon nitride film 107 is formed on the bottom surface of the formed supply port 120.
Will be exposed. At this stage, the silicon nitride film 10
7 or the silicon nitride film 104 is cracked or the silicon substrate 10
When it is peeled off from 0, the etching solution is heated by the heating resistor 1.
It leaks out to the side of 10 and is not preferable. Therefore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-181032, by forming the silicon nitride film 107 by low pressure CVD, the internal stress of the silicon nitride film 107 is used as tensile stress, which causes peeling or the like. Is trying not to happen.

【0012】ここで、吐出エネルギー発生素子としての
発熱抵抗体110の構成について説明する。図11
(a)は発熱抵抗体(ヒータ)の構成を説明する概略斜
視図であり、図11(b)は発熱抵抗体とそれを駆動す
るスイッチ素子とを含む部分を示す回路図である。
Here, the structure of the heat generating resistor 110 as the ejection energy generating element will be described. Figure 11
11A is a schematic perspective view illustrating the configuration of a heating resistor (heater), and FIG. 11B is a circuit diagram showing a portion including the heating resistor and a switch element that drives the heating resistor.

【0013】発熱抵抗体110は、窒化タンタルシリコ
ン(TaSiN)などの電気抵抗性の材料からなる抵抗
層111と電極となるアルミニウム(Al)層112と
を同形状にパターニングして形成し、アルミニウム層1
12の一部を除去してその部分では抵抗層111のみが
存在するようにしたものである。この抵抗層111のみ
が存在する部分が、電気を通じたときに熱を発生する部
分(発熱面H)となる。図示したものでは、酸化シリコ
ン膜103上に抵抗層111及びアルミニウム層112
をこの順で成膜した後、まずコの字型となるように両方
の層の不要部分をエッチング除去し、さらに、発熱部分
となる部分においてアルミニウム層112のみを除去す
ることにより、発熱抵抗体110が完成する。その後、
全体がパッシベーション層である窒化シリコン膜104
で覆われることになる。
The heating resistor 110 is formed by patterning a resistance layer 111 made of an electrically resistive material such as tantalum silicon nitride (TaSiN) and an aluminum (Al) layer 112 serving as an electrode into the same shape, and forming an aluminum layer. 1
A part of 12 is removed so that only the resistance layer 111 exists in that part. The portion where only the resistance layer 111 exists serves as a portion (heat generating surface H) that generates heat when electricity is applied. In the illustrated example, the resistance layer 111 and the aluminum layer 112 are formed on the silicon oxide film 103.
After forming the film in this order, first, the unnecessary portions of both layers are removed by etching so as to form a U-shape, and further, only the aluminum layer 112 is removed in the portion that becomes the heat generating portion. 110 is completed. afterwards,
Silicon nitride film 104 which is entirely a passivation layer
Will be covered with.

【0014】発熱抵抗体110は、図11(b)に示す
ように、一端が例えば+30V程度の電源VHに接続さ
れ、他端が、駆動用のスイッチ素子であるMOS電界効
果トランジスタM1のドレインDに接続される。トラン
ジスタM1のソースSは接地され、ゲートGには駆動パ
ルスが印加されて駆動される。そこで、このトランジス
タM1を含む駆動回路やその他の周辺回路を、シリコン
基板100上に作りこむ場合には、BPSG層102及
び酸化シリコン膜103を層間絶縁膜、窒化シリコン膜
104をパッシベーション層とするように形成される。
フィールド酸化膜101は、駆動回路や周辺回路の形成
領域においては、素子分離のために使用される。
As shown in FIG. 11B, one end of the heating resistor 110 is connected to a power source V H of about +30 V, and the other end thereof is a drain of a MOS field effect transistor M1 which is a switching element for driving. Connected to D. The source S of the transistor M1 is grounded, and the gate G is driven by applying a drive pulse. Therefore, when a drive circuit including the transistor M1 and other peripheral circuits are formed on the silicon substrate 100, the BPSG layer 102 and the silicon oxide film 103 are used as an interlayer insulating film, and the silicon nitride film 104 is used as a passivation layer. Is formed.
The field oxide film 101 is used for element isolation in the drive circuit and peripheral circuit formation regions.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】従来の液体吐出ヘッド
においては、LSI等の製造に用いられるSiプロセス
によって駆動回路、周辺回路、ヒータ、供給口などをシ
リコン基板に形成し、その後は樹脂加工技術を用いて被
覆樹脂層や吐出口を形成する。つまり、吐出エネルギー
発生素子や駆動回路や周辺回路を構成するトランジスタ
などの半導体能動素子は無機材料で構成され、一方で、
吐出口や液室となる部分は有機材料で構成される。
In the conventional liquid discharge head, the drive circuit, the peripheral circuit, the heater, the supply port, etc. are formed on the silicon substrate by the Si process used for manufacturing the LSI or the like, and then the resin processing technique is used. Is used to form a coating resin layer and a discharge port. That is, the semiconductor active elements such as the ejection energy generating element, the transistor forming the drive circuit and the peripheral circuit are made of an inorganic material, while
The portion that becomes the discharge port and the liquid chamber is made of an organic material.

【0016】このため、被覆樹脂層が剥がれてヘッドが
破損することがあった。又、性質が異なる2つの加工プ
ロセスが混在することになり、この点からも工程が複雑
で製造コストが高いものとなっていた。
Therefore, the coating resin layer may be peeled off and the head may be damaged. Further, two processing processes having different properties are mixed, and from this point also the process is complicated and the manufacturing cost is high.

【0017】とりわけ、吐出口の数が膨大になり、基板
が長尺化したり、大面積化すると、剥離による破損がよ
り一層生じやすくなる。これを防止しようとすると、用
いることができる樹脂が希少で高価なものになったり、
製造技術が限られるなど、液体吐出ヘッドの製造上の制
限が多くなってしまう。
In particular, if the number of ejection ports becomes enormous and the substrate becomes long or has a large area, breakage due to peeling is more likely to occur. If you try to prevent this, the resin that can be used becomes rare and expensive,
There are many restrictions on manufacturing the liquid ejection head, such as limited manufacturing technology.

【0018】これとは、別に従来のヘッドでは吐出エネ
ルギー発生面となる発熱面が一対電極となる金属導電層
側に形成されるために、該面に段差が生じる。そのため
に、そこを覆う保護絶縁膜の厚さを薄し難かった。
In addition to this, in the conventional head, since the heat generating surface which is the ejection energy generating surface is formed on the side of the metal conductive layer which becomes the pair of electrodes, a step is formed on the surface. Therefore, it is difficult to reduce the thickness of the protective insulating film covering it.

【0019】そこで本発明の目的は、剥離による破損が
生じ難い記録ヘッド及びその製造方法並びに液体吐出装
置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a recording head, a method of manufacturing the same, and a liquid ejecting apparatus which are unlikely to be damaged by peeling.

【0020】本発明の別の目的は、低コストで製造でき
る記録ヘッド及びその製造方法並びに液体吐出装置を提
供することにある。
Another object of the present invention is to provide a recording head which can be manufactured at low cost, a method of manufacturing the same, and a liquid ejecting apparatus.

【0021】本発明の更に、別の目的は、比較的簡単な
プロセスで平坦な吐出エネルギー発生面を得ることがで
きる記録ヘッド及びその製造方法並びに液体吐出装置を
提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a recording head capable of obtaining a flat ejection energy generating surface by a relatively simple process, a method of manufacturing the same, and a liquid ejecting apparatus.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明は、吐出エネルギ
ー発生素子と前記吐出エネルギー発生素子が形成される
位置に設けられた液体吐出部とを備えた液体吐出ヘッド
において、前記吐出エネルギー発生素子が半導体基体の
表面上に形成され、前記液体吐出部が前記半導体基体内
に形成されていることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a liquid ejection head comprising an ejection energy generating element and a liquid ejecting portion provided at a position where the ejection energy generating element is formed, wherein the ejection energy generating element is It is characterized in that it is formed on the surface of the semiconductor substrate, and the liquid ejection portion is formed in the semiconductor substrate.

【0023】ここで、前記吐出エネルギー発生素子は薄
膜素子であるとよい。
Here, the ejection energy generating element may be a thin film element.

【0024】また、前記液体吐出部に連通する吐出口が
前記半導体基体の裏面に設けられているとよい。
Further, it is preferable that an ejection port communicating with the liquid ejection section is provided on the back surface of the semiconductor substrate.

【0025】複数の前記液体吐出部に連通する共通の液
体供給部が前記半導体基体内に形成されているとよい。
A common liquid supply section that communicates with a plurality of the liquid ejection sections may be formed in the semiconductor substrate.

