JP2008179045A - Inkjet recording head, its manufacturing method, semiconductor device, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴を吐出するインクジェット記録ヘッドとその製造方法、及び半導体デバイスとその製造方法に関する。 The present invention relates to an inkjet recording head that discharges droplets and a manufacturing method thereof, and a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
近年、半導体デバイスの分野では、携帯電子機器の小型化のニーズに応えるため、デバイスの実装密度を上げる３次元実装技術が提案されている。この３次元実装技術は、従来の半導体デバイスを平面的に並べて、例えば実装されるプリント基板の配線により信号の授受を行う技術とは大きく異なり、３次元的に配線を形成するという特徴を有する。すなわち、この３次元実装技術では、半導体素子が形成される基体を貫通するように電極（貫通電極）や開口を形成することにより、信号の受け渡しや流体の移送を行うものである。これによって、デバイスの実装密度を高め搭載する装置の小型化を図ることが可能となる。 In recent years, in the field of semiconductor devices, three-dimensional mounting techniques for increasing the mounting density of devices have been proposed in order to meet the needs for miniaturization of portable electronic devices. This three-dimensional mounting technique is significantly different from a technique in which conventional semiconductor devices are arranged in a plane and signal transmission / reception is performed by wiring of a printed circuit board to be mounted, for example, and has a feature that wiring is formed three-dimensionally. That is, in this three-dimensional mounting technique, signals are transferred and fluids are transferred by forming electrodes (through electrodes) and openings so as to penetrate through a substrate on which a semiconductor element is formed. This makes it possible to increase the device mounting density and reduce the size of the mounted device.
一方、このような３次元実装技術を利用した半導体デバイスの一つとしてインクジェット記録ヘッドがある。このインクジェット記録ヘッドにおいても、貫通電極を形成することにより、基体の裏面（ノズルが形成されてない面；記録媒体と向き合わない面）に搭載される記録装置との信号の授受を行うことができるようになっている。このような配線構成とすると、配線が基体と記録媒体との間に存在しなくなるため吐出口から記録媒体までの距離を短くすることができ、インクの着弾精度が向上して、より高品質な画質を出力することができるようになる。更に、このインクジェット記録ヘッドにおいては、基体を貫通する供給口を有する構造が提案されている。 On the other hand, there is an ink jet recording head as one of semiconductor devices using such a three-dimensional mounting technique. Also in this ink jet recording head, by forming the through electrode, signals can be exchanged with a recording device mounted on the back surface of the substrate (the surface on which the nozzle is not formed; the surface that does not face the recording medium). It is like that. With such a wiring configuration, since the wiring does not exist between the substrate and the recording medium, the distance from the ejection port to the recording medium can be shortened, the ink landing accuracy is improved, and higher quality is achieved. Image quality can be output. Further, in this ink jet recording head, a structure having a supply port penetrating the substrate has been proposed.
ところで、上記半導体デバイスにおいて装置機能上の理由や安定した動作性を確保する等の理由から、開口内に薄膜を形成する技術が要望されている。例えば、インクジェット記録ヘッドの基体の材料として例えば、シリコンを用いた場合、これがインク中に溶出しないように保護膜を形成することが必要となる。そこで、特許文献１（特開平９−１１４７８号公報）には、このような保護膜を形成したインクジェット記録ヘッドが提案されている。
従来から半導体デバイスにおいて装置機能上の理由や安定した動作性を確保する等の理由から、開口内に薄膜を形成する技術が要望されている。
例えば、装置機能上の理由から、半導体デバイス中に貫通電極を形成するには、基体と貫通電極との間に、貫通電極を絶縁する絶縁層を形成する必要があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for forming a thin film in an opening has been demanded for reasons of device function and ensuring stable operability in a semiconductor device.
For example, for the reason of apparatus function, in order to form a through electrode in a semiconductor device, it is necessary to form an insulating layer that insulates the through electrode between the base and the through electrode.
この絶縁層の形成方法としては、下記（ａ）〜（ｅ）で表される方法が好適である。
（ａ）先ず、基体の表面（一方の面）に汎用の半導体工程により電子回路を形成する。
（ｂ）基体内を貫通する貫通孔を形成する。
（ｃ）基体の裏面（電子回路を形成した面と反対側の面）及び貫通孔の内壁面（貫通孔の側面と底面）上に絶縁層を形成する。
（ｄ）基体の表面側の電子回路と電気接続されるよう、貫通孔底部の絶縁層のみを除去する（例えば、ＲＩＥなどの垂直性のある加工方法で貫通孔底部の絶縁層を除去する）。
（ｅ）内壁面（側面）に絶縁層が残留した貫通孔内に導電層（貫通電極）を形成する。
As a method for forming this insulating layer, methods represented by the following (a) to (e) are suitable.
(A) First, an electronic circuit is formed on the surface (one surface) of the base body by a general-purpose semiconductor process.
(B) A through hole penetrating the inside of the substrate is formed.
(C) An insulating layer is formed on the back surface (surface opposite to the surface on which the electronic circuit is formed) and the inner wall surface (side surface and bottom surface of the through hole) of the through hole.
(D) Only the insulating layer at the bottom of the through hole is removed so as to be electrically connected to the electronic circuit on the surface side of the substrate (for example, the insulating layer at the bottom of the through hole is removed by a vertical processing method such as RIE). .
(E) A conductive layer (through electrode) is formed in the through hole in which the insulating layer remains on the inner wall surface (side surface).
ここで、上記（ａ）〜（ｅ）の工程で表されるような従来の製造方法では、工程（ｄ）の際に、基体の裏面、特に、貫通孔の基体の裏面側の開口部分（開口端部）が損傷を受け易く、この部分の絶縁膜が除去されて基体が露出する場合があった。このように開口端部の基体が露出すると、基体と貫通電極の間でショートが起こってしまいデバイス特性を著しく劣化させてしまう場合があった。 Here, in the conventional manufacturing method as represented by the steps (a) to (e) above, in the step (d), the back surface of the base, particularly the opening portion on the back side of the through hole base ( In some cases, the opening end portion is easily damaged, and the insulating film in this portion is removed to expose the substrate. When the base at the open end is exposed in this manner, a short circuit may occur between the base and the through electrode, and the device characteristics may be significantly degraded.
この状況は、半導体デバイスの一つであるインクジェット記録ヘッドでも同様であった。例えば、インクジェット記録ヘッドにインク供給口（インク供給口）を設けた場合、基体（第１の基板）の裏面や、基体の裏面側のインク供給口の開口端部を完全に保護することが困難であった。この結果、この部分の基体が露出してしまい、この部分からインクが侵入して基体が劣化したり、基体材料がインク中に溶出してインク特性が劣化する場合があった。また、これに加えてインクジェット記録ヘッド内に貫通電極を設けた場合、上記のように、基体の裏面側の開口部分の基体が露出して、基体と貫通電極の間でショートが起こる場合があった。この結果、インクジェット記録ヘッドの特性を著しく劣化させてしまう場合があった。 This situation was the same with the ink jet recording head which is one of the semiconductor devices. For example, when an ink supply port (ink supply port) is provided in an ink jet recording head, it is difficult to completely protect the back surface of the substrate (first substrate) and the opening end of the ink supply port on the back surface side of the substrate. Met. As a result, the substrate of this portion is exposed, and the ink may invade from this portion to deteriorate the substrate, or the substrate material may elute into the ink and the ink characteristics may be deteriorated. In addition, when a through electrode is provided in the ink jet recording head, the substrate at the opening on the back side of the substrate is exposed as described above, and a short circuit may occur between the substrate and the through electrode. It was. As a result, the characteristics of the ink jet recording head may be significantly degraded.
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、基体（第１の基板）側の開口（インク供給口、貫通孔）端部が特定の膜（第１保護層、第１絶縁層、第２保護層、第２絶縁層）によって保護されていることを特徴とする。本発明では、開口端部を特定の膜により完全に保護することによって、インクによる腐食やショートを効果的に防止することを目的とする。また、デバイスの設計に依存せず、歩留まりも良好に開口（インク供給口、貫通電極用貫通孔）底部の膜を除去することを目的とする。そして、上記の課題を解決することにより、安価で高密度実装、高品質の半導体デバイス、及びインクジェット記録ヘッドを提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the end of the opening (ink supply port, through hole) on the base (first substrate) side has a specific film (first protective layer, first film). It is protected by an insulating layer, a second protective layer, and a second insulating layer). An object of the present invention is to effectively prevent ink corrosion and short-circuiting by completely protecting the opening end portion with a specific film. It is another object of the present invention to remove the film at the bottom of the opening (ink supply port, through hole for through electrode) with good yield without depending on the device design. Then, by solving the above problems, an inexpensive and high-density mounting, a high-quality semiconductor device, and an ink jet recording head are provided.
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有することを特徴とする。
１．第１の基板と、
第１の基板上に設けられた第２の基板と、
第２の基板内に形成された、インクを吐出するための吐出口と、
前記吐出口に連通し、第１の基板と第２の基板とで構成された液流路と、
前記液流路を構成する第１の基板上に、前記吐出口に対応するように設けられた吐出圧力発生素子と、
第１の基板の前記吐出圧力発生素子を設けた面上に設けられた、前記吐出圧力発生素子を駆動するための駆動回路と、
第１の基板をその厚み方向に貫通して、前記液流路に連通するように設けられたインク供給口と、
第１の基板の第２の基板側と反対側の第１の面上に設けられた第１保護層であって、第１保護層の側面は前記インク供給口の側面内壁と同一面を構成する第１保護層と、
前記インク供給口の側面内壁の全面及び第１保護層の側面の少なくとも一部を覆うように設けられた第２保護層と、
を備えていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
In order to solve the above problems, the present invention is characterized by having the following configuration.
1. A first substrate;
A second substrate provided on the first substrate;
An ejection port for ejecting ink formed in the second substrate;
A liquid flow path that communicates with the discharge port and includes a first substrate and a second substrate;
A discharge pressure generating element provided on the first substrate constituting the liquid flow path so as to correspond to the discharge port;
A drive circuit for driving the discharge pressure generating element provided on the surface of the first substrate on which the discharge pressure generating element is provided;
An ink supply port provided so as to penetrate the first substrate in the thickness direction and communicate with the liquid flow path;
A first protective layer provided on a first surface of the first substrate opposite to the second substrate side, wherein a side surface of the first protective layer is flush with an inner wall of the side surface of the ink supply port. A first protective layer,
A second protective layer provided to cover the entire inner wall of the side surface of the ink supply port and at least a part of the side surface of the first protective layer;
An ink jet recording head comprising:
２．前記第１保護層は、前記第２保護層よりも厚いことを特徴とする上記１に記載のインクジェット記録ヘッド。
３．前記第１保護層及び前記第２保護層は、それぞれ酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、ＳｉＮＣ、ＳｉＯＣ、チタン、タンタル、金、白金、エポキシ樹脂、アルミナ、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ尿素樹脂、又はポリパラキシリレンからなることを特徴とする上記１又は２に記載のインクジェット記録ヘッド。
2. 2. The ink jet recording head according to item 1, wherein the first protective layer is thicker than the second protective layer.
