JP2591115B2 - Thermal head - Google Patents

Thermal head

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JP2591115B2
JP2591115B2 JP63287548A JP28754888A JP2591115B2 JP 2591115 B2 JP2591115 B2 JP 2591115B2 JP 63287548 A JP63287548 A JP 63287548A JP 28754888 A JP28754888 A JP 28754888A JP 2591115 B2 JP2591115 B2 JP 2591115B2
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    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/345Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads characterised by the arrangement of resistors or conductors

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は感熱記録を行なうサーマルヘッドに関す
る。
The present invention relates to a thermal head for performing thermal recording.

[従来技術] 従来、発熱素子の選択的発熱により感熱記録を行なう
サーマルヘッドは、第6図に示すように、基板に多数の
発熱素子(抵抗体)1…が配列形成され、この各発熱素
子1…の一端にそれぞれトランジスタ素子2…が接続さ
れ、各発熱素子1…の他端が共通のアースライン3を介
してグランド4にアースされている。このようなサーマ
ルヘッドはデータラッチ部よりトランジスタ素子2…に
駆動信号が与えられると、発熱素子1…に選択的に電流
が流れて発熱し、この熱で直接感熱紙に感熱記録を行な
ったり、あるいは感熱インクシートを介して被記録紙に
感熱記録を行なう。
[Prior Art] Conventionally, as shown in FIG. 6, a thermal head for performing thermal recording by selective heat generation of heat generating elements has a large number of heat generating elements (resistors) 1 arranged on a substrate. The transistor elements 2 are connected to one end of each of the heating elements 1, and the other ends of the heating elements 1 are grounded to the ground 4 via a common ground line 3. In such a thermal head, when a drive signal is applied to the transistor elements 2 from the data latch section, a current selectively flows through the heating elements 1 to generate heat, and the heat is used to directly perform thermal recording on thermal paper. Alternatively, thermal recording is performed on recording paper via a thermal ink sheet.

[発明が解決しようとする課題] このようなサーマルヘッドにおいては、発熱素子1に
流れて発熱させた電流が共通のアースライン3を介して
グランド4にアースされるので、アースライン3自体の
配線抵抗により、発熱素子1を流れた電流が分圧されて
他の発熱素子1に逆流する恐れがある。このような電流
の逆流は、他の発熱素子1を発熱させてしまうため、精
度の良い感熱記録が行なえず、解像度を低下させてしま
う。そのため、アースライン3はその配線材料や配線形
状に大きな制約を受けるという問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] In such a thermal head, the current flowing through the heating element 1 and generating heat is grounded to the ground 4 via the common ground line 3, so that the wiring of the ground line 3 itself is provided. The current flowing through the heating element 1 may be divided by the resistance and flow back to another heating element 1. Such a reverse current causes the other heating elements 1 to generate heat, so that accurate thermal recording cannot be performed and the resolution is reduced. Therefore, there is a problem that the ground line 3 is greatly restricted by its wiring material and wiring shape.

すなわち、アースライン3の配線材料としてアルミニ
ウム等の金属を用いると、配線抵抗を下げるために配線
の幅が広くなる。例えば、ヘッドの幅を8mmとした場合
には、アルミニウム配線(アースライン)の幅は0.5mm
程度となるが、抵抗値は配線の長さに比例するので、幅
が40mmのヘッドではアルミニウム配線の幅は2.5mm程度
にもなってしまう。
That is, when a metal such as aluminum is used as the wiring material of the ground line 3, the width of the wiring is increased to reduce the wiring resistance. For example, if the width of the head is 8 mm, the width of the aluminum wiring (earth line) is 0.5 mm
However, since the resistance value is proportional to the length of the wiring, the width of the aluminum wiring becomes as large as about 2.5 mm with a head having a width of 40 mm.

また、このように配線の幅が広くなると、発熱素子1
…を基板の縁部に配置することができないため、感熱紙
や被記録紙が平坦面に保持されるものでは、発熱素子1
…を感熱紙や感熱インクシートに良好に接触させること
ができない。また、プラテンを用いる場合には、発熱素
子1…が中央部にあっても良いが、基板の大きさを一定
とした場合、トランジスタ素子2…との距離が大きく取
れないため、トランジスタ素子2…が熱的悪影響を受け
る等の問題がある。
In addition, when the width of the wiring is increased as described above, the heating element 1
Cannot be arranged at the edge of the substrate, so that the heat-generating element 1 is not used if the thermal paper or the recording paper is held on a flat surface.
Cannot be satisfactorily brought into contact with the thermal paper or thermal ink sheet. When a platen is used, the heating elements 1 may be located at the center, but when the size of the substrate is fixed, the distance from the transistor elements 2 cannot be large, so that the transistor elements 2. However, there is a problem that the heat is adversely affected.