【0026】前記吐出エネルギー発生素子の下方の、前
記半導体基体と絶縁層との間に、前記液体吐出部に露出
する金属又は金属化合物からなる保護層が設けられてい
るとよい。
It is preferable that a protective layer made of a metal or a metal compound exposed at the liquid ejection portion is provided below the ejection energy generating element and between the semiconductor substrate and the insulating layer.

【0027】前記半導体基体には、前記吐出エネルギー
発生素子を駆動する為の駆動回路を構成する半導体能動
素子の主要部が形成されているとよい。
It is preferable that a main part of a semiconductor active element forming a drive circuit for driving the ejection energy generating element is formed on the semiconductor substrate.

【0028】吐出エネルギー発生素子を構成する発熱抵
抗層の下方の絶縁層が窒化シリコンであるとよい。
It is preferable that the insulating layer below the heat generating resistance layer constituting the ejection energy generating element is silicon nitride.

【0029】前記液体供給路の内面に酸化膜が形成され
ているとよい。
An oxide film may be formed on the inner surface of the liquid supply passage.

【0030】前記液体吐出部に連通する液体供給路は、
前記基体の上面に設けられた絶縁膜に形成された供給口
に連通しているとよい。
The liquid supply path communicating with the liquid discharge section is
It is preferable to communicate with a supply port formed in an insulating film provided on the upper surface of the base.

【0031】前記液体吐出部は前記基体のP型半導体領
域に形成されているとよい。
The liquid ejection portion may be formed in a P-type semiconductor region of the base.

【0032】更に本発明は、吐出エネルギー発生素子と
前記吐出エネルギー発生素子が形成される位置に設けら
れた液体吐出部とを備え、前記吐出エネルギー発生素子
が半導体基体の表面上に形成され、前記液体吐出部が前
記半導体基体内に形成されている液体吐出ヘッドの製造
方法であって、前記半導体基体上の前記液体吐出部とな
る部分に溝を形成して、前記半導体基体とは異なる異種
材料にて埋め込む第1の工程と、前記半導体基体の表面
上に、前記吐出エネルギー発生素子を作る第2の工程
と、前記半導体基体の裏面側から前記溝に達する開口を
形成する第3の工程と、前記異種材料をエッチング除去
する第4の工程と、を有することを特徴とする。
Further, the present invention comprises an ejection energy generating element and a liquid ejecting portion provided at a position where the ejection energy generating element is formed, the ejection energy generating element being formed on a surface of a semiconductor substrate, A method of manufacturing a liquid ejection head in which a liquid ejection portion is formed in the semiconductor substrate, wherein a groove is formed in a portion of the semiconductor substrate that will be the liquid ejection portion, and a different material different from that of the semiconductor substrate is formed. And a second step of forming the ejection energy generating element on the surface of the semiconductor substrate, and a third step of forming an opening reaching the groove from the back surface side of the semiconductor substrate. And a fourth step of etching away the dissimilar material.

【0033】ここで、前記第2の工程と前記第3の工程
との間に行われ、前記半導体基体の裏面側に研削処理又
は研磨処理の少なくともいずれかの処理を施し、前記半
導体基体を薄くする工程を備えるとよい。
Here, the semiconductor substrate is thinned by performing at least one of a grinding process and a polishing process on the back surface side of the semiconductor substrate, which is performed between the second step and the third step. It is preferable to include a step of

【0034】そして、前記第3の工程の後に行われ、エ
ッチング除去された半導体の表面に低温酸化による酸化
薄膜を形成する工程を備えるとよい。
Then, a step of forming an oxide thin film by low temperature oxidation on the surface of the semiconductor removed by etching, which is performed after the third step, is preferable.

【0035】また、本発明は、上述した液体吐出ヘッド
と前記液体吐出部に供給される液体を収容する容器とを
有する液体吐出装置である。このため、従来行われてい
た樹脂加工プロセスを行う必要がなくなり、いわゆる、
半導体プロセスのみで、液体吐出ヘッドを作製すること
ができ、剥離による破損が少なく安価な液体吐出ヘッド
及び装置とその製造方法を提供できる。
The present invention is also a liquid ejecting apparatus having the above-mentioned liquid ejecting head and a container for accommodating the liquid to be supplied to the liquid ejecting section. Therefore, it is not necessary to perform the resin processing process that has been conventionally performed, and so-called
The liquid discharge head can be manufactured only by the semiconductor process, and the liquid discharge head and device which are less likely to be damaged by peeling and inexpensive and the manufacturing method thereof can be provided.

【0036】更に、本発明は、吐出エネルギー発生素子
と前記吐出エネルギー発生素子が形成される位置に設け
られた液体吐出部とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、
前記吐出エネルギー発生素子は、基体の表面上に形成さ
れた保護層と、該保護層上に形成された発熱抵抗層と、
該発熱抵抗層の表面上に形成された一対の電極となる金
属導電層と、を用いて作製されており、前記吐出エネル
ギー発生素子を構成する前記発熱抵抗層の裏面側に前記
液体吐出部が形成されていることを特徴とする。
Furthermore, the present invention provides a liquid discharge head comprising a discharge energy generating element and a liquid discharge section provided at a position where the discharge energy generating element is formed,
The discharge energy generating element includes a protective layer formed on the surface of the base body, and a heating resistance layer formed on the protective layer.
And a metal conductive layer serving as a pair of electrodes formed on the surface of the heat generating resistance layer, and the liquid discharge portion is provided on the back surface side of the heat generating resistance layer forming the discharge energy generating element. It is characterized by being formed.

【0037】この発明によれば、簡単な製造方法で平坦
な発熱面を得ることができる。
According to the present invention, a flat heating surface can be obtained by a simple manufacturing method.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】次に、本発明の各実施形態につい
て、図面を参照して説明する。 (実施形態1)図1は、本発明による液体吐出ヘッド1
の一実施形態の構造を示す平面図、図2は、図1中の吐
出口2のA−A’線断面構造を示す断面図、図3は図1
中のインク供給口3の構造を示すB−B’線断面図であ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 shows a liquid ejection head 1 according to the present invention.
2 is a plan view showing the structure of one embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure taken along the line AA ′ of the discharge port 2 in FIG. 1, and FIG.
It is a BB 'sectional view taken on the line showing the structure of the inside ink supply port 3.

【0039】図1〜3に示す本実施形態の液体吐出ヘッ
ドは、吐出エネルギー発生素子110と吐出エネルギー
発生素子110が形成される位置に設けられた液体吐出
部12とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、吐出エネル
ギー発生素子110が半導体基板11の表面上に形成さ
れ、液体吐出部12が半導体基板11内に形成されてい
ることを特徴とする。
The liquid discharge head of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is a liquid discharge head provided with a discharge energy generation element 110 and a liquid discharge section 12 provided at a position where the discharge energy generation element 110 is formed. The ejection energy generating element 110 is formed on the surface of the semiconductor substrate 11, and the liquid ejection portion 12 is formed inside the semiconductor substrate 11.

【0040】詳しくは、図1に示すようにヘッド1の裏
面には複数の吐出口2が配列され、その左右端にはイン
クのような液体の供給口3が配置されている。供給口3
は液体の供給路6によって全ての吐出口に連通してい
る。
More specifically, as shown in FIG. 1, a plurality of ejection openings 2 are arranged on the back surface of the head 1, and a supply opening 3 for a liquid such as ink is arranged at the left and right ends thereof. Supply port 3
Is connected to all discharge ports by a liquid supply path 6.

【0041】図2に示すように、各吐出口2に対して
は、液体を介して反対側に、それぞれが吐出動作を行う
ためのヒータ110が一対一又は一対多の関係で配列さ
れている。
As shown in FIG. 2, heaters 110 for performing ejection operations are arranged on the opposite sides of the respective ejection openings 2 with respect to the respective ejection openings 2 in a one-to-one or one-to-many relationship.

【0042】液体は、液体吐出部12において、吐出エ
ネルギーが付与されることによって、吐出口2から吐出
される。つまり、液体吐出部12とは、換言すれば、吐
出エネルギーが付与される液室のことである。ここで
は、液体吐出部12に対応して吐出エネルギー発生素子
であるヒータ110が設けられ、ヒータ110によって
熱エネルギーを付与された液体は、例えば液体吐出部1
2内に膜沸騰現象による気泡を発生させて、その発泡エ
ネルギーによって吐出口2から噴射される。
The liquid is ejected from the ejection port 2 by applying ejection energy in the liquid ejection section 12. That is, the liquid ejection unit 12 is, in other words, a liquid chamber to which ejection energy is applied. Here, a heater 110, which is an ejection energy generation element, is provided corresponding to the liquid ejection unit 12, and the liquid to which thermal energy is applied by the heater 110 is, for example, the liquid ejection unit 1.
Bubbles are generated in the film 2 due to the film boiling phenomenon, and the bubbles are ejected from the discharge port 2 by the foaming energy.