3. The first protective layer and the second protective layer are respectively silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, SiNC, SiOC, titanium, tantalum, gold, platinum, epoxy resin, alumina, polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, 3. The ink jet recording head according to 1 or 2 above, comprising a polyurea resin or polyparaxylylene.
４．更に、第１の基板をその厚み方向に貫通するように設けられた貫通孔と、
前記貫通孔の側面内壁と同一面を構成する第１保護層の側面から構成され、かつ前記貫通孔に連通する開口と、
前記貫通孔の側面内壁の全面及び前記開口を構成する第１保護層の側面の少なくとも一部を覆うように設けられた第３保護層と、
第３保護層を設けた前記貫通孔及び開口内に埋め込まれた貫通電極と、
を備えたことを特徴とする上記１から３の何れか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
4). Furthermore, a through hole provided so as to penetrate the first substrate in the thickness direction;
An opening configured from the side surface of the first protective layer constituting the same surface as the side wall of the through hole and communicating with the through hole;
A third protective layer provided to cover the entire inner surface of the side surface of the through hole and at least a part of the side surface of the first protective layer constituting the opening;
A through electrode embedded in the through hole and opening provided with a third protective layer;
4. The ink jet recording head according to any one of 1 to 3, wherein the ink jet recording head is provided.
５．上記１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
（１）第１の基板を用意する工程
（２）第１の基板上に前記吐出圧力発生素子及び駆動回路を形成する工程
（３）第１の基板の前記吐出圧力発生素子を設けた面上の、吐出圧力発生素子に対応する位置に液流路用型材を形成する工程
（４）第１の基板の前記吐出圧力発生素子を設けた面上に第２の基板を形成し、第２の基板の前記吐出圧力発生素子及び液流路用型材に対応する位置にインクを吐出するための吐出口を形成する工程
（５）第１の基板の前記第１の面上に第１保護層を形成する工程
（６）第１保護層及び第１の基板の前記液流路用型材に対応する部分をその厚み方向に前記液流路用型材まで貫通するようにエッチングを行って、第１の基板及び第１保護層内にそれぞれインク供給口及び前記インク供給口の側面内壁と同一面を構成する第１保護層の側面を形成する工程
（７）第１の面側から第１の基板の全面に第２保護層を形成する工程
（８）前記インク供給口の側面内壁の全面及び第１保護層の側面の少なくとも一部に第２保護層が残留するように、エッチングにより第２保護層を除去する工程
（９）前記液流路用型材を除去する工程
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
5. A method for producing an ink jet recording head according to the above 1, wherein
(1) Step of preparing a first substrate (2) Step of forming the discharge pressure generating element and drive circuit on the first substrate (3) On the surface of the first substrate provided with the discharge pressure generating element (4) forming a liquid flow path mold material at a position corresponding to the discharge pressure generating element (4) forming a second substrate on the surface of the first substrate on which the discharge pressure generating element is provided; (5) forming a discharge port for discharging ink at a position corresponding to the discharge pressure generating element and the liquid flow path mold material on the substrate; and (1) forming a first protective layer on the first surface of the first substrate. Forming (6) etching the first protective layer and the portion of the first substrate corresponding to the liquid flow path mold material so as to penetrate the liquid flow path mold material in the thickness direction; In the substrate and the first protective layer, the same surface as the ink supply port and the side wall of the ink supply port is formed. Forming a side surface of the first protective layer to be formed (7) forming a second protective layer from the first surface side to the entire surface of the first substrate; and (8) forming an entire surface of the side wall of the ink supply port and the first surface. An inkjet process comprising: a step of removing the second protective layer by etching so that the second protective layer remains on at least a part of a side surface of the protective layer; and a step of removing the liquid flow path mold. A manufacturing method of a recording head.
６．前記工程（２）の吐出圧力発生素子及び駆動回路の少なくとも一部の形成と前記工程（５）の第１保護層の形成を、ＣＶＤ法、熱酸化法又はディップにより同時に行うことを特徴とする上記５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
７．前記工程（４）と工程（５）の間に、更に第１の基板の第１の面側を研削して第１の基板を薄くする工程を有することを特徴とする上記５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
6). The formation of at least a part of the discharge pressure generating element and the drive circuit in the step (2) and the formation of the first protective layer in the step (5) are simultaneously performed by a CVD method, a thermal oxidation method, or a dip. 6. A method for producing an ink jet recording head as described in 5 above.
7). 6. The inkjet according to 5 above, further comprising a step of grinding the first surface side of the first substrate to make the first substrate thinner between the steps (4) and (5). A manufacturing method of a recording head.
８．一方の面Ａ上に電子回路が形成された基体と、
前記基体を、その厚み方向に貫通するように設けられた貫通孔と、
前記基体の一方の面Ａと反対側の他方の面Ｂ上に形成された第１絶縁層と、
前記貫通孔の側面内壁と同一面を構成する第１絶縁層の側面から構成され、かつ前記貫通孔と連通する開口と、
前記貫通孔の側面内壁の全面及び第１絶縁層の側面の少なくとも一部を覆うように設けられた第２絶縁層と、
第２絶縁層を設けた前記貫通孔及び開口内に埋め込まれた貫通電極と、
前記一方の面Ａ上に設けられ、前記貫通電極と電子回路を電気接続する配線層と、
を備えたことを特徴とする半導体デバイス。
8). A substrate having an electronic circuit formed on one surface A;
A through hole provided so as to penetrate the base body in the thickness direction;
A first insulating layer formed on the other surface B opposite to the one surface A of the substrate;
An opening configured from the side surface of the first insulating layer constituting the same surface as the side wall of the through hole and communicating with the through hole;
A second insulating layer provided so as to cover the entire inner surface of the side surface of the through hole and at least a part of the side surface of the first insulating layer;
A through electrode embedded in the through hole and the opening provided with the second insulating layer;
A wiring layer provided on the one surface A and electrically connecting the through electrode and the electronic circuit;
A semiconductor device comprising:
９．前記第１絶縁層は、前記第２絶縁層よりも厚いことを特徴とする上記８に記載の半導体デバイス。
１０．前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層は、それぞれ酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、ＳｉＮＣ、ＳｉＯＣ、エポキシ樹脂、アルミナ、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ尿素樹脂、又はポリパラキシリレンからなることを特徴とする上記８又は９に記載の半導体デバイス。
9. 9. The semiconductor device as described in 8 above, wherein the first insulating layer is thicker than the second insulating layer.
10. The first insulating layer and the second insulating layer are each formed of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, SiNC, SiOC, epoxy resin, alumina, polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, polyurea resin, or polyparaxylylene. 10. The semiconductor device as described in 8 or 9 above, comprising a len.
１１．上記８に記載の半導体デバイスの製造方法であって、
（Ａ）前記基体を用意する工程
（Ｂ）前記基体の一方の面Ａ上に電子回路及び配線層を形成する工程
（Ｃ）前記基体の一方の面Ａと反対側の他方の面Ｂ上に第１絶縁層を形成する工程
（Ｄ）第１絶縁層及び基体の前記電子回路及び配線層に対応する部分を、第１絶縁層側からその厚み方向に一方の面Ａまで貫通するようにエッチングを行って、前記第１絶縁層及び基体内にそれぞれ開口及び貫通孔を形成する工程
（Ｅ）前記他方の面Ｂ側から全面に第２絶縁層を形成する工程
（Ｆ）前記貫通孔の側面内壁の全面及び第１絶縁層の側面の少なくとも一部に第２絶縁層が残留するように、エッチングにより第２絶縁層を除去する工程
（Ｇ）第２絶縁層を設けた前記貫通孔及び開口内に貫通電極を埋め込む工程
を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
11. 9. A method for producing a semiconductor device according to 8 above,
(A) Step of preparing the substrate (B) Step of forming an electronic circuit and a wiring layer on one surface A of the substrate (C) On the other surface B opposite to the one surface A of the substrate Step of forming the first insulating layer (D) Etching so as to penetrate the first insulating layer and the portion of the substrate corresponding to the electronic circuit and the wiring layer from the first insulating layer side to one surface A in the thickness direction. (E) forming a second insulating layer over the entire surface from the other surface B side (F) forming a second insulating layer in the first insulating layer and the substrate, respectively (E) A step (G) of removing the second insulating layer by etching so that the second insulating layer remains on the entire inner wall and at least a part of the side surface of the first insulating layer. (G) The through hole and the opening provided with the second insulating layer A semiconductor device comprising a step of embedding a through electrode in the semiconductor device. Chair manufacturing method.
１２．前記工程（Ｂ）の電子回路の少なくとも一部の形成と前記工程（Ｃ）の第１絶縁層の形成を、ＣＶＤ法又は熱酸化法により同時に行うことを特徴とする上記１１に記載の半導体デバイスの製造方法。
１３．前記工程（Ｂ）と工程（Ｃ）の間に、更に前記基体の他方の面Ｂを研削して基体を薄くする工程を有することを特徴とする上記１１に記載の半導体デバイスの製造方法。
12 12. The semiconductor device according to 11 above, wherein the formation of at least a part of the electronic circuit in the step (B) and the formation of the first insulating layer in the step (C) are simultaneously performed by a CVD method or a thermal oxidation method. Manufacturing method.
13. 12. The method of manufacturing a semiconductor device as described in 11 above, further comprising a step of grinding the other surface B of the base to thin the base between the steps (B) and (C).
ここで、上記「１」、「４」及び「８」等に記載の「同一面」とは、インク供給口の側面内壁と第１保護層の側面、又は貫通孔の内壁側面と第１絶縁層若しくは第１保護層の側面が滑らかで段差のない共通の平面又は曲面を構成することを表す。 Here, the “same surface” described in the above “1”, “4”, “8”, etc. means the inner wall surface of the ink supply port and the side surface of the first protective layer, or the inner wall surface of the through hole and the first insulation. It represents that the side surface of a layer or a 1st protective layer comprises the common plane or curved surface which is smooth and does not have a level | step difference.
本発明の半導体デバイス及びその製造方法では、基体の裏面（他方の面Ｂ）上に第１絶縁層が形成されている。このため、この第１絶縁層により半導体デバイスの製造工程及び完成後の使用時に基体の裏面を保護することができる。更に、貫通孔の側面内壁及びこの側面内壁と同一面を構成する第１絶縁層の側面の少なくとも一部を覆うように第２絶縁層が形成されている。このため、この貫通孔の他方の面Ｂ側の端部に破損が生じて、この部分からショートすることを効果的に防止できる。 In the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention, the first insulating layer is formed on the back surface (the other surface B) of the base. For this reason, the back surface of the substrate can be protected by the first insulating layer during the manufacturing process of the semiconductor device and the use after completion. Further, a second insulating layer is formed so as to cover at least part of the side wall of the through hole and the side surface of the first insulating layer that forms the same plane as the side wall. For this reason, it is possible to effectively prevent the through hole from being damaged at the end on the other surface B side and short-circuiting from this portion.