また、この発明の目的は、薄膜発熱素子を確実かつ良
好に感熱紙や感熱インクシート等に接触させることがで
き、しかも基板を大きくすることなく、薄膜発熱素子と
トランジスタ素子との距離を大きく離することができ、
トランジスタ素子が熱的影響を受けず、良好に感熱記録
を行なうことのできるサーマルヘッドを提供することに
ある。
Another object of the present invention is to enable the thin-film heating element to be reliably and satisfactorily brought into contact with thermal paper or a heat-sensitive ink sheet, and to increase the distance between the thin-film heating element and the transistor element without increasing the size of the substrate. Can be
An object of the present invention is to provide a thermal head capable of performing thermal recording satisfactorily without affecting the transistor element thermally.

[課題を解決するための手段] 請求項1記載の発明は、半導体基板上に多数の薄膜発
熱素子を配列し、前記半導体基板の一縁部に沿う上面に
イオンをドープして前記各薄膜発熱素子に接続された多
数のダイオードを配列すると共に該各ダイオードを共通
接続する接地ラインを各ダイオードに積層して形成する
ようにしたサーマルヘッドを特徴とするものであり、こ
のように、各ダイオードを半導体基板の一縁部に沿って
配列した上各ダイオードを共通接続する接地ラインを各
ダイオードに積層して形成したので、基板を大きくする
ことなく良好な印字品質を確保することができる。
[Means for Solving the Problems] The invention according to claim 1, wherein a number of thin-film heating elements are arranged on a semiconductor substrate, and ions are doped on an upper surface along one edge of the semiconductor substrate to form each of the thin-film heating elements. It is characterized by a thermal head in which a large number of diodes connected to the element are arranged and a ground line for commonly connecting the diodes is formed by laminating on each diode. Since a ground line arranged along one edge of the semiconductor substrate and commonly connecting each diode is laminated on each diode, a good print quality can be secured without increasing the size of the substrate.

請求項2記載の発明は、請求項1において、前記各ダ
イオードを共通接続する接地ラインを前記半導体基板内
に形成するようにしたことを特徴とするものであり、こ
のようにすれば、イオンをドープするだけで接地ライン
を形成できるので製造が容易となる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a ground line for commonly connecting the diodes is formed in the semiconductor substrate. Since the ground line can be formed only by doping, manufacturing is facilitated.

[実施例] 以下、第1図〜第4図を参照して、この発明の第1実
施例を説明する。
Embodiment A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

第3図はこの発明のサーマルヘッドの回路構成を示
す。この回路構成において、画信号はデータ信号として
シフトレジスタ回路10のD端子に入力される。クロック
信号はシフトレジスタ回路10の各Cl端子に入力される。
シフトレジスタ回路10はクロック信号に従って1ライン
分のデータが入力される。このシフトレジスタ回路10に
入力された1ライン分の全データは、ラッチ回路11の各
L端子にラッチパルスとして入力されるストローブ信号
により、シフトレジスタ回路10のQ端子からラッチ回路
11のD端子に並列転送されて、ラッチ回路11に保持され
る。ラッチ回路11に保持されたデータは、印字タイミン
グ等を決定するイネーブル信号の指示に従ってラッチ回
路11のQ端子からアンド等のゲート回路12を介してトラ
ンジスタ素子13に入力される。トランジスタ素子13は入
力されたデータに基づいて駆動され、薄膜発熱素子14に
選択的に電流を流して発熱させる。このように薄膜発熱
素子14に電流が流れると、ダイオード15およびアースラ
イン16を介してグランド17にアースされる。このダイオ
ード15は電流がアースライン16に流れた際に、アースラ
イン16の配線抵抗で分圧されて他の薄膜発熱素子14に逆
流するのを防ぐ。この場合、トランジスタ素子13は、例
えばn−MOS・FETであり、他の回路つまりシフトレジス
タ回路10、ラッチ回路11、ゲート回路12は、C−MOS・F
ETであり、これらは後述するシリコン基板20に薄膜発熱
素子14およびダイオード15と共に一括形成されている。
FIG. 3 shows a circuit configuration of the thermal head of the present invention. In this circuit configuration, the image signal is input to the D terminal of the shift register circuit 10 as a data signal. The clock signal is input to each Cl terminal of the shift register circuit 10.
The shift register circuit 10 receives one line of data according to a clock signal. All the data for one line input to the shift register circuit 10 is latched from the Q terminal of the shift register circuit 10 by the strobe signal input to each L terminal of the latch circuit 11 as a latch pulse.
The data is transferred in parallel to the D terminal 11 and held in the latch circuit 11. The data held in the latch circuit 11 is input from the Q terminal of the latch circuit 11 to the transistor element 13 via the AND gate circuit 12 in accordance with an instruction of an enable signal for determining a print timing or the like. The transistor element 13 is driven based on the input data, and selectively supplies a current to the thin-film heating element 14 to generate heat. When a current flows through the thin-film heating element 14 in this manner, it is grounded to the ground 17 via the diode 15 and the ground line 16. The diode 15 prevents a voltage from being divided by the wiring resistance of the ground line 16 and flowing back to another thin-film heating element 14 when a current flows through the ground line 16. In this case, the transistor element 13 is, for example, an n-MOS FET, and the other circuits, that is, the shift register circuit 10, the latch circuit 11, and the gate circuit 12 are C-MOS F
These are ET, which are formed together with a thin-film heating element 14 and a diode 15 on a silicon substrate 20 described later.

