JP2020097117A

JP2020097117A - Substrate structure, manufacturing method for the same and liquid discharge head

Info

Publication number: JP2020097117A
Application number: JP2018235021A
Authority: JP
Inventors: 建安田; Ken Yasuda; 和昭柴田; Kazuaki Shibata; 竹内　創太; Sota Takeuchi; 創太竹内; 太地米本; Taichi Yonemoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2020-06-25

Abstract

To provide a substrate structure, a manufacturing method for the same and a liquid discharger head, which can suppress erosion of metal layers constituting a laminated film while suppressing a chip size from being enlarged.SOLUTION: A substrate structure comprises a substrate 1 and a laminated film 2 constituted of a plurality of layers formed on the substrate 1. The plurality of layers constituting the laminated film 2 include first metal layers 6 and second metal layers 7 being positioned above the first metal layers 6 in a lamination direction of the laminate film 2 and having a lower ionization tendency than the first metal layers 6. In a planar view of the substrate 1, groove parts 8 are provided in the first metal layers 6 so as to surround parts of the first metal layers 6, and the first metal layers 6 are divided by the groove parts 8 into a plurality of parts 6a and 6b. Parts of the second metal layers 7 are provided inside the groove parts 8 and cover end faces of the first metal layers 6 constituting inner faces of the groove parts 8.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、基板構造体とその製造方法、液体吐出ヘッドに関する。 The present invention relates to a substrate structure, a manufacturing method thereof, and a liquid ejection head.

液体吐出ヘッドは、基板に設けられたエネルギー発生素子に通電することでエネルギー（例えば熱エネルギー）を発生させ、発生したエネルギーによってインクなどの液体を吐出口から吐出させる。基板にはエネルギー発生素子と接続された電極パッドが設けられている。エネルギー発生素子には電極パッドを介して、駆動のための電気信号や電圧が供給される。電極パッドは、基板に形成された金属製の配線層、拡散防止層、電極層等を含む積層膜である。この基板と積層膜とを少なくとも含む部品の総称として、ここでは基板構造体と称する。拡散防止層は電極層の金属が基板に拡散することを防止する金属層であり、配線層と電極層とを電気的に接続する機能も有している。このような積層膜が製造工程中に電解質溶液と接触すると、金属層同士の間で電位差が生じて局部電池（ガルバニ電池）が形成され、イオン化傾向が高い金属層の溶解が促進される。通常、拡散防止層のイオン化傾向が電極層のイオン化傾向より高いため、局部電池作用により、拡散防止層の横方向の溶解（サイドエッチング）が促進される。その結果、配線層と電極層との電気接続の信頼性が低下する可能性があり、また、配線層へのダメージ、電極層の基板からの剥離などが生じやすくなり、信頼性が低下する可能性がある。 The liquid ejection head generates energy (for example, thermal energy) by energizing the energy generating element provided on the substrate, and ejects liquid such as ink from the ejection port by the generated energy. Electrode pads connected to the energy generating elements are provided on the substrate. An electric signal or voltage for driving is supplied to the energy generating element via the electrode pad. The electrode pad is a laminated film including a metal wiring layer, a diffusion prevention layer, an electrode layer, and the like formed on the substrate. Here, a generic term for components including at least the substrate and the laminated film is referred to as a substrate structure. The diffusion prevention layer is a metal layer that prevents the metal of the electrode layer from diffusing into the substrate, and also has a function of electrically connecting the wiring layer and the electrode layer. When such a laminated film comes into contact with the electrolyte solution during the manufacturing process, a potential difference occurs between the metal layers to form a local battery (galvanic battery), and the dissolution of the metal layer having a high ionization tendency is promoted. Usually, since the diffusion barrier layer has a higher ionization tendency than the electrode layer, the local cell action promotes lateral diffusion (side etching) of the diffusion barrier layer. As a result, the reliability of the electrical connection between the wiring layer and the electrode layer may be reduced, and damage to the wiring layer, peeling of the electrode layer from the substrate, etc. may occur easily, and the reliability may be reduced. There is a nature.

特許文献１には、イオン化傾向が高い金属層とイオン化傾向が低い金属層とが積層された積層膜をウェットエッチングする方法が開示されている。積層膜のエッチング対象領域の外側に上記イオン化傾向が高い金属層と同種の金属層を成膜して電喰抑制パターンを形成することで、イオン化傾向が高い金属層のサイドエッチングが抑制される。 Patent Document 1 discloses a method of wet etching a laminated film in which a metal layer having a high ionization tendency and a metal layer having a low ionization tendency are laminated. By forming a metal layer of the same kind as the metal layer having a high ionization tendency on the outer side of the etching target region of the laminated film to form an electric charge suppression pattern, side etching of the metal layer having a high ionization tendency is suppressed.

特開２００５−２２３７１９号公報JP, 2005-223719, A

特許文献１に記載の方法では、積層膜のエッチング対象領域の外側に電喰抑制パターンを形成する必要がある。換言すれば、基板上に本来の機能に関連しない領域を確保する必要があり、基板構造体の大きさ、すなわちチップサイズが大きくなる可能性がある。また、特許文献１の方法でサイドエッチング量を抑制することはできるが、サイドエッチング量を精度良く制御することは難しくばらつきを生じる。従って、サイドエッチングを抑制しているにもかかわらず、十分な大きさの拡散防止層を確実に維持するためには、サイドエッチング量のばらつきを見越して予め大きめに各層を形成しておく必要があり、チップサイズが大きくなる。 In the method described in Patent Document 1, it is necessary to form the electric blocking pattern on the outer side of the etching target region of the laminated film. In other words, it is necessary to secure a region that is not related to the original function on the substrate, which may increase the size of the substrate structure, that is, the chip size. Further, although the side etching amount can be suppressed by the method of Patent Document 1, it is difficult to accurately control the side etching amount, and variations occur. Therefore, in order to reliably maintain a sufficient size of the diffusion prevention layer, even if the side etching is suppressed, it is necessary to form each layer in advance in a large size in consideration of the variation in the side etching amount. Yes, the chip size increases.

本発明の目的は、チップサイズの大型化を抑制しつつ、積層膜を構成する金属層の侵食を抑制することが可能な、基板構造体とその製造方法と液体吐出ヘッドを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a substrate structure, a method of manufacturing the same, and a liquid discharge head that can suppress the erosion of the metal layers that form the laminated film while suppressing the increase in the chip size. ..

本発明の基板構造体は、基板と、基板の上に設けられた複数の層からなる積層膜とを有し、積層膜を構成する複数の層には、第一の金属層と、積層膜の積層方向において第一の金属層の上方に位置し、第一の金属層よりもイオン化傾向が低い第二の金属層と、が含まれており、基板を平面視すると第一の金属層の一部を囲うように第一の金属層に溝部が設けられており、溝部によって第一の金属層が複数の部分に分断されており、第二の金属層の一部が溝部の内部に設けられ、溝部の内面を構成する第一の金属層の端面を覆っていることを特徴とする。 The substrate structure of the present invention has a substrate and a laminated film formed of a plurality of layers provided on the substrate, and the plurality of layers constituting the laminated film include a first metal layer and a laminated film. A second metal layer, which is located above the first metal layer in the stacking direction and has a lower ionization tendency than the first metal layer, and when the substrate is viewed in plan, A groove is provided in the first metal layer so as to surround a part thereof, the first metal layer is divided into a plurality of parts by the groove, and a part of the second metal layer is provided inside the groove. The end surface of the first metal layer forming the inner surface of the groove is covered.