本発明のインクジェット記録ヘッド及びその製造方法では、第１の基板の裏面（第１の面）上に第１保護層が形成されている。このため、この第１保護層によりインクジェット記録ヘッドの製造工程及び完成後の使用時に第１の面を保護することができる。また、インク供給口の側面内壁及びこの側面内壁と同一面を構成する第１保護層の側面の少なくとも一部を覆うように第２保護層が形成されている。このため、このインク供給口の第１の面側の端部の保護層が除去されて、この部分からインクが侵入して第１の基板が劣化したり、インク特性が劣化することを防止することができる。 In the ink jet recording head and the manufacturing method thereof according to the present invention, the first protective layer is formed on the back surface (first surface) of the first substrate. For this reason, the first protective layer can protect the first surface during the manufacturing process of the ink jet recording head and the use after completion. Further, a second protective layer is formed so as to cover at least a part of the side inner wall of the ink supply port and the side of the first protective layer constituting the same surface as the side inner wall. For this reason, the protective layer at the end on the first surface side of the ink supply port is removed to prevent the ink from entering from this portion to deteriorate the first substrate and the ink characteristics. be able to.
（インクジェット記録ヘッド）
本発明のインクジェット記録ヘッドは、第１保護層、第１の基板、第２の基板を有し、これらの層及び基板はこの順に設けられている。典型的には、この第１の基板と第２の基板の間には吐出圧力発生素子を保護等するための素子絶縁膜や素子保護膜が設けられている。この第１の基板と第２の基板間には一つの膜を設けても複数の膜を設けても良い。
(Inkjet recording head)
The ink jet recording head of the present invention has a first protective layer, a first substrate, and a second substrate, and these layers and the substrate are provided in this order. Typically, an element insulating film and an element protective film for protecting the discharge pressure generating element are provided between the first substrate and the second substrate. One film or a plurality of films may be provided between the first substrate and the second substrate.
第２の基板内にはインクを吐出するための吐出口（インク吐出口）が設けられている。第１と２の基板には空洞部分が設けられており、この第１と第２の基板の空洞部分から液流路が構成されるようになっている。また、この液流路は吐出口に連通している。更に、液流路を構成する第１の基板の部分には吐出圧力発生素子と、各吐出圧力発生素子に対応するように吐出圧力発生素子を駆動するための駆動装置が設けられている。この吐出圧力発生素子は、典型的には、複数の保護層を介して第１の基板上に設けられており、例えば、第１の基板、素子絶縁膜、吐出圧力発生素子、素子保護膜の順に積層されていても良い。 An ejection port (ink ejection port) for ejecting ink is provided in the second substrate. The first and second substrates are provided with a cavity portion, and a liquid flow path is formed from the cavity portions of the first and second substrates. Further, the liquid flow path communicates with the discharge port. Further, a discharge pressure generating element and a driving device for driving the discharge pressure generating element so as to correspond to each discharge pressure generating element are provided in a portion of the first substrate constituting the liquid flow path. The discharge pressure generating element is typically provided on the first substrate via a plurality of protective layers. For example, the discharge pressure generating element includes, for example, a first substrate, an element insulating film, a discharge pressure generating element, and an element protective film. They may be stacked in order.
また、第１の基板内には液流路に連通するようにインク供給口が設けられている。更に、第１保護層内には第１保護層の側面から構成される開孔が設けられており、この開孔はインク供給口と同一の断面形状を有し、インク供給口に対して位置合わせされている。従って、この開孔を構成する第１保護層の側面はインク供給口の側面内壁と同一面を構成するようになっている。 An ink supply port is provided in the first substrate so as to communicate with the liquid flow path. Further, an opening formed from the side surface of the first protective layer is provided in the first protective layer, and the opening has the same cross-sectional shape as the ink supply port and is positioned with respect to the ink supply port. It is matched. Accordingly, the side surface of the first protective layer constituting the aperture is configured to be flush with the inner wall of the side surface of the ink supply port.
すなわち、インク供給口は第１の基板、開孔は第１保護膜をそれぞれその厚み方向に貫通している。第１と第２の基板間に１つ又は複数の膜が存在する場合、このインク供給口は第１と第２の基板間の膜も貫通して液流路に連通している。 That is, the ink supply port penetrates the first substrate and the opening penetrates the first protective film in the thickness direction. When one or a plurality of films are present between the first and second substrates, the ink supply port passes through the film between the first and second substrates and communicates with the liquid flow path.
本発明のインクジェット記録ヘッドは以下の特徴を有する。
（１）インク供給口の側面内壁の全面、及びこの側面内壁と同一面を構成する第１保護層の側面の少なくとも一部を覆うように第２保護層が形成されている。
（２）第１の基板の第１の面上に第１保護層が形成されている。
The ink jet recording head of the present invention has the following characteristics.
(1) A second protective layer is formed so as to cover the entire inner wall of the side surface of the ink supply port and at least a part of the side surface of the first protective layer constituting the same surface as the inner wall of the side surface.
(2) A first protective layer is formed on the first surface of the first substrate.
本発明では、上記のように（１）インク供給口の側面内壁の全面が第２保護層で覆われていることによって、インクにより第１の基板材料が侵食されて基板材料がインク中に溶出することを効果的に防止できる。また、インク中に溶出した基板材料による吐出口の吐出不良を効果的に防止できる。一方、インク供給口の側面内壁の全面と同一面状に形成された第１保護層の側面は、第１保護層と第１の基板の構成材料が異なること、第１の面近傍には使用時に大きな負荷がかかること、等の理由から剥離しやすいものとなっている。そこで、本発明では上記（１）のように、第１保護層の側面の少なくとも一部を覆うように第２保護層が形成されていることによって、第１の面側の端部に破損が生じることを効果的に防止できる。この結果、この部分からインクが侵入して第１の基板やインクが劣化することを未然に防止することができる。 In the present invention, as described above, (1) since the entire side wall of the ink supply port is covered with the second protective layer, the first substrate material is eroded by the ink and the substrate material is eluted into the ink. Can be effectively prevented. Further, it is possible to effectively prevent the ejection failure of the ejection port due to the substrate material eluted in the ink. On the other hand, the side surface of the first protective layer formed in the same plane as the entire inner wall of the side surface of the ink supply port is different in the constituent material of the first protective layer and the first substrate, and is used in the vicinity of the first surface. It is easy to peel off due to the fact that sometimes a large load is applied. Therefore, in the present invention, as described in (1) above, the second protective layer is formed so as to cover at least a part of the side surface of the first protective layer, so that the end on the first surface side is damaged. It can be effectively prevented from occurring. As a result, it is possible to prevent the ink from entering from this portion and the first substrate and the ink from deteriorating.
また、第１の基板の第１の面は他の部材と接合されることでインクジェット記録ヘッドを構成しているが、従来では、この第１の基板と他の部材との間で使用時に剥離が生じてこの剥離部分にインクが侵入する場合があった。そこで、本発明では、上記のように（２）第１の基板の第１の面が第１保護層で覆われていることによって、第１の面全体を第１保護層で保護することができる。この結果、第１の面と他の部材との剥離部分や、第１保護層の側面端部の剥離部分にインクが侵入することを効果的に防止できる。 In addition, the first surface of the first substrate is bonded to another member to constitute an ink jet recording head. Conventionally, the first substrate is peeled off during use between the first substrate and the other member. In some cases, the ink penetrates into the peeled portion. Therefore, in the present invention, as described above, (2) the first surface of the first substrate is covered with the first protective layer, so that the entire first surface can be protected with the first protective layer. it can. As a result, it is possible to effectively prevent the ink from entering the peeling portion between the first surface and the other member or the peeling portion at the side surface end of the first protective layer.
ここで、「第１の面」とは、第１の基板の第２の基板が設けられている側と反対側の面のことを表す。なお、第１の基板の第２の基板が設けられている側と反対側の面であっても、開口及び開孔が設けられている部分はこの第１の面には含まれない。第１の基板としては、シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板などを用いることができる。所望の強度があればどの基板を用いても構わないが、微細加工技術による高集積・高密度な駆動回路を形成しやすい点や酸化して良質な絶縁膜を形成しやすい点からシリコン基板を用いることが好ましい。 Here, the “first surface” refers to a surface of the first substrate opposite to the side where the second substrate is provided. Note that even if the surface of the first substrate is opposite to the side where the second substrate is provided, the portion where the opening and the opening are provided is not included in the first surface. As the first substrate, a silicon substrate, a glass substrate, a plastic substrate, or the like can be used. Any substrate can be used as long as it has the desired strength, but a silicon substrate is used because it is easy to form highly integrated and high-density drive circuits using microfabrication technology, and it is easy to form a good quality insulating film by oxidation. It is preferable to use it.
第１保護層は、第２保護層よりも厚いことが好ましい。第１保護層は、第２保護層よりも厚いことによって第１の基板の第１の面を確実に保護すると共に、所定の大きな径を有するインク供給口を設けて、安定したインク供給を行うことができる。 The first protective layer is preferably thicker than the second protective layer. The first protective layer is thicker than the second protective layer, thereby reliably protecting the first surface of the first substrate and providing an ink supply port having a predetermined large diameter for stable ink supply. be able to.
また、第１保護層及び第２保護層は、それぞれ酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、ＳｉＮＣ、ＳｉＯＣ、チタン、タンタル、金、白金、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ、アルミナ、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ尿素樹脂、又はポリパラキシリレンからなることが好ましい。第１及び第２保護層をこれらの材料から構成することによって、優れたインクに対する高い耐侵食性を有することができる。また、これらの材料は、シリコン等からなる第１の基板に対して優れた成膜性を有する。なお、第１保護層と第２保護層は、同じ材料のものであっても異なる材料のものであっても良い。 The first protective layer and the second protective layer are silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, SiNC, SiOC, titanium, tantalum, gold, platinum, polyimide, polyamide, epoxy, alumina, polyimide resin, polyamide resin, polyamide, respectively. It is preferably made of imide resin, polyurea resin, or polyparaxylylene. By constituting the first and second protective layers from these materials, it is possible to have high erosion resistance against excellent ink. Further, these materials have excellent film forming properties with respect to the first substrate made of silicon or the like. The first protective layer and the second protective layer may be made of the same material or different materials.