第1図はこの発明のサーマルヘッドの構成を示す。図
中20はn型のシリコン基板(ウエハ)である。このシリ
コン基板20には上述したように、薄膜発熱素子14および
ダイオード15と共に、n−MOS・FET、C−MOS・FET、お
よびバンプ部21が形成されている。以下、各素子の構成
を順に説明する。
FIG. 1 shows the structure of a thermal head according to the present invention. In the figure, reference numeral 20 denotes an n-type silicon substrate (wafer). As described above, the n-MOS • FET, the C-MOS • FET, and the bump portion 21 are formed on the silicon substrate 20 together with the thin film heating element 14 and the diode 15. Hereinafter, the configuration of each element will be described in order.

薄膜発熱素子14は発熱する部分であり、シリコン基板
20の左端近傍に形成されている。すなわち、シリコン基
板20の上面には発熱形成部22が隆起して形成されてい
る。この隆起した発熱形成部22はSiO2の絶縁膜23で覆わ
れ、この絶縁膜23の表面に多結晶シリコンに不純物をド
ープしてなる発熱抵抗層24が形成されている。第2図
(A)および(B)に示す如く、発熱形成部22は、シリ
コン基板20の巾方向(第1図垂直方向)全長に亘り、断
面台形状に隆起して形成されている。また、発熱抵抗層
24は、上記した発熱形成部22の長手方向に沿って、16ド
ット/mmのピッチで等間隔に配列形成されている。この
場合、各発熱抵抗層24は、断面台形状に隆起された発熱
形成部22の一方の低い面から上面を乗り越えて他方の低
い面に連続するように形成されている。この発熱抵抗層
24は不純物として所定量のリン(P)イオンがドープさ
れることにより、所定のシート抵抗(数十Ω/□)を有
する。すなわち、この発熱抵抗層24の全抵抗値はリンイ
オンの打ち込み濃度およびその面積によって決定される
ため、リンイオンの打ち込み量および非エッチングの量
によって調節され、最終的には数十〜数百Ω程度に調整
されている。この場合、各発熱抵抗層24は、発熱形成部
22の上面に対向する部分のみが、上述の所定のシート抵
抗(数十Ω/□)とされ、それ以外の部分は、これより
も小さい抵抗とされる。この詳細については後述する。
そして、この発熱抵抗層24の表面には保護膜25が形成さ
れている。この保護膜25は耐酸化性および耐摩耗性を有
するもので、SiO2とSiNの2層構造のものであっても、S
iONの単一層のものであってもよい。
The thin-film heating element 14 is a portion that generates heat, and is a silicon substrate.
20 is formed near the left end. That is, the heat generating portion 22 is formed on the upper surface of the silicon substrate 20 so as to protrude. The raised heat generating portion 22 is covered with an insulating film 23 of SiO 2 , and on the surface of the insulating film 23, a heat generating resistance layer 24 formed by doping impurities into polycrystalline silicon is formed. As shown in FIGS. 2A and 2B, the heat generating portion 22 is formed so as to protrude in a trapezoidal cross section over the entire length of the silicon substrate 20 in the width direction (vertical direction in FIG. 1). Also, the heating resistance layer
24 are arranged at regular intervals at a pitch of 16 dots / mm along the longitudinal direction of the heat generating portion 22 described above. In this case, each of the heat generating resistance layers 24 is formed so as to extend from one lower surface of the heat generating portion 22 protruding in a trapezoidal cross section to the upper surface and continue to the other lower surface. This heating resistance layer
24 has a predetermined sheet resistance (several tens of Ω / □) by being doped with a predetermined amount of phosphorus (P) ions as impurities. That is, since the total resistance value of the heating resistance layer 24 is determined by the implantation concentration of phosphorus ions and the area thereof, the total resistance value is adjusted by the implantation amount of phosphorus ions and the amount of non-etching, and finally becomes about several tens to several hundreds Ω. Has been adjusted. In this case, each heating resistance layer 24 is
Only the portion facing the upper surface of 22 has the above-described predetermined sheet resistance (several tens of ohms / square), and the other portions have a smaller resistance. The details will be described later.
Then, a protective film 25 is formed on the surface of the heating resistance layer 24. This protective film 25 has oxidation resistance and abrasion resistance. Even if it has a two-layer structure of SiO 2 and SiN,
It may be a single layer of iON.