本発明の基板構造体の製造方法は、基板の上に第一の金属層を形成する工程と、第一の金属層に溝部を形成する工程と、第一の金属層の上に、第一の金属層よりもイオン化傾向が低い第二の金属層を形成する工程と、第一の金属層および第二の金属層が電解質溶液に接液するように、第一の金属層および第二の金属層が形成された基板を電解質溶液に浸漬する工程と、を含み、溝部を形成する工程では溝部によって第一の金属層を複数の部分に分断し、第二の金属層を形成する工程では、第二の金属層の一部を溝部の内部に設け、第二の金属層の前記一部によって溝部の内面を構成する第一の金属層の端面を覆うことを特徴とする。 The method for manufacturing a substrate structure of the present invention comprises a step of forming a first metal layer on a substrate, a step of forming a groove in the first metal layer, and a step of forming a groove on the first metal layer. Forming a second metal layer having a lower ionization tendency than that of the first metal layer and the second metal layer so that the first metal layer and the second metal layer come into contact with the electrolyte solution. Including a step of immersing the substrate on which the metal layer is formed in an electrolyte solution, in the step of forming the groove part, the first metal layer is divided into a plurality of parts by the groove part, and in the step of forming the second metal layer, A part of the second metal layer is provided inside the groove, and the end of the first metal layer forming the inner surface of the groove is covered by the part of the second metal layer.

本発明によると、チップサイズの大型化を抑制しつつ、積層膜を構成する金属層の侵食を抑制することが可能な基板構造体が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a substrate structure capable of suppressing erosion of a metal layer forming a laminated film while suppressing an increase in chip size.

本発明の一実施形態の基板構造体を含む液体吐出ヘッドの平面図と断面図である。3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view of a liquid ejection head including a substrate structure according to an embodiment of the present invention. 図１に示す基板構造体の要部の平面図と断面図である。FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of a main part of the substrate structure shown in FIG. 1. 本発明の実施例１の基板構造体の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the board|substrate structure of Example 1 of this invention. 本発明の実施例２の基板構造体の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the board|substrate structure of Example 2 of this invention.

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明は、基板と、その基板に設けられている２つ以上の金属層を含む積層膜と、を有する基板構造体に関する。一例として、インクジェット記録ヘッドなどの液体吐出ヘッドにおける基板構造体とその製造方法に関する実施形態について、以下に説明する。各実施形態における積層膜は、液体吐出ヘッドの基板に設けられた電極パッドである。しかし、本発明は以下に記す実施形態に限定されない。本発明は、積層膜を構成する金属層が電解質溶液に浸漬される製造プロセスを含む、２つ以上の金属層を含む積層膜を有する基板構造体の製造方法に広く適用することができる。また、本実施形態の基板構造体はインクを吐出する液体吐出ヘッドに適用されるが、インク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドに適用することもできる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The present invention relates to a substrate structure having a substrate and a laminated film provided on the substrate and including two or more metal layers. As an example, an embodiment relating to a substrate structure in a liquid ejection head such as an ink jet recording head and a method for manufacturing the same will be described below. The laminated film in each embodiment is an electrode pad provided on the substrate of the liquid ejection head. However, the present invention is not limited to the embodiments described below. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a manufacturing method of a substrate structure having a laminated film including two or more metal layers, including a manufacturing process in which a metal layer forming the laminated film is immersed in an electrolyte solution. Further, the substrate structure of the present embodiment is applied to a liquid ejection head that ejects ink, but it can also be applied to a liquid ejection head that ejects a liquid other than ink.

図１，２を参照して、本発明に係る基板構造体を含む液体吐出ヘッドの構成について説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る基板構造体の、電極パッドの形成面と垂直な方向から見た平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。図１（ｃ）は、基板構造体の電極パッド２とエネルギー発生素子１３の形成部分とを通る断面図である。図２（ａ）は、図１（ａ）のＢ部（電極パッドの部分）の平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
図１（ａ），１（ｂ）に示す液体吐出ヘッドの素子基板１０は、シリコンの基板１と、基板１上に設けられ、レジストで形成された吐出口形成部材１１と、を有している。吐出口形成部材１１にはインク等の液体が吐出する吐出口１２が設けられている。基板１は、半導体が作り込まれたいわゆる半導体基板であってもよい。基板１の、吐出口１２と対向する位置には、インク吐出のためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子１３が設けられている。エネルギー発生素子１３は、独立した部品として基板１に貼り付けられてもよいが、基板１内に作り込まれていてもよい。図１（ｃ）には、基板１に貼り付けられるか、または基板１内に作り込まれたエネルギー発生素子１３の大まかな位置を、２点鎖線で示している。基板１の、吐出口形成部材１１が設けられた面には、エネルギー発生素子１３に駆動用電流を供給する電極パッド２が設けられている。エネルギー発生素子１３と電極パッド２は基板１の同じ面の側に設けられている。エネルギー発生素子１３は、配線層４や素子駆動用配線層（図示せず）によって、電極パッド２と電気的に接続されている。基板１にはインクを供給するための供給路１５が設けられている。供給路１５は基板１を貫通する貫通孔である。吐出口形成部材１１と基板１との間に、各エネルギー発生素子１３に対応する圧力室１６が設けられている。インクは供給路１５から圧力室１６に供給され、エネルギー発生素子１３からエネルギー（例えば熱）を与えられて吐出口１２から吐出する。 With reference to FIGS. 1 and 2, the configuration of a liquid ejection head including the substrate structure according to the present invention will be described. FIG. 1A is a plan view of a substrate structure according to an embodiment of the present invention viewed from a direction perpendicular to a surface on which electrode pads are formed. FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. FIG. 1C is a sectional view passing through the electrode pad 2 of the substrate structure and a portion where the energy generating element 13 is formed. FIG. 2A is a plan view of section B (electrode pad portion) of FIG. 1A. FIG. 2B is a sectional view taken along the line CC of FIG.
The element substrate 10 of the liquid ejection head shown in FIGS. 1A and 1B has a silicon substrate 1 and an ejection port forming member 11 formed on the substrate 1 and formed of a resist. There is. The ejection port forming member 11 is provided with an ejection port 12 through which a liquid such as ink is ejected. The substrate 1 may be a so-called semiconductor substrate in which a semiconductor is built. An energy generating element 13 that generates energy for ejecting ink is provided at a position of the substrate 1 facing the ejection port 12. The energy generating element 13 may be attached to the substrate 1 as an independent component, but may be built in the substrate 1. In FIG. 1C, a two-dot chain line shows a rough position of the energy generating element 13 attached to the substrate 1 or built in the substrate 1. An electrode pad 2 for supplying a driving current to the energy generating element 13 is provided on the surface of the substrate 1 on which the ejection port forming member 11 is provided. The energy generating element 13 and the electrode pad 2 are provided on the same surface side of the substrate 1. The energy generating element 13 is electrically connected to the electrode pad 2 by the wiring layer 4 and an element driving wiring layer (not shown). The substrate 1 is provided with a supply path 15 for supplying ink. The supply path 15 is a through hole that penetrates the substrate 1. A pressure chamber 16 corresponding to each energy generating element 13 is provided between the ejection port forming member 11 and the substrate 1. The ink is supplied from the supply path 15 to the pressure chamber 16, is given energy (for example, heat) from the energy generating element 13, and is ejected from the ejection port 12.