更に、本発明のインクジェット記録ヘッドは、第１の基板をその厚み方向に貫通するように設けられた貫通孔を有することが好ましい。この貫通孔の側面内壁は第１保護層の側面と同一面を構成している。すなわち、第１保護層内には第１保護層の側面から構成される開口が設けられており、この開口は貫通孔と同一の断面形状を有し、貫通孔に対して位置合わせされている。従って、第１保護層の側面は貫通孔の側面内壁と同一面を構成するようになっている。そして、この貫通孔の側面内壁の全面及び第１保護層の側面の少なくとも一部を覆うように第３保護層が設けられている。また、この第３保護層を設けた貫通孔及び第１保護層の側面から構成される開口内には貫通電極が埋め込まれている。この貫通電極は配線層を介して駆動回路、吐出圧力発生素子に電気接続されており、本体からの電気信号を吐出圧力発生素子まで伝達できるようになっている。 Furthermore, the ink jet recording head of the present invention preferably has a through hole provided so as to penetrate the first substrate in the thickness direction. The side wall of the through hole is flush with the side surface of the first protective layer. That is, an opening formed from the side surface of the first protective layer is provided in the first protective layer, and this opening has the same cross-sectional shape as the through hole and is aligned with the through hole. . Therefore, the side surface of the first protective layer is configured to be flush with the side wall of the through hole. A third protective layer is provided so as to cover the entire side wall of the through hole and at least a part of the side surface of the first protective layer. Further, a through electrode is embedded in an opening formed by the through hole provided with the third protective layer and the side surface of the first protective layer. The through electrode is electrically connected to the drive circuit and the discharge pressure generating element via the wiring layer, and can transmit an electric signal from the main body to the discharge pressure generating element.
第３保護層としては、第１保護層及び第２保護層と同じ材料のものであっても、異なる材料のものであっても良いが、絶縁性の材料である必要がある。第３保護層は、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、ＳｉＮＣ、ＳｉＯＣ、エポキシ樹脂、アルミナ、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ尿素樹脂、又はポリパラキシリレンからなることが好ましい。 The third protective layer may be made of the same material as the first protective layer and the second protective layer or may be made of a different material, but it needs to be an insulating material. The third protective layer is preferably made of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, SiNC, SiOC, epoxy resin, alumina, polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, polyurea resin, or polyparaxylylene.
図１は本発明の半導体デバイスの一つであるインクジェット記録ヘッドの一例を示したものである。また、図２及び３は、それぞれこのインクジェット記録ヘッドの貫通孔、インク供給口の第１の面側の端部（図１中の点線で囲まれた部分）を拡大したものである。 FIG. 1 shows an example of an ink jet recording head which is one of the semiconductor devices of the present invention. 2 and 3 are enlarged views of the through hole of the ink jet recording head and the end portion on the first surface side of the ink supply port (the portion surrounded by the dotted line in FIG. 1).
図１に示されるように、本発明のインクジェット記録ヘッドは第１の基板を有する。この第１の基板はその厚み方向に垂直な２つの面を有し、の２つの面のうち一方の面上に吐出圧力発生素子、吐出圧力発生素子の駆動回路と、この吐出圧力発生素子及び駆動回路に電気接続された配線層（図示していない）が設けられている。また、第１の基板をその厚み方向に貫通するように貫通孔とインク供給口が設けられている。
ここで、「貫通孔」とは、第１の基板を貫通する貫通孔のことを表し、本明細書では第１保護層の側面で構成されて貫通孔に連通する部分は開口を構成し、貫通孔には該当しない。
As shown in FIG. 1, the ink jet recording head of the present invention has a first substrate. The first substrate has two surfaces perpendicular to the thickness direction of the first substrate. On one of the two surfaces, a discharge pressure generating element, a drive circuit for the discharge pressure generating element, the discharge pressure generating element, A wiring layer (not shown) electrically connected to the drive circuit is provided. Also, a through hole and an ink supply port are provided so as to penetrate the first substrate in the thickness direction.
Here, the “through hole” means a through hole that penetrates the first substrate, and in this specification, a portion that is configured by the side surface of the first protective layer and communicates with the through hole constitutes an opening, Not applicable to through holes.
この第１の基板の第１の面上には第１保護層が設けられている。図２に示されるように、この第１保護層の側面はこの貫通孔の側面内壁と同一面を構成している。また、この第１保護層の側面の少なくとも一部と貫通孔の側面内壁上には第３保護層が設けられている。更に、この第３保護層を形成した貫通孔の側面及び底面上には下敷層が設けられており、この貫通孔の内部には貫通電極が設けられている。この貫通電極は、貫通孔及び第１保護層の側面から構成される開口内から第１保護層上まで延在するように（溢れるように）設けられており、更にこの貫通電極と第１保護層間には更に、下敷層が設けられている。 A first protective layer is provided on the first surface of the first substrate. As shown in FIG. 2, the side surface of the first protective layer is flush with the inner wall of the side surface of the through hole. A third protective layer is provided on at least a part of the side surface of the first protective layer and on the side wall of the through hole. Furthermore, an underlay layer is provided on the side and bottom surfaces of the through hole in which the third protective layer is formed, and a through electrode is provided in the through hole. The through electrode is provided so as to extend (overflow) from the opening formed by the through hole and the side surface of the first protective layer to the first protective layer. An underlay layer is further provided between the layers.
そして、この貫通電極は貫通孔底部の下敷層を介して配線層に電気接続されている。この配線層は更に電気接続されており、インクジェット記録ヘッド本体からの電気信号は、貫通電極、下敷層、配線層を通って駆動回路に伝えられるようになっている。 And this penetration electrode is electrically connected to the wiring layer through the underlay layer of the bottom of the penetration hole. The wiring layer is further electrically connected, and an electric signal from the ink jet recording head main body is transmitted to the drive circuit through the through electrode, the underlay layer, and the wiring layer.
なお、上記説明では下敷層を設けた場合を示したが、本発明の半導体デバイスでは、場合によっては下敷層を設けなくても良い。
また、図３に示されるように、この第１保護層の側面はこのインク供給口の側面内壁と同一面を構成している。また、この第１保護層の側面の少なくとも一部とインク供給口の側面内壁上には第２保護層が設けられている。
ここで、「インク供給口」とは、第１の基板を貫通するインク供給口のことを表し、本明細書では第１保護層の側面で構成されインク供給口に連通する部分は開孔を構成し、インク供給口には該当しない。
In the above description, the case where the underlying layer is provided is shown, but the underlying layer may not be provided in some cases in the semiconductor device of the present invention.
As shown in FIG. 3, the side surface of the first protective layer is flush with the inner wall of the side surface of the ink supply port. A second protective layer is provided on at least a part of the side surface of the first protective layer and on the inner wall of the side surface of the ink supply port.
Here, the “ink supply port” refers to an ink supply port that penetrates the first substrate. In this specification, the portion that is formed on the side surface of the first protective layer and communicates with the ink supply port has an opening. It does not correspond to the ink supply port.
更に、図１のインクジェット記録ヘッドは、第１の基板の第１の面に一つの面が対向するようにチッププレートが設けられている。この貫通電極は貫通孔内から第１保護層上まで延在するように設けられており、チッププレートの一つの面上に設けられた配線層とコンタクトを介して電気接続されている。また、チッププレートには開口が設けられており、基体のインク供給口と位置合わせされている。そして、本体から供給されたインクは、チッププレートの開口、インク供給口、流路、吐出口を介して吐き出されるようになっている。また、基体とチッププレート間には封止剤が設けられており、これらの部材の間を封止している。 Further, the ink jet recording head of FIG. 1 is provided with a chip plate so that one surface faces the first surface of the first substrate. The through electrode extends from the through hole to the first protective layer, and is electrically connected to a wiring layer provided on one surface of the chip plate via a contact. The chip plate is provided with an opening and is aligned with the ink supply port of the substrate. The ink supplied from the main body is discharged through the opening of the chip plate, the ink supply port, the flow path, and the discharge port. Further, a sealant is provided between the base and the chip plate, and seals between these members.
このチッププレートは更に、ホルダーに接着されている。このホルダーには、インクを貯蔵するためのインクタンクが取り付けられている。そして、このインクタンク、チッププレートの開口、インク供給口、液流路、吐出口を経てインクが吐出されるようになっている。 This chip plate is further bonded to a holder. An ink tank for storing ink is attached to the holder. Ink is discharged through the ink tank, the opening of the chip plate, the ink supply port, the liquid flow path, and the discharge port.
（インクジェット記録ヘッドの製造方法）
本発明のインクジェット記録ヘッドは、以下の製造工程を有する。
（１）第１の基板を用意する工程。
（２）第１の基板上に吐出圧力発生素子及び駆動回路を形成する工程。
（３）第１の基板の吐出圧力発生素子を設けた面上の、吐出圧力発生素子に対応する位置に液流路用型材を形成する工程。
（４）第１の基板の吐出圧力発生素子を設けた面上に第２の基板を形成し、第２の基板の吐出圧力発生素子及び液流路用型材に対応する位置にインクを吐出するための吐出口を形成する工程。
（５）第１の基板の第１の面上に第１保護層を形成する工程。
（６）第１保護層及び第１の基板の液流路用型材に対応する部分をその厚み方向に液流路用型材まで貫通するようにエッチングを行って、第１の基板及び第１保護層内にそれぞれインク供給口及びインク供給口の側面内壁と同一面を構成する第１保護層の側面を形成する工程。
（７）第１の面側から第１の基板の全面に第２保護層を形成する工程。
（８）インク供給口の側面内壁の全面及び第１保護層の側面の少なくとも一部に第２保護層が残留するように、エッチングにより第２保護層を除去する工程。
（９）液流路用型材を除去する工程。
(Inkjet recording head manufacturing method)
The ink jet recording head of the present invention has the following manufacturing steps.
(1) A step of preparing a first substrate.
(2) forming a discharge pressure generating element and a drive circuit on the first substrate;
(3) A step of forming a liquid flow path mold material at a position corresponding to the discharge pressure generating element on the surface of the first substrate on which the discharge pressure generating element is provided.
(4) A second substrate is formed on the surface of the first substrate on which the discharge pressure generating element is provided, and ink is discharged to a position corresponding to the discharge pressure generating element of the second substrate and the liquid flow path mold material. Forming a discharge port for the purpose.
(5) A step of forming a first protective layer on the first surface of the first substrate.
(6) Etching is performed so as to penetrate the first protective layer and the portion of the first substrate corresponding to the liquid flow path mold material in the thickness direction to the liquid flow path mold material, so that the first substrate and the first protection are performed. Forming a side surface of the first protective layer constituting the same surface as the side wall of the ink supply port and the ink supply port in the layer.
(7) A step of forming a second protective layer on the entire surface of the first substrate from the first surface side.
(8) A step of removing the second protective layer by etching so that the second protective layer remains on the entire inner wall of the side surface of the ink supply port and at least part of the side surface of the first protective layer.