ダイオード15は薄膜発熱素子14の発熱時に他の薄膜発
熱素子14への逆流を防止するものであり、シリコン基板
20の左端に形成されている。すなわち、シリコン基板20
の上面側内部にはボロン(B)イオンの打ち込みにより
p型領域26が形成されている。このp型領域26は上述し
た薄膜発熱素子14のアースライン16をなすものであり、
このp型領域26の領域内にはPイオンがドープされたn
型領域27が形成されている。このようにp型領域26内に
n型領域27が形成されたシリコン基板20の上面には、n
型領域27の中央部分を除いて、薄膜発熱素子14と同じSi
O2の絶縁膜23が形成され、この絶縁膜23およびn型領域
27の周縁上に薄膜発熱素子14の発熱抵抗層24の一端28が
接続されている。この一端28は薄膜発熱素子14とダイオ
ード15との導通を図るものである。そして、この発熱抵
抗層24の一端28の上面にはCVD(Chemical Vapor Deposi
tion)法によりリンケードガラス(PSG)よりなる絶縁
性の高い絶縁保護膜29が形成され、この絶縁保護膜29の
上面には薄膜発熱素子14と同じ保護膜25が形成されてい
る。この保護膜25は薄膜発熱素子の保護膜25よりも発熱
形成部22の隆起分だけ低く形成されている。換言すれ
ば、薄膜発熱素子14の保護膜25の方がダイオード15のそ
れよりも高く形成されている。なお、シリコン基板20は
それ自体アースライン16となるものであって、このよう
なサーマルヘッドを使用する際には、好ましくは、その
シリコン基板20の底面20aを機器のグランドラインに接
続する。
The diode 15 is for preventing backflow to another thin-film heating element 14 when the thin-film heating element 14 generates heat, and is mounted on a silicon substrate.
It is formed at the left end of 20. That is, the silicon substrate 20
A p-type region 26 is formed by implanting boron (B) ions inside the upper surface of the substrate. The p-type region 26 forms the ground line 16 of the thin-film heating element 14 described above,
In the region of the p-type region 26, n-doped with P ions
A mold region 27 is formed. On the upper surface of the silicon substrate 20 in which the n-type region 27 is formed in the p-type region 26,
Except for the central part of the mold region 27, the same Si
An O 2 insulating film 23 is formed, and the insulating film 23 and the n-type region
One end 28 of the heating resistance layer 24 of the thin-film heating element 14 is connected to the periphery of 27. This one end 28 is for conducting the thin film heating element 14 and the diode 15. On the upper surface of one end 28 of the heat generating resistance layer 24, a CVD (Chemical Vapor Deposi
An insulating protective film 29 made of link glass (PSG) and having a high insulating property is formed by the method, and the same protective film 25 as the thin-film heating element 14 is formed on the upper surface of the insulating protective film 29. The protective film 25 is formed to be lower than the protective film 25 of the thin-film heating element by the height of the heat generating portion 22. In other words, the protection film 25 of the thin-film heating element 14 is formed higher than that of the diode 15. The silicon substrate 20 itself serves as the ground line 16, and when such a thermal head is used, preferably, the bottom surface 20a of the silicon substrate 20 is connected to the ground line of the device.