この液体吐出ヘッドの基板１に設けられている電極パッド２は、金属層を含む複数の層からなる積層膜によって構成されている。本実施形態の積層膜は、基板１の上の第一の拡散防止層３、配線層４、絶縁層５、第二の拡散防止層６（第一の金属層）、最上位に位置する層である電極層７（第二の金属層）を少なくとも含む。これらの層には、互いに直接接して重なり合っておりイオン化傾向が互いに異なる複数の金属層が含まれている。具体的には、イオン化傾向の高い第二の拡散防止層６とイオン化傾向の低い電極層７とが互いに直接接して重なり合っている。絶縁層５には開口部５ａが設けられている。開口部５ａを介して、積層方向において絶縁層５の下方の配線層４と、絶縁層５の上方の第二の拡散防止層６および電極層７とが電気的に接続されている。この部分を電気接続部分と称する。第二の拡散防止層６は、配線層４と電極層７との電気的接続に寄与するとともに、電極層７を構成する金属が基板１に拡散することを防止する。第二の拡散防止層６は、金属層である配線層４および電極層７との接着性に優れるとともに、温度に対して安定しており拡散を生じず、化学的にも安定で、比抵抗があまり高くない金属材料やその化合物からなる。このような金属材料として、チタンタングステン、窒化チタン、窒化タンタル、モリブデン等が挙げられる。電極層７は、電気伝導性の良い、アルミニウム、銅、金などからなる。なお、基板１の、第一の拡散防止層３が積層される面に絶縁膜（図示せず）が設けられていてもよい。
なお、本明細書では、便宜上、液体吐出ヘッドの素子基板１０における液体を吐出する側を上、その反対側を下として説明する。 The electrode pad 2 provided on the substrate 1 of this liquid ejection head is composed of a laminated film composed of a plurality of layers including a metal layer. The laminated film of the present embodiment includes a first diffusion prevention layer 3, a wiring layer 4, an insulating layer 5, a second diffusion prevention layer 6 (first metal layer) on the substrate 1, and a layer located at the top. At least the electrode layer 7 (second metal layer). These layers include a plurality of metal layers that are in direct contact with each other and overlap each other, and have different ionization propensities. Specifically, the second diffusion prevention layer 6 having a high ionization tendency and the electrode layer 7 having a low ionization tendency are in direct contact with each other and overlap each other. The insulating layer 5 has an opening 5a. The wiring layer 4 below the insulating layer 5 and the second diffusion prevention layer 6 and the electrode layer 7 above the insulating layer 5 are electrically connected to each other in the stacking direction via the opening 5a. This part is called an electrical connection part. The second diffusion prevention layer 6 contributes to electrical connection between the wiring layer 4 and the electrode layer 7, and prevents the metal forming the electrode layer 7 from diffusing into the substrate 1. The second diffusion prevention layer 6 has excellent adhesiveness with the wiring layer 4 and the electrode layer 7, which are metal layers, is stable with respect to temperature, does not cause diffusion, is chemically stable, and has a specific resistance. It consists of metallic materials and their compounds that are not very expensive. Examples of such a metal material include titanium tungsten, titanium nitride, tantalum nitride, molybdenum, and the like. The electrode layer 7 is made of aluminum, copper, gold or the like having good electric conductivity. An insulating film (not shown) may be provided on the surface of the substrate 1 on which the first diffusion prevention layer 3 is laminated.
In the present specification, for convenience, the side of the element substrate 10 of the liquid ejection head that ejects liquid is referred to as the upper side, and the opposite side is referred to as the lower side.

本実施形態では、第二の拡散防止層６および絶縁層５を基板１の厚さ方向である積層膜２（電極パッド）の積層方向に掘り込んだ形状の溝部８が形成されている。溝部８は少なくとも第二の拡散防止層６を貫通しており、第二の拡散防止層６は溝部８を境界として複数の部分、すなわち外側部分６ａと内側部分６ｂとに分断されている。特に、図２（ａ）に示すように、積層方向の上方から平面的に見た時に、電極パッド２の四角形状の平面形状の全周に亘って溝部８が形成されており、第二の拡散防止層６の内側部分６ｂは全周に亘って外側部分６ａから分離された島状に形成されている。すなわち、基板１を平面視すると、溝部８は第二の拡散防止層６の一部である内側部分６ｂを囲うように設けられている。第二の拡散防止層６および絶縁層５に設けられた溝部８は、その上に積層される電極層７によって埋められている。 In this embodiment, the groove portion 8 having a shape in which the second diffusion prevention layer 6 and the insulating layer 5 are dug in the stacking direction of the stacked film 2 (electrode pad) which is the thickness direction of the substrate 1 is formed. The groove portion 8 penetrates at least the second diffusion preventing layer 6, and the second diffusion preventing layer 6 is divided into a plurality of portions with the groove portion 8 as a boundary, that is, the outer portion 6a and the inner portion 6b. In particular, as shown in FIG. 2A, when viewed two-dimensionally from above in the stacking direction, the groove portion 8 is formed over the entire circumference of the rectangular planar shape of the electrode pad 2, The inner portion 6b of the diffusion preventing layer 6 is formed in an island shape that is separated from the outer portion 6a over the entire circumference. That is, when the substrate 1 is viewed in a plan view, the groove portion 8 is provided so as to surround the inner portion 6b which is a part of the second diffusion preventing layer 6. The groove portion 8 provided in the second diffusion prevention layer 6 and the insulating layer 5 is filled with the electrode layer 7 laminated thereon.

ここで本実施形態の技術的思想について説明する。イオン化傾向の高い金属（卑金属）の層とイオン化傾向の低い金属（貴金属）の層とが直接積層された積層膜が電解質溶液に接すると、卑金属から貴金属に電子が移動し、卑金属が電解質溶液中に金属イオンとして溶け出す。すなわち、卑金属と貴金属との間に生じる局所電池作用により、卑金属の層がサイドエッチングされる。卑金属の溶解速度は、卑金属と貴金属の露出面積の面積比に係わる次の式で表される。
Ｐ＝Ｐ０・（１＋Ｓ_noble／Ｓ_base）
Ｐ：卑金属の溶解速度
Ｐ０：卑金属が単独で存在する場合の溶解速度
Ｓ_base：卑金属の露出面積
Ｓ_noble：貴金属の露出面積
この式によると、貴金属の露出面積を小さくすることが卑金属の溶解速度を低下させるのに有効であるが、エッチングを確実に完全に停止させるためには、溶解速度が０になるように貴金属の露出面積を０にしなければならない。しかし、貴金属の露出面積を０にすることは困難である。 Here, the technical idea of the present embodiment will be described. When a laminated film in which a layer of a metal with a high ionization tendency (base metal) and a layer of a metal with a low ionization tendency (noble metal) are directly contacted with an electrolyte solution, electrons move from the base metal to the noble metal and the base metal is in the electrolyte solution. Leach out as metal ions. That is, the local cell action generated between the base metal and the noble metal causes the base metal layer to be side-etched. The dissolution rate of the base metal is expressed by the following equation relating to the area ratio of the exposed area of the base metal and the noble metal.
P=P0・(1+S _noble /S _base )
P: dissolution rate of the base metal P0: dissolution rate when the _base metal exists alone S _base : exposed area of the _base metal S _noble : exposed area of the _noble metal According to this formula, it is possible to reduce the exposed area of the noble metal. However, in order to surely stop the etching completely, the exposed area of the noble metal must be made zero so that the dissolution rate becomes zero. However, it is difficult to reduce the exposed area of the noble metal to zero.

