JP2005119212A - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法に関し、特に発熱素子と発熱素子を駆動するトランジスタとを一体に基板上に形成したサーマル方式によるインクジェットプリンタに適用して、従来に比して寄生抵抗の値を小さくして効率良く発熱素子を駆動することができるようにする。
【解決手段】 本発明は、発熱素子を駆動する金属酸化物電界効果型トランジスタの少なくともソース領域の拡散層表面を金属シリサイド層により形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法に関し、特に発熱素子と発熱素子を駆動するトランジスタとを一体に基板上に形成したサーマル方式によるインクジェットプリンタに適用することができる。本発明は、発熱素子を駆動する金属酸化物電界効果型トランジスタの少なくともソース領域の拡散層表面を金属シリサイド層により形成することにより、従来に比して寄生抵抗の値を小さくして効率良く発熱素子を駆動することができるようにする。

近年、画像処理等の分野において、ハードコピーのカラー化に対するニーズが高まってきている。このニーズに対して、従来、昇華型熱転写方式、溶融熱転写方式、インクジェット方式、電子写真方式及び熱現像銀塩方式等のカラーコピー方式が提案されている。

これらの方式のうちインクジェット方式は、液体吐出ヘッドであるプリンタヘッドに設けられたノズルから記録液（インク）の液滴を飛翔させ、記録対象に付着してドットを形成するものであり、簡易な構成により高画質の画像を出力することができる。このインクジェット方式は、ノズルからインク液滴を飛翔させる方法の相違により、静電引力方式、連続振動発生方式（ピエゾ方式）及びサーマル方式に分類される。

これらの方式のうちサーマル方式は、インクの局所的な加熱により気泡を発生し、この気泡によりインクをノズルから押し出して印刷対象に飛翔させる方式であり、簡易な構成によりカラー画像を印刷することができるようになされている。

このようなサーマル方式によるプリンタヘッドは、インクを加熱する発熱素子が発熱素子を駆動するロジック集積回路による駆動回路と共に一体に半導体基板上に形成される。これによりこの種のプリンタヘッドにおいては、発熱素子を高密度に配置して確実に駆動できるようになされている。

すなわちこのサーマル方式のプリンタにおいて、高画質の印刷結果を得るためには、発熱素子を高密度で配置する必要がある。具体的に、例えば６００〔ＤＰＩ〕相当の印刷結果を得るためには、発熱素子を４２．３３３〔μｍ〕間隔で配置することが必要になるが、このように高密度で配置した発熱素子に個別の駆動素子を配置することは極めて困難である。これによりプリンタヘッドでは、半導体基板上にスイッチングトランジスタ等を作成して集積回路技術により対応する発熱素子と接続し、さらには同様に半導体基板上に作成した駆動回路により各スイッチングトランジスタを駆動することにより、簡易かつ確実に各発熱素子を駆動できるようになされている。

プリンタヘッドにおいては、この種のスイッチングトランジスタ、スイッチングトランジスタを駆動する駆動回路が例えばＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor ）型電界効果型トランジスタ（金属酸化物電界効果型トランジスタ）により作成され、発熱素子が例えばタンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ_X ）、タンタルアルミ（ＴａＡｌ）により作成されるようになされている。またパルス状の電圧を発熱素子に印加して発熱素子を駆動し、これによりインク液滴を飛び出させるようになされている。

ここで図１１は、この種のスイッチングトランジスタの構成を示す断面図である。このトランジスタ１においては、シリコン窒化膜（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）によりシリコン基板２上に素子分離領域（LOCOS: Local Oxidation Of Silicon ）３が形成され、トランジスタ形成領域にゲート酸化膜４、ポリシリコン５の積層構造によりゲートＧが作成される。これによりこの種のトランジスタでは、ポリシリコン構造によりゲートＧが作成される。この種のトランジスタでは、さらにシリコン基板２のイオン注入処理、熱処理によりソースＳ及びドレインＤが作成される。トランジスタ１においては、この一連の処理において、ゲートＧ及びドレインＤの間に、低濃度の拡散層ＡＲが形成され、ゲートＧ下のチャネル形成領域とドレインＤの間の電界をこの拡散層ＡＲにより緩和することにより、耐圧が増大されるようになされている。