トランジスタ素子13を構成するn−MOSは電界効果(F
ET)型のものであり、シリコン基板20における薄膜発熱
素子14から右側へ大きく離れた部分に形成されている。
すなわち、その部分のシリコン基板20の上面側内部には
Bイオンがドープされたp型領域30が形成されており、
このp型領域30の領域内にはPイオンがドープされた2
つのn型領域31、31が形成されている。この2つのn型
領域31、31はそれぞれソース、ドレインの電極をなすも
のである。このようにp型領域30内にn型領域31、31が
形成されたシリコン基板20の上面には、2つのn型領域
31、31を含む中央部分を除いて、薄膜発熱素子14と同じ
絶縁膜23が形成されており、2つのn型領域31、31の間
に位置する箇所には、SiO2よりなるゲート絶縁膜32を介
して薄膜発熱素子14の発熱抵抗層24と同じ多結晶シリコ
ンよりなるゲート電極33が形成されているとともに、2
つのn型領域31、31と対応する箇所には、ソース、ドレ
インの配線パターン34、34が形成されている。この場
合、中間のゲート電極33は薄膜発熱素子14と同様Pイオ
ンをドープすることにより低抵抗に形成されており、そ
の全表面は配線パターン34、34と短絡しないように、ダ
イオード15と同じ絶縁保護膜29で覆われている。また、
ソース、ドレインの各配線パターン34、34はAl、Al−S
i、Mo、W等の金属等からなり、それぞれ2つのn型領
域31、31に接続されており、一方の配線パターン34は薄
膜発熱素子14の隆起した発熱形成部22の側面に導通して
接続されている。そして、この配線パターン34、34およ
びゲート電極33上の絶縁保護膜29を覆って薄膜発熱素子
14と同じ保護膜25が形成されている。第1図から明らか
な如く、各発熱抵抗層24は発熱形成部22の隆起部の上面
に形成されており、その上面が配線パターン34、34の上
面よりも突出して位置付けられている。この構造は、各
発熱抵抗層24上に被覆される保護膜25の上面を平坦なも
のとする。もし、各発熱抵抗層24の周囲の配線パターン
が、各発熱抵抗層24よりも突出している場合には、各発
熱抵抗層24上に被覆される保護膜25は、各発熱抵抗層24
に対向する部分が、その周囲よりも陥没したものとなる
ため、各発熱抵抗層24に対向する保護膜25と感熱紙との
間に空隙ができ、熱伝導に損失が生じる。
The n-MOS constituting the transistor element 13 has a field effect (F
ET) type, and is formed in a portion of the silicon substrate 20 far away from the thin film heating element 14 to the right.
That is, a p-type region 30 doped with B ions is formed inside the upper surface side of the silicon substrate 20 in that portion,
In the region of the p-type region 30, P-doped 2
Two n-type regions 31, 31 are formed. These two n-type regions 31, 31 serve as source and drain electrodes, respectively. As described above, two n-type regions are formed on the upper surface of the silicon substrate 20 in which the n-type regions 31 and 31 are formed in the p-type region 30.
Except for the central portion including 31, 31, the same insulating film 23 as the thin-film heating element 14 is formed, and a portion located between the two n-type regions 31, 31 is a gate insulating film made of SiO 2. A gate electrode 33 made of the same polycrystalline silicon as the heating resistance layer 24 of the thin film heating element 14 is formed via
Source and drain wiring patterns 34, 34 are formed at locations corresponding to the two n-type regions 31, 31, respectively. In this case, the intermediate gate electrode 33 is formed with low resistance by doping P ions similarly to the thin-film heating element 14, and the entire surface is insulated in the same manner as the diode 15 so as not to be short-circuited with the wiring patterns 34, 34. It is covered with a protective film 29. Also,
Source and drain wiring patterns 34, 34 are Al, Al-S
It is made of a metal such as i, Mo, W, or the like, and is connected to two n-type regions 31, 31, respectively. One of the wiring patterns 34 is electrically connected to the side surface of the raised heat forming portion 22 of the thin film heating element 14. It is connected. Then, the thin film heating element is covered by covering the insulating protection film 29 on the wiring patterns 34, 34 and the gate electrode 33.
The same protective film 25 as 14 is formed. As is clear from FIG. 1, each heat generating resistance layer 24 is formed on the upper surface of the raised portion of the heat generating portion 22, and the upper surface is positioned so as to protrude from the upper surfaces of the wiring patterns 34, 34. In this structure, the upper surface of the protective film 25 coated on each heating resistance layer 24 is made flat. If the wiring pattern around each heating resistor layer 24 protrudes beyond each heating resistor layer 24, the protective film 25 coated on each heating resistor layer 24
Is depressed from its surroundings, so that a gap is formed between the protective film 25 facing each heat generating resistance layer 24 and the thermal paper, resulting in loss of heat conduction.