本実施形態では、第二の拡散防止層６が電極層７よりもイオン化傾向が高いため、サイドエッチングされやすい。仮に、図２に示す構成において、開口部５ａを介して配線層４と第二の拡散防止層６および電極層７とが電気的に接続される部分や、その近傍までエッチングが進行すると、電気的な接続が損なわれるおそれがある。エッチングがその電気接続部分まで到達しなくても、積層膜の中間の層である第二の拡散防止層６がエッチングされると、電極層７の剥離や、配線層４のダメージや、積層膜２（電極パッド）の強度の低下を生じやすい。その結果、電気接続の信頼性が低下する。そこで、本実施形態では、第二の拡散防止層６および絶縁層５に溝部８を形成することによって分断し、その溝部８を電極層７で埋めている。 In the present embodiment, since the second diffusion prevention layer 6 has a higher ionization tendency than the electrode layer 7, side etching is likely to occur. If, in the configuration shown in FIG. 2, etching progresses to a portion where the wiring layer 4 is electrically connected to the second diffusion prevention layer 6 and the electrode layer 7 through the opening 5a, and etching progresses to the vicinity thereof, Connection may be lost. Even if the etching does not reach the electric connection portion, if the second diffusion prevention layer 6 which is an intermediate layer of the laminated film is etched, the electrode layer 7 is peeled off, the wiring layer 4 is damaged, and the laminated film is damaged. 2 (electrode pad) is apt to decrease in strength. As a result, the reliability of the electrical connection is reduced. Therefore, in the present embodiment, the second diffusion prevention layer 6 and the insulating layer 5 are divided by forming the groove portion 8 and the groove portion 8 is filled with the electrode layer 7.

この構成において、電極パッド２を有する基板１が電解質溶液に接すると、第二の拡散防止層６を構成する卑金属と、電極層７の貴金属との間に局部電池が形成される。その結果、第二の拡散防止層６を構成する卑金属が金属イオンとして電解質溶液に溶け出して、第二の拡散防止層６のエッチングが進行する。このエッチングは、電極パッド２の外縁部に位置して露出する第二の拡散防止層６の端部から、電極パッド２の中央部に向かって進行する。仮に、第二の拡散防止層６が開口部５ａを介して配線層４と接する部分またはその近傍までエッチングされると、第二の拡散防止層６を介する配線層４と電極層７との電気的な接続が不良になるおそれがある。しかし、本実施形態の第二の拡散防止層６は内側部分６ｂを囲うように設けられた溝部８によって外側部分６ａと内側部分６ｂとに分断されている。従って、第二の拡散防止層６の外側部分６ａの、電極パッド２の外縁部において露出した端部からエッチングが始まり、内側に向かって進行していくと、外側部分６ａが完全にエッチングされる。その時点で、第二の拡散防止層６の内側部分６ｂは、溝部８を埋めている電極層７によって被覆され、電解質溶液に接することはない。すなわち、第二の拡散防止層６のエッチングは、外側部分６ａの侵食が完了した時点で停止し、内側部分６ｂは侵食されずに残る。その結果、電極パッド２の中央部に位置する電極層７の電気接続部分およびその近傍は損傷することなく維持される。 In this structure, when the substrate 1 having the electrode pad 2 comes into contact with the electrolyte solution, a local battery is formed between the base metal forming the second diffusion preventing layer 6 and the noble metal of the electrode layer 7. As a result, the base metal forming the second diffusion prevention layer 6 dissolves into the electrolyte solution as metal ions, and the etching of the second diffusion prevention layer 6 proceeds. This etching proceeds from the end portion of the second diffusion prevention layer 6 located at the outer edge portion of the electrode pad 2 and exposed to the central portion of the electrode pad 2. If the second diffusion prevention layer 6 is etched to the portion in contact with the wiring layer 4 through the opening 5a or in the vicinity thereof, the electrical connection between the wiring layer 4 and the electrode layer 7 via the second diffusion prevention layer 6 is prevented. Connection may be defective. However, the second diffusion barrier layer 6 of the present embodiment is divided into the outer portion 6a and the inner portion 6b by the groove portion 8 provided so as to surround the inner portion 6b. Therefore, when the etching starts from the exposed end of the outer portion 6a of the second diffusion barrier layer 6 at the outer edge of the electrode pad 2 and proceeds toward the inner side, the outer portion 6a is completely etched. .. At that time, the inner portion 6b of the second diffusion barrier layer 6 is covered with the electrode layer 7 filling the groove portion 8 and does not come into contact with the electrolyte solution. That is, the etching of the second diffusion barrier layer 6 stops when the erosion of the outer portion 6a is completed, and the inner portion 6b remains without being eroded. As a result, the electrical connection portion of the electrode layer 7 located in the central portion of the electrode pad 2 and its vicinity are maintained without damage.

このように、本実施形態によれば、第二の拡散防止層６に溝部８を設けて外側部分６ａと内側部分６ｂとに分断することによって、内側部分６ｂをエッチングされないように保護することができる。そのため、異種金属の積層による局部電池作用によりサイドエッチングが生じても、電極パッド２の電気接続や電気配線に関わる位置や、電極パッド２の基板からの剥離や配線のダメージが生じるおそれがある位置まで第二の拡散防止層６がエッチングされない。その結果、電極パッド２の平面形状の寸法を変更することなく、信頼性の高い基板１を提供することができる。第二の拡散防止層６を被覆してエッチングを抑制するためには、溝部８の外側にも各層を積層しておくことが好ましい。 As described above, according to the present embodiment, by providing the groove portion 8 in the second diffusion prevention layer 6 and dividing the second diffusion prevention layer 6 into the outer portion 6a and the inner portion 6b, it is possible to protect the inner portion 6b from being etched. it can. Therefore, even if side etching occurs due to the local battery action due to the stacking of different kinds of metals, the position related to the electrical connection of the electrode pad 2 and the electrical wiring, the position where the electrode pad 2 may be peeled from the substrate and the wiring may be damaged. Until then, the second diffusion barrier layer 6 is not etched. As a result, it is possible to provide the highly reliable substrate 1 without changing the dimension of the electrode pad 2 in plan view. In order to cover the second diffusion prevention layer 6 and suppress etching, it is preferable to stack each layer also on the outer side of the groove 8.

なお、本実施形態では、電極層７の材料の拡散を防止する第二の拡散防止層６が卑金属からなり局所電池作用によってサイドエッチングされやすいため、第二の拡散防止層６に溝部８を形成して分断している。ただし、第二の拡散防止層６の溶解に限らず、例えば液体吐出ヘッドで吐出する液体が腐食性を持っており、何らかの不具合によってその液体が積層膜のいずれかの層を腐食させる場合にも本発明は有効である。そのような場合に溝部８を形成すると、短絡等による他の電極パッドへの故障の連鎖を防止することができる。このように、第二の拡散防止層６やその他の層の、サイドエッチング以外の不具合に対しても、本実施形態のように溝部を形成して外側部分と内側部分とに分断して、電気接続やその他の機能に影響を及ぼす位置までその層が侵食されないようにすることができる。それにより、様々な用途の基板において信頼性を向上させることができる。溝部８は、積層膜の最上位の層以外（前述した例では電極層７以外）のいずれかの層に形成することができ、特にサイドエッチングや腐食を抑制することが望まれる層に形成することが好ましい。そして、その溝部８を、最上位の層で埋めることが好ましく、最上位の層は、溝部８が形成された層よりもイオン化傾向が低い。 In the present embodiment, since the second diffusion prevention layer 6 for preventing the diffusion of the material of the electrode layer 7 is made of a base metal and is easily side-etched by the local cell action, the groove portion 8 is formed in the second diffusion prevention layer 6. And it is divided. However, not only when the second diffusion prevention layer 6 is dissolved, but also when, for example, the liquid ejected by the liquid ejection head is corrosive and the liquid corrodes any layer of the laminated film due to some trouble. The present invention is effective. If the groove 8 is formed in such a case, a chain of failures to other electrode pads due to a short circuit or the like can be prevented. As described above, even when the second diffusion prevention layer 6 and other layers are defective other than the side etching, the groove portion is formed and divided into the outer portion and the inner portion, as in the present embodiment, and the electrical resistance is reduced. The layer can be prevented from eroding to the point where it affects connections and other functions. Thereby, reliability can be improved in substrates for various applications. The groove portion 8 can be formed in any layer other than the uppermost layer of the laminated film (other than the electrode layer 7 in the above-mentioned example), and particularly formed in a layer in which side etching or corrosion is desired to be suppressed. It is preferable. Then, it is preferable to fill the groove 8 with the uppermost layer, and the uppermost layer has a lower ionization tendency than the layer in which the groove 8 is formed.