(9) A step of removing the liquid flow path mold.
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造工程では、上記工程（８）において、第１保護層の側面の少なくとも一部に第２保護層を残留させる。このため、この部分において、効果的にインクによる第１の基板の腐食を防止することができる。更に、簡易な工程で他の部位を劣化させることなく目的のインクジェット記録ヘッドを製造することができる。 In the manufacturing process of the inkjet recording head of the present invention, in the step (8), the second protective layer is left on at least a part of the side surface of the first protective layer. Therefore, corrosion of the first substrate due to ink can be effectively prevented in this portion. Furthermore, the target inkjet recording head can be manufactured by a simple process without deteriorating other parts.
また、工程（４）と工程（５）の間に、更に基体の第１の面を研削する工程を有することが好ましい。予め基体の第１の面を研削することによって、第１の面上に成膜性に優れた形で第１保護層を形成することができる。 Moreover, it is preferable to have the process of grinding the 1st surface of a base | substrate between a process (4) and a process (5). By first grinding the first surface of the substrate, the first protective layer can be formed on the first surface in a form excellent in film formability.
上記工程（２）の吐出圧力発生素子及び駆動回路の少なくとも一部の形成と工程（５）の第１保護層の形成を、ＣＶＤ法、熱酸化法又はディップにより同時に行うことが好ましい。このように同時に処理を行うことによって工程の簡素化を図ることができる。 It is preferable that the formation of at least a part of the ejection pressure generating element and the drive circuit in the step (2) and the formation of the first protective layer in the step (5) are simultaneously performed by a CVD method, a thermal oxidation method, or a dip. Thus, simplification of a process can be aimed at by processing simultaneously.
上記製造方法について以下に詳細に説明する。図４〜１２は、本発明の製造方法の一実施形態を示す模式図である。
まず、単結晶のシリコン基板上に、吐出圧力発生素子としての電気熱変換素子（材質ＴａＮなる発熱抵抗体）とその駆動回路を半導体工程により形成する。すなわち、単結晶のシリコン基板（第１の基板）を準備し（工程（１））、このシリコン基板上に素子絶縁膜（酸化シリコン）を形成する。この後、この素子絶縁膜上に吐出圧力発生素子とその駆動回路を所望の個数、形成し、更にこの上に素子保護膜及び耐キャビテーション膜を形成する（図４；工程（２））。
The manufacturing method will be described in detail below. FIGS. 4-12 is a schematic diagram which shows one Embodiment of the manufacturing method of this invention.
First, an electrothermal conversion element (a heating resistor made of a material TaN) as a discharge pressure generating element and its drive circuit are formed on a single crystal silicon substrate by a semiconductor process. That is, a single crystal silicon substrate (first substrate) is prepared (step (1)), and an element insulating film (silicon oxide) is formed on the silicon substrate. Thereafter, a desired number of ejection pressure generating elements and their drive circuits are formed on the element insulating film, and an element protective film and an anti-cavitation film are further formed thereon (FIG. 4; step (2)).
次に、密着層としてポリアミド樹脂（図示していない）を塗布、ベークした後、ノボラック系フォトレジスト（図示していない）を塗布する。この後、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストをパターニングする。更に、ＣＦ4とＯ2によるケミカルドライエッチングにより、少なくとも吐出圧力発生素子上と、外部電極接続用パッド上と、インク供給口を形成する位置のポリアミド樹脂を除去した後、レジストをモノアミン系剥離液により除去する。 Next, a polyamide resin (not shown) is applied and baked as an adhesion layer, and then a novolak photoresist (not shown) is applied. Thereafter, the photoresist is patterned by a photolithography technique. Further, at least the discharge pressure generating element, the external electrode connection pad, and the polyamide resin at the position where the ink supply port is formed are removed by chemical dry etching with CF 4 and O 2 , and the resist is then removed with a monoamine-based stripping solution. Remove with.
次いで、シリコン基板上に、溶解可能な樹脂層としてポリメチルイソプロペニルケトンをスピンコート法により成膜する。１２０℃にて２０分間プリベークした後、ＵＶ光により露光を行う。次いで、メチルイソブチルケトン／キシレン＝２／１を用いて現像を行い、キシレンにてリンス処理を行い、吐出圧力発生素子に対応する位置に、液流路形成用のパターン（液流路用型材）を形成する（工程（３））。 Next, polymethylisopropenyl ketone is deposited on the silicon substrate as a soluble resin layer by spin coating. After prebaking at 120 ° C. for 20 minutes, exposure is performed with UV light. Next, development is performed using methyl isobutyl ketone / xylene = 2/1, rinsing is performed with xylene, and a pattern for forming a liquid flow path (liquid flow path mold material) is provided at a position corresponding to the discharge pressure generating element. Is formed (step (3)).
この液流路用型材の材質としては、除去可能な樹脂材料であってポジ型フォトレジストを使用する。このポジ型レジストとしては、例えば、Ｄｅｅｐ−ＵＶレジスト、ＯＤＵＲ−１０１０（東京応化工業社製）、ＡＺ−４９０３（ヘキスト社製）、ＰＭＥＲ−ＰＧ７９００（東京応化工業社製）などから適宜、選択して用いることができる。 As the material for the liquid flow path mold material, a positive resin can be used which is a removable resin material. The positive resist is appropriately selected from, for example, Deep-UV resist, ODUR-1010 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), AZ-4903 (manufactured by Hoechst Co., Ltd.), PMER-PG7900 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), and the like. Can be used.
次いで、被服樹脂であるカチオン重合型エポキシ樹脂（第２の基板）を塗布し、さらに感光性を有する撥水剤を重ねて塗布する。そして、これにフォトリソグラフィ技術を用いることにより、吐出圧力発生素子及び液流路用型材に対応する位置に吐出口を形成する（工程（４））。 Next, a cationic polymerization type epoxy resin (second substrate) that is a clothing resin is applied, and a water-repellent agent having photosensitivity is further applied. Then, by using a photolithography technique for this, a discharge port is formed at a position corresponding to the discharge pressure generating element and the liquid flow path mold (step (4)).
なお、この第２の基板の材料としては、第１の基板との接着性、機械的強度、寸法安定性、耐蝕性の面で優れたものを選択し用いることが好ましい。具体的には、熱硬化、紫外線硬化及び電子ビーム硬化が可能な液状の硬化性材料が好ましい。中でもエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ジグリコールジアルキルカーボネート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ネガ型フォトレジスト樹脂等が好ましく使用される。 As the material for the second substrate, it is preferable to select and use a material that is excellent in terms of adhesion to the first substrate, mechanical strength, dimensional stability, and corrosion resistance. Specifically, a liquid curable material capable of thermal curing, ultraviolet curing, and electron beam curing is preferable. Of these, epoxy resins, acrylic resins, diglycol dialkyl carbonate resins, unsaturated polyester resins, polyurethane resins, polyimide resins, melamine resins, phenol resins, urea resins, negative photoresist resins, and the like are preferably used.
第２の基板材料として、液状の硬化性材料を用いる場合には、例えば、カーテンコート、ロールコート、スプレーコート等の公知の手段を用い、これを第１の基板の一方の面上に塗布することによって、所望の厚さに積層することができる。 When a liquid curable material is used as the second substrate material, for example, a known means such as curtain coating, roll coating, spray coating, or the like is used, and this is applied onto one surface of the first substrate. Therefore, it can be laminated to a desired thickness.
また、ここで、吐出口を形成する方法は、使用する第２の基板材料によって適宜、選択すればよい。例えば、フォトリソグラフィーの後、溶剤による除去を行ったり、ドライエッチング、ウエットエッチング、ドリル加工、サンドブラスト、レーザ加工、イオンミーリングを含む物理的加工法などを使用することができる。 Here, the method for forming the discharge port may be appropriately selected depending on the second substrate material to be used. For example, after photolithography, removal with a solvent, or physical processing methods including dry etching, wet etching, drilling, sand blasting, laser processing, and ion milling can be used.
次に、被服樹脂層を保護するためのサポート基板（図示していない）をロウにより貼り付け、シリコン基板の吐出圧力発生素子を設けた側と反対側の面（第１の面）を研磨して薄くする。次いで、希フッ酸により破砕層除去を行い、テープを剥離する（図５）。次に、シリコン基板の第１の面上にスパッタ法により酸化シリコン膜（第１保護層）を形成する（図６；工程（５））。 Next, a support substrate (not shown) for protecting the clothing resin layer is attached by brazing, and the surface (first surface) opposite to the side where the discharge pressure generating element of the silicon substrate is provided is polished. And thin. Next, the crushed layer is removed with dilute hydrofluoric acid, and the tape is peeled off (FIG. 5). Next, a silicon oxide film (first protective layer) is formed on the first surface of the silicon substrate by sputtering (FIG. 6; step (5)).
次に、酸化シリコン膜上にノボラック系レジスト（図示していない）を塗布し、フォトリソグラフィ工程により、シリコン基板内に貫通孔とインク供給口を形成する位置にそれぞれ開口及び開孔が生じるようにパターニングする。そして、パターン開口下部の酸化シリコン膜をＢＨＦ（フッ化水素とフッ化アンモニウムの１：１０混合液）に浸漬して除去する。その後、シリコン基板の裏面（第１の面）側からＩＣＰ−ＲＩＥエッチャーによりエッチングを行う。この際、シリコン基板をその厚み方向に第１の面と反対側の酸化シリコン膜まで貫通させて貫通孔を形成すると同時に、シリコン基板内を液流路用型材まで貫通するようにインク供給口を形成する（工程（６））。次に、貫通孔及びインク供給口の底部に露出した絶縁層である酸化シリコン膜をＲＩＥにより除去する（図７）。 Next, a novolac resist (not shown) is applied on the silicon oxide film, and an opening and an opening are formed in the silicon substrate at positions where through holes and ink supply ports are formed, respectively. Pattern. Then, the silicon oxide film below the pattern opening is immersed and removed in BHF (1:10 mixture of hydrogen fluoride and ammonium fluoride). Thereafter, etching is performed from the back surface (first surface) side of the silicon substrate by an ICP-RIE etcher. At this time, the silicon substrate is penetrated to the silicon oxide film opposite to the first surface in the thickness direction to form a through hole, and at the same time, the ink supply port is made to penetrate the silicon substrate to the liquid flow path mold material. Form (step (6)). Next, the silicon oxide film which is an insulating layer exposed at the bottom of the through hole and the ink supply port is removed by RIE (FIG. 7).