また、第1図から明らかな如く、各発熱抵抗層24に対
向する領域の保護膜25は、その左、右両側の部分から突
出して形成されている。この構造は、各発熱抵抗層24に
対向する領域の保護膜25の表面を、感熱紙に密着させる
のに極めて効果的である。
Further, as is apparent from FIG. 1, the protective film 25 in a region facing each heat generating resistance layer 24 is formed to protrude from both left and right portions thereof. This structure is extremely effective for bringing the surface of the protective film 25 in a region facing each heat generating resistance layer 24 into close contact with the thermal paper.

シフトレジスタ回路10、ラッチ回路11、およびゲート
回路12を構成するC−MOSは、FET型のものであり、n−
MOSとp−MOSとからなり、上述したトランジスタ素子13
の右側に接近してn−MOS、p−MOSの順に形成されてい
る。この場合、n−MOSは上述したトランジスタ素子13
と全く同じ構成となっている。すなわち、シリコン基板
20の上面側内部にはBイオンがドープされたp型領域35
が形成され、このp型領域35の領域内にはPイオンがド
ープされた2つのn型領域36、36が形成されている。こ
の部分のシリコン基板20の上面には2つのn型領域36、
36を含む中央部分を除いて、上述したトランジスタ素子
13と同じSiO2の絶縁膜23が形成されており、2つのn型
領域36、36の間に位置する箇所には、SiO2よりなるゲー
ト絶縁膜37を介してトランジスタ素子13と同じ多結晶シ
リコンよりなるゲート電極33が形成され、2つのn型領
域36、36と対応する箇所には、ソース、ドレインの配線
パターン38、38が形成されている。この場合にも、ゲー
ト電極33は薄膜発熱素子14の発熱抵抗層24よりもPイオ
ンのドープ量が少なくなっており、その全表面は配線パ
ターン38、38と短絡しないように、ダイオード15と同じ
絶縁保護膜29で覆われている。そして、この配線パター
ン38、38およびゲート電極33上の絶縁保護膜29を覆って
薄膜発熱素子14と同じ保護膜25が形成されている。
The C-MOS constituting the shift register circuit 10, the latch circuit 11, and the gate circuit 12 is of an FET type,
The MOS transistor and the p-MOS transistor 13
Are formed in the order of n-MOS and p-MOS close to the right side of. In this case, the n-MOS is the transistor element 13 described above.
It has exactly the same configuration as. That is, the silicon substrate
Inside the upper surface side of 20 is a p-type region 35 doped with B ions.
Are formed, and two n-type regions 36, 36 doped with P ions are formed in the p-type region 35. On this portion of the upper surface of the silicon substrate 20, two n-type regions 36 are provided.
Except for the central part including 36, the transistor element described above
An insulating film 23 of the same SiO 2 as that of 13 is formed, and a portion located between the two n-type regions 36 is the same polycrystalline as the transistor element 13 through a gate insulating film 37 of SiO 2. A gate electrode 33 made of silicon is formed, and source and drain wiring patterns 38, 38 are formed at locations corresponding to the two n-type regions 36, 36. Also in this case, the gate electrode 33 has a smaller doping amount of P ions than the heating resistance layer 24 of the thin film heating element 14, and its entire surface is the same as the diode 15 so as not to be short-circuited with the wiring patterns 38, 38. It is covered with an insulating protective film 29. Then, the same protective film 25 as the thin-film heating element 14 is formed so as to cover the wiring patterns 38, 38 and the insulating protective film 29 on the gate electrode 33.