（実施例１）
本発明のより具体的な実施例１について図３を参照して説明する。図３は、図２に示す電極パッド２を拡大して示している。本実施例では、基板１の上に、タンタルを含む材料（例えば窒化タンタルシリサイド）からなる第一の拡散防止層３を成膜した。図１に示すように、第一の拡散防止層３の一部は、エネルギー発生素子（例えば電熱変換素子）１３に熱エネルギーを与えるための発熱抵抗体層３ａとしても機能する。第一の拡散防止層３の上に、アルミニウムを主成分とする合金によって形成された配線層４を積層し、パターニングした。第一の拡散防止層３は、基板のエネルギー発生素子１３（図１参照）と同一の層として形成しても、異なる層として形成してもよいが、工程を簡略化するために同一の層として形成することが好ましい。また、配線層４のマイグレーションを防止するために、第一の拡散防止層３が配線層４の直下に位置するように設けることが好ましい。 (Example 1)
A more specific embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged view of the electrode pad 2 shown in FIG. In this embodiment, the first diffusion prevention layer 3 made of a material containing tantalum (for example, tantalum nitride silicide) is formed on the substrate 1. As shown in FIG. 1, a part of the first diffusion prevention layer 3 also functions as a heating resistor layer 3 a for applying heat energy to the energy generating element (for example, electrothermal conversion element) 13. A wiring layer 4 made of an alloy containing aluminum as a main component was laminated on the first diffusion prevention layer 3 and patterned. The first diffusion prevention layer 3 may be formed as the same layer as the energy generating element 13 of the substrate (see FIG. 1) or may be formed as a different layer, but the same layer for simplifying the process. Is preferably formed as. Further, in order to prevent the migration of the wiring layer 4, it is preferable to provide the first diffusion prevention layer 3 so as to be located immediately below the wiring layer 4.

図３（ａ）に示すように、配線層４の上に、シリコン窒化膜などの絶縁材料からなる絶縁層５を積層し、絶縁層５に開口部５ａを形成した。絶縁層５の材料は、絶縁性を備えるものであれば特に限定されないが、例えば炭窒化シリコンのように、酸やアルカリ等の溶液に対する不溶性を備えていることが好ましい。次に、図３（ｂ）に示すように、チタンタングステンからなる第二の拡散防止層６を、スパッタリングによって２００ｎｍの厚さに形成した。それから、図３（ｃ）に示すように、第二の拡散防止層６および絶縁層５をパターニングして溝部８を形成した。一例としては、図示しないレジストからなるパターンマスクを用いてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を行って、第二の拡散防止層６および絶縁層５に溝部８を形成した。溝部８が形成される位置は、基板１の面方向において、電極パッド２の外縁部（第二の拡散防止層６の外部に露出する端部）と、絶縁層５の開口部５ａが形成される位置（電極層７の電気接続部分）との間である。第二の拡散防止層６を構成するチタンタングステンは、ウェットエッチングで不要部を除去しやすいように、チタンの重量比が２０％以下であることが好ましい。ウェットエッチング時に配線層４がエッチングストップ層として機能することにより、不要部のチタンタングステン（第二の拡散防止層６）を確実に除去できる。このように、溝部８は、第二の拡散防止層６のみならず絶縁層５の一部を貫通して配線層４に到達していることが好ましい。
その後、金からなる電極層７をスパッタリングで成膜した。第二の拡散防止層６は、この電極層７を構成する金が配線層４まで拡散することを防止する働きをする。電極層７は、溝部８の内面に位置する第二の拡散防止層６の端面を被覆できる膜厚を有することが必要であり、溝部８の内部を完全に充填できる膜厚を有することがより好ましい。電極層７のうちの溝部８の内部に充填された部分では、第二の拡散防止層６の代わりに第一の拡散防止層３がその電極層７の部分に含まれる金の拡散を防止するように機能する。 As shown in FIG. 3A, an insulating layer 5 made of an insulating material such as a silicon nitride film was laminated on the wiring layer 4, and an opening 5a was formed in the insulating layer 5. The material of the insulating layer 5 is not particularly limited as long as it has an insulating property, but it is preferably insoluble in a solution such as an acid or an alkali such as silicon carbonitride. Next, as shown in FIG. 3B, a second diffusion preventing layer 6 made of titanium tungsten was formed to a thickness of 200 nm by sputtering. Then, as shown in FIG. 3C, the second diffusion preventing layer 6 and the insulating layer 5 were patterned to form a groove portion 8. As an example, RIE (reactive ion etching) was performed using a pattern mask made of a resist (not shown) to form the groove 8 in the second diffusion prevention layer 6 and the insulating layer 5. At the position where the groove portion 8 is formed, the outer edge portion of the electrode pad 2 (the end portion exposed to the outside of the second diffusion prevention layer 6) and the opening portion 5a of the insulating layer 5 are formed in the surface direction of the substrate 1. Position (electrical connection portion of the electrode layer 7). The titanium-tungsten constituting the second diffusion preventing layer 6 preferably has a weight ratio of titanium of 20% or less so that an unnecessary portion can be easily removed by wet etching. Since the wiring layer 4 functions as an etching stop layer during wet etching, the titanium-tungsten (second diffusion preventing layer 6) in the unnecessary portion can be reliably removed. As described above, it is preferable that the groove portion 8 penetrates not only the second diffusion prevention layer 6 but also the insulating layer 5 to reach the wiring layer 4.
Then, the electrode layer 7 made of gold was formed by sputtering. The second diffusion prevention layer 6 functions to prevent the gold forming the electrode layer 7 from diffusing to the wiring layer 4. The electrode layer 7 needs to have a film thickness that can cover the end surface of the second diffusion prevention layer 6 located on the inner surface of the groove portion 8, and more preferably has a film thickness that can completely fill the inside of the groove portion 8. preferable. In the portion of the electrode layer 7 filled in the groove portion 8, the first diffusion prevention layer 3 instead of the second diffusion prevention layer 6 prevents the diffusion of gold contained in the portion of the electrode layer 7. Works like.