次に、シリコン基板の裏面（第１の面）側（図８中の矢印の方向）から、ＣＶＤ法により第２保護層となるポリパラキシリレンを成膜する（図８；工程（７））。この後、ＲＩＥにより、貫通孔及びインク供給口底部のポリパラキシリレン並びにシリコン基板裏面のポリパラキシリレンを除去する（図９）。この工程の際、エッチング条件を調節することによって、インク供給口の側面内壁の全面と開孔を構成する第１保護層の側面の少なくとも一部に第２保護層が残留することとなる（工程（８））。また、貫通孔の側面内壁の全面と開口を構成する第１保護層の側面の少なくとも一部に第３保護層が残留することとなる。このエッチング方法には比較的高い真空度の中で行うことのできるＲＩＥを用いるのが好適である。例えば、日立製作所製Ｍ３１８にて、酸素５０ｓｃｃｍ、チャンバー圧力０．５Ｐａ、マイクロ波電流３００ｍＡ、ＲＦ出力８０Ｗの条件で行うことができる。 Next, a polyparaxylene film serving as a second protective layer is formed by a CVD method from the back surface (first surface) side of the silicon substrate (in the direction of the arrow in FIG. 8) (FIG. 8; step (7)). ). Thereafter, the polyparaxylylene on the through hole and the bottom of the ink supply port and the polyparaxylylene on the back surface of the silicon substrate are removed by RIE (FIG. 9). In this step, by adjusting the etching conditions, the second protective layer remains on the entire side wall of the side surface of the ink supply port and at least a part of the side surface of the first protective layer constituting the opening (step). (8)). Further, the third protective layer remains on at least part of the side surface of the first protective layer constituting the opening and the entire inner surface of the side wall of the through hole. For this etching method, it is preferable to use RIE which can be performed in a relatively high degree of vacuum. For example, it can be performed under conditions of oxygen of 50 sccm, chamber pressure of 0.5 Pa, microwave current of 300 mA, and RF output of 80 W by M318 manufactured by Hitachi, Ltd.
次いで、シリコン基板（第１の基板）の裏面全面に、スパッタリングによりめっきの下敷層となる金を形成する。この後、感光性ドライフィルムをシリコン基板の裏面に貼り付け、貫通電極を形成しない領域をマスクするようにフォトリソグラフィ技術によりパターニングする。次に、下敷層に電位を印加して、貫通電極となる金をめっきにより成膜する（図１０）。 Next, gold serving as a plating underlayer is formed by sputtering on the entire back surface of the silicon substrate (first substrate). Thereafter, a photosensitive dry film is attached to the back surface of the silicon substrate, and is patterned by a photolithography technique so as to mask a region where the through electrode is not formed. Next, a potential is applied to the underlying layer, and gold to be a through electrode is formed by plating (FIG. 10).
次に、感光性ドライフィルムを剥離して、貫通電極が存在しない領域の下敷層を除去する（図１１）。次に、平行平板のＲＩＥによりインク供給口底部のパッシベイション層である窒化シリコン膜を除去した後、この構造体を乳酸メチル溶液内に浸漬して溶出可能な樹脂層（液流路用型材）を除去する（図１２；工程（９））。 Next, the photosensitive dry film is peeled off, and the underlying layer in the region where no through electrode is present is removed (FIG. 11). Next, after removing the silicon nitride film, which is the passivation layer at the bottom of the ink supply port, by parallel plate RIE, a resin layer that can be eluted by immersing the structure in a methyl lactate solution (liquid channel mold) ) Is removed (FIG. 12; step (9)).
この後、ロウが溶融する温度までシリコン基板を加熱し、このシリコン基板のサポート基板を剥離した後、ダイサーによりシリコン基板を切断してチップ状態にする。このようして、貫通孔及びインク供給口が形成されチップ状態となったシリコン基板を例えば、図１で表されるようにチッププレートに貼り付ける。これと同時に、外部電極と貫通電極を電気接続するなどしてカートリッジ形態に組み立てて、最終的に本発明のインクジェット記録ヘッドを得ることができる。 Thereafter, the silicon substrate is heated to a temperature at which the wax melts, the support substrate of the silicon substrate is peeled off, and then the silicon substrate is cut into a chip state by a dicer. In this way, the silicon substrate in which the through hole and the ink supply port are formed to be in a chip state is attached to the chip plate as shown in FIG. 1, for example. At the same time, the ink jet recording head of the present invention can be finally obtained by assembling into a cartridge form by electrically connecting the external electrode and the through electrode.
（半導体デバイス）
本発明の半導体デバイスは基体を有する。この基体はその厚み方向に垂直な２つの面を有し、の２つの面のうち一方の面Ａ上に電子回路と、この電子回路に電気接続された配線層が設けられている。また、基体をその厚み方向に（一方の面Ａから他方の面Ｂまで）貫通するように貫通孔が設けられている。
(Semiconductor device)
The semiconductor device of the present invention has a substrate. The substrate has two surfaces perpendicular to the thickness direction, and an electronic circuit and a wiring layer electrically connected to the electronic circuit are provided on one surface A of the two surfaces. A through hole is provided so as to penetrate the base body in the thickness direction (from one surface A to the other surface B).
また、基体の他方の面Ｂ上には第１絶縁層が設けられている。図２に示されるように、この第１絶縁層の側面はこの貫通孔の側面内壁と同一面を構成している。すなわち、第１絶縁層内には第１絶縁層の側面から構成される開口が設けられており、この開口は貫通孔と同一の断面形状を有し、貫通孔に対して位置合わせされている。従って、第１絶縁層の側面は貫通孔の側面内壁と同一面を構成するようになっている。また、この第１絶縁層の側面の少なくとも一部と貫通孔の側面内壁上には第２絶縁層が設けられている。 A first insulating layer is provided on the other surface B of the substrate. As shown in FIG. 2, the side surface of the first insulating layer forms the same surface as the side wall of the through hole. That is, an opening constituted by the side surface of the first insulating layer is provided in the first insulating layer, and the opening has the same cross-sectional shape as the through hole and is aligned with the through hole. . Therefore, the side surface of the first insulating layer is configured to be flush with the side wall of the through hole. In addition, a second insulating layer is provided on at least a part of the side surface of the first insulating layer and on the side wall of the through hole.
更に、この第２絶縁層を形成した貫通孔の側面及び底面上には下敷層が設けられており、この貫通孔及び第１絶縁層の側面から構成される開口内には貫通電極が設けられている。そして、この貫通電極は下敷層を介して配線層に電気接続されている。この配線層は更に電子回路に電気接続されており、電気信号は、貫通電極、下敷層、配線層を通って電子回路に伝えられるようになっている。 Furthermore, an underlay layer is provided on the side surface and bottom surface of the through hole in which the second insulating layer is formed, and a through electrode is provided in an opening formed by the side surface of the through hole and the first insulating layer. ing. The through electrode is electrically connected to the wiring layer through the underlying layer. The wiring layer is further electrically connected to the electronic circuit, and an electric signal is transmitted to the electronic circuit through the through electrode, the underlying layer, and the wiring layer.
なお、本発明の半導体デバイスでは、場合によっては下敷層を設けなくても良い。 In the semiconductor device of the present invention, the underlying layer may not be provided in some cases.
この半導体デバイス（インクジェット記録ヘッド）は、以下の点に特徴を有する。
（１）他方の面Ｂ上に第１絶縁層が形成されている。
（２）貫通孔の側面内壁及びこの側面内壁と同一面を構成する第１絶縁層の側面の少なくとも一部を覆うように第２絶縁層が形成されている。
This semiconductor device (inkjet recording head) is characterized by the following points.
(1) A first insulating layer is formed on the other surface B.
(2) The second insulating layer is formed so as to cover at least part of the side wall of the through hole and the side surface of the first insulating layer that forms the same plane as the side wall.
本発明では、上記（１）の特徴を有することによって、この第１絶縁層によりインクジェット記録ヘッドの製造工程及び完成後の使用時に面Ｂを保護することができる。また、上記（２）の特徴を有することによって、この貫通孔の面Ｂ側の端部に破損が生じて、この部分において貫通電極と基体とがショートすることを効果的に防止できる。
なお、本発明では、貫通孔の第１絶縁層上に下敷層を設けた場合であっても、この下敷層と基体とのショートを防ぐために、上記のような構造を設ける必要がある。
In the present invention, by having the feature (1), the first insulating layer can protect the surface B during the manufacturing process of the ink jet recording head and the use after completion. Further, by having the feature (2), it is possible to effectively prevent the through-hole from being damaged at the end on the surface B side and the through-electrode and the base from being short-circuited at this portion.
In the present invention, even when an underlay layer is provided on the first insulating layer of the through hole, it is necessary to provide the above-described structure in order to prevent a short circuit between the underlay layer and the substrate.
本発明の半導体デバイスは、上記のような特定の構造を有するものであれば特に限定されないが、例えば、インクジェット記録ヘッドを挙げることができる。
このように本発明の半導体デバイスがインクジェット記録ヘッドの場合、上記説明中の「基体」は「第１の基板」、「第１絶縁層」は「第１保護層」、「第２絶縁層」は「第３保護層」、「他方の面Ｂ」は「第１の面」、「電子回路」は「駆動回路」に相当することとなる。
The semiconductor device of the present invention is not particularly limited as long as it has the specific structure as described above, and examples thereof include an ink jet recording head.
Thus, when the semiconductor device of the present invention is an ink jet recording head, “substrate” in the above description is “first substrate”, “first insulating layer” is “first protective layer”, and “second insulating layer”. Is the “third protective layer”, “the other surface B” is the “first surface”, and “electronic circuit” is the “driving circuit”.
ここで基体としては、シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板などを用いることができる。所望の強度があればどの基板を用いても構わないが、微細加工技術による高集積・高密度な駆動回路を形成しやすい点や酸化して良質な絶縁膜を形成しやすい点からシリコン基板を用いることが好ましい。 Here, as the substrate, a silicon substrate, a glass substrate, a plastic substrate, or the like can be used. Any substrate can be used as long as it has the desired strength, but a silicon substrate is used because it is easy to form highly integrated and high-density drive circuits using microfabrication technology, and it is easy to form a good quality insulating film by oxidation. It is preferable to use it.
第１絶縁層は、第２絶縁層よりも厚いことが好ましい。第１絶縁層は、第２絶縁層よりも厚いことによって基体の面Ｂを確実に保護すると共に、所定の大きな径を有する貫通電極を設けることができる。 The first insulating layer is preferably thicker than the second insulating layer. The first insulating layer is thicker than the second insulating layer, so that the surface B of the substrate can be reliably protected and a through electrode having a predetermined large diameter can be provided.