ところでこのようなトランジスタ１による発熱素子の駆動によりインク液滴を飛び出せる場合に、トランジスタ１のオン抵抗値、配線パターンの抵抗値によっても、電力が消費される。すなわち図１２に示すように、これらトランジスタ１のオン抵抗値、配線パターンの抵抗値（以下、これらの抵抗をまとめて寄生抵抗と呼ぶ）にあっては、発熱素子７に直列に接続されることになり、これによりトランジスタ１による駆動電圧ＶＨにあっては、これら寄生抵抗と発熱素子７との抵抗値により分圧されて発熱素子７に印加され、これにより発熱素子７の抵抗値に対してこれら寄生抵抗の値を十分に小さくしなければ、効率良く発熱素子７を駆動できなくなる。すなわちこの場合、発熱素子７に印加される電圧は、ＶＨ×発熱素子抵抗／（発熱素子抵抗＋寄生抵抗）となる。

ここでこのような寄生抵抗のうち、配線パターンの抵抗値は、配線パターンの膜厚及び長さに応じて変化するものである。これに対してトランジスタのオン抵抗値は、オン抵抗∝（ゲート長×ゲート酸化膜厚）／（トランジスタ長×（ゲート・ソース電圧−しきい値電圧））の関係で表される。なおこの関係において、ゲート長は、ゲート電極の長さであり、トランジスタ長は、ゲート長に対して垂直方向に延長するゲート電極の奥行き方向の長さである。

プリンタヘッドでは、この関係よりゲート・ソース間の電圧を増大させれば、寄生抵抗に係るトランジスタのオン抵抗値を従来に比して小さくすることができると考えられ、例えば特開平１０−３４８９８号公報、特開平１０−７１７１３号公報、特許第３４１３０３３号等においては、ゲート入力電圧部に昇圧回路を設置し、この昇圧回路によりゲート・ソース電圧を昇圧させてオン抵抗値を小さくする方法が提案されている。

しかしながらこの方法の場合、昇圧回路を設置することによりヘッドチップの面積が増大する欠点がある。またゲート・ソース電圧の昇圧に対するゲート酸化膜の耐圧を確保する必要があり、ゲート酸化膜厚を厚くしてこの耐圧を確保すると、上述した関係により却ってオン抵抗値を増大することになる。これらにより特開平１０−３４８９８号公報、特開平１０−７１７１３号公報、特許第３４１３０３３号等に開示の手法にあっては、実用上未だ不十分な欠点がある。
特開平１０−３４８９８号公報 特開平１０−７１７１３公報 特許第３４１３０３３号

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来に比して寄生抵抗の値を小さくして効率良く発熱素子を駆動することができる液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、発熱素子と、発熱素子を駆動する金属酸化物電界効果型トランジスタとを基板上に形成し、金属酸化物電界効果型トランジスタによる発熱素子の駆動により液室に保持した液体を加熱して液体の液滴をノズルから飛び出させる液体吐出ヘッドに適用して、金属酸化物電界効果型トランジスタの少なくともソース領域の拡散層表面が金属シリサイド層により形成されてなるようにする。

また請求項２の発明においては、液体吐出ヘッドから飛び出す液滴を対象物に供給する液体吐出装置に適用して、液体吐出ヘッドが、発熱素子と、発熱素子を駆動する金属酸化物電界効果型トランジスタとを基板上に形成し、金属酸化物電界効果型トランジスタによる発熱素子の駆動により液室に保持した液体を加熱して液体の液滴をノズルから飛び出させ、金属酸化物電界効果型トランジスタの少なくともソース領域の拡散層表面が金属シリサイド層により形成されてなるようにする。

また請求項３の発明においては、発熱素子と、発熱素子を駆動する金属酸化物電界効果型トランジスタとを基板上に形成し、金属酸化物電界効果型トランジスタによる発熱素子の駆動により液室に保持した液体を加熱して液体の液滴をノズルから飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、金属酸化物電界効果型トランジスタの少なくともソース領域の拡散層表面を金属シリサイド層により形成する。

請求項１の構成により、発熱素子と、発熱素子を駆動する金属酸化物電界効果型トランジスタとを基板上に形成し、金属酸化物電界効果型トランジスタによる発熱素子の駆動により液室に保持した液体を加熱して液体の液滴をノズルから飛び出させる液体吐出ヘッドに適用して、金属酸化物電界効果型トランジスタの少なくともソース領域の拡散層表面が金属シリサイド層により形成されてなるようにすれば、実際にゲートに入力される電圧の損失を抑制してゲートソース電圧を増大し得、その分、ドレインソース電流を増大させてオン抵抗を小さくし、効率良く発熱素子を駆動することができる。