次に、基板１の上方に位置する電極層７の全面にポジ型レジスト（図示せず）を塗布し、半導体露光装置を用いて、所定の電極パッド２のパターンに対応する領域に露光を行った。そして、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液を用いて現像を行い、レジストマスクを形成した。次に、レジストマスクに覆われずに露出している部分の金を、窒素系有機化合物とヨウ素ヨウ化カリウムとを含む金エッチング液に浸漬させて除去した。その結果、金が除去された部分において第二の拡散防止層６が露出した。次に、過酸化水素水に１０分間浸漬させ、第二の拡散防止層６をエッチングした。これらの工程で、図２，３に示す電極パッド２の部分を残して、それ以外の部分である不要部の金（電極層７）と第二の拡散防止層６を除去した。その後、剥離液に浸漬させてレジストマスクを除去し、図１（ｃ），２（ｂ）に示すような基板構造体を完成させた。
ここで、第二の拡散防止層６のエッチングが生じ得る場合について説明する。図２（ｂ）で示す電極パッド２を作成後、液体吐出ヘッドの素子基板１０に供給路１５（図１）を形成するためのレジストマスクを設けた。また、供給路１５の形成工程において、素子基板１０を貫通する供給路１５の内壁にＣＦ系ポリマーからなるパッシベーション層（保護膜）が堆積された。これらのレジストマスクやパッシベーション層を除去するため、電極パッド２が電解質溶液であるポリマー除去液に接液するように、基板１をポリマー除去液に浸漬した。従って、供給路１５が形成された後、ポリマー除去液によってレジストマスクとパッシベーション層が除去される際に、第二の拡散防止層６のサイドエッチングが生じ得ることになる。 Next, a positive resist (not shown) is applied to the entire surface of the electrode layer 7 located above the substrate 1, and an area corresponding to a predetermined pattern of the electrode pad 2 is exposed using a semiconductor exposure apparatus. It was Then, development was performed using a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution to form a resist mask. Next, the exposed gold that was not covered with the resist mask was removed by immersing it in a gold etching solution containing a nitrogen-based organic compound and potassium iodide. As a result, the second diffusion barrier layer 6 was exposed in the portion where the gold was removed. Next, the second diffusion barrier layer 6 was etched by immersing it in hydrogen peroxide water for 10 minutes. In these steps, the portion of the electrode pad 2 shown in FIGS. 2 and 3 was left, and the unnecessary portions of gold (the electrode layer 7) and the second diffusion prevention layer 6 which were the other portions were removed. Then, the resist mask was removed by immersing it in a stripping solution to complete a substrate structure as shown in FIGS. 1(c) and 2(b).
Here, a case where etching of the second diffusion prevention layer 6 may occur will be described. After forming the electrode pad 2 shown in FIG. 2B, a resist mask for forming the supply path 15 (FIG. 1) was provided on the element substrate 10 of the liquid ejection head. Further, in the step of forming the supply passage 15, a passivation layer (protective film) made of a CF-based polymer was deposited on the inner wall of the supply passage 15 penetrating the element substrate 10. In order to remove these resist masks and passivation layers, the substrate 1 was immersed in the polymer removing solution so that the electrode pad 2 was in contact with the polymer removing solution which was the electrolyte solution. Therefore, after the supply channel 15 is formed, when the resist mask and the passivation layer are removed by the polymer removing liquid, side etching of the second diffusion preventing layer 6 may occur.

本実施例では、電極パッド２の外縁部から絶縁層５の開口部５ａまでの間において、第二の拡散防止層３に溝部８を形成し、複数の部分、すなわち外側部分６ａと内側部分６ｂとに分断した。そして、第二の拡散防止層６の上に電極層７を積層し、電極層７によって、少なくとも溝部８の内面に位置する第二の拡散防止層６の端面を被覆した。その状態で、電極パッド２の外縁部に電解質溶液を接触させると、電極パッド２の外縁部において露出している端部から第二の拡散防止層６のエッチングが開始される。電極パッド２の外縁部から中央部に向かって第二の拡散防止層６のエッチングが進行すると、第二の拡散防止層６の外側部分６ａ、すなわち外縁部から溝部８までの範囲に存在する第二の拡散防止層６が除去されてしまう。その段階で、第二の拡散防止層６の内側部分６ｂは、溝部８の内面に位置する端面も含めて、金からなる電極層７に被覆されている。すなわち、第二の拡散防止層６の内側部分６ｂは、電極層７に遮られて電解質溶液に接触しない。従って、第二の拡散防止層６の内側部分６ｂはエッチングされることなく維持される。 In this embodiment, a groove 8 is formed in the second diffusion preventing layer 3 between the outer edge of the electrode pad 2 and the opening 5a of the insulating layer 5, and a plurality of portions, that is, the outer portion 6a and the inner portion 6b are formed. Divided into Then, the electrode layer 7 was laminated on the second diffusion prevention layer 6, and the electrode layer 7 covered at least the end surface of the second diffusion prevention layer 6 located on the inner surface of the groove portion 8. When the electrolyte solution is brought into contact with the outer edge portion of the electrode pad 2 in that state, the etching of the second diffusion prevention layer 6 is started from the exposed end portion of the outer edge portion of the electrode pad 2. When the etching of the second diffusion prevention layer 6 progresses from the outer edge portion of the electrode pad 2 toward the central portion, the second portion existing in the outer portion 6a of the second diffusion prevention layer 6, that is, in the range from the outer edge portion to the groove portion 8 is detected. The second diffusion prevention layer 6 is removed. At that stage, the inner portion 6b of the second diffusion preventing layer 6 is covered with the electrode layer 7 made of gold, including the end surface located on the inner surface of the groove portion 8. That is, the inner portion 6b of the second diffusion prevention layer 6 is shielded by the electrode layer 7 and does not come into contact with the electrolyte solution. Therefore, the inner portion 6b of the second diffusion barrier layer 6 is maintained without being etched.

この溝部８の効果を検証するための実験を行った。具体的には、電解質溶液として６０℃のヒドロキシアミンを含むポリマー除去液を用意し、その中に基板構造体を３０分間浸漬した場合と６０分間浸漬した場合の、チタンタングステンのサイドエッチング量を確認した。どちらの場合もサイドエッチングは、第二の拡散防止層６の外側部分６ａを侵食して溝部８まで進行しているが、溝部８を超えてさらに進行することは全くなかった。これは、溝部８によって第二の拡散防止層６を外側部分６ａと内側部分６ｂとに分断し、内側部分６ｂを電極層７によって被覆したことにより得られた効果である。この方法によると、溝部８の位置で第二の拡散防止層６のサイドエッチングを正確に停止させることができる。基板構造体が電解質溶液に浸漬される時間が短い場合には、第二の拡散防止層６の外側部分６ａの一部がエッチングされずに残る可能性はあるが、サイドエッチング量が少ないことは電極パッド２の電気接続や剥離防止や強度維持等に関して問題にならない。本実施例では、溝部８によってサイドエッチングの最大量が正確に規定されるため、サイドエッチング量のばらつきが問題になることはない。 An experiment was conducted to verify the effect of the groove portion 8. Specifically, a polymer removing liquid containing hydroxyamine at 60° C. was prepared as an electrolyte solution, and the side etching amount of titanium tungsten was confirmed when the substrate structure was immersed therein for 30 minutes and 60 minutes. did. In both cases, the side etching erodes the outer portion 6a of the second diffusion preventing layer 6 and proceeds to the groove portion 8, but never proceeds beyond the groove portion 8 at all. This is an effect obtained by dividing the second diffusion prevention layer 6 into the outer portion 6a and the inner portion 6b by the groove portion 8 and covering the inner portion 6b with the electrode layer 7. According to this method, the side etching of the second diffusion preventing layer 6 can be stopped accurately at the position of the groove 8. When the substrate structure is dipped in the electrolyte solution for a short time, a part of the outer portion 6a of the second diffusion barrier layer 6 may remain without being etched, but the side etching amount is small. There is no problem regarding the electrical connection of the electrode pad 2, prevention of peeling, maintenance of strength, and the like. In this embodiment, since the maximum amount of side etching is accurately defined by the groove portion 8, the variation in the side etching amount does not pose a problem.