【0043】これらヒータ110に駆動信号を供給する
為の駆動回路5や周辺回路4は半導体基板11に集積回
路として形成されている。駆動回路5は、周辺回路4に
よって、その動作が制御される。周辺回路4は外部より
供給される印字制御信号によって制御される。駆動回路
5の代表例は、バイポーラトランジスタやMOSトラン
ジスタなどからなるスイッチ素子アレイであり、周辺回
路4の代表例はラッチ回路、シフトレジスタ、デコー
ダ、マルチプレクサ、電源回路などである。図2にしめ
されているMOSトランジスタの如き駆動素子は、駆動
回路5を構成する半導体能動素子の一例である。
The drive circuit 5 and the peripheral circuit 4 for supplying drive signals to these heaters 110 are formed on the semiconductor substrate 11 as an integrated circuit. The operation of the drive circuit 5 is controlled by the peripheral circuit 4. The peripheral circuit 4 is controlled by a print control signal supplied from the outside. A typical example of the drive circuit 5 is a switch element array including bipolar transistors and MOS transistors, and a typical example of the peripheral circuit 4 is a latch circuit, a shift register, a decoder, a multiplexer, a power supply circuit, and the like. The drive element such as the MOS transistor shown in FIG. 2 is an example of a semiconductor active element that constitutes the drive circuit 5.

【0044】図3に示すように基板の表面側に開口した
液体の供給口3から液体が各吐出口に共通の供給路6と
なる溝12内に供給される。
As shown in FIG. 3, the liquid is supplied from the liquid supply port 3 opened on the front surface side of the substrate into the groove 12 serving as the supply path 6 common to the respective discharge ports.

【0045】図2、3において、本例の液体吐出ヘッド
について具体例を挙げて更に詳しく説明する。
2 and 3, the liquid ejection head of this example will be described in more detail with reference to specific examples.

【0046】符号11は基板であり、単結晶シリコンな
どの半導体材料で構成される。
Reference numeral 11 is a substrate, which is made of a semiconductor material such as single crystal silicon.

【0047】12は、溝であり、ここが液体吐出部や液
体供給部となる。
Reference numeral 12 is a groove, which serves as a liquid discharge portion and a liquid supply portion.

【0048】13は、バイポーラトランジスタ、MOS
トランジスタ、ダイオードなどの、半導体能動素子であ
り、基板11の表面側内部に半導体能動素子の主要部
(エミッター、ベース、コレクター、ソース、ドレイ
ン、アノード、カソードなどの少なくともいずれか一
つ)が形成されている。
13 is a bipolar transistor, MOS
A semiconductor active element such as a transistor or a diode, and a main part (at least one of an emitter, a base, a collector, a source, a drain, an anode, a cathode, etc.) of the semiconductor active element is formed inside the surface side of the substrate 11. ing.

【0049】14は素子分離領域として機能する絶縁膜
であり、例えば選択酸化法により形成されたフィールド
酸化膜など、酸化シリコンなどで構成される。
Reference numeral 14 is an insulating film which functions as an element isolation region, and is made of, for example, silicon oxide such as a field oxide film formed by a selective oxidation method.

【0050】15は必要に応じて設けられる耐キャビテ
ーション用の保護膜であり、ここでは液体に接するため
に、液体に対する耐性が高く、またキャビテーション耐
性に優れた無機材料が好ましく用いられる。例えば、タ
ンタル、プラチナ、コバルト、ニッケル、モリブデン、
タングステン、或いは少なくともこれらのうち一種を含
む合金など金属である。或いはこれらの金属の珪化物、
窒化物、珪化窒化物であってもよい。
Reference numeral 15 is a protective film for cavitation resistance, which is provided if necessary. Here, since it comes into contact with a liquid, an inorganic material having high resistance to liquid and excellent cavitation resistance is preferably used. For example, tantalum, platinum, cobalt, nickel, molybdenum,
It is a metal such as tungsten or an alloy containing at least one of these. Or silicides of these metals,
It may be nitride or silicified nitride.

【0051】16は酸化シリコン膜などの絶縁膜であ
る。17は層間絶縁膜及びヒーターの保護膜として機能
する絶縁膜であり、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜或
いはそれらの積層膜などが好ましく用いられる。
Reference numeral 16 is an insulating film such as a silicon oxide film. Reference numeral 17 denotes an insulating film functioning as an interlayer insulating film and a protective film for the heater, and a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof is preferably used.

【0052】18は発熱抵抗層であり、硼化ハフニウ
ム、窒化タンタル、タンタルアルミニウム、窒化珪素タ
ンタルなどの非単結晶導電性材料が好ましく用いられ
る。
Reference numeral 18 is a heat generating resistance layer, and a non-single crystal conductive material such as hafnium boride, tantalum nitride, tantalum aluminum, or tantalum silicon nitride is preferably used.

【0053】19は発熱抵抗層18よりも低抵抗の金属
導電層であり、これが電極や配線となる。金属導電層1
9は、アルミニウム、アルミニウム銅、銅などの金属が
好ましく用いられる。
Reference numeral 19 denotes a metal conductive layer having a resistance lower than that of the heat generating resistance layer 18, and this serves as an electrode and wiring. Metal conductive layer 1
For 9, a metal such as aluminum, aluminum copper, or copper is preferably used.

【0054】20はパッシベーション膜と呼ばれる保護
膜であり、窒化シリコン膜などが好ましく用いられる。
Reference numeral 20 is a protective film called a passivation film, and a silicon nitride film or the like is preferably used.

【0055】以下に上述した液体吐出ヘッドの製造方法
について図4、5を参照して説明する。
A method of manufacturing the above-mentioned liquid ejection head will be described below with reference to FIGS.

【0056】基板としてP型の単結晶シリコンウエハー
のような半導体基板11を用意する。
A semiconductor substrate 11 such as a P-type single crystal silicon wafer is prepared as a substrate.

【0057】このP型のシリコン基板11の上面に、液
体吐出部及び供給路となる溝12をエッチングにより形
成する。
On the upper surface of the P-type silicon substrate 11, a groove 12 to be a liquid discharge part and a supply path is formed by etching.

【0058】溝12を、酸化シリコンなどの充填剤12
aを埋め込む。充填剤12aとしては、SOG(Spin O
n Glass)により形成できる絶縁性塗布材料が好ましく
用いられ、これにより溝12内を充填するように塗布
し、溝12外の絶縁性塗布材料をエッチングや研磨など
により除去すれば、溝内に充填剤12aを埋め込むこと
ができる。この充填剤12aにて埋め込まれた部分が後
に除去されて液体吐出部や供給部となる。
The groove 12 is filled with a filler 12 such as silicon oxide.
Embed a. As the filler 12a, SOG (Spin O
An insulating coating material that can be formed by n glass) is preferably used. By applying the insulating coating material so as to fill the inside of the groove 12 and removing the insulating coating material outside the groove 12 by etching or polishing, the inside of the groove is filled. The agent 12a can be embedded. The portion filled with the filler 12a is later removed to become a liquid ejection portion or a supply portion.

【0059】次に、必要に応じて、シリコン基板11と
反対導電型のウエルを形成する。続いて、LOCOS
(Local Oxidation of Silicon)によりSiO2のフィ
ールド酸化膜14を形成する。
Next, if necessary, a well of the opposite conductivity type to the silicon substrate 11 is formed. Then, LOCOS
A field oxide film 14 of SiO 2 is formed by (Local Oxidation of Silicon).

【0060】そして、熱酸化などにより、ゲート絶縁膜
を形成した後、その上に多結晶シリコンなどのゲート電
極を作製する。このゲート電極をマスクとしたセルフア
ラインによる不純物拡散により半導体能動素子13とな
るMOSトランジスタのソース・ドレインを形成する。
Then, after forming a gate insulating film by thermal oxidation or the like, a gate electrode made of polycrystalline silicon or the like is formed thereon. The source / drain of the MOS transistor to be the semiconductor active element 13 is formed by impurity diffusion by self-alignment using the gate electrode as a mask.