これにより請求項２及び請求項３の構成によれば、従来に比して寄生抵抗の値を小さくして効率良く発熱素子を駆動することができる液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。

本発明によれば、従来に比して寄生抵抗の値を小さくして効率良く発熱素子を駆動することができる。

以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。

（１）実施例の構成
図２は、本発明に係るラインプリンタを示す斜視図である。このラインプリンタ１１は、フルラインタイプのラインプリンタであり、略長方形形状によりプリンタ本体１２が形成される。このラインプリンタ１１は、印刷対象である用紙１３を収納した用紙トレイ１４をこのプリンタ本体１２の正面に形成されたトレイ出入口より装着することにより、用紙１３を給紙できるようになされている。

ラインプリンタ１１は、このようにトレイ出入口よりプリンタ本体１２に用紙トレイ１４が装着されると、このプリンタ本体１２に設けられた給紙ローラの回転によりプリンタ本体１２の背面側に向かって用紙トレイ１４から用紙１３が送り出され、プリンタ本体１２の背面側に設けられた反転ローラによりこの用紙１３の送り方向が正面方向に切り換えられる。ラインプリンタ１１は、このようにして用紙送り方向が正面方向に切り換えられてなる用紙１３が用紙トレイ１４上を横切るように搬送され、ラインプリンタ１１の正面側に配置された排出口よりトレイ１５に排出される。

ラインプリンタ１１は、上側端面に上蓋１６が設けられ、この上蓋１６の内側、正面方向への用紙搬送途中に、矢印Ａにより示すように、ヘッドカートリッジ１８が交換可能に配置される。

ここでヘッドカートリッジ１８は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色によるフルラインタイプのプリンタヘッドであり、上側に各色のインクタンク１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋが設けられるようになされている。ヘッドカートリッジ１８は、これらインクタンク１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋに係るプリンタヘッドのアッセンブリーであるヘッドアッセンブリー２０と、このヘッドアッセンブリー２０の用紙１３側に設けられて、不使用時、ヘッドアッセンブリー２０に設けられたノズル列を塞いでインクの乾燥を防止するヘッドキャップ２１とにより構成される。これによりラインプリンタ１１においては、このヘッドカートリッジ１８に設けられたヘッドアッセンブリー２０の駆動により、各色のインク液滴を用紙１３に付着させて所望の画像等をカラーにより印刷することができるようになされている。

図３は、このヘッドアッセンブリー２０を用紙１３側より見てインク液滴Ｄの吐出に係る部分を拡大し、一部断面を取って示す斜視図である。ヘッドアッセンブリー２０は、インク液室２２の隔壁２３等を作成したヘッドチップ２４を順次ヘッドフレームに貼り付けた後、ボンディング端子２６を介してヘッドチップ２４を配線して形成される。

ここでヘッドチップ２４は、複数の発熱素子２７、この複数の発熱素子２７を駆動する駆動回路、この駆動回路の駆動に供する電源等を入力するパッド２８等が形成されたものであり、ノズルシート２５側から見て全体が長方形形状により形成され、この長方形形状の長辺の一辺に沿って複数の発熱素子２７が所定ピッチにより配置される。

ヘッドチップ２４は、この一辺側が開いてなるように、櫛の歯形状によりインク液室２２の隔壁２３が形成され、これによりこの一辺側にインク流路を形成して、このインク流路からそれぞれ対応するインクタンク１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋのインクを各インク液室２２に導き得るようになされ、またこのようにしてインク液室２２に導かれたインクを発熱素子２７の駆動により加熱できるようになされている。

ヘッドチップ２４は、半導体ウエハの段階で、露光硬化型のドライフィルムレジストを発熱素子２７側面に積層した後、フォトリソプロセスによってこのドライフィルムレジストからインク液室の部位等を取り除くことにより、隔壁２３が形成されるようになされている。

これに対してノズルシート２５は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインクにそれぞれ対応する用紙幅によるノズル２９の列が並設されたシート状部材であり、電鋳技術により形成される。ノズルシート２５は、各ノズル２９の列を間に挟んで千鳥に、各ヘッドチップ２４をそれぞれボンディング端子２６にワイヤボンディングする際の作業用の開口３０が形成されるようになされている。

図１は、このヘッドアッセンブリー２０に配置されるヘッドチップ近傍の構成を示す断面図である。ヘッドチップ２４は、半導体製造工程により、複数チップ分がシリコン基板による半導体ウエハ上に纏めて形成された後、各チップにスクライビングされて形成される。

