JP2008238734A - Electronic device and its manufacturing method - Google Patents

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Daiki Iino
大輝 飯野
Masahito Sawada
雅人 澤田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic device and its manufacturing method enabling formation of fine patterns by wet etching. <P>SOLUTION: The electronic device is provided characterized by having a resistance heat generator which generates heat when power is distributed, an electrode connected to the resistance heat generator, a protective film covering at least part of the electrode, and a TiN film covering approximately the entire surface of the protective film. The manufacturing method of the electronic device characterized by forming a first layer, forming a TiN film on the first layer, and etching part of the first layer by wet etching by using the TiN film as a mask. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子デバイス及びその製造方法に関し、より詳細には、発熱抵抗体と保護膜とを有するサーマルプリンタヘッドなどの電子デバイス及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an electronic device and a manufacturing method thereof, and more particularly to an electronic device such as a thermal printer head having a heating resistor and a protective film and a manufacturing method thereof.

サーマルプリンタヘッドなどの電子デバイスにおいては、セラミックス等からなる絶縁基板上に、抵抗発熱体が電極と共に一組の回路をなすように形成され、それが複数個、略直線状に配置されている。また、少なくともその抵抗発熱体列を覆うように、絶縁材料からなる保護膜が形成されている。そして、保護膜の上面にインクリボンを介してプリント用紙を圧着させた状態で、または、保護膜の上面に感熱紙を圧着させた状態で、抵抗発熱体にパルス電流を流して発熱させて、印刷を行う。   In an electronic device such as a thermal printer head, a resistance heating element is formed on an insulating substrate made of ceramics or the like so as to form a set of circuits together with electrodes, and a plurality of the heating elements are arranged substantially linearly. Further, a protective film made of an insulating material is formed so as to cover at least the resistance heating element row. Then, in a state where the print paper is pressure-bonded to the upper surface of the protective film via an ink ribbon, or in a state where the thermal paper is pressure-bonded to the upper surface of the protective film, a pulse current is passed through the resistance heating element to generate heat, Print.

保護膜は、プリント用紙やインクリボンに直接接触するため、厚く成膜されている。そのため、成膜に長時間を要するだけでなく、保護膜のコンタクトホールを形成するのにも長時間を要している。このコンタクトホール形成には、RIE(Reactive Ion Etching)法などドライエッチング技術が用いられているが、保護膜の厚さが5乃至7ミクロンと厚く、例えば、90分という時間を要している。そのため、設備コストの観点からも、低コスト化が可能なウェットエッチングへの移行が望まれている。   Since the protective film is in direct contact with the print paper and the ink ribbon, the protective film is formed thick. Therefore, not only a long time is required for film formation, but also a long time is required for forming a contact hole for the protective film. For forming the contact hole, a dry etching technique such as RIE (Reactive Ion Etching) is used, but the thickness of the protective film is as thick as 5 to 7 microns, for example, 90 minutes. Therefore, from the viewpoint of equipment costs, there is a demand for a shift to wet etching that can reduce costs.

また、RIEによるエッチングのマスクにはフィルムレジストが用いられるが、その厚みも厚いため、解像度に限界がある。具体的には、200ミクロン×50ミクロン程度よりも小さなコンタクトホールの形成には不向きである。   Further, a film resist is used as a mask for etching by RIE. However, since the thickness is thick, the resolution is limited. Specifically, it is not suitable for forming contact holes smaller than about 200 microns × 50 microns.

一方、絶縁物保護膜をウェットエッチングするには、エッチャントとしてHF(フッ酸)系エッチャントが用いられるが、一般的なマスクではエッチング中にマスクの剥離が生じ、厚い保護膜の長時間エッチングを行うことができない。
さらに、エッチャントとしてHF系エッチャントを用いる場合、下地Al(アルミニウム)電極との選択比がとれず、オーバーエッチングとなってしまう問題がある。
加えて、絶縁物保護膜には、印刷時のプリント用紙との摩擦により帯電が生じ、この帯電が静電破壊の原因となるという問題がある。他に、耐摩耗性等の機械的強度が不十分であるという問題もある。
On the other hand, in order to wet-etch the insulating protective film, an HF (hydrofluoric acid) -based etchant is used as an etchant. However, in a general mask, the mask is peeled off during etching, and the thick protective film is etched for a long time. I can't.
Further, when an HF-based etchant is used as an etchant, there is a problem that overetching is caused because the selection ratio with the underlying Al (aluminum) electrode cannot be obtained.
In addition, the insulator protective film is charged due to friction with the printing paper during printing, and this charging causes a problem of electrostatic breakdown. In addition, there is a problem that mechanical strength such as wear resistance is insufficient.

従って、保護膜の加工では、ウェットエッチングに適し、且つ微細化が可能なマスクを使用すること、ウェットエッチングにおいては下地Al電極層との選択比が十分取れること等が望まれる。また、絶縁物保護膜の帯電を抑制すること、耐摩耗性を向上すること等の改善が望まれている。   Therefore, it is desired that the protective film is processed using a mask that is suitable for wet etching and that can be miniaturized, and that the wet etching has a sufficient selectivity with respect to the underlying Al electrode layer. In addition, improvements such as suppressing charging of the insulator protective film and improving wear resistance are desired.