また、第１絶縁層及び第２絶縁層は、それぞれ酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、ＳｉＮＣ、ＳｉＯＣ、エポキシ樹脂、アルミナ、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ尿素樹脂、又はポリパラキシリレンからなることが好ましい。第１及び第２絶縁層をこれらの材料から構成することによって、優れた絶縁性を有することができる。また、これらの材料は、シリコン等からなる基体に対して優れた成膜性を有する。なお、第１絶縁層と第２絶縁層は、同じ材料のものであっても異なる材料のものであっても良い。 The first insulating layer and the second insulating layer are formed of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, SiNC, SiOC, epoxy resin, alumina, polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, polyurea resin, or polyparaxylylline, respectively. It is preferable to consist of len. By constituting the first and second insulating layers from these materials, excellent insulating properties can be obtained. Further, these materials have excellent film forming properties with respect to a substrate made of silicon or the like. The first insulating layer and the second insulating layer may be made of the same material or different materials.
（半導体デバイスの製造方法）
本発明の半導体デバイスは、以下の製造工程を有する。
（Ａ）基体を用意する工程。
（Ｂ）基体の一方の面Ａ上に電子回路及び配線層を形成する工程。
（Ｃ）基体の一方の面Ａと反対側の他方の面Ｂ上に第１絶縁層を形成する工程。
（Ｄ）第１絶縁層及び基体の電子回路及び配線層に対応する部分を、第１絶縁層側からその厚み方向に一方の面Ａまで貫通するようにエッチングを行って、第１絶縁層及び基体内にそれぞれ開口及び貫通孔を形成する工程。
（Ｅ）他方の面Ｂ側から全面に第２絶縁層を形成する工程。
（Ｆ）貫通孔の側面内壁の全面及び第１絶縁層の側面の少なくとも一部に第２絶縁層が残留するように、エッチングにより第２絶縁層を除去する工程。
（Ｇ）第２絶縁層を設けた貫通孔及び開口内に貫通電極を埋め込む工程。
(Semiconductor device manufacturing method)
The semiconductor device of the present invention has the following manufacturing steps.
(A) A step of preparing a substrate.
(B) A step of forming an electronic circuit and a wiring layer on one surface A of the substrate.
(C) A step of forming a first insulating layer on the other surface B opposite to the one surface A of the substrate.
(D) Etching is performed so as to penetrate the first insulating layer and the portion corresponding to the electronic circuit and the wiring layer of the base body from the first insulating layer side to the one surface A in the thickness direction, and the first insulating layer and Forming an opening and a through hole in the substrate, respectively;
(E) The process of forming a 2nd insulating layer in the whole surface from the other surface B side.
(F) A step of removing the second insulating layer by etching so that the second insulating layer remains on the entire inner wall of the side surface of the through hole and at least a part of the side surface of the first insulating layer.
(G) A step of embedding the through electrode in the through hole and the opening provided with the second insulating layer.
本発明の半導体デバイスの製造工程では、上記工程（Ｆ）において、第１絶縁層の側面の少なくとも一部に第２絶縁層を残留させるため、この部分において、効果的に貫通電極と基体とのショートを防止することができる。更に、簡易な工程で他の部位を劣化させることなく目的の半導体デバイスを製造することができる。 In the manufacturing process of the semiconductor device of the present invention, in the step (F), the second insulating layer is left on at least a part of the side surface of the first insulating layer. Short circuit can be prevented. Furthermore, the target semiconductor device can be manufactured by a simple process without deteriorating other parts.
また、工程（Ｂ）と工程（Ｃ）の間に、更に基体の他方の面Ｂを研削する工程を有することが好ましい。予め基体の他方の面Ｂを研削することによって、面Ｂ上に成膜性に優れた形で第１絶縁層を形成することができる。 Moreover, it is preferable to have the process of grinding the other surface B of a base | substrate between a process (B) and a process (C). By grinding the other surface B of the substrate in advance, the first insulating layer can be formed on the surface B in a form excellent in film formability.
上記工程（Ｂ）の電子回路の少なくとも一部の形成と工程（Ｃ）の第１絶縁層の形成を、ＣＶＤ法又は熱酸化法により同時に行うことが好ましい。このように同時に処理を行うことによって工程の簡素化を図ることができる。 It is preferable that the formation of at least a part of the electronic circuit in the step (B) and the formation of the first insulating layer in the step (C) are simultaneously performed by a CVD method or a thermal oxidation method. Thus, simplification of a process can be aimed at by processing simultaneously.
また、工程（Ｆ）のエッチング方法には比較的高い真空度の中で行うことのできるＲＩＥを用いるのが好適である。第２絶縁層として例えば、ポリパラキシリレン膜を用いた場合、日立製作所製Ｍ３１８にて酸素５０ｓｃｃｍ、チャンバー圧力０．５Ｐａ、マイクロ波電流３００ｍＡ、ＲＦ出力８０Ｗの条件でエッチングを行うと良い。 In addition, it is preferable to use RIE that can be performed in a relatively high degree of vacuum for the etching method in the step (F). For example, when a polyparaxylylene film is used as the second insulating layer, it is preferable to perform etching under conditions of oxygen of 50 sccm, chamber pressure of 0.5 Pa, microwave current of 300 mA, and RF output of 80 W using M318 manufactured by Hitachi.
まず、厚さ６２５μｍのシリコン基板を準備し（工程（１））、このシリコン基板の一方の面上に汎用の半導体プロセス技術により吐出圧力発生素子及び駆動回路を形成した。この後、シリコン基板の一方の面上にプラズマＣＶＤ法により厚さ０．３μｍのＳｉＮからなる素子保護膜を形成した。（工程（２））。 First, a silicon substrate having a thickness of 625 μm was prepared (step (1)), and a discharge pressure generating element and a drive circuit were formed on one surface of the silicon substrate by a general-purpose semiconductor process technique. Thereafter, an element protective film made of SiN having a thickness of 0.3 μm was formed on one surface of the silicon substrate by plasma CVD. (Step (2)).
この後、シリコン基板１の一方の面上にポリメチルイソプロペニルケトンを主材料とするポジ型フォトレジスト樹脂を厚さ１２μｍで塗布した後、ＵＶ光を用いたフォトリソグラフィーを行うことによってパターニングし、吐出圧力発生素子に対応する位置に液流路用型材を形成した（工程（３））。 Thereafter, a positive photoresist resin mainly composed of polymethylisopropenyl ketone is applied on one surface of the silicon substrate 1 with a thickness of 12 μm, and then patterned by performing photolithography using UV light, A liquid flow path mold was formed at a position corresponding to the discharge pressure generating element (step (3)).
次に、シリコン基板の一方の面上に、第２の基板材料であるカチオン重合型エポキシ樹脂をスピンコートにより厚さ１２μｍで塗布し、第１の基板の一方の面上に第２の基板を形成した。この後、露光装置（ＭＰＡ６００-ＦＡ（商品名）、キヤノン社製）を使用して約１Ｊ/ｃｍ2の条件で露光を行った。この後、未露光部分をキシレンと、メチルイソブチルケトンの混合液（現像液）で除去することで、第２の基板内の吐出圧力発生素子及び液流路用型材に対応する位置にインクを吐出するための吐出口を形成した（工程（４））。 Next, a cation polymerization type epoxy resin, which is a second substrate material, is applied by spin coating on one surface of the silicon substrate to a thickness of 12 μm, and the second substrate is formed on one surface of the first substrate. Formed. Thereafter, exposure was performed using an exposure apparatus (MPA600-FA (trade name), manufactured by Canon Inc.) under the condition of about 1 J / cm 2 . Thereafter, the unexposed portion is removed with a mixed solution (developer) of xylene and methyl isobutyl ketone, so that ink is discharged to a position corresponding to the discharge pressure generating element and the liquid flow path mold material in the second substrate. The discharge port for forming was formed (process (4)).
この後、シリコン基板の吐出圧力発生素子及び液流路用型材等を設けた面と反対側の面（第１の面）についてバックグラインドによりシリコン基板１を３００μｍまで薄くした。さらに、フッ酸、硝酸、燐酸の混合液によりシリコン基板の裏面（第１の面）をスピンエッチングして破砕層を除去した。（工程（５））
この後、プラズマＣＶＤ法により、第１の基板の第１の面上に厚さ２μｍのＳｉＯ2（第１保護層）を設けた（工程（６））。次に、レジストマスクを形成した後、ＣＦ4のガスを用い、ＲＩＥ装置によるエッチング行うことによって、第１保護層の液流路用型材に対応する部分をその厚み方向にエッチングして開孔を形成した。次に、レジストマスクを除去した後、この第１保護層をマスクに用いて、ＩＣＰ-ＲＩＥ装置によって、ＳＦ6とＣ4Ｆ8のガスを用いたボッシュプロセスによりエッチングを行うことによって、第１の基板をその厚み方向にエッチングしてインク供給口を形成した（工程（６））。この際、形成したインク供給口の間隔は吐出口の列方向におよそ８ｍｍ、それと直行する幅方向に８０μｍとなった。
Thereafter, the silicon substrate 1 was thinned to 300 μm by back grinding on the surface (first surface) opposite to the surface on which the discharge pressure generating element and the liquid flow path mold material of the silicon substrate were provided. Further, the back surface (first surface) of the silicon substrate was spin-etched with a mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid, and phosphoric acid to remove the crushed layer. (Process (5))
Thereafter, SiO 2 (first protective layer) having a thickness of 2 μm was provided on the first surface of the first substrate by plasma CVD (step (6)). Next, after forming a resist mask, etching is performed in the thickness direction of the portion of the first protective layer corresponding to the liquid flow path mold material by performing etching with a RIE apparatus using CF 4 gas, thereby opening holes. Formed. Next, after removing the resist mask, the first protective layer is used as a mask, and etching is performed by a Bosch process using SF 6 and C 4 F 8 gas by an ICP-RIE apparatus. The substrate was etched in the thickness direction to form an ink supply port (step (6)). At this time, the interval between the formed ink supply ports was about 8 mm in the row direction of the discharge ports and 80 μm in the width direction perpendicular thereto.
次に、第１保護層をマスク、液流路用型材５をエッチングストッパ層に用いて、エッチングを行うことにより素子絶縁膜と素子保護膜を除去した。この後、ＣＶＤ法により、第１の面側から第１の基板の全面に厚さ１μｍのポリパラキシリレン（第２保護層）を形成した（工程（７））。 Next, the element insulating film and the element protective film were removed by etching using the first protective layer as a mask and the liquid flow path mold 5 as an etching stopper layer. Thereafter, polyparaxylylene (second protective layer) having a thickness of 1 μm was formed on the entire surface of the first substrate from the first surface side by a CVD method (step (7)).
次に、エッチングを行うことにより、インク供給口の側面内壁の全面及び開孔を構成する第１保護層の側面の少なくとも一部に第２保護層が残留するように、第２保護層を除去した（工程（８））。 Next, etching is performed to remove the second protective layer so that the second protective layer remains on the entire inner wall of the side surface of the ink supply port and at least a part of the side surface of the first protective layer constituting the opening. (Step (8)).