【0061】次に、充填剤12aの上面を覆うようにT
aなどの耐キャビテーション用の保護層15として堆積
させ、パターニングする。
Next, T is applied so as to cover the upper surface of the filler 12a.
It is deposited as a protection layer 15 for cavitation resistance such as a and patterned.

【0062】次に、酸化シリコン膜のような層間絶縁膜
16を堆積させ、半導体能動素子13のコンタクトホー
ル及び保護層15上の層間絶縁膜16を除去する。この
時、供給口3となる部分では溝12を露出するように層
間絶縁膜16を除去する。
Next, an interlayer insulating film 16 such as a silicon oxide film is deposited, and the contact hole of the semiconductor active element 13 and the interlayer insulating film 16 on the protective layer 15 are removed. At this time, the interlayer insulating film 16 is removed so that the groove 12 is exposed at the portion to be the supply port 3.

【0063】そして、半導体能動素子13に接続される
電極や配線を形成するために、アルミニウム銅などの金
属材料を堆積し、所定の配線形状にパターニングする。
Then, in order to form electrodes and wirings connected to the semiconductor active element 13, a metal material such as aluminum copper is deposited and patterned into a predetermined wiring shape.

【0064】次に、配線形状にパターニングされた金属
材料の層を覆い、露出した保護層15の上面を覆うよう
に窒化シリコン膜17を堆積させる。そして、スルーホ
ールとなる部分と、供給口3となる部分の窒化シリコン
膜17を除去する。供給口部分では窒化シリコン膜17
の開口の面積を、先に除去した層間絶縁膜16の開口面
積よりも小さくすることで、層間絶縁膜16の開口側端
部を覆うようにする。
Next, a silicon nitride film 17 is deposited so as to cover the metal material layer patterned into the wiring shape and to cover the exposed upper surface of the protective layer 15. Then, the portion of the silicon nitride film 17 that will be the through hole and the portion that will be the supply port 3 are removed. Silicon nitride film 17 is formed at the supply port.
The area of the opening is made smaller than the area of the opening of the interlayer insulating film 16 removed earlier so that the opening-side end of the interlayer insulating film 16 is covered.

【0065】続いて、ヒータを構成するために、非晶質
窒化珪素タンタルなどの発熱抵抗層18とアルミニウム
銅のような金属導電層19を堆積し、ドライエッチング
により両者を同時にパターニングする。続いて、ヒータ
の発熱部を形成するために金属導電層19の一部をエッ
チングにより除去する。
Subsequently, in order to form a heater, a heating resistance layer 18 such as amorphous silicon tantalum nitride and a metal conductive layer 19 such as aluminum copper are deposited, and both are simultaneously patterned by dry etching. Subsequently, part of the metal conductive layer 19 is removed by etching to form the heat generating portion of the heater.

【0066】窒化シリコン膜17上のヒーターや配線を
覆うように、窒化シリコン膜などのパシベーション膜2
0を堆積させる。
The passivation film 2 such as a silicon nitride film is formed so as to cover the heater and wiring on the silicon nitride film 17.
0 is deposited.

【0067】この後、図3に示したように、供給口3と
なる部分の窒化シリコン膜20をエッチングにより除去
して開口を形成する。このとき同時に、不図示ではある
が、金属導電層19上の窒化シリコン膜20の一部を選
択的に除去して外部とのコンタクト用の窓を開ける。
After this, as shown in FIG. 3, the silicon nitride film 20 in the portion to be the supply port 3 is removed by etching to form an opening. At this time, although not shown, at the same time, a part of the silicon nitride film 20 on the metal conductive layer 19 is selectively removed to open a window for contact with the outside.

【0068】次に、図5に示すように、シリコン基板1
1をバックグラインドにより適当な厚さになるまで研削
し、必要に応じて研磨を行い裏面を平滑にする。さら
に、高密度プラズマを利用した反応性イオンエッチング
などにより、高エッチングレートでシリコン基板の裏面
に充填剤12aにまで達する吐出口2を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, the silicon substrate 1
1 is ground by back grinding to an appropriate thickness, and if necessary, polished to make the back surface smooth. Further, the discharge port 2 reaching the filler 12a is formed on the back surface of the silicon substrate at a high etching rate by reactive ion etching using high density plasma or the like.

【0069】そして、溝12内の充填剤12aを除去す
る。前述したように、充填剤12aとしてSOGによる
絶縁性塗布材料を用いるとよい。これは、酸化シリコン
を主成分とする低密度の焼結体のようなものであるの
で、水とHFの比が100:1の希HF水溶液を用いて
充填剤12aを選択的にエッチング除去することができ
る。
Then, the filler 12a in the groove 12 is removed. As described above, it is preferable to use the insulating coating material of SOG as the filler 12a. Since this is like a low density sintered body containing silicon oxide as a main component, the filler 12a is selectively removed by etching using a dilute HF aqueous solution having a water to HF ratio of 100: 1. be able to.

【0070】この後、充填剤12aをエッチング除去し
た後の溝12の内壁面や吐出口2の内壁面、更にはシリ
コン基板の裏面などに耐インク性を向上するためのSi
2薄膜を低温酸化により形成する。
After that, Si for improving the ink resistance is formed on the inner wall surface of the groove 12 and the inner wall surface of the ejection port 2 after the filler 12a is removed by etching, and further on the back surface of the silicon substrate.
An O 2 thin film is formed by low temperature oxidation.

【0071】吐出口2を構成する各部の寸法の例につい
て述べると、形成される吐出口のノズルの厚さt1を2
0μm、充填剤の除去により形成される液体吐出部とな
る溝の液室の高さt2が20μm〜100μm、フィー
ルド酸化膜14の厚さを700nm、保護層15の厚さ
を230nm、絶縁膜膜16の厚さを600nm〜14
00nm、窒化シリコン膜17の厚さを300nm〜8
00nm、抵抗層18の厚さを30nm〜80nm、金
属導電層19の厚さを600nm〜1200nm、窒化
シリコン膜20の厚さを800nmとした。
An example of the size of each part constituting the discharge port 2 will be described. The thickness t1 of the nozzle of the discharge port to be formed is 2
0 μm, the height t2 of the liquid chamber of the groove serving as the liquid discharge portion formed by removing the filler is 20 μm to 100 μm, the thickness of the field oxide film 14 is 700 nm, the thickness of the protective layer 15 is 230 nm, and the insulating film is The thickness of 16 is 600 nm to 14
00 nm, and the thickness of the silicon nitride film 17 is 300 nm to 8 nm.
00 nm, the resistance layer 18 has a thickness of 30 nm to 80 nm, the metal conductive layer 19 has a thickness of 600 nm to 1200 nm, and the silicon nitride film 20 has a thickness of 800 nm.

【0072】液体吐出部および液体供給路のそれぞれに
おいて、充填剤を除去した後に形成される液室は連通
し、図1に示したような液体流路を構成する。そして、
動作時には各供給口3から供給された液体は各吐出口2
に運ばれて液滴として吐出される。
In each of the liquid ejection portion and the liquid supply passage, the liquid chamber formed after the filler is removed communicates with each other to form the liquid passage as shown in FIG. And
During operation, the liquid supplied from each supply port 3 is supplied to each discharge port 2
And is discharged as droplets.

【0073】上記のように構成される記録ヘッドにおい
ては、いわゆるシリコンプロセスによってのみ記録ヘッ
ド用の基板が形成されるため、剥離による破損が抑制さ
れ製造工程を簡略化することができるものとなってい
る。
In the recording head having the above-mentioned structure, the substrate for the recording head is formed only by the so-called silicon process, so that damage due to peeling is suppressed and the manufacturing process can be simplified. There is.

【0074】(実施形態2)図6は、本発明による液体
吐出ヘッドの一実施形態の構造を示す断面図である。こ
の形態の平面図は図1に示したものと同様である。
(Second Embodiment) FIG. 6 is a sectional view showing the structure of an embodiment of a liquid discharge head according to the present invention. The plan view of this form is similar to that shown in FIG.

【0075】図6に示す本実施形態の液体吐出ヘッド
は、吐出エネルギー発生素子110と吐出エネルギー発
生素子110が形成される位置に設けられた液体吐出部
22とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、吐出エネルギ
ー発生素子110が半導体基板21の表面上に形成さ
れ、液体吐出部22が半導体基板21内に形成されてい
ることを特徴とする。
The liquid discharge head of this embodiment shown in FIG. 6 is a liquid discharge head provided with a discharge energy generating element 110 and a liquid discharge portion 22 provided at a position where the discharge energy generating element 110 is formed. The energy generating element 110 is formed on the surface of the semiconductor substrate 21, and the liquid discharge part 22 is formed in the semiconductor substrate 21.