絶縁物保護膜材料としては、ガラス膜、SiON、SiAlON、SiO、Si等が特許文献1などに開示されている。また、耐摩耗性向上を目的として、保護膜上に酸化クロムと高融点金属の窒化物の混合体あるいは酸化クロムと高融点金属の炭化物の混合体を形成する事例が特許文献2に開示されているが、微細加工が困難である。 As the insulating protective film material, a glass film, SiON, SiAlON, SiO 2 , Si 3 N 4 and the like are disclosed in Patent Document 1 and the like. In addition, Patent Document 2 discloses an example in which a mixture of chromium oxide and a refractory metal nitride or a mixture of chromium oxide and a refractory metal carbide is formed on the protective film for the purpose of improving wear resistance. However, microfabrication is difficult.

一方、保護膜にかかる電界のため、プリント用紙等から不純物イオンが保護膜に侵入して、保護膜が腐食されるのを防止する目的で、保護膜上に導電膜を被覆する技術が特許文献3に開示されている。
特開2000−246929号公報 特開平7−68816号公報 特開2004−230583号公報
On the other hand, there is a technique in which a protective film is coated on a protective film for the purpose of preventing the protective film from being corroded by impurity ions entering the protective film from print paper or the like due to the electric field applied to the protective film. 3 is disclosed.
JP 2000-246929 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-68816 JP 2004-230583 A

本発明は、ウェットエッチングにより微細なパターンを形成可能とした電子デバイス及びその製造方法を提供する。   The present invention provides an electronic device capable of forming a fine pattern by wet etching and a manufacturing method thereof.

本発明の一態様によれば、通電されることにより発熱する抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に接続された電極と、前記電極の少なくとも一部を覆う保護膜と、前記保護膜の略全面を被覆するTiN膜と、を備えたことを特徴とする電子デバイスが提供される。   According to one aspect of the present invention, a resistance heating element that generates heat when energized, an electrode connected to the resistance heating element, a protective film covering at least a part of the electrode, and a substantially entire surface of the protective film There is provided an electronic device comprising: a TiN film covering the surface.

本発明の他の一態様によれば、第1の層を形成し、前記第1の層の上にTiN膜を形成し、前記TiN膜をマスクとして、ウェットエッチングにより前記第1の層の一部をエッチングすることを特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a first layer is formed, a TiN film is formed on the first layer, and one of the first layers is formed by wet etching using the TiN film as a mask. There is provided a method for manufacturing an electronic device characterized by etching a portion.

本発明のさらに他の一態様によれば、電極を形成し、前記電極の少なくとも一部を覆うように第1の層を形成し、前記第1の層をTiN膜で被覆し、前記TiN膜をマスクとして、ウェットエッチングにより前記第1の層の一部をエッチングして前記電極を露出させることを特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。   According to still another aspect of the present invention, an electrode is formed, a first layer is formed so as to cover at least a part of the electrode, the first layer is covered with a TiN film, and the TiN film is formed. A method for manufacturing an electronic device is provided, wherein the electrode is exposed by etching a part of the first layer by wet etching using a mask as a mask.

本発明によれば、ウェットエッチングにより微細なパターンを形成可能とする電子デバイス及びその製造方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electronic device which can form a fine pattern by wet etching, and its manufacturing method are provided.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る電子デバイス、より詳細にはサーマルプリンタヘッドの素子構造を例示する部分断面図である。
また、図2は、サーマルプリンタヘッドの部分斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view illustrating an element structure of an electronic device according to the present embodiment, more specifically, a thermal printer head.
FIG. 2 is a partial perspective view of the thermal printer head.

本実施形態のサーマルプリンタヘッド1においては、絶縁基板2が設けられている。絶縁基板2の材料としては、例えば、アルミナからなるアルミナセラミック基板が用いられる。絶縁基板2の上面には、例えば、水ガラスからなる水ガラス層3が設けられている。水ガラス層3の上面の一部には、一方向に延びる蒲鉾状の凸部3aが形成されている。   In the thermal printer head 1 of the present embodiment, an insulating substrate 2 is provided. As a material of the insulating substrate 2, for example, an alumina ceramic substrate made of alumina is used. A water glass layer 3 made of water glass, for example, is provided on the upper surface of the insulating substrate 2. A part of the upper surface of the water glass layer 3 is formed with a bowl-shaped convex portion 3a extending in one direction.

また、水ガラス層3上には、例えば、Ta−SiOからなる複数の抵抗発熱体4が全領域にわたり形成されている。さらに、抵抗発熱体4を覆うように、例えば、Alを主成分とする材料からなる電極5a及び5bが形成されている。電極5a及び5bと抵抗発熱体4が一組の回路となり、それが略直線状に複数個並ぶように設けられている。 On the water glass layer 3, for example, a plurality of resistance heating elements 4 made of Ta—SiO 2 are formed over the entire region. Further, for example, electrodes 5 a and 5 b made of a material mainly composed of Al are formed so as to cover the resistance heating element 4. The electrodes 5a and 5b and the resistance heating element 4 form a set of circuits, and a plurality of them are provided so as to be arranged in a substantially straight line.