すなわち図４（Ａ）に示すように、ヘッドチップ２４は、ウエハによるシリコン基板３１が洗浄された後、シリコン窒化膜（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）が堆積される。続いてヘッドチップ２４は、フォトリソグラフィー工程、リアクティブイオンエッチング工程によりシリコン基板３１が処理され、これによりトランジスタを形成する所定領域以外の領域よりシリコン窒化膜が取り除かれる。これらによりヘッドチップ２４は、シリコン基板３１上のトランジスタを形成する領域にシリコン窒化膜が形成される。

続いてヘッドチップ２４は、熱酸化工程によりシリコン窒化膜が除去されている領域に熱シリコン酸化膜が膜厚５００〔ｎｍ〕により形成され、この熱シリコン酸化膜によりトランジスタを分離するための素子分離領域（LOCOS: Local Oxidation Of Silicon ）３２が形成される。なおこの素子分離領域３２は、その後の処理により最終的に膜厚２６０〔ｎｍ〕に形成される。

さらに続いてヘッドチップ２４は、シリコン基板３１が洗浄された後、図４（Ｂ）に示すように、トランジスタ形成領域にゲート用の熱酸化膜が形成された後、洗浄処理され、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法により膜厚１００〔ｎｍ〕によりポリシリコンが堆積される。また続いて、ＷＦ₆ ＋ＳｉＨ₄ 系のガス又はＷＦ₆ ＋ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ 系のガスを用いたＣＶＤ法によりタングステンシリサイド膜が膜厚１００〔ｎｍ〕により堆積される。なおタングステンシリサイド膜においては、スパッタリング法により形成することも可能である。さらにリソグラフィー工程によりゲート領域が露光処理された後、ＳＦ₆ ＋ＨＢｒ系の混合ガスを用いたドライエッチングにより、余剰な熱酸化膜、ポリシリコン膜、タングステンシリサイド膜が除去され、これによりゲート酸化膜３３、ポリシリコン膜３４、タングステンシリサイド膜３５によるポリサイド構造によりゲートＧの電極が形成され、この実施例では、ゲート長が２〔μｍ〕以下により形成される。

続いて図５（Ｃ）に示すように、イオン注入工程、熱処理工程によりシリコン基板３１が処理され、低濃度の拡散層３７が形成され、さらにソース・ドレイン領域を形成するためのイオン注入工程、熱処理工程によりシリコン基板３１が処理され、ソースＳ及びドレインＤが形成され、これらによりＭＯＳ型によるトランジスタ４２、４３等が作成される。ここでこの低濃度の拡散層３７は、ソース・ドレイン間の耐圧を確保する電界緩和層である。またスイッチングトランジスタ４２は、２５〔Ｖ〕程度までの耐圧を有するＭＯＳ型ドライバートランジスタであり、発熱素子の駆動に供するものである。これに対してスイッチングトランジスタ４３は、このドライバートランジスタ４２を制御する集積回路を構成するトランジスタであり、５〔Ｖ〕の電圧により動作するものである。

ヘッドチップ２４は、続いて図５（Ｄ）に示すように、希フッ酸により洗浄されてトランジスタ４２、４３のソース領域及びドレイン領域の拡散層表面から自然酸化膜が除去された後、スパッタリング法によりチタンが膜厚３０〔ｎｍ〕により堆積される。さらにＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）装置において、アルゴンガスの雰囲気中で、６５０度、３０秒間の熱処理が実施され、これによりシリコン拡散層とチタン膜との間で固相反応が進行してチタンシリサイド（ＴｉＳｉ_X ）層が生成される。

続いてアンモニア過水を用いて洗浄される。熱シリコン酸化膜からなる素子分離領域３２及び、シリコン酸化膜からなるＬＤＤ（Lightly Doped Drain Structure ）サイドウォール上においては、直前の前処理においてシリコン酸化膜とチタン膜との間では固相反応が生じないことによる余剰なチタン膜が存在するが、この洗浄により、この余剰チタン膜が除去される。続いてヘッドチップ２４は、再びＲＴＡ装置において、窒素ガスの雰囲気中で、９００度、３０秒間の熱処理が実施され、これにより熱に対して安定なＣ５４構造によるチタンシリサイド（ＴｉＳｉ₂ ）層４４がソース領域及びドレイン領域の拡散層表面に形成される。なおこの一連の処理において、トランジスタ４３におけるソース領域及びドレイン領域の拡散層表面においては、チタン膜を堆積させないように処理し、これによりチタンシリサイド層の形成を省くことも可能である。