（実施例２）
次に本発明の実施例２について図４を参照して説明する。本実施例では、第二の拡散防止層６と絶縁層５と配線層４とに亘って溝部８を形成した。それ以外は実施例１と同様であるため説明を省略する。
本実施例では、基板１の上に、第一の拡散防止層３と、配線層４と、絶縁層５とを順番に積層し、絶縁層５に開口部５ａを形成した。さらに、絶縁層５の上に、第二の拡散防止層６を積層した。それから、図４（ａ）に示すように、第二の拡散防止層６と絶縁層５と配線層４とをパターニングして溝部８を形成した。溝部８が形成される位置は、基板１の面方向において、電極パッド２の外縁部（第二の拡散防止層６の外部に露出する端部）と、絶縁層５の開口部５ａが形成される位置（電極層７の電気接続部分）との間である。本実施例では、溝部８の形成時に第一の拡散防止層３がエッチングストップ層として機能することにより、不要部の第二の拡散防止層６および配線層４を確実に除去できる。それから、電極層７を成膜し、溝部８の内面に位置する第二の拡散防止層６の端面および配線層４の端面を電極層７で被覆した。その後に、図４に示す電極パッド２の部分を残して、それ以外の部分の電極層７と第二の拡散防止層６を除去した。こうして、図４（ｂ）に示すような半導体基板を完成させた。 (Example 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the groove portion 8 is formed across the second diffusion prevention layer 6, the insulating layer 5, and the wiring layer 4. Other than that, the description is omitted because it is similar to the first embodiment.
In this example, the first diffusion prevention layer 3, the wiring layer 4, and the insulating layer 5 were sequentially laminated on the substrate 1, and the opening 5 a was formed in the insulating layer 5. Further, the second diffusion prevention layer 6 was laminated on the insulating layer 5. Then, as shown in FIG. 4A, the second diffusion preventing layer 6, the insulating layer 5, and the wiring layer 4 were patterned to form a groove portion 8. At the position where the groove portion 8 is formed, the outer edge portion of the electrode pad 2 (the end portion exposed to the outside of the second diffusion prevention layer 6) and the opening portion 5a of the insulating layer 5 are formed in the surface direction of the substrate 1. Position (electrical connection portion of the electrode layer 7). In this embodiment, the first diffusion prevention layer 3 functions as an etching stop layer when the groove 8 is formed, so that the unnecessary second diffusion prevention layer 6 and the wiring layer 4 can be reliably removed. Then, the electrode layer 7 was formed, and the end surface of the second diffusion prevention layer 6 and the end surface of the wiring layer 4 located on the inner surface of the groove portion 8 were covered with the electrode layer 7. After that, the electrode layer 7 and the second diffusion prevention layer 6 in the other portions were removed, leaving the electrode pad 2 portion shown in FIG. Thus, the semiconductor substrate as shown in FIG. 4B was completed.

本実施例では、溝部８によって配線層４が、複数の部分、すなわち外側部分４ａと内側部分４ｂとに分断されている。仮に、絶縁層５等による被覆が不十分で配線層４が露出し、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド溶液のような薬液に配線層４が接触すると、配線層４がエッチングされる。そのような場合に、配線層４の外側部分４ａからサイドエッチングが進行しても、第二の拡散防止層６のサイドエッチングと同様に、溝部８において配線層４のエッチングが停止する。配線層４の内側部分４ｂは、溝部８の内面に位置する端面も含めて電極層７に被覆されているため、電極層７に遮られて電解質溶液に接触しない。従って、配線層４の内側部分４ｂはエッチングされることなく維持される。このように、本実施例によると、実施例１と同様な効果が得られることに加えて、被覆不良等に起因する配線層４の露出が生じた場合でも、配線層４の内側部分４ｂを侵食されないように保護することができる。従って、配線層４と電極層との電気的接続に関して、第二の拡散防止層６の侵食に起因する信頼性低下も、配線層の侵食に起因する信頼性低下も防ぐことができ、電極パッド２の電気的信頼性を維持することができる。 In this embodiment, the wiring layer 4 is divided into a plurality of portions, that is, the outer portion 4a and the inner portion 4b, by the groove portion 8. If the wiring layer 4 is exposed due to insufficient coverage with the insulating layer 5 or the like and the wiring layer 4 comes into contact with a chemical solution such as a tetramethylammonium hydroxide solution, the wiring layer 4 is etched. In such a case, even if the side etching progresses from the outer portion 4a of the wiring layer 4, the etching of the wiring layer 4 in the groove portion 8 is stopped similarly to the side etching of the second diffusion preventing layer 6. The inner portion 4b of the wiring layer 4 is covered with the electrode layer 7 including the end faces located on the inner surface of the groove portion 8, and therefore is shielded by the electrode layer 7 and does not come into contact with the electrolyte solution. Therefore, the inner portion 4b of the wiring layer 4 is maintained without being etched. As described above, according to the present embodiment, in addition to obtaining the same effect as that of the first embodiment, even when the wiring layer 4 is exposed due to defective coating or the like, the inner portion 4b of the wiring layer 4 is not exposed. Can be protected from erosion. Therefore, regarding the electrical connection between the wiring layer 4 and the electrode layer, it is possible to prevent a decrease in reliability due to the erosion of the second diffusion prevention layer 6 and a decrease in reliability due to the erosion of the wiring layer. The electrical reliability of 2 can be maintained.

本実施例の効果を検証するために、実施例１と同様に、電解質溶液（６０℃のヒドロキシアミンを含むポリマー除去液）の中に基板を３０分間浸漬した場合と６０分間浸漬した場合とを観察した。その結果、どちらの場合も、第二の拡散防止層６のサイドエッチングは溝部８まで進行しているが、溝部８を超えてさらに進行することはなかった。また、配線層４の端面を露出させて配線層をサイドエッチングさせた場合、そのサイドエッチングは溝部８まで進行しても、溝部８を超えてさらに進行することはなかった。 In order to verify the effect of this example, as in the case of Example 1, the case where the substrate was immersed in the electrolyte solution (polymer removing solution containing hydroxyamine at 60° C.) for 30 minutes and the case where the substrate was immersed for 60 minutes were examined. I observed. As a result, in both cases, the side etching of the second diffusion prevention layer 6 proceeded to the groove portion 8, but did not proceed beyond the groove portion 8. When the end face of the wiring layer 4 was exposed and the wiring layer was side-etched, even if the side-etching proceeded to the groove portion 8, it did not proceed beyond the groove portion 8.