さらに、水ガラス層3、抵抗発熱体4並びに電極5a及び5bを覆うように、保護膜7が設けられている。保護膜7の形状は、水ガラス層3の形状を反映しており、水ガラス層3の凸部3aに対応する領域には、凸部7aが形成されている。保護膜7は、例えば、SiONにより形成されている。   Further, a protective film 7 is provided so as to cover the water glass layer 3, the resistance heating element 4, and the electrodes 5a and 5b. The shape of the protective film 7 reflects the shape of the water glass layer 3, and a convex portion 7 a is formed in a region corresponding to the convex portion 3 a of the water glass layer 3. The protective film 7 is made of, for example, SiON.

加えて、保護膜7は、保護膜7をエッチング加工するためのマスクであるTiN膜8で覆われている。つまり、保護膜7の略全面は、TiN膜8により覆われている。つまり、TiN膜8に覆われずに保護膜7が露出している部分は、実質的にない。TiN膜の形状は、保護膜7の形状を反映し、保護膜7の凸部7aに対応する領域は、湾曲し凸状部8aを形成している。電極5aにおける電極5bから遠い側の端部には、TiN膜8をマスクとして保護膜7をエッチング加工して形成されたコンタクトホール10が形成されている。高硬度を有するTiN膜8を設けることにより、保護膜の耐摩耗性を向上させることができる。また、TiN膜8は導電性を有するので、これをグラウンドなどに接続すれば、チャージアップを防止するための除電膜として作用させることができる。またさらに、TiN膜8をマスクとして用いることにより、HF系のエッチャントに対して高い選択性が得られ、厚い保護膜7をウエットエッチングにより確実に加工することが可能となる。さらにまた、TiN膜8は、過酸化水素系のエッチャントにより容易にパターニングできるので、微細加工を確実かつ容易に実施できる。   In addition, the protective film 7 is covered with a TiN film 8 that is a mask for etching the protective film 7. That is, almost the entire surface of the protective film 7 is covered with the TiN film 8. That is, there is substantially no portion where the protective film 7 is exposed without being covered with the TiN film 8. The shape of the TiN film reflects the shape of the protective film 7, and the region corresponding to the convex portion 7a of the protective film 7 is curved to form the convex portion 8a. A contact hole 10 formed by etching the protective film 7 using the TiN film 8 as a mask is formed at the end of the electrode 5a far from the electrode 5b. By providing the TiN film 8 having high hardness, the wear resistance of the protective film can be improved. Further, since the TiN film 8 is conductive, if it is connected to the ground or the like, it can act as a charge removal film for preventing charge-up. Furthermore, by using the TiN film 8 as a mask, high selectivity with respect to the HF-based etchant can be obtained, and the thick protective film 7 can be reliably processed by wet etching. Furthermore, since the TiN film 8 can be easily patterned with a hydrogen peroxide-based etchant, fine processing can be carried out reliably and easily.

以下、本実施形態のサーマルプリントヘッドのドライバIC15とサーマルヘッド基板との接続などの詳細について、図2を参照しつつ説明する。
絶縁基板2上には、ドライバIC(回路素子)15が実装されており、このドライバIC15の端子には、電極5aにおける抵抗発熱体4に接続されていない側の端部が接続されている。例えば、4本の電極5aが1個のドライバIC15に接続されている。さらに、絶縁基板2におけるドライバIC15側の側方には、樹脂基板31が設けられており、絶縁基板2の上面及び下面とそれぞれ同一平面上にある。樹脂基板31上には、複数本の配線層32が形成されており、この配線層32がドライバIC15における電極5aが接続されていない端子に接続されている。
Details of the connection between the driver IC 15 of the thermal print head of this embodiment and the thermal head substrate will be described below with reference to FIG.
A driver IC (circuit element) 15 is mounted on the insulating substrate 2, and an end of the electrode 5 a that is not connected to the resistance heating element 4 is connected to a terminal of the driver IC 15. For example, four electrodes 5a are connected to one driver IC 15. Further, a resin substrate 31 is provided on the side of the insulating substrate 2 on the driver IC 15 side, and is on the same plane as the upper surface and the lower surface of the insulating substrate 2, respectively. A plurality of wiring layers 32 are formed on the resin substrate 31, and the wiring layers 32 are connected to terminals of the driver IC 15 to which the electrodes 5a are not connected.

さらにまた、絶縁基板2及び樹脂基板31上には、ドライバIC15、並びに電極5a及び配線層32におけるドライバIC15との接続部分を覆うように、樹脂からなるエンキャップ33が設けられており、このエンキャップ33を覆うように、例えば、樹脂板が折り曲げられて成型されたICカバー34が設けられている。一方、絶縁基板2及び樹脂基板31の下面には、ヒートシンク35及びコネクタ36が連結されている。コネクタ36の端子は、配線層32に接続されている。   Furthermore, an encap 33 made of resin is provided on the insulating substrate 2 and the resin substrate 31 so as to cover the connection portion of the driver IC 15 and the electrode 5a and the wiring layer 32 with the driver IC 15. For example, an IC cover 34 formed by bending a resin plate is provided so as to cover the cap 33. On the other hand, a heat sink 35 and a connector 36 are connected to the lower surfaces of the insulating substrate 2 and the resin substrate 31. Terminals of the connector 36 are connected to the wiring layer 32.