かくするにつきこの実施例では、トランジスタ４２のソース領域及びドレイン領域の拡散層表面を金属シリサイド層であるチタンシリサイド層４４により形成することにより、トランジスタ４２のオン抵抗を小さくし、その分、寄生抵抗の値を小さくして効率良く発熱素子を駆動できるようになされている。またポリサイド構造によるゲート電極とゲート長の設定とにより、トランジスタ４２のオン抵抗を小さくし、その分、寄生抵抗の値を小さくして効率良く発熱素子を駆動できるようになされている。

ヘッドチップ２４は、続いて図６（Ｅ）に示すように、ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜であるＮＳＧ（Non-doped Silicate Glass）膜、ボロンとリンが添加されたシリコン酸化膜であるＢＰＳＧ（Boron Phosphorus Silicate Glass）膜が順次膜厚１００〔ｎｍ〕、５００〔ｎｍ〕により作成され、これにより全体として膜厚が６００〔ｎｍ〕による１層目の層間絶縁膜４５が作成される。

続いてフォトリソグラフィー工程の後、Ｃ₄ Ｆ₈ ／ＣＯ／Ｏ₂ ／Ａｒ系ガスを用いたリアクティブイオンエッチング法によりシリコン半導体拡散層（ソース・ドレイン）上にコンタクトホール４６が作成される。

さらにヘッドチップ２４は、スパッタリング法により、膜厚３０〔ｎｍ〕によるチタン、膜厚７０〔ｎｍ〕による窒化酸化チタンバリアメタル、膜厚３０〔ｎｍ〕によるチタン、シリコンが１〔ａｔ％〕添加されたアルミニューム、または銅が０．５〔ａｔ％〕添加されたアルミニュームが膜厚５００〔ｎｍ〕により順次堆積される。続いてヘッドチップ２４は、反射防止膜である窒化酸化チタンが膜厚２５〔ｎｍ〕により堆積され、これらにより配線パターン材料が成膜される。なおトランジスタ４３のシリコン半導体拡散層（ソース・ドレイン）に金属シリサイド層４４を作成しない場合にあっては、これら配線パターン材料を成膜する前に、希フッ酸洗浄により、コンタクトホール４６により露出したソース領域及びドレイン領域の拡散層表面から自然酸化膜が除去される。また、金属シリサイド層４４を作成する場合にあっては、アルゴンガスプラズマを用いたスパッタリング法により、コンタクトホール４６により露出したソース領域及びドレイン領域の金属シリサイド層表面から自然酸化膜が除去される。

さらに続いてフォトリソグラフィー工程、ドライエッチング工程により、成膜された配線パターン材料が選択的に除去され、１層目の配線パターン４７が作成される。ヘッドチップ２４は、このようにして作成された１層目の配線パターン３７により、駆動回路を構成するＭＯＳ型トランジスタ４３を接続してロジック集積回路が形成される。

ヘッドチップ２４は、続いて図６（Ｆ）に示すように、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン：Ｓｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₄ ）を原料ガスとしたＣＶＤ法により層間絶縁膜であるシリコン酸化膜が堆積される。続いてヘッドチップ２４は、ＳＯＧ（Spin On Glass ）を含む塗布型シリコン酸化膜の塗布とエッチバックとにより、シリコン酸化膜が平坦化され、これらの工程が２回繰り返されて１層目の配線パターン４７と続く２層目の配線パターンとを絶縁する膜厚４４０〔ｎｍ〕のシリコン酸化膜による２層目の層間絶縁膜４８が形成される。

ヘッドチップ２４は、続いてスパッタリング装置により膜厚５０〜１００〔ｎｍ〕によるβ−タンタル膜が堆積され、これによりシリコン基板３１上に抵抗体膜が成膜される。なおスパッタリングの条件は、ウエハ加熱温度２００〜４００度、直流印加電力２〜４〔ｋＷ〕、アルゴンガス流量２５〜４０〔ｓｃｃｍ〕に設定した。さらに続いてヘッドチップ２４は、フォトリソグラフィー工程、ＢＣｌ₃ ／Ｃｌ₂ ガスを用いたドライエッチング工程により、正方形形状により、又は一端を配線パターンにより接続する折り返し形状により抵抗体膜が選択的に除去され、４０〜１００〔Ω〕の抵抗値を有する発熱素子２７が形成される。