【0076】実施形態1と異なる点は、吐出エネルギー
発生素子としてのヒータ110が形成される位置であ
り、その他の部分は前述した実施形態1と同様である。
The difference from the first embodiment is the position where the heater 110 as the ejection energy generating element is formed, and the other parts are the same as those of the first embodiment described above.

【0077】符号21は基板であり、単結晶シリコンな
どの半導体材料で構成される。
Reference numeral 21 is a substrate, which is made of a semiconductor material such as single crystal silicon.

【0078】22は、溝、23は、半導体能動素子であ
り、ここでもMOSトランジスタの場合が図示されてい
る。24は素子分離領域、25は必要に応じて設けられ
る耐キャビテーション用の保護膜である。26は絶縁膜
及びヒーターの保護膜として機能する絶縁膜であり、酸
化シリコン膜、窒化シリコン膜、或いは、酸化シリコン
膜と窒化シリコン膜との積層膜などが好ましく用いられ
る。27は層間絶縁膜であり、酸化シリコン膜、窒化シ
リコン膜或いは、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との
積層膜などが好ましく用いられる。28は発熱抵抗層で
あり、硼化ハフニウム、窒化タンタル、タンタルアルミ
ニウム、窒化珪素タンタルなどの非単結晶導電性材料が
好ましく用いられる。29、31は電極や配線となる金
属導電層であり、アルミニウム、アルミニウム銅、銅な
どの金属が好ましく用いられる。30はパッシベーショ
ン膜と呼ばれる保護膜であり、窒化シリコン膜などが好
ましく用いられる。
Reference numeral 22 is a groove, and reference numeral 23 is a semiconductor active element, and a MOS transistor is shown here as well. Reference numeral 24 is an element isolation region, and 25 is a cavitation-resistant protective film provided as necessary. Reference numeral 26 is an insulating film that functions as an insulating film and a protective film for the heater, and a silicon oxide film, a silicon nitride film, a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, or the like is preferably used. Reference numeral 27 denotes an interlayer insulating film, which is preferably a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film. Reference numeral 28 denotes a heating resistance layer, and a non-single crystal conductive material such as hafnium boride, tantalum nitride, tantalum aluminum, or tantalum silicon nitride is preferably used. Reference numerals 29 and 31 denote metal conductive layers which will be electrodes and wirings, and metals such as aluminum, aluminum copper and copper are preferably used. Reference numeral 30 is a protective film called a passivation film, and a silicon nitride film or the like is preferably used.

【0079】以下に上述した液体吐出ヘッドの製造方法
について説明する。
A method of manufacturing the above-mentioned liquid ejection head will be described below.

【0080】基板として単結晶シリコンウエハーのよう
な半導体基板21を用意する。
A semiconductor substrate 21 such as a single crystal silicon wafer is prepared as a substrate.

【0081】このシリコン基板21の上面に、液体吐出
部及び供給路となる溝22をエッチングにより形成す
る。
On the upper surface of this silicon substrate 21, a groove 22 to be a liquid discharge part and a supply path is formed by etching.

【0082】溝22を、酸化シリコンなどの充填剤を埋
め込む。次に、シリコン基板21と反対導電型のウエル
を形成し、フィールド酸化膜24を形成する。
The groove 22 is filled with a filler such as silicon oxide. Next, a well of the opposite conductivity type to the silicon substrate 21 is formed, and a field oxide film 24 is formed.

【0083】そして、熱酸化などにより、ゲート絶縁膜
を形成した後、その上に多結晶シリコンなどのゲート電
極を作製する。このゲート電極をマスクとしたセルフア
ラインによる不純物拡散により半導体能動素子23とな
るMOSトランジスタのソース・ドレインを形成する。
Then, after forming a gate insulating film by thermal oxidation or the like, a gate electrode made of polycrystalline silicon or the like is formed thereon. The source / drain of the MOS transistor to be the semiconductor active element 23 is formed by impurity diffusion by self-alignment using the gate electrode as a mask.

【0084】次に、溝22内の充填剤の上面を覆うよう
にプラチナ、コバルト、タンタルなどの耐キャビテーシ
ョン用の保護層25として堆積させ、パターニングす
る。
Next, a cavitation-resistant protective layer 25 of platinum, cobalt, tantalum, or the like is deposited and patterned so as to cover the upper surface of the filler in the groove 22.

【0085】窒化シリコン膜のような層間絶縁膜26を
堆積させ、半導体能動素子23のコンタクトホールとな
る部分と供給口となる部分の層間絶縁膜26を除去す
る。
An inter-layer insulating film 26 such as a silicon nitride film is deposited, and the inter-layer insulating film 26 in the portions which will be the contact holes and the supply ports of the semiconductor active element 23 is removed.

【0086】そして、半導体能動素子23に接続される
電極や配線、及びヒータ110を形成するために、非晶
質窒化珪素タンタルなどの発熱抵抗層28とアルミニウ
ム銅のような金属導電層29を堆積し、ドライエッチン
グにより両者を同時にパターニングする。続いて、ヒー
タの発熱部を形成するために金属導電層29の一部をエ
ッチングにより除去する。
Then, in order to form electrodes and wirings connected to the semiconductor active element 23, and the heater 110, a heating resistance layer 28 such as amorphous silicon tantalum nitride and a metal conductive layer 29 such as aluminum copper are deposited. Then, both are simultaneously patterned by dry etching. Then, a part of the metal conductive layer 29 is removed by etching to form a heat generating portion of the heater.

【0087】次に、配線形状にパターニングされた金属
材料の層を覆うように酸化シリコン及び/又は窒化シリ
コン膜27を堆積させる。そして、スルーホールとなる
部分と、供給口3となる部分の膜27を除去する。
Next, a silicon oxide and / or silicon nitride film 27 is deposited so as to cover the metal material layer patterned into the wiring shape. Then, the film 27 in the portion to be the through hole and the portion to be the supply port 3 is removed.

【0088】アルミニウム銅などの金属導電層31を堆
積し、所定の配線形状にパターニングし、そして、配線
を覆うように、窒化シリコン膜などのパシベーション膜
30を堆積させる。
A metal conductive layer 31 of aluminum copper or the like is deposited and patterned into a predetermined wiring shape, and a passivation film 30 such as a silicon nitride film is deposited so as to cover the wiring.

【0089】この後、供給口3となる部分の窒化シリコ
ン膜30をエッチングにより除去して開口を形成する。
このとき同時に、金属導電層31上の窒化シリコン膜3
0の一部を選択的に除去して外部とのコンタクト用の窓
を開ける。
After that, the portion of the silicon nitride film 30 to be the supply port 3 is removed by etching to form an opening.
At the same time, the silicon nitride film 3 on the metal conductive layer 31 is simultaneously formed.
A part of 0 is selectively removed to open a window for external contact.

【0090】次に、図5に示した実施形態と同様にし
て、シリコン基板11をバックグラインドにより適当な
厚さになるまで研削し、必要に応じて研磨を行い裏面を
平滑にする。さらに、高密度プラズマを利用した反応性
イオンエッチングなどにより、高エッチングレートでシ
リコン基板の裏面に充填剤にまで達する吐出口2を形成
する。
Next, similarly to the embodiment shown in FIG. 5, the silicon substrate 11 is ground by back grinding to an appropriate thickness, and the back surface is smoothed by polishing if necessary. Further, the discharge port 2 reaching the filler is formed on the back surface of the silicon substrate at a high etching rate by reactive ion etching or the like using high density plasma.

【0091】そして、溝22内の充填剤を除去する。こ
の後、充填剤をエッチング除去した後の溝22の内壁面
や吐出口2の内壁面、更にはシリコン基板の裏面などに
耐インク性を向上するための酸化シリコン薄膜を低温酸
化により形成する。
Then, the filler in the groove 22 is removed. Then, a silicon oxide thin film for improving ink resistance is formed by low temperature oxidation on the inner wall surface of the groove 22 and the inner wall surface of the ejection port 2 after the filler is removed by etching, and further on the back surface of the silicon substrate.

【0092】本実施形態では、ヒータ110が下から1
層目のメタライゼーションによって形成されているの
で、ヒータ110と半導体能動素子23との接続部の段
差が小さくなっている。 (実施形態3)図7、8は、本発明による液体吐出ヘッ
ドの一実施形態の構造を示しており、図7は平面図、図
8は図7のAA’線による断面図である。
In this embodiment, the heater 110 is arranged from the bottom one
Since it is formed by the metallization of the layer, the step difference at the connecting portion between the heater 110 and the semiconductor active element 23 is small. (Embodiment 3) FIGS. 7 and 8 show the structure of an embodiment of the liquid discharge head according to the present invention. FIG. 7 is a plan view and FIG. 8 is a sectional view taken along the line AA 'in FIG.