以上の如く構成された本具体例に係るサーマルプリンタヘッド1の動作について説明する。
TiN膜の凸状部8aの上方にローラ11が配置され、このローラ11とTiN膜8の凸状部8aとの間にインクリボン12及びプリント用紙13が挟み込まれる。インクリボン12はプリント用紙13を介してローラ11により凸状部8aに対して押圧される。ここで、ローラ11が回転すると、インクリボン12及びプリント用紙13はサーマルプリンタヘッド1に対して移動し、インクリボン12は凸状部8aに対して摺動する。
The operation of the thermal printer head 1 according to this example configured as described above will be described.
A roller 11 is disposed above the convex portion 8 a of the TiN film, and the ink ribbon 12 and the print paper 13 are sandwiched between the roller 11 and the convex portion 8 a of the TiN film 8. The ink ribbon 12 is pressed against the convex portion 8 a by the roller 11 through the print paper 13. Here, when the roller 11 rotates, the ink ribbon 12 and the print paper 13 move with respect to the thermal printer head 1, and the ink ribbon 12 slides with respect to the convex portion 8a.

この状態で、ドライバIC15が、コネクタ36を介して入力された信号に基づいて、選択的にパルス電流を、電極5a、抵抗発熱体4及び電極5bからなる経路に流すと、このパルス電流は、凸状部8a直下の抵抗発熱体4内を流れ、抵抗発熱体4が発熱する。この熱が、保護膜7及びTiN膜8内を伝導してインクリボン12における凸状部8aに対する接触部分に伝わり、インクリボン12中のインク成分がプリント用紙13に転写される。これにより、プリント用紙13にインク層14が形成され、印刷される。   In this state, when the driver IC 15 selectively allows a pulse current to flow through the path composed of the electrode 5a, the resistance heating element 4 and the electrode 5b based on a signal input via the connector 36, the pulse current is The resistance heating element 4 flows through the resistance heating element 4 immediately below the convex portion 8a, and generates heat. This heat is conducted through the protective film 7 and the TiN film 8 and is transmitted to the contact portion of the ink ribbon 12 with respect to the convex portion 8 a, and the ink component in the ink ribbon 12 is transferred to the print paper 13. As a result, the ink layer 14 is formed on the print paper 13 and printed.

本具体例によれば、前述したように、保護膜7上にTiN膜8を設けて、TiNマスクを形成し、保護膜7の加工を行うことにより、微細化及び加工時間の短縮等が可能となる。さらに、TiN膜8が保護膜7を覆う状態で印刷することができるため、耐摩耗性の向上をはかることが可能である。また、TiNは導電性を有するため、摺動によって発生する帯電を除去することも可能である。   According to this example, as described above, the TiN film 8 is provided on the protective film 7, the TiN mask is formed, and the protective film 7 is processed, so that miniaturization and processing time can be shortened. It becomes. Furthermore, since the TiN film 8 can be printed in a state of covering the protective film 7, it is possible to improve the wear resistance. Further, since TiN has conductivity, it is possible to remove the charge generated by sliding.

以下に、本具体例に係るサーマルプリンタヘッド1の製造方法について説明する。
図3は、本具体例に係るサーマルプリンタヘッド1の製造方法を示すフローチャート図である。
初めに、図3のステップS1に示すように、絶縁基板2上に、例えば、水ガラスを塗布し焼成して、水ガラス層3を形成する。水ガラス層3には、一方向に延びる蒲鉾状の凸部3aを形成する。
Below, the manufacturing method of the thermal printer head 1 which concerns on this example is demonstrated.
FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing the thermal printer head 1 according to this example.
First, as shown in step S <b> 1 of FIG. 3, for example, water glass is applied and baked on the insulating substrate 2 to form the water glass layer 3. On the water glass layer 3, a bowl-shaped convex portion 3 a extending in one direction is formed.

次に、ステップS2に示すように、水ガラス層3上に、例えば、スパッタリング法によりTa−SiOからなる抵抗発熱体層を形成する。
次に、ステップS3に示すように、抵抗発熱体層上に、例えば、Alからなる電極層を形成し、パターンニングを行って、水ガラス層3の凸部3a上に、抵抗発熱体4、電極5a及び5bを形成する。抵抗発熱体4と電極5a及び5bは一組の回路を構成し、それが略直線状に複数個並ぶように設ける。
Next, as shown in step S2, a resistance heating element layer made of Ta—SiO 2 is formed on the water glass layer 3 by sputtering, for example.
Next, as shown in step S3, an electrode layer made of, for example, Al is formed on the resistance heating element layer, patterning is performed, and the resistance heating element 4 is formed on the convex portion 3a of the water glass layer 3. Electrodes 5a and 5b are formed. The resistance heating element 4 and the electrodes 5a and 5b constitute a set of circuits, and are provided so that a plurality of them are arranged in a substantially straight line.