このようにして発熱素子２７が形成されると、ヘッドチップ２４は、図７（Ｇ）に示すように、ＣＶＤ法により膜厚３００〔ｎｍ〕によるシリコン窒化膜が堆積され、発熱素子２７の絶縁保護層５１が形成される。続いてフォトレジスト工程、ＣＨＦ₃ ／ＣＦ₄ ／Ａｒガスを用いたドライエッチング工程により、所定箇所のシリコン窒化膜が除去され、これにより発熱素子２７を配線パターンに接続する部位が露出される。さらにＣＨＦ₃ ／ＣＦ₄ ／Ａｒガスを用いたドライエッチング工程により、層間絶縁膜４８に開口を形成してビアホール５２が作成される。

さらにヘッドチップ２４は、スパッタリング法により、膜厚２００〔ｎｍ〕によるチタン、シリコンを１〔ａｔ％〕添加したアルミニューム、または銅を０．５〔ａｔ％〕添加したアルミニュームが膜厚６００〔ｎｍ〕により順次堆積される。続いてヘッドチップ２４は、膜厚２５〔ｎｍ〕による窒化酸化チタンが堆積され、これにより反射防止膜が形成される。これらによりヘッドチップ２４は、シリコン又は銅を添加したアルミニュームによる配線パターン材料層が形成される。

続いてフォトリソグラフィー工程、ＢＣｌ₃ ／Ｃｌ₂ ガスを用いたドライエッチング工程により配線パターン材料層が選択的に除去され、２層目の配線パターン５４が作成される。ヘッドチップ２４は、この２層目の配線パターン５４により、電源用の配線パターン、アース用の配線パターンが作成され、またドライバートランジスタ４２を発熱素子２７に接続する配線パターンが作成される。なお発熱素子２７の上層に取り残されたシリコン窒化膜５１にあっては、この配線パターン作成の際のエッチング工程において、エッチングに供する塩素ラジカルから発熱素子２７を保護する保護層として機能する。またこのシリコン窒化膜５１においては、このエッチング工程において、塩素ラジカルに曝される部位が膜厚３００〔ｎｍ〕から膜厚１００〔ｎｍ〕に減少する。

続いてヘッドチップ２４は、インク保護層、絶縁層として機能するシリコン窒化膜５５がプラズマＣＶＤ法により膜厚２００〜４００〔ｎｍ〕により堆積される。さらに熱処理炉において、４〔％〕の水素を添加した窒素ガスの雰囲気中で、又は１００〔％〕の窒素ガス雰囲気中で、４００度、６０分間の熱処理が実施される。これによりヘッドチップ２４は、トランジスタ４２、４３の動作が安定化され、さらに１層目の配線パターン４７と２層目の配線パターン５４との接続が安定化されてコンタクト抵抗が低減される。

ヘッドチップ２４は、続いて耐キャビテーション材料層が膜厚１００〜３００〔ｎｍ〕により堆積された後、ＢＣｌ₃ ／Ｃｌ₂ ガスを用いたパターニングにより耐キャビテーション層５６が形成される。この実施例では、タンタルをターゲットに用いたＤＣマグネトロン・スパッタリング装置によりβ−タンタルによる耐キャビテーション層５６が形成される。なおここで耐キャビテーション層５６は、発熱素子２７の駆動によりインク液室２２に発生した気泡が消滅する際の物理的ダメージ（キャビテーション）を吸収して発熱素子２７を保護し、また発熱素子２７の駆動により高温となったインクの化学作用から発熱素子２７を保護する保護層である。

ヘッドチップ２４は、続いて図１に示すように、有機系樹脂によるドライフィルムが圧着により配置された後、インク液室２２、インク流路に対応する部位が取り除かれ、その後硬化され、これによりインク液室２２の隔壁２３、インク流路の隔壁２３等が作成される。ヘッドチップ２４は、このようにしてシリコン基板３１上に作成された複数ヘッドチップ分がスクライビングされて作成される。