【0093】図7、8に示す本実施形態の液体吐出ヘッ
ドは、吐出エネルギー発生素子110と吐出エネルギー
発生素子110が形成される位置に設けられた液体吐出
部12とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、吐出エネル
ギー発生素子110が半導体基板11の表面上に形成さ
れ、液体吐出部12が半導体基板11内に形成されてい
ることを特徴とする。
The liquid discharge head of this embodiment shown in FIGS. 7 and 8 is a liquid discharge head including a discharge energy generating element 110 and a liquid discharge section 12 provided at a position where the discharge energy generating element 110 is formed. The ejection energy generating element 110 is formed on the surface of the semiconductor substrate 11, and the liquid ejection portion 12 is formed inside the semiconductor substrate 11.

【0094】詳しくは、図7に示すようにヘッド1の裏
面には複数の吐出口2が配列され、各吐出口は液体吐出
部12に連通しており、各液体吐出部はその配列方向に
沿って設けられた横長の共通液体供給路6に連通してい
る。
More specifically, as shown in FIG. 7, a plurality of ejection openings 2 are arranged on the back surface of the head 1, each ejection opening communicates with the liquid ejection portion 12, and each liquid ejection portion is arranged in the arrangement direction. It communicates with a horizontally long common liquid supply path 6 provided along the line.

【0095】ここでは、共通の液体供給路6の上面が液
体の供給口を兼ねている。
Here, the upper surface of the common liquid supply path 6 also serves as the liquid supply port.

【0096】共通の液体供給路6の上面に設けられた供
給口から供給された液体は供給路6を介して各液体吐出
部12に供給される。ここで、ヒーターにより、吐出エ
ネルギーが付与される。
The liquid supplied from the supply port provided on the upper surface of the common liquid supply passage 6 is supplied to each liquid ejecting section 12 through the supply passage 6. Here, discharge energy is applied by the heater.

【0097】液体吐出部12の高さt2は、供給路6の
高さと同じなので、同一工程で液体吐出部と供給路とを
形成できる。
Since the height t2 of the liquid ejection portion 12 is the same as the height of the supply passage 6, the liquid ejection portion and the supply passage can be formed in the same step.

【0098】又、ヒータ110の構成としては、図8に
代えて、前述した図6の実施形態と同様の構成を採用す
ることも好ましいものである。
It is also preferable that the heater 110 has a configuration similar to that of the above-described embodiment of FIG. 6 instead of that of FIG.

【0099】なお、以上説明した各実施形態において
は、吐出エネルギー発生素子として発熱抵抗体(ヒー
タ)を用いるものとして説明したが、液体吐出エネルギ
ー発生素子としては薄膜ピエゾ素子のように機械的に変
異する素子を用いてもよく、その種類は特に限定される
ものではない。また、それらの層構成も特に限定される
ものではない。
In each of the embodiments described above, the heating resistor (heater) is used as the discharge energy generating element, but the liquid discharge energy generating element is mechanically changed like a thin film piezo element. The element may be used, and the type thereof is not particularly limited. Moreover, the layer structure thereof is not particularly limited.

【0100】また、吐出口2が基板の裏面に形成される
構成について説明したが、図示した構成の基板をシリコ
ンウエハからダイシングして、チップ化した時に基板1
1、21の側面に溝の一部が露出して吐出口となるよう
にして、吐出エネルギー発生素子の下面とほぼ平行に液
体を吐出する構成であってもよい。又、基板としてはN
型の基板を用いることもできるが、P型の基板を用いて
ヘッド使用時には基板を接地電位に保持し、吐出口や液
吐出部などをP型の半導体領域に形成することが好まし
いものである。
Further, the structure in which the ejection port 2 is formed on the back surface of the substrate has been described. However, when the substrate having the illustrated structure is diced from a silicon wafer to be made into chips, the substrate 1
A part of the groove may be exposed on the side surfaces of the first and the second holes to form a discharge port, and the liquid may be discharged substantially parallel to the lower surface of the discharge energy generating element. Also, the substrate is N
Although it is possible to use a type substrate, it is preferable to use a P type substrate, hold the substrate at the ground potential when using the head, and form the discharge port, the liquid discharge portion, and the like in the P type semiconductor region. .

【0101】又、以上説明した各実施形態は、吐出エネ
ルギー発生素子と前記吐出エネルギー発生素子が形成さ
れる位置に設けられた液体吐出部とを備えた液体吐出ヘ
ッドにおいて、前記吐出エネルギー発生素子は、基板の
表面上に形成された保護層と、該保護層上に形成された
発熱抵抗層と、該発熱抵抗層の表面上に形成された一対
の電極となる金属導電層と、を用いて作製されており、
前記吐出エネルギー発生素子を構成する前記発熱抵抗層
の裏面側に前記液体吐出部が形成されていることを特徴
とするものでもあり、この場合には、簡単な製造方法で
平坦な発熱面を得ることができる。 (液体吐出装置)次に、本発明による液体吐出装置、す
なわち、上述したような記録ヘッドによるインクジェッ
ト記録ヘッドを備えるインクジェット記録装置を説明す
る。図9は、このようなインクジェット記録装置の構成
を示す模式的斜視図である。ここでは、インクジェット
記録ヘッド52とインクを収容する容器としてのインク
タンク53を一体化した構造を有するヘッドカートリッ
ジ51が用いられている。
Further, in each of the embodiments described above, in the liquid ejection head including the ejection energy generating element and the liquid ejecting portion provided at the position where the ejection energy generating element is formed, the ejection energy generating element is Using a protective layer formed on the surface of the substrate, a heat generating resistance layer formed on the protective layer, and a metal conductive layer serving as a pair of electrodes formed on the surface of the heat generating resistance layer. Has been made,
It is also characterized in that the liquid ejection portion is formed on the back surface side of the heating resistance layer that constitutes the ejection energy generating element, and in this case, a flat heating surface is obtained by a simple manufacturing method. be able to. (Liquid Ejecting Device) Next, a liquid ejecting device according to the present invention, that is, an inkjet recording device including an inkjet recording head including the recording head as described above will be described. FIG. 9 is a schematic perspective view showing the configuration of such an ink jet recording apparatus. Here, a head cartridge 51 having a structure in which an inkjet recording head 52 and an ink tank 53 as a container for containing ink are integrated is used.

【0102】ヘッドカートリッジ51は、キャリッジ5
4に交換可能(着脱自在)に搭載されている。キャリッ
ジ54はキャリッジ駆動軸(リードスクリュー)55の
回動により、キャリッジ駆動軸55およびガイド軸56
に沿って図中のX、Y方向(主走査方向)に往復移動す
る。すなわち、キャリッジ駆動軸55には螺旋溝57が
形成されており、キャリッジ54には螺旋溝57に係合
するピン(不図示)が設けられており、キャリッジ駆動
軸55の回転に伴ない、螺旋溝57に沿ってキャリッジ
54が平行移動するように構成されている。また、ヘッ
ドカートリッジ51は、キャリッジ54に対し位置決め
手段によって所定位置に固定されるとともに、キャリッ
ジ54と記録装置本体側の制御回路とを接続するフレキ
シブルケーブルに対し接点を介して電気接続されてい
る。
The head cartridge 51 is the carriage 5
4 is replaceable (detachable). The carriage 54 is rotated by a carriage drive shaft (lead screw) 55 so that the carriage drive shaft 55 and the guide shaft 56 are rotated.
And reciprocates in the X and Y directions (main scanning direction). That is, a spiral groove 57 is formed on the carriage drive shaft 55, and a pin (not shown) that engages with the spiral groove 57 is provided on the carriage 54. As the carriage drive shaft 55 rotates, the spiral groove 57 is formed. The carriage 54 is configured to move in parallel along the groove 57. The head cartridge 51 is fixed to the carriage 54 at a predetermined position by a positioning means, and is electrically connected to a flexible cable connecting the carriage 54 and a control circuit on the recording apparatus main body side through a contact.