次に、ステップS4乃至S9に示すように、保護膜7の成膜と加工を行う。
図4は、保護膜7をエッチング加工する各工程における積層された膜の断面図である。 図4aは、保護膜7が形成された段階における膜の断面図を示す。抵抗発熱体4と電極5a及び5bを覆うように、保護膜7を形成する。例えば、RFスパッタ法によりSiONを5乃至7ミクロンの厚さに形成する。絶縁基板2の上に、水ガラス層3、Ta−SiOからなる抵抗発熱体4、Alからなる電極5a及び5b、SiONからなる保護膜7が順次積層される。
Next, as shown in steps S4 to S9, the protective film 7 is formed and processed.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the stacked films in each step of etching the protective film 7. FIG. 4a shows a cross-sectional view of the film at the stage where the protective film 7 is formed. A protective film 7 is formed so as to cover the resistance heating element 4 and the electrodes 5a and 5b. For example, SiON is formed to a thickness of 5 to 7 microns by RF sputtering. On the insulating substrate 2, water glass layer 3, Ta-SiO 2 resistive heating element 4 consisting of, an Al electrode 5a and 5b, the protective film 7 made of SiON are sequentially stacked.

次に、ステップS5に示すように、保護膜7上に保護膜7をウェットエッチングするためのマスクとなるTiN膜8を、例えば、スパッタリング法により成膜する。厚さは、例えば、200nm程度となるよう成膜する。図4bにこの段階での積層膜の断面図を示す。   Next, as shown in step S5, a TiN film 8 serving as a mask for wet-etching the protective film 7 is formed on the protective film 7 by, for example, a sputtering method. The film is formed to have a thickness of about 200 nm, for example. FIG. 4b shows a cross-sectional view of the laminated film at this stage.

次に、ステップS6乃至S8に示すように、TiN膜8上にレジスト9を塗布現像し(S6)、レジスト9をマスクとして、TiN膜8をHエッチャントによりエッチングして、TiN膜8を所定の形状に加工する(S7)。図4cは、TiN膜8が所定の形状に加工された積層膜の断面図を示す。TiNはHF系溶液に不溶で、溶液中での絶縁膜との密着性が高い。そのため、後の工程で厚い保護膜7のエッチングを行うが、その工程で剥がれることがなく、また、TiNの加工は一般的なレジストマスクとHを用いて行えばよく、容易に微細加工が可能である。図4dは、レジスト9を除去し、TiNマスクが形成された段階の積層膜の断面図を示す(S8)。 Next, as shown in steps S6 to S8, a resist 9 is applied and developed on the TiN film 8 (S6), and the TiN film 8 is etched with an H 2 O 2 etchant using the resist 9 as a mask. Is processed into a predetermined shape (S7). FIG. 4c shows a cross-sectional view of a laminated film obtained by processing the TiN film 8 into a predetermined shape. TiN is insoluble in the HF solution and has high adhesion to the insulating film in the solution. Therefore, the thick protective film 7 is etched in a later process, but is not peeled off in that process, and the TiN process may be performed using a general resist mask and H 2 O 2. Processing is possible. FIG. 4d shows a cross-sectional view of the laminated film at the stage where the resist 9 is removed and a TiN mask is formed (S8).

次に、ステップS9に示すように、加工したTiN膜8をマスクとして保護膜7のウェットエッチングを行う。エッチャントとして、HFにKFを混合したHF+KF系エッチャントを用いる。保護膜7のエッチングにおいては、保護膜7の構成材料であるSiONはエッチングされるが、電極5a及び5bの構成材料であるAlはエッチングされないことが望ましい。すなわち、エッチングの選択性が高いことが望まれる。HF+KF系エッチャントを用いることにより、Alのエッチング速度を小さく抑えて、保護膜7を構成するSiONのエッチングを行うことが可能である。図4eは、保護膜7がエッチング加工された状態を示す。   Next, as shown in step S9, wet etching of the protective film 7 is performed using the processed TiN film 8 as a mask. As the etchant, an HF + KF type etchant in which KF is mixed with HF is used. In the etching of the protective film 7, SiON that is a constituent material of the protective film 7 is etched, but Al that is a constituent material of the electrodes 5a and 5b is preferably not etched. That is, high etching selectivity is desired. By using an HF + KF-based etchant, it is possible to perform etching of SiON constituting the protective film 7 while suppressing the etching rate of Al small. FIG. 4e shows a state where the protective film 7 has been etched.