（２）実施例の動作
以上の構成において、このラインプリンタ１１においては（図２）、印刷に供する画像データ、テキストデータ等によるヘッドカートリッジ１８の駆動により、印刷対象である用紙１３を所定の用紙送り機構により搬送しながら、ヘッドカートリッジ１８に設けられたヘッドアッセンブリー２０からインク液滴が吐出され、このインク液滴が搬送中の用紙１３に付着して画像、テキスト等が印刷される。これに対応してヘッドカートリッジ１８のヘッドアッセンブリー２０においては（図２、図３）、インクタンク１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋのインクが各ヘッドチップ２４に形成されたインク液室２２に導かれ、発熱素子２７の駆動によるこのインク液室２２のインクの加熱により、ノズルシート２５に設けられたノズル２９からインク液滴Ｄが吐出される。これらによりこのラインプリンタ１１においては、所望の画像等を印刷することができるようになされている。

しかしてこのヘッドアッセンブリー２０においては、複数の発熱素子２７、この複数の発熱素子２７を駆動するトランジスタ４２、このトランジスタ４３を制御する集積回路を構成するトランジスタ４３等を形成してなるヘッドチップ２４（図１、図４〜図７）と、インク液滴を吐出するノズル２９によるノズル列、開口３０を電鋳処理により作成してなるシート状の部材であるノズルシート２５とを配置して形成される（図３）。またこのようなノズル２９によるノズル列が、印刷対象の用紙幅により形成され、これによりフルラインタイプのラインヘッドが構成され、シリアルヘッドのプリンタヘッドによる場合に比して高速度に所望の画像等を印刷することができる。

このようなヘッドアッセンブリー２０においては、トランジスタ４２による発熱素子２７の駆動において、トランジスタ４２のオン抵抗、配線パターン５４の抵抗値による寄生抵抗の値が大きいと、効率良く発熱素子２７を駆動できなくなる。すなわちラインプリンタ１１においては、寄生抵抗の値が大きくなると、発熱素子２７の駆動に供する電力の多くが寄生抵抗で消費されることになる。

しかしながらこの実施例では、図８に示すように、発熱素子２７を駆動するトランジスタ４２のソース領域及びドレイン領域の拡散層表面がチタンシリサイド層４４により形成されることにより、従来に比してオン抵抗を小さくすることができ、その分、寄生抵抗を少なくして発熱素子２７を効率良く駆動することができる。

すなわち図９に示すように、トランジスタ４２のオン抵抗に関して、電界効果型トランジスタのゲートソース電圧は、ゲート入力電圧から拡散層抵抗による電圧降下分を差し引いたものであり（ゲートソース電圧＝ゲート入力電圧−拡散層抵抗による電圧降下分）、これによりソース領域の拡散層抵抗を低減することにより、ゲート電圧の電圧降下を抑制してゲートソース電圧を効率良く印加することができる。

しかしてこのようなソース領域の拡散層抵抗においては、ゲート入力電圧の印加により自由電子がソース領域の拡散層を移動する際の抵抗であり、少なくともソース領域の拡散層表面を金属シリサイド層により形成することにより自由電子を移動し易くして減少させることができる。これによりこの実施例に係るヘッドアッセンブリー２０では、実際にゲートに入力されるゲート入力電圧の損失を抑制してゲートソース電圧を増大させることができるようになされ、その分、ドレインソース電流を増大させてオン抵抗を小さくし、発熱素子２７を効率良く駆動することができる。

実際上、ソース領域の拡散層表面を金属シリサイド層４４により形成したトランジスタ４２を作成して測定した結果によれば、金属シリサイド層４４を何ら設けない場合に対してソース領域の拡散層抵抗を１／１０〜１／１００に低減することができ、これにより効率良く発熱素子２７を駆動できることが確認された。

またこのようなヘッドアッセンブリー２０では、ゲート入力電圧の損失を抑制することにより、その分、発熱素子２７の駆動に供する電圧をも低減することができる。因みに近年、トランジスタの動作電圧においては、ＭＯＳ型ロジック回路の微細化に伴い、５．０〔Ｖ〕→３．３〔Ｖ〕→２．５〔Ｖ〕→１．８〔Ｖ〕と遷移する傾向があり、この実施例のようにゲート入力電圧等の損失を抑制すれば、このように電源電圧を小さくした場合でも確実に発熱素子２７を駆動することができる。

またこのようなヘッドアッセンブリー２０では、ドレイン領域の拡散層抵抗が金属シリサイド層４４により形成されることにより、ドレインソース電圧においても損失を抑制することができ、これによっても発熱素子２７を効率良く駆動することができる。