また、p−MOSはシリコン基板20の上面側内部に2つ
のp型領域39、39を形成した以外は上述したn−MOSと
全く同じ構成となっている。すなわち、2つのp型領域
39、39が形成された部分のシリコン基板20の上面には2
つのp型領域39、39を含む中央部分を除いて、SiO2の絶
縁膜23が形成されており、2つのp型領域39、39の間に
位置する箇所には、SiO2よりなるゲート絶縁膜37を介し
て多結晶シリコンよりなるゲート電極33が形成され、2
つのp型領域39、39と対応する箇所には、ソース、ドレ
インの配線パターン38、38が形成されている。この場合
にも、ゲート電極33の全表面は配線パターン38、38と短
絡しないように絶縁保護膜29で覆われている。そして、
この配線パターン38、38およびゲート電極33上の絶縁保
護膜29を覆って保護膜25が形成されている。
The p-MOS has exactly the same configuration as the above-described n-MOS except that two p-type regions 39 and 39 are formed inside the upper surface side of the silicon substrate 20. That is, two p-type regions
On the upper surface of the silicon substrate 20 where 39 and 39 are formed, 2
Except for a central portion including the two p-type regions 39, 39, an insulating film 23 of SiO 2 is formed. A gate insulating layer made of SiO 2 is provided between the two p-type regions 39, 39. A gate electrode 33 made of polycrystalline silicon is formed through the film 37,
Source and drain wiring patterns 38, 38 are formed at locations corresponding to the two p-type regions 39, 39. Also in this case, the entire surface of the gate electrode 33 is covered with the insulating protection film 29 so as not to short-circuit with the wiring patterns 38, 38. And
A protective film 25 is formed to cover the wiring patterns 38, 38 and the insulating protective film 29 on the gate electrode 33.

バンプ部21はC−MOSに各種の信号を取り入れる電極
であり、シリコン基板20の右端に複数(この実施例では
画信号、クロック信号、ストローブ信号、イネーブル信
号の4つ)設けられている。すなわち、シリコン基板20
上にSiO2の絶縁膜23および絶縁保護膜29を介して形成さ
れた配線パターン40の上面に所定箇所がエッチングされ
た保護膜25が形成され、このエッチングされた部分内に
Ti−W合金およびAu等の金属層41が蒸着やスパッタリン
グ等により形成されて配線パターン40に接続され、この
金属層41上にAuメッキ層42が施されている。
The bump portion 21 is an electrode for taking in various signals into the C-MOS, and a plurality of (four in this embodiment, an image signal, a clock signal, a strobe signal, and an enable signal) are provided on the right end of the silicon substrate 20. That is, the silicon substrate 20
On the upper surface of the wiring pattern 40 formed via the insulating film 23 of SiO 2 and the insulating protective film 29, a protective film 25 having a predetermined portion etched is formed, and in the etched portion,
A metal layer 41 such as a Ti-W alloy and Au is formed by vapor deposition or sputtering and connected to the wiring pattern 40, and an Au plating layer 42 is formed on the metal layer 41.

次に、第4図(A)〜(K)を参照して、上述したよ
うなサーマルヘッドを製造する場合について説明する。
Next, a case of manufacturing the above-described thermal head will be described with reference to FIGS.

まず、第4図(A)に示すように、シリコン基板(ウ
エハ)20を用意し、このシリコン基板20の一面をエッチ
ングし、点線で示す部分を除去して薄膜発熱素子14の形
成領域を隆起させて台形状の発熱形成部22を形成する。
この場合、エッチングする厚みは数μm〜数十μmであ
る。また、エッシングはガスによるプラズマエッチン
グ、あるいはフッ酸を主成分とする薬液を用いて行な
う。
First, as shown in FIG. 4 (A), a silicon substrate (wafer) 20 is prepared, one surface of the silicon substrate 20 is etched, and a portion shown by a dotted line is removed to raise a region where the thin film heating element 14 is formed. Thus, a trapezoidal heat generating portion 22 is formed.
In this case, the thickness to be etched is several μm to several tens μm. Eshing is performed by plasma etching using a gas or a chemical solution containing hydrofluoric acid as a main component.