次に、ステップS10に示すように、ドライバIC15の接続を行う。この接続は、コンタクトホール10を介して行う。絶縁基板2上にドライバIC15を実装し、このドライバIC15の端子に、電極5aにおける電極5bから遠い側の端部を接続する。また、樹脂基板31上に配線層32を形成し、この樹脂基板31を絶縁基板2の側部に連結し、配線層32をドライバIC15の他の端子に接続する。さらに、絶縁基板2及び樹脂基板31の上面上に、ドライバIC15と、電極5a及び配線層32におけるドライバIC15への接続部分とを覆うように、樹脂からなるエンキャップ33を形成し、このエンキャップ33を覆うように、ICカバー34を取り付ける。また、絶縁基板2及び樹脂基板31の下面上にヒートシンク35及びコネクタ36を取り付ける。以上により、サーマルプリンタヘッド1が製造される。   Next, as shown in step S10, the driver IC 15 is connected. This connection is made through the contact hole 10. A driver IC 15 is mounted on the insulating substrate 2, and an end of the electrode 5a on the side far from the electrode 5b is connected to a terminal of the driver IC 15. Further, the wiring layer 32 is formed on the resin substrate 31, the resin substrate 31 is connected to the side portion of the insulating substrate 2, and the wiring layer 32 is connected to the other terminal of the driver IC 15. Further, an encap 33 made of resin is formed on the upper surfaces of the insulating substrate 2 and the resin substrate 31 so as to cover the driver IC 15 and the electrode 5a and the connection portion to the driver IC 15 in the wiring layer 32. An IC cover 34 is attached so as to cover 33. A heat sink 35 and a connector 36 are attached on the lower surfaces of the insulating substrate 2 and the resin substrate 31. Thus, the thermal printer head 1 is manufactured.

上記ステップS9における保護膜7のエッチング後、TiN膜をアースに接続して帯電の除去膜としての機能を持たせることが可能であり、また、TiNの硬い特性を利用して耐摩耗膜として利用することも可能である。除電膜及び耐摩耗膜の両方として利用しても良い。   After the etching of the protective film 7 in the above step S9, the TiN film can be connected to the ground to have a function as a charge removal film, and can be used as a wear-resistant film by utilizing the hard characteristics of TiN. It is also possible to do. You may utilize as both a static elimination film and an abrasion-resistant film | membrane.

HF+KF系エッチャントを用いた場合、保護膜7に用いたSiONと電極5aのAlとの間で高選択性が得られる機構を説明する。
図5は、AlのPourbaix(プールベイ)線図で、水中におけるAlの存在領域を電極電位とpHの二次元座標上に表したものである。pH値の低い酸性領域ではAlは溶解するが、pH値の増加に従い、不動態領域に入って安定化する。HFにKFを添加すると、KF=K+Fにより生じたFイオンによりHF=H+Fの平衡が左に移動する。この平衡移動で水素イオン濃度が減少し、pH値が5.2以上では、AlのPourbaix線図が示すようにAlの不動態領域に入るため、Alのエッチングは進行しない。そのため、KFの添加量を適切に選ぶことにより、SiONとAlの間で極めて高いエッチング速度の選択性を得ることが可能である。
A mechanism for obtaining high selectivity between the SiON used for the protective film 7 and the Al of the electrode 5a when an HF + KF-based etchant is used will be described.
FIG. 5 is a Pourbaix (pool bay) diagram of Al, in which the Al presence region in water is represented on two-dimensional coordinates of electrode potential and pH. Al dissolves in the acidic region where the pH value is low, but enters the passive region and stabilizes as the pH value increases. The addition of KF to HF, KF = K + + F - equilibrium moves to the left - HF = H + + F by ion - F generated by. With this equilibrium transfer, the hydrogen ion concentration decreases, and when the pH value is 5.2 or more, the Al etching does not proceed because the Al passivated region is entered as shown in the Al Pourbaix diagram. Therefore, it is possible to obtain a very high etching rate selectivity between SiON and Al by appropriately selecting the amount of KF added.

図6は、100mlのHF溶液に対してKF量を40g添加した時の、室温におけるHF濃度に対するSiON及びAlのエッチング速度を示す。HF濃度が34.3%以下のHF溶液では、HF100mlに対してKFを40g添加するとAlは不動態膜を形成し、エッチング速度は著しく低下する。Al不動態領域ではAlのエッチング速度の測定は困難であるため、図6ではHF濃度34.3%以下に対し、エッチング速度は1nm/min以下であるとして表記している。HF濃度34.3%以下では、SiONのエッチング速度はほぼ50乃至80nm/minにあるので、2桁以上の選択比を得ることは容易であると考えられる。   FIG. 6 shows the etching rate of SiON and Al with respect to the HF concentration at room temperature when 40 g of KF was added to 100 ml of HF solution. In an HF solution having an HF concentration of 34.3% or less, when 40 g of KF is added to 100 ml of HF, Al forms a passive film, and the etching rate is significantly reduced. Since it is difficult to measure the etching rate of Al in the Al passive region, FIG. 6 shows that the etching rate is 1 nm / min or less with respect to the HF concentration of 34.3% or less. When the HF concentration is 34.3% or less, the etching rate of SiON is approximately 50 to 80 nm / min. Therefore, it is considered that it is easy to obtain a selection ratio of two digits or more.