【0103】図6において、キャリッジ54の移動範囲
内の対向する位置には、供給された被記録材58を保持
しかつ紙送り(搬送)するための搬送ローラ59が、キ
ャリッジ駆動軸55と平行にかつ回転可能に軸支されて
いる。図示の例では、搬送ローラ59はプラテン(プラ
テンローラ)をも兼ねている。搬送ローラ59は、搬送
モータ60によって回転駆動される。また、被記録材5
8は、記録位置において紙押え板61により、キャリッ
ジ54の移動(主走査)方向にわたって搬送ローラ(プ
ラテンローラ)59に押圧されている。
In FIG. 6, a conveyance roller 59 for holding the supplied recording material 58 and for feeding (conveying) the recording material 58 is provided in parallel with the carriage driving shaft 55 at a position facing each other within the movement range of the carriage 54. It is rotatably and rotatably supported. In the illustrated example, the transport roller 59 also serves as a platen (platen roller). The carry roller 59 is rotationally driven by a carry motor 60. In addition, the recording material 5
At the recording position, the paper pressing plate 61 presses the conveying roller (platen roller) 59 in the moving (main scanning) direction of the carriage 54.

【0104】記録装置本体側には駆動モータ62が装着
されており、キャリッジ駆動軸(リードスクリュー)5
5は、駆動力伝達ギヤ63、64を介して回転駆動され
る。そして、駆動モータ62の正逆回転でキャリッジ駆
動軸55の回転方向を正逆転させることにより、キャリ
ッジ54の移動方向(矢印X、Y)を切り換えるように
なっている。
A drive motor 62 is mounted on the recording apparatus main body side, and the carriage drive shaft (lead screw) 5
5 is rotationally driven via the driving force transmission gears 63 and 64. By rotating the carriage drive shaft 55 forward and backward by rotating the drive motor 62 forward and backward, the moving direction (arrows X and Y) of the carriage 54 is switched.

【0105】キャリッジ54の移動範囲であって記録領
域を外れた所定位置(図示左側の位置)には、キャリッ
ジ54のホームポジションが設定されている。このホー
ムポジションの近傍にはフォトカプラー65が配設され
ている。このフォトカプラー65は、キャリッジ54が
ホームポジションに到達した時、キャリッジ54に設け
られたレバー66の侵入を検知することにより、キャリ
ッジ54がホームポジションに到達したことを検出する
ものである。すなわち、このフォトカプラー65は、記
録ヘッド52がホームポジションに到達した時に、駆動
モータ62の回転方向を切り換えてキャリッジ移動方向
を反転させたり、記録ヘッド52の吐出口の目詰まりを
取り除いたり防止したりするための回復動作を開始した
りするなど、記録装置の各種の動作を制御するための検
知手段(センサ)として使用される。
The home position of the carriage 54 is set at a predetermined position (position on the left side in the drawing) outside the recording area within the moving range of the carriage 54. A photo coupler 65 is arranged near the home position. The photocoupler 65 detects that the carriage 54 reaches the home position by detecting the intrusion of the lever 66 provided on the carriage 54 when the carriage 54 reaches the home position. That is, when the recording head 52 reaches the home position, the photo coupler 65 prevents the rotation direction of the drive motor 62 from being switched to reverse the carriage movement direction and the clogging of the ejection port of the recording head 52 to be removed. It is used as a detection means (sensor) for controlling various operations of the printing apparatus, such as starting a recovery operation for resetting.

【0106】ホームポジションには、ヘッドカートリッ
ジ51の記録ヘッド52の吐出口面を覆う(密閉)する
ためのキャップ68が設けられている。キャップ68
は、キャップホルダ69により、吐出口面に対して密着
および離隔する方向に移動可能に支持されている。キャ
ップ68と記録領域との間には、吐出口面を拭き取り清
掃(クリーニング)するためのブレード(クリーニング
部材)70が配設されている。このブレード70は、本
体支持板71に支持されたブレードホルダ72により、
吐出口面を拭き取り可能な前進位置と吐出口面に接触し
ない後退位置との間で移動可能に保持されている。
At the home position, a cap 68 for covering (sealing) the ejection opening surface of the recording head 52 of the head cartridge 51 is provided. Cap 68
Are supported by the cap holder 69 so as to be movable in a direction in which they closely contact and separate from the ejection port surface. A blade (cleaning member) 70 for wiping and cleaning (cleaning) the ejection port surface is disposed between the cap 68 and the recording area. The blade 70 is supported by a blade holder 72 supported by a main body support plate 71.
It is movably held between a forward position where the ejection port surface can be wiped and a retracted position where it does not contact the ejection port surface.

【0107】なお、吐出口面のクリーニング手段として
は、ブレード70のような形態の他、異物を除去できる
部材であれば種々の形態のものを使用することができ
る。また、吐出口面のキャッピング、吐出口面のクリー
ニングなどの動作は、キャリッジ54がホームポジショ
ン側の領域に来た時、キャリッジ駆動軸55の螺旋溝5
7の作用により、キャリッジ54をそれらの対応位置に
所定のタイミングで停止または移動させながら実行され
る。
As the means for cleaning the ejection port surface, in addition to the form of the blade 70, various forms can be used as long as it is a member capable of removing foreign matters. Further, when the carriage 54 comes to the area on the home position side, the spiral groove 5 of the carriage drive shaft 55 is used for operations such as capping of the discharge port surface and cleaning of the discharge port surface.
By the action of 7, the carriage 54 is executed while being stopped or moved to their corresponding positions at a predetermined timing.

【0108】本発明の液体吐出装置として、インクジェ
ット記録装置を例に挙げて説明したが、本発明は、DN
A含有の液体を吐出してDNAチップを作製する装置
や、有機半導体材料含有の液体を吐出してトランジスタ
を作製する装置などに適用することも可能である。
Although the ink jet recording apparatus has been described as an example of the liquid ejecting apparatus of the present invention, the present invention is not limited to the DN.
It can also be applied to an apparatus for producing a DNA chip by ejecting a liquid containing A, an apparatus for producing a transistor by ejecting a liquid containing an organic semiconductor material, and the like.

【0109】[0109]

【発明の効果】以上説明したように、第1の発明は、い
わゆる半導体プロセスのみで液体吐出ヘッドを作製する
ことができるため、作製工程を簡略化することができ、
安価な液体吐出ヘッドを提供することができる。又、第
2の発明によれば、簡単な製造方法で平坦な発熱面を得
ることができる。
As described above, according to the first aspect of the invention, since the liquid discharge head can be manufactured only by the so-called semiconductor process, the manufacturing process can be simplified.
It is possible to provide an inexpensive liquid ejection head. Further, according to the second invention, it is possible to obtain a flat heating surface by a simple manufacturing method.

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

【図1】本発明の一実施の形態による液体吐出ヘッド用
基板の模式的平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view of a liquid ejection head substrate according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す液体吐出ヘッドの吐出口付近の模式
断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view near a discharge port of the liquid discharge head shown in FIG.

【図3】図1に示す液体吐出ヘッドの供給口付近の模式
断面図である。
3 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the supply port of the liquid ejection head shown in FIG.

【図4】図1に示す液体吐出ヘッドの製造工程を説明す
るための模式断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the liquid ejection head shown in FIG.

【図5】図1に示す液体吐出ヘッドの製造工程を説明す
るための模式断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the liquid ejection head shown in FIG.

【図6】本発明の別の実施の形態による液体吐出ヘッド
の吐出口付近の模式断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of a discharge port of a liquid discharge head according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の更に別の実施の形態による液体吐出ヘ
ッドの模式的平面図である。
FIG. 7 is a schematic plan view of a liquid ejection head according to still another embodiment of the present invention.

【図8】図7に示した液体吐出ヘッドの吐出口付近の模
式断面図である。
8 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the ejection port of the liquid ejection head shown in FIG.

【図9】本発明の液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置
の一例を示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing an example of a liquid ejection apparatus having a liquid ejection head of the present invention.

【図10】従来のインクジェット記録ヘッドの構成を示
す模式断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a conventional inkjet recording head.