なおこの実施例におけるヘッドアッセンブリー２０では、ゲート長２〔μｍ〕以下に設定されたポリサイド構造によりトランジスタ４２、４３のゲート電極が形成され、これにより従来に比してゲート長を短くし、また従来のポリシリコン構造によるゲート電極によるトランジスタに比してゲート酸化膜を薄くし、これらによってもトランジスタのオン抵抗を小さくすることができ、その分、寄生抵抗の値を小さくすることができる。

（３）実施例の効果
以上の構成によれば、発熱素子を駆動する金属酸化物電界効果型トランジスタのソース領域及びドレイン領域の拡散層表面を金属シリサイド層により形成することにより、従来に比して寄生抵抗の値を小さくすることができ、その分、効率良く発熱素子を駆動することができる。

なお上述の実施例においては、トランジスタのソース領域及びドレイン領域の拡散層表面をチタンシリサイドにより形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、トランジスタのソース領域及びドレイン領域の拡散層表面をコバルトシリサイド（ＣｏＳｉ₂ ）により形成する場合、トランジスタのソース領域及びドレイン領域の拡散層表面をニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ₂）により形成する場合等に広く適用することができる。

また上述の実施例においては、ソース領域及びドレイン領域の拡散層表面を金属シリサイド層により形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図８との対比により図１０に示すように、ソース領域の拡散層表面のみ金属シリサイド層により形成するようにしても良い。

また上述の実施例においては、カラー印刷用のフルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用して４本のノズル列を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば白黒印刷用のフルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用してノズル列を１本により作成する場合等、種々の本数によりノズル列を作成する場合に広く適用することができる。

また上述の実施例においては、用紙を印刷対象にしてなるプリンタ、プリンタヘッドに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばパターン形成材料による液体、染料等をノズルから飛び出させる場合等、種々の材料を印刷対象にしてなるプリンタ、プリンタヘッドに広く適用することができる。

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法に関し、特に発熱素子と発熱素子を駆動するトランジスタとを一体に基板上に形成したサーマル方式によるインクジェットプリンタに適用することができる。

本発明の実施例１に係るラインプリンタに適用されるヘッドアッセンブリーを示す断面図である。 本発明の実施例１に係るラインプリンタを示す斜視図である。 図２のヘッドアッセンブリーのインク液滴の吐出に係る部分を拡大して示す斜視図である。 図１のヘッドチップの作成工程の説明に供する断面図である。 図４の続きを示す断面図である。 図５の続きを示す断面図である。 図６の続きを示す断面図である。 図４の作成工程によるトランジスタを示す断面図である。 図８のトランジスタのオン抵抗の説明に供する接続図である。 本発明の実施例２に係るトランジスタを図８との対比により示す断面図である。 従来のプリンタヘッドに適用されるトランジスタを示す断面図である。 寄生抵抗の説明に供する接続図である。

符号の説明

１、４２、４３……トランジスタ、２、３１……基板、１１……ラインプリンタ、２０……ヘッドアッセンブリー、２４……ヘッドチップ、２７……発熱素子、４４……金属シリサイド層

Claims (3)

1. 発熱素子と、前記発熱素子を駆動する金属酸化物電界効果型トランジスタとを基板上に形成し、前記金属酸化物電界効果型トランジスタによる前記発熱素子の駆動により液室に保持した液体を加熱して前記液体の液滴をノズルから飛び出させる液体吐出ヘッドにおいて、
   前記金属酸化物電界効果型トランジスタの少なくともソース領域の拡散層表面が金属シリサイド層により形成された
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 液体吐出ヘッドから飛び出す液滴を対象物に供給する液体吐出装置において、
   前記液体吐出ヘッドが、
   発熱素子と、前記発熱素子を駆動する金属酸化物電界効果型トランジスタとを基板上に形成し、前記金属酸化物電界効果型トランジスタによる前記発熱素子の駆動により液室に保持した液体を加熱して前記液体の液滴をノズルから飛び出させ、
   前記金属酸化物電界効果型トランジスタの少なくともソース領域の拡散層表面が金属シリサイド層により形成された
   ことを特徴とする液体吐出装置。
3. 発熱素子と、前記発熱素子を駆動する金属酸化物電界効果型トランジスタとを基板上に形成し、前記金属酸化物電界効果型トランジスタによる前記発熱素子の駆動により液室に保持した液体を加熱して前記液体の液滴をノズルから飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法において、
   前記金属酸化物電界効果型トランジスタの少なくともソース領域の拡散層表面を金属シリサイド層により形成する
   ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
   

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