図7は、HF+KF系エッチャントによるSiONに対するエッチング速度の温度依存性を示す。HF濃度が29%と34%の場合について示す。高温ではSiONに対し高いエッチング速度が得られ、スループット上の問題は解決すると考えられる。例えば、29%HF濃度のHF溶液100mlに40gのKFを添加し、45℃に加熱した時のSiONに対するエッチング速度は、200nm/minとなり、5ミクロンの厚さのSiONを約25分でエッチングすることができる。これは、厚い保護膜を短時間で加工したいとする、製造上の要請を十分満たすものであると言うことができる。比較例として、図示していないが、KFを添加しない室温の49%HF濃度のエッチャントの場合、エッチング速度は145nm/minとなり、SiON/Al選択比は3.5であった。   FIG. 7 shows the temperature dependence of the etching rate for SiON by the HF + KF-based etchant. The case where the HF concentration is 29% and 34% is shown. A high etching rate is obtained for SiON at high temperatures, and it is considered that the problem of throughput is solved. For example, when 40 g of KF is added to 100 ml of 29% HF solution and heated to 45 ° C., the etching rate for SiON is 200 nm / min, and 5 μm thick SiON is etched in about 25 minutes. be able to. It can be said that this sufficiently satisfies the manufacturing requirement of processing a thick protective film in a short time. As a comparative example, although not shown, in the case of a 49% HF concentration etchant at room temperature without adding KF, the etching rate was 145 nm / min and the SiON / Al selectivity was 3.5.

本具体例では、絶縁物保護膜のウェットエッチングに対するマスクとしてTiNを選択している。ウェットエッチング時に剥がれないマスクとして、有機系材料を種々検討したが、いずれも不適で、金属マスク材料としてTiNが有効であった。金属マスクとしてTiN、Cu、Mo、Niを比較した。
図8は、29%HF濃度のHF溶液100mlにKFを40g添加して、KF+HFエッチャントとし、45℃で37分、30秒エッチングした場合の、TiN、Cu、Mo及びNiの表面形態である。TiN表面はエッチング前後で変化が無く、安定であるが、Cu、Mo及びNiでは剥離または孔食が発生し、エッチングマスクとしては使用できなかった。
In this specific example, TiN is selected as a mask for wet etching of the insulator protective film. Various organic materials were studied as a mask that does not peel off during wet etching, but none of them was suitable, and TiN was effective as a metal mask material. TiN, Cu, Mo, and Ni were compared as metal masks.
FIG. 8 shows the surface morphology of TiN, Cu, Mo and Ni when 40 g of KF is added to 100 ml of 29% HF solution to form KF + HF etchant and etched at 45 ° C. for 37 minutes for 30 seconds. The TiN surface was stable before and after etching and was stable, but Cu, Mo, and Ni caused peeling or pitting corrosion and could not be used as an etching mask.

以上の結果から、保護膜7の加工のために、TiN膜8をマスクとして用い、HF+KF系エッチャントによりウェットエッチングを行うことにより、微細化パターンを有するサーマルプリンタヘッド1を低コストで製造することが可能となった。微細なコンタクトホール10を形成するためには、TiN膜8を保護膜7の全面を覆うように被覆して、TiNマスクを作製し、保護膜7をエッチング加工することが必要であり、特許文献6の図2に示された導電膜の被覆領域と本発明におけるTiN膜8の被覆領域とは異なる。また、導電膜形成の目的も異なる。   From the above results, it is possible to manufacture the thermal printer head 1 having a miniaturized pattern at low cost by using the TiN film 8 as a mask and performing wet etching with an HF + KF-based etchant for processing the protective film 7. It has become possible. In order to form the fine contact hole 10, it is necessary to coat the TiN film 8 so as to cover the entire surface of the protective film 7, produce a TiN mask, and etch the protective film 7. 6 is different from the coating region of the conductive film shown in FIG. 2 and the coating region of the TiN film 8 in the present invention. The purpose of forming the conductive film is also different.

さらに、保護膜7上にTiN膜8を被覆したことにより、耐摩耗性向上と帯電防止をはかることが可能となった。   Further, by covering the protective film 7 with the TiN film 8, it becomes possible to improve wear resistance and prevent charging.

なお、上述の具体例においては、サーマルプリンタヘッドをインクリボン方式のプリンタに適用する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、インクリボンを用いない感熱式プリンタに適用してもよい。   In the above-described specific example, an example is shown in which the thermal printer head is applied to an ink ribbon type printer. However, the present invention is not limited to this, and for example, the present invention is applied to a thermal printer that does not use an ink ribbon. Also good.

また、保護膜7として、SiONを用いた例について述べたが、SiOなどのSiOや、SiなどのSiNや、SiAlONや、あるいはガラスペースト焼成膜等の酸化物を用いてもよい。さらに、具体例を構成する各層の形成方法は、形成の簡便性や膜質等を考慮して、適宜選択することができる。
さらにまた、保護膜が酸化物系で、下地がAlであるような構造を有する電子デバイスであれば、本発明を適用することが可能であり、本発明の範囲に包含される。
Further, as the protective film 7 has been described example using SiON, SiO and the like SiO 2, SiN or such as Si 3 N 4, may be used SiAlON or, or an oxide such as glass paste fired film . Furthermore, the formation method of each layer which comprises a specific example can be suitably selected in consideration of the ease of formation, film quality, and the like.
Furthermore, the present invention can be applied to any electronic device having a structure in which the protective film is an oxide system and the base is Al, and is included in the scope of the present invention.