以上説明したように、本発明では、イオン化傾向が高い卑金属からなる第二の拡散防止層６に溝部８を形成して、外側部分６ａと内側部分６ｂとに分断する。それにより、第二の拡散防止層６のサイドエッチングを、溝部８の位置までで精度良く停止させることができる。従って、エッチング量のばらつきを気にする必要は無く、信頼性の高い電気的接続のために十分な大きさの第二の拡散防止層６を確保することができる。そのため、基板構造体の大きさを必要以上に大きくする必要はなく、電気的接続の信頼性と小型化とを両立することができる。また、第二の拡散防止層６に溝部８を設けても、電極層７のうちの溝部８の内部に充填された部分の下方に第一の拡散防止層３が位置していれば、この第一の拡散防止層３によって電極層７に含まれる金などの基板１の側への拡散を抑えることができる。さらに、配線層４にも溝部８を形成して、外側部分４ａと内側部分４ｂとに分断すると、配線層４がエッチングされる場合も、エッチング量のばらつきを気にすることなく、十分な大きさの配線層４を確保することができる。このことも、基板構造体の電気的接続の信頼性と小型化との両立に寄与する。 As described above, in the present invention, the groove portion 8 is formed in the second diffusion preventing layer 6 made of a base metal having a high ionization tendency and divided into the outer portion 6a and the inner portion 6b. Thereby, the side etching of the second diffusion prevention layer 6 can be accurately stopped up to the position of the groove 8. Therefore, it is not necessary to care about the variation in the etching amount, and it is possible to secure the second diffusion prevention layer 6 having a sufficient size for highly reliable electrical connection. Therefore, it is not necessary to increase the size of the substrate structure more than necessary, and it is possible to achieve both reliability of electrical connection and miniaturization. Even if the groove portion 8 is provided in the second diffusion prevention layer 6, if the first diffusion prevention layer 3 is located below the portion of the electrode layer 7 filled in the groove portion 8, The first diffusion prevention layer 3 can suppress diffusion of gold or the like contained in the electrode layer 7 toward the substrate 1. Further, when the groove portion 8 is also formed in the wiring layer 4 and divided into the outer portion 4a and the inner portion 4b, even when the wiring layer 4 is etched, the wiring layer 4 is sufficiently large without being concerned about the variation in the etching amount. The wiring layer 4 can be secured. This also contributes to both the reliability of the electrical connection of the substrate structure and the miniaturization.

前述した実施形態及び各実施例は、金属層を含む積層体である電極パッド２を備えた液体吐出ヘッド用の基板構造体を示している。しかし、本発明はそれに限定されず、金属層を含む積層体を備えた様々な用途及び構成の基板構造体に広く適用可能である。どのような構成であっても、溝部８を形成することで、特にイオン化傾向が高い卑金属からなる金属層のエッチングを精度良く停止させることができる。それにより、サイドエッチング等によって金属層が溶解しても、特に保護すべき箇所まで溶解される前に、溶解の進行を確実に停止させるようにすることができる。溝部８の位置を適宜に設定することによって、保護の信頼性を高くすることが容易にできる。 The above-described embodiment and each example show the substrate structure for the liquid ejection head, which includes the electrode pad 2 which is a laminated body including the metal layer. However, the present invention is not limited thereto, and can be widely applied to a substrate structure having various uses and configurations including a laminate including a metal layer. With any structure, by forming the groove portion 8, it is possible to accurately stop the etching of the metal layer made of a base metal having a particularly high ionization tendency. Thereby, even if the metal layer is dissolved by the side etching or the like, the progress of the dissolution can be surely stopped before the metal layer is particularly protected. By appropriately setting the position of the groove portion 8, it is possible to easily increase the reliability of protection.

１基板
２電極パッド（積層膜）
６第二の拡散防止層（第一の金属層）
７電極層（第二の金属層）
８溝部 1 substrate 2 electrode pad (laminated film)
6 Second diffusion prevention layer (first metal layer)
7 Electrode layer (second metal layer)
8 groove

Claims

A substrate and a laminated film composed of a plurality of layers provided on the substrate,
The plurality of layers constituting the laminated film are located above the first metal layer in the laminating direction of the first metal layer and the laminated film, and have an ionization tendency higher than that of the first metal layer. A lower second metal layer, and
A groove portion is provided in the first metal layer so as to surround a part of the first metal layer when the substrate is viewed in plan, and the first metal layer is divided into a plurality of portions by the groove portion. Cage,
A substrate structure, wherein a part of the second metal layer is provided inside the groove and covers an end surface of the first metal layer forming an inner surface of the groove.

The substrate structure according to claim 1, wherein the first metal layer has an end exposed to the outside at an outer edge of the laminated film.

The substrate structure according to claim 1, wherein the second metal layer is a layer located at the top of the laminated film in the laminating direction.

The second metal layer has an electrical connection portion that is electrically connected to any of the layers located below the first metal layer in the stacking direction, and the groove portion is a surface of the substrate. The substrate structure according to claim 3, wherein the substrate structure is located between an outer edge portion of the laminated film and the electrical connection portion of the second metal layer in the direction.

The electrical connection portion, in the stacking direction, with the second metal layer and the first metal layer through an opening provided in the insulating layer located below the first metal layer in the stacking direction. The substrate structure according to claim 4, wherein the substrate structure is a portion electrically connected to any one of the layers located below the insulating layer.

The first metal layer is a diffusion prevention layer, the second metal layer is an electrode layer, the diffusion prevention layer and the electrode layer, through the opening of the insulating layer, in the stacking direction The substrate structure according to claim 5, which is electrically connected to a wiring layer positioned below the insulating layer.

The substrate structure according to claim 6, wherein the inside of the groove is filled with a metal forming the electrode layer.

The substrate structure according to claim 6 or 7, wherein the electrode layer is made of gold, and the diffusion prevention layer is made of an alloy of titanium and tungsten.

A diffusion prevention layer different from the diffusion prevention layer is provided between the substrate and the diffusion prevention layer in the stacking direction, and when the substrate is viewed in plan, the second metal layer provided inside the groove portion. 9. The substrate structure according to any one of claims 6 to 8, wherein the substrate and the another diffusion barrier layer overlap each other.

A liquid ejection head comprising the substrate structure according to claim 1.
The substrate has an energy generating element that gives energy to the liquid for ejection, and the first metal layer and the second metal layer are electrode pads for supplying a current for driving to the energy generating element. Liquid ejection head.

A liquid ejection head including the substrate structure according to claim 9,
The substrate has an energy generating element that gives the liquid energy for ejection.
The liquid ejection head, wherein the different diffusion prevention layer and the energy generating element are formed as the same layer.

A step of forming a first metal layer on a substrate, a step of forming a groove in the first metal layer, and an ionization tendency on the first metal layer more than the first metal layer. Forming a low second metal layer, and the first metal layer and the second metal layer are formed so that the first metal layer and the second metal layer come into contact with an electrolyte solution. Dipped the substrate into the electrolyte solution,
In the step of forming the groove part, the first metal layer is divided into a plurality of parts by the groove part,
In the step of forming the second metal layer, a part of the second metal layer is provided inside the groove part, and the first surface forming the inner surface of the groove part by the part of the second metal layer. A method for manufacturing a substrate structure, which comprises covering an end surface of the metal layer of.

The method for manufacturing a substrate structure according to claim 12, wherein in the step of forming the second metal layer, the inside of the groove is filled with the second metal layer.

The method for manufacturing a substrate structure according to claim 12, wherein the first metal layer is a diffusion prevention layer and the second metal layer is an electrode layer.

Prior to the step of forming the first metal layer, a step of forming a wiring layer on the substrate, a step of forming an insulating layer having an opening provided on the wiring layer,
The method of manufacturing a substrate structure according to claim 14, wherein the electrode layer and the diffusion prevention layer are electrically connected to the wiring layer via the opening.

Prior to the step of forming the first metal layer, including the step of forming a diffusion prevention layer different from the diffusion prevention layer on the substrate,
16. The method of manufacturing a substrate structure according to claim 14, wherein the second metal layer provided inside the groove overlaps with the another diffusion prevention layer when the substrate is viewed in a plan view.

The substrate structure according to any one of claims 12 to 16, wherein in the step of forming the groove, the groove is formed so as to surround a part of the first metal layer when the substrate is viewed in plan. Production method.