【図11】(a)は発熱抵抗体を示す斜視図であり、
(b)は発熱抵抗体とそれを駆動するスイッチ素子(M
OS電界効果トランジスタ)とを含む回路を示す回路図
である。
FIG. 11A is a perspective view showing a heating resistor,
(B) is a heating resistor and a switching element (M
Is a circuit diagram including a circuit including an OS field effect transistor).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 液体吐出ヘッド 2 吐出口 3 供給口 4 周辺回路 5 駆動回路 6 供給路 11、21 基板 12、22 溝 12a 充填剤 13、23 半導体能動素子 14、24 素子分離領域膜 15、25 保護層 16、26 絶縁膜 17、27 層間絶縁膜 18、28 発熱抵抗層 19、29、31 金属導電層 20、30 パシベーション膜 1 Liquid ejection head 2 outlet 3 supply ports 4 peripheral circuits 5 drive circuit 6 supply paths 11, 21 substrate 12, 22 groove 12a filler 13, 23 Semiconductor active device 14, 24 Element isolation region film 15, 25 Protective layer 16, 26 Insulation film 17, 27 Interlayer insulation film 18, 28 Heating resistance layer 19, 29, 31 Metal conductive layer 20, 30 passivation film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/06 Fターム(参考) 2C057 AF65 AF93 AG12 AG46 AG83 AK07 AP14 AP32 AP56 AQ02 BA04 BA13 5F038 AR06 AR07 AV04 AV05 AV06 CD18 EZ15 EZ20 5F048 AB07 AB10 AC10 BA01 BE03 BF16 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 27/06 F term (reference) 2C057 AF65 AF93 AG12 AG46 AG83 AK07 AP14 AP32 AP56 AQ02 BA04 BA13 5F038 AR06 AR07 AV04 AV05 AV06 CD18 EZ15 EZ20 5F048 AB07 AB10 AC10 BA01 BE03 BF16

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 吐出エネルギー発生素子と前記吐出エネ
ルギー発生素子が形成される位置に設けられた液体吐出
部とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、 前記吐出エネルギー発生素子が半導体基体の表面上に形
成され、 前記液体吐出部が前記半導体基体内に形成されているこ
とを特徴とする液体吐出ヘッド。
1. A liquid ejection head comprising an ejection energy generation element and a liquid ejection section provided at a position where the ejection energy generation element is formed, wherein the ejection energy generation element is formed on a surface of a semiconductor substrate. A liquid discharge head, wherein the liquid discharge section is formed in the semiconductor substrate.
【請求項2】請求項1記載の液体吐出ヘッドにおいて、 前記吐出エネルギー発生素子は薄膜素子であることを特
徴とする液体吐出ヘッド。
2. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the ejection energy generating element is a thin film element.
【請求項3】請求項1記載の液体吐出ヘッドにおいて、 前記液体吐出部に連通する吐出口が前記半導体基体の裏
面に設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. The liquid ejection head according to claim 1, wherein an ejection port communicating with the liquid ejection portion is provided on the back surface of the semiconductor substrate.
【請求項4】請求項1記載の液体吐出ヘッドにおいて、 複数の前記液体吐出部に連通する共通の液体供給部が前
記半導体基体内に形成されていることを特徴とする液体
吐出ヘッド。
4. The liquid ejection head according to claim 1, wherein a common liquid supply portion communicating with the plurality of liquid ejection portions is formed in the semiconductor substrate.
【請求項5】請求項1記載の液体吐出ヘッドにおいて、 前記吐出エネルギー発生素子の下方の、前記半導体基板
と絶縁層との間に、前記液体吐出部に露出する金属又は
金属化合物からなる保護層が設けられていることを特徴
とする液体吐出ヘッド。
5. The liquid ejection head according to claim 1, wherein a protective layer made of a metal or a metal compound exposed at the liquid ejection portion is provided below the ejection energy generating element, between the semiconductor substrate and the insulating layer. A liquid ejecting head, comprising:
【請求項6】請求項1記載の液体吐出ヘッドにおいて、 前記半導体基体には、前記吐出エネルギー発生素子を駆
動する為の駆動回路を構成する半導体能動素子の主要部
が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is provided with a main part of a semiconductor active element forming a drive circuit for driving the ejection energy generating element. And liquid ejection head.
【請求項7】請求項1記載の液体吐出ヘッドにおいて、 前記吐出エネルギー発生素子を構成する発熱抵抗層の下
方の絶縁層が窒化シリコンであることを特徴とする液体
吐出ヘッド。
7. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the insulating layer below the heating resistance layer forming the discharge energy generating element is silicon nitride.
【請求項8】 請求項1記載の液体吐出ヘッドにおい
て、 前記液体吐出部の内面に酸化膜が形成されていることを
特徴とする液体吐出ヘッド。
8. The liquid ejection head according to claim 1, wherein an oxide film is formed on an inner surface of the liquid ejection portion.
【請求項9】 請求項1記載の液体吐出ヘッドにおい
て、 前記液体吐出部に連通する液体供給路は、前記半導体基
体の上面に設けられた絶縁膜に形成された供給口に連通
していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
9. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the liquid supply passage communicating with the liquid ejection portion communicates with a supply port formed in an insulating film provided on the upper surface of the semiconductor substrate. A liquid ejection head characterized by.
【請求項10】 請求項1記載の液体吐出ヘッドにおい
て、 前記液体吐出部は前記半導体基体のP型半導体領域に形
成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
10. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the liquid ejection portion is formed in a P-type semiconductor region of the semiconductor substrate.
【請求項11】吐出エネルギー発生素子と前記吐出エネ
ルギー発生素子が形成される位置に設けられた液体吐出
部とを備え、前記吐出エネルギー発生素子が半導体基体
の表面上に形成され、前記液体吐出部が前記半導体基体
内に形成されている液体吐出ヘッドの製造方法であっ
て、 前記半導体基体上の前記液体吐出部となる部分に溝を形
成して、前記半導体基体とは異なる異種材料にて埋め込
む第1の工程と、 前記半導体基体の表面上に、前記吐出エネルギー発生素
子を作る第2の工程と、 前記半導体基体の裏面側から前記溝に達する開口を形成
する第3の工程と、 前記異種材料をエッチング除去する第4の工程と、 を有することを特徴とする記録ヘッドの製造方法。
11. An ejection energy generating element and a liquid ejecting portion provided at a position where the ejection energy generating element is formed, the ejection energy generating element being formed on a surface of a semiconductor substrate, and the liquid ejecting portion. Is a method of manufacturing a liquid ejection head formed in the semiconductor substrate, wherein a groove is formed in a portion of the semiconductor substrate that will be the liquid ejection portion, and is filled with a different material different from that of the semiconductor substrate. A first step; a second step of forming the ejection energy generating element on the front surface of the semiconductor substrate; a third step of forming an opening reaching the groove from the back surface side of the semiconductor substrate; A fourth step of removing the material by etching, and a method of manufacturing a recording head, comprising:
【請求項12】 請求項11記載の記録ヘッドの製造方
法において、 前記第2の工程と前記第3の工程との間に行われ、前記
半導体基体の裏面側に研削処理又は研磨処理の少なくと
もいずれかの処理を施し、前記半導体基体を薄くする工
程を備えることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方
法。
12. The method of manufacturing a recording head according to claim 11, wherein at least one of a grinding process and a polishing process performed on the back surface side of the semiconductor substrate is performed between the second step and the third step. A method of manufacturing a liquid ejection head, comprising the step of subjecting the semiconductor substrate to a thin treatment.
【請求項13】 請求項11または請求項12に記載の
液体吐出ヘッドの製造方法において、 前記第3の工程の後に行われ、エッチング除去された半
導体の表面に低温酸化による酸化薄膜を形成する工程を
備えることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
13. The method for manufacturing a liquid ejection head according to claim 11, wherein a step of forming an oxide thin film by low temperature oxidation on the surface of the semiconductor removed by etching after the third step. A method of manufacturing a liquid ejection head, comprising:
【請求項14】吐出エネルギー発生素子と前記吐出エネ
ルギー発生素子が形成される位置に設けられた液体吐出
部とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、 前記吐出エネルギー発生素子は、基板の表面上に形成さ
れた保護層と、該保護層上に形成された発熱抵抗層と、
該発熱抵抗層の表面上に形成された一対の電極となる金
属導電層と、を用いて作製されており、 前記吐出エネルギー発生素子を構成する前記発熱抵抗層
の裏面側に前記液体吐出部が形成されていることを特徴
とする液体吐出ヘッド。
14. A liquid ejection head comprising an ejection energy generating element and a liquid ejecting portion provided at a position where the ejection energy generating element is formed, wherein the ejection energy generating element is formed on a surface of a substrate. A protective layer, and a heating resistance layer formed on the protective layer,
And a metal conductive layer serving as a pair of electrodes formed on the surface of the heat generation resistance layer, and the liquid discharge part is provided on the back surface side of the heat generation resistance layer forming the discharge energy generating element. A liquid ejection head characterized in that it is formed.
【請求項15】 請求項1ないし請求項10、及び請求
項14のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと前記液体吐
出部に供給される液体を収容する容器とを有する液体吐
出装置。
15. A liquid ejecting apparatus comprising: the liquid ejecting head according to claim 1; and a container that stores a liquid to be supplied to the liquid ejecting section.
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