本発明の実施形態に係る電子デバイスを例示する部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view illustrating an electronic device according to an embodiment of the invention. 本発明の実施形態に係る電子デバイスを例示する部分斜視図である。1 is a partial perspective view illustrating an electronic device according to an embodiment of the invention. 本発明の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を例示するフローチャート図である。It is a flowchart figure which illustrates the manufacturing method of the electronic device which concerns on embodiment of this invention. 保護膜エッチング加工工程の各段階における積層膜の断面図である。It is sectional drawing of the laminated film in each step of a protective film etching process. AlのPourbaix線図である。It is a Pourbaix diagram of Al. HF+KF系エッチャントによるエッチング速度の濃度依存性である。This is the concentration dependency of the etching rate by the HF + KF-based etchant. HF+KF系エッチャントによるエッチング速度の温度依存性である。This is the temperature dependence of the etching rate by the HF + KF-based etchant. HF+KF系エッチャントによるエッチング後のマスク表面形態である。This is a mask surface form after etching with an HF + KF-based etchant.

符号の説明Explanation of symbols

1 サーマルプリンタヘッド、2 絶縁基板、3 水ガラス層、3a 凸部、 4 抵抗発熱体、5a、5b 電極、7 保護膜、7a 凸部、8 TiN膜、 8a 凸状部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal printer head, 2 Insulating substrate, 3 Water glass layer, 3a Convex part, 4 Resistance heating element, 5a, 5b Electrode, 7 Protective film, 7a Convex part, 8 TiN film, 8a Convex part

Claims (11)

通電されることにより発熱する抵抗発熱体と、
前記抵抗発熱体に接続された電極と、
前記電極の少なくとも一部を覆う保護膜と、
前記保護膜の略全面を被覆するTiN膜と、
を備えたことを特徴とする電子デバイス。
A resistance heating element that generates heat when energized;
An electrode connected to the resistance heating element;
A protective film covering at least a part of the electrode;
A TiN film covering substantially the entire surface of the protective film;
An electronic device comprising:
前記電極は、アルミニウムを主成分とする材料からなることを特徴とする請求項1記載の電子デバイス。   The electronic device according to claim 1, wherein the electrode is made of a material mainly composed of aluminum. 前記保護膜は、前記TiN膜をマスクとしてエッチングされてなることを特徴とする請求項1記載の電子デバイス。   2. The electronic device according to claim 1, wherein the protective film is etched using the TiN film as a mask. 前記TiN膜及び前記保護膜を貫通して前記電極に至るコンタクトホールが設けられてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の電子デバイス。   The electronic device according to claim 1, further comprising a contact hole that penetrates the TiN film and the protective film and reaches the electrode. 回路素子をさらに備え、
前記回路素子と前記電極とが前記コンタクトホールを介して接続されてなることを特徴とする請求項4記載の電子デバイス。
A circuit element,
The electronic device according to claim 4, wherein the circuit element and the electrode are connected through the contact hole.
前記保護膜は、SiON、SiO、SiN、SiAlON及びガラスペースト焼結体よりなる群から選択されたいずれかからなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の電子デバイス。   The electronic device according to claim 1, wherein the protective film is selected from the group consisting of SiON, SiO, SiN, SiAlON, and a glass paste sintered body. 第1の層を形成し、
前記第1の層の上にTiN膜を形成し、
前記TiN膜をマスクとして、ウェットエッチングにより前記第1の層の一部をエッチングすることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
Forming a first layer;
Forming a TiN film on the first layer;
Using the TiN film as a mask, a part of the first layer is etched by wet etching.
電極を形成し、
前記電極の少なくとも一部を覆うように第1の層を形成し、
前記第1の層をTiN膜で被覆し、
前記TiN膜をマスクとして、ウェットエッチングにより前記第1の層の一部をエッチングして前記電極を露出させることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
Forming electrodes,
Forming a first layer so as to cover at least part of the electrode;
Coating the first layer with a TiN film;
Using the TiN film as a mask, a part of the first layer is etched by wet etching to expose the electrode.
前記ウェットエッチングにおいてHF系エッチャントを用いることを特徴とする請求項7または8に記載の電子デバイスの製造方法。   9. The method of manufacturing an electronic device according to claim 7, wherein an HF-based etchant is used in the wet etching. 前記電極は、アルミニウムを主成分とする材料からなり、
前記ウェットエッチングにおいてHF系エッチャントとKF系エッチャントとの混合エッチャントを用いることを特徴とする請求項8記載の電子デバイスの製造方法。
The electrode is made of a material mainly composed of aluminum,
9. The method of manufacturing an electronic device according to claim 8, wherein a mixed etchant of an HF-based etchant and a KF-based etchant is used in the wet etching.
前記第1の層は、SiON、SiO、SiN、SiAlON及びガラスペースト焼結体よりなる群から選択されたいずれかからなることを特徴とする請求項7〜10のいずれか1つに記載の電子デバイスの製造方法。   11. The electron according to claim 7, wherein the first layer is made of any one selected from the group consisting of SiON, SiO, SiN, SiAlON, and a glass paste sintered body. Device manufacturing method.
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