この後、ＵＶランプ照射装置を使用して第１の基板側から露光した後、乳酸メチルに浸漬し、超音波を付与することにより流路用型材を除去した（工程（９））。上記方法によって最終的に本発明のインクジェット記録ヘッドを製造することができた。 Then, after exposing from the 1st board | substrate side using a UV lamp irradiation apparatus, it immersed in the methyl lactate, the flow-path type | mold material was removed by providing an ultrasonic wave (process (9)). By the above method, the ink jet recording head of the present invention was finally manufactured.
Claims (13)
第１の基板上に設けられた第２の基板と、
第２の基板内に形成された、インクを吐出するための吐出口と、
前記吐出口に連通し、第１の基板と第２の基板とで構成された液流路と、
前記液流路を構成する第１の基板上に、前記吐出口に対応するように設けられた吐出圧力発生素子と、
第１の基板の前記吐出圧力発生素子を設けた面上に設けられた、前記吐出圧力発生素子を駆動するための駆動回路と、
第１の基板をその厚み方向に貫通して、前記液流路に連通するように設けられたインク供給口と、
第１の基板の第２の基板側と反対側の第１の面上に設けられた第１保護層であって、第１保護層の側面は前記インク供給口の側面内壁と同一面を構成する第１保護層と、
前記インク供給口の側面内壁の全面及び第１保護層の側面の少なくとも一部を覆うように設けられた第２保護層と、
を備えていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 A first substrate;
A second substrate provided on the first substrate;
An ejection port for ejecting ink formed in the second substrate;
A liquid flow path that communicates with the discharge port and includes a first substrate and a second substrate;
A discharge pressure generating element provided on the first substrate constituting the liquid flow path so as to correspond to the discharge port;
A drive circuit for driving the discharge pressure generating element provided on the surface of the first substrate on which the discharge pressure generating element is provided;
An ink supply port provided so as to penetrate the first substrate in the thickness direction and communicate with the liquid flow path;
A first protective layer provided on a first surface of the first substrate opposite to the second substrate side, wherein a side surface of the first protective layer is flush with an inner wall of the side surface of the ink supply port. A first protective layer,
A second protective layer provided to cover the entire inner wall of the side surface of the ink supply port and at least a part of the side surface of the first protective layer;
An ink jet recording head comprising:
前記貫通孔の側面内壁と同一面を構成する第１保護層の側面から構成され、かつ前記貫通孔に連通する開口と、
前記貫通孔の側面内壁の全面及び前記開口を構成する第１保護層の側面の少なくとも一部を覆うように設けられた第３保護層と、
第３保護層を設けた前記貫通孔及び開口内に埋め込まれた貫通電極と、
を備えたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。 Furthermore, a through hole provided so as to penetrate the first substrate in the thickness direction;
An opening configured from the side surface of the first protective layer constituting the same surface as the side wall of the through hole and communicating with the through hole;
A third protective layer provided to cover the entire inner surface of the side surface of the through hole and at least a part of the side surface of the first protective layer constituting the opening;
A through electrode embedded in the through hole and opening provided with a third protective layer;
The inkjet recording head according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
（１）第１の基板を用意する工程
（２）第１の基板上に前記吐出圧力発生素子及び駆動回路を形成する工程
（３）第１の基板の前記吐出圧力発生素子を設けた面上の、吐出圧力発生素子に対応する位置に液流路用型材を形成する工程
（４）第１の基板の前記吐出圧力発生素子を設けた面上に第２の基板を形成し、第２の基板の前記吐出圧力発生素子及び液流路用型材に対応する位置にインクを吐出するための吐出口を形成する工程
（５）第１の基板の前記第１の面上に第１保護層を形成する工程
（６）第１保護層及び第１の基板の前記液流路用型材に対応する部分をその厚み方向に前記液流路用型材まで貫通するようにエッチングを行って、第１の基板及び第１保護層内にそれぞれインク供給口及び前記インク供給口の側面内壁と同一面を構成する第１保護層の側面を形成する工程
（７）第１の面側から第１の基板の全面に第２保護層を形成する工程
（８）前記インク供給口の側面内壁の全面及び第１保護層の側面の少なくとも一部に第２保護層が残留するように、エッチングにより第２保護層を除去する工程
（９）前記液流路用型材を除去する工程
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。 A method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 1,
(1) Step of preparing a first substrate (2) Step of forming the discharge pressure generating element and drive circuit on the first substrate (3) On the surface of the first substrate provided with the discharge pressure generating element (4) forming a liquid flow path mold material at a position corresponding to the discharge pressure generating element (4) forming a second substrate on the surface of the first substrate on which the discharge pressure generating element is provided; (5) forming a discharge port for discharging ink at a position corresponding to the discharge pressure generating element and the liquid flow path mold material on the substrate; and (1) forming a first protective layer on the first surface of the first substrate. Forming (6) etching the first protective layer and the portion of the first substrate corresponding to the liquid flow path mold material so as to penetrate the liquid flow path mold material in the thickness direction; In the substrate and the first protective layer, the same surface as the ink supply port and the side wall of the ink supply port is formed, respectively. Forming a side surface of the first protective layer to be formed (7) forming a second protective layer from the first surface side to the entire surface of the first substrate; and (8) forming an entire surface of the side wall of the ink supply port and the first surface. An inkjet process comprising: a step of removing the second protective layer by etching so that the second protective layer remains on at least a part of a side surface of the protective layer; and a step of removing the liquid flow path mold. A manufacturing method of a recording head.
前記基体を、その厚み方向に貫通するように設けられた貫通孔と、
前記基体の一方の面Ａと反対側の他方の面Ｂ上に形成された第１絶縁層と、
前記貫通孔の側面内壁と同一面を構成する第１絶縁層の側面から構成され、かつ前記貫通孔と連通する開口と、
前記貫通孔の側面内壁の全面及び第１絶縁層の側面の少なくとも一部を覆うように設けられた第２絶縁層と、
第２絶縁層を設けた前記貫通孔及び開口内に埋め込まれた貫通電極と、
前記一方の面Ａ上に設けられ、前記貫通電極と電子回路を電気接続する配線層と、
を備えたことを特徴とする半導体デバイス。 A substrate having an electronic circuit formed on one surface A;
A through hole provided so as to penetrate the base body in the thickness direction;
A first insulating layer formed on the other surface B opposite to the one surface A of the substrate;
An opening configured from the side surface of the first insulating layer constituting the same surface as the side wall of the through hole and communicating with the through hole;
A second insulating layer provided so as to cover the entire inner surface of the side surface of the through hole and at least a part of the side surface of the first insulating layer;
A through electrode embedded in the through hole and the opening provided with the second insulating layer;
A wiring layer provided on the one surface A and electrically connecting the through electrode and the electronic circuit;
A semiconductor device comprising:
（Ａ）前記基体を用意する工程
（Ｂ）前記基体の一方の面Ａ上に電子回路及び配線層を形成する工程
（Ｃ）前記基体の一方の面Ａと反対側の他方の面Ｂ上に第１絶縁層を形成する工程
（Ｄ）第１絶縁層及び基体の前記電子回路及び配線層に対応する部分を、第１絶縁層側からその厚み方向に一方の面Ａまで貫通するようにエッチングを行って、前記第１絶縁層及び基体内にそれぞれ開口及び貫通孔を形成する工程
（Ｅ）前記他方の面Ｂ側から全面に第２絶縁層を形成する工程
（Ｆ）前記貫通孔の側面内壁の全面及び第１絶縁層の側面の少なくとも一部に第２絶縁層が残留するように、エッチングにより第２絶縁層を除去する工程
（Ｇ）第２絶縁層を設けた前記貫通孔及び開口内に貫通電極を埋め込む工程
を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8,
(A) Step of preparing the substrate (B) Step of forming an electronic circuit and a wiring layer on one surface A of the substrate (C) On the other surface B opposite to the one surface A of the substrate Step of forming the first insulating layer (D) Etching so as to penetrate the first insulating layer and the portion of the substrate corresponding to the electronic circuit and the wiring layer from the first insulating layer side to one surface A in the thickness direction. (E) forming a second insulating layer over the entire surface from the other surface B side (F) forming a second insulating layer in the first insulating layer and the substrate, respectively (E) A step (G) of removing the second insulating layer by etching so that the second insulating layer remains on the entire inner wall and at least a part of the side surface of the first insulating layer. (G) The through hole and the opening provided with the second insulating layer A semiconductor device comprising a step of embedding a through electrode in the semiconductor device. Chair manufacturing method.
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010147308A (en) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Canon Inc | Method of manufacturing wiring board, and method of manufacturing board for ink-jet recording head |
| JP2011079245A (en) * | 2009-10-08 | 2011-04-21 | Seiko Epson Corp | Nozzle substrate, method for manufacturing nozzle substrate, droplet ejection head and droplet ejection device |
| JP2012000921A (en) * | 2010-06-18 | 2012-01-05 | Canon Inc | Substrate for liquid discharge head and liquid discharge head |
| JP2012020470A (en) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Canon Inc | Liquid ejection head, and method of manufacturing the same |
| JP2012101364A (en) * | 2010-11-05 | 2012-05-31 | Canon Inc | Method for manufacturing ejection element substrate |
| JP2013063557A (en) * | 2011-09-16 | 2013-04-11 | Ricoh Co Ltd | Liquid ejection head and image forming apparatus |
| JP2013188892A (en) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Toshiba Tec Corp | Inkjet head |
| JP2020029069A (en) * | 2018-08-24 | 2020-02-27 | キヤノン株式会社 | Liquid discharge head and manufacturing method of the same |
-
2007
- 2007-01-24 JP JP2007013844A patent/JP2008179045A/en active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010147308A (en) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Canon Inc | Method of manufacturing wiring board, and method of manufacturing board for ink-jet recording head |
| JP2011079245A (en) * | 2009-10-08 | 2011-04-21 | Seiko Epson Corp | Nozzle substrate, method for manufacturing nozzle substrate, droplet ejection head and droplet ejection device |
| JP2012000921A (en) * | 2010-06-18 | 2012-01-05 | Canon Inc | Substrate for liquid discharge head and liquid discharge head |
| JP2012020470A (en) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Canon Inc | Liquid ejection head, and method of manufacturing the same |
| JP2012101364A (en) * | 2010-11-05 | 2012-05-31 | Canon Inc | Method for manufacturing ejection element substrate |
| JP2013063557A (en) * | 2011-09-16 | 2013-04-11 | Ricoh Co Ltd | Liquid ejection head and image forming apparatus |
| JP2013188892A (en) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Toshiba Tec Corp | Inkjet head |
| JP2020029069A (en) * | 2018-08-24 | 2020-02-27 | キヤノン株式会社 | Liquid discharge head and manufacturing method of the same |
| JP7229700B2 (en) | 2018-08-24 | 2023-02-28 | キヤノン株式会社 | LIQUID EJECTION HEAD AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
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