この後、シリコン基板20を1000℃程度に加熱して酸化
処理(熱酸化処理)を行ない、シリコン基板20の表面に
SiO2膜43を形成する。そして、フォトリソグラフィ法に
よりSiO2膜43上にフォトレジスト膜をパターン形成す
る。すなわち、SiO2膜43上にフォトレジスト膜を塗布形
成し、このフォトレジスト膜にマスクを介して露光し、
この露光されたフォトレジスト膜を現像処理して不要な
部分を除去する。これにより、フォトレジスト膜がパタ
ーン形成される。このようにパターン形成されたフォト
レジスト膜をマスクとしてSiO2膜43をエッチングし、第
4図(B)に示すような不要な部分、つまりダイオード
15、トランジスタ素子13、およびC−MOSの各p型領域2
6、30、35と対応する部分のSiO2膜43を除去する。そし
て、SiO2膜43が除去された部分のシリコン基板20内にB
イオンを打ち込んで拡散させ、シリコン基板20内にp型
領域26、30、35を形成する。
Thereafter, the silicon substrate 20 is heated to about 1000 ° C. to perform an oxidation process (thermal oxidation process),
An SiO 2 film 43 is formed. Then, a photoresist film is patterned on the SiO 2 film 43 by a photolithography method. That is, a photoresist film is applied and formed on the SiO 2 film 43, and the photoresist film is exposed through a mask,
The exposed photoresist film is developed to remove unnecessary portions. Thereby, the photoresist film is patterned. Thus the SiO 2 film 43 is etched using a photoresist film patterned as a mask, unnecessary portions such as shown in FIG. 4 (B), i.e. the diode
15, the transistor element 13, and each p-type region 2 of the C-MOS
The portions of the SiO 2 film 43 corresponding to 6, 30, and 35 are removed. Then, in the portion of the silicon substrate 20 where the SiO 2 film 43 has been removed, B
Ions are implanted and diffused to form p-type regions 26, 30 and 35 in the silicon substrate 20.

この後、SiO2膜43を一旦除去し、再度、その全面にSi
O2膜44をパターン形成し、このSiO2膜の表面にフォトリ
ソグラフィ法によりフォトレジスト膜(図示せず)をパ
ターン形成し、このフォトレジスト膜をマスクとして、
ダイオード15の形成領域つまりp型領域26と対応する部
分をエッチング除去した上、この部分にゲート絶縁膜45
を第4図(C)に示すように形成する。そして、このゲ
ート絶縁膜45を介してダイオード15のp型領域26内にP
イオンを打ち込んでn型領域27を形成する。この場合、
ゲート絶縁膜45はPイオンの打ち込みによりn型領域27
の表面が荒れるのを防ぐ。
After that, the SiO 2 film 43 is once removed, and the Si
An O 2 film 44 is pattern-formed, a photoresist film (not shown) is formed on the surface of the SiO 2 film by a photolithography method, and using this photoresist film as a mask,
A region corresponding to the region where the diode 15 is to be formed, that is, a portion corresponding to the p-type region 26 is removed by etching.
Is formed as shown in FIG. 4 (C). Then, the P-type region 26 of the diode 15 is
Ions are implanted to form an n-type region 27. in this case,
The gate insulating film 45 is formed in the n-type region 27 by implanting P ions.
To prevent roughening of the surface.

この後、SiO2膜44およびゲート絶縁膜45をエッチング
により除去し、再度シリコン基板20を熱酸化処理してそ
の表面にSiO2膜を形成する。そして、このSiO2膜の表面
にフォトリソグラフィ法によりフォトレジスト膜をパタ
ーン形成し、このフォトレジスト膜をマスクとしてSiO2
膜をエッチングし、第4図(D)に示すように、トラン
ジスタ素子13およびC−MOSの各p型領域30、35および
p−MOSの形成領域と対応する部分のSiO2膜を除去す
る。なお、図示しないがこの状態では、ダイオード15に
対応する部分のSiO2膜は除去されない。そして、除去し
た部分に乾式またはHClの酸化によりゲート絶縁膜32、3
7を形成する。この後、再びSiO2の絶縁膜23およびゲー
ト絶縁膜32、37の表面にフォトリソグラフィ法でフォト
レジスト膜を形成した上、ダイオード15のn型領域27と
対応するSiO2膜のみを除去し、同図(D)に示すよう
に、このn型領域27に多結晶シリコンがコンタクト可能
な状態にする。
Thereafter, the SiO 2 film 44 and the gate insulating film 45 are removed by etching, and the silicon substrate 20 is again subjected to a thermal oxidation treatment to form an SiO 2 film on the surface. Then, a photoresist film is patterned by photolithography on the surface of the SiO 2 film, SiO 2 using the photoresist film as a mask
The film is etched, and as shown in FIG. 4 (D), the p-type regions 30, 35 of the transistor element 13 and the C-MOS and the SiO 2 film corresponding to the formation region of the p-MOS are removed. Although not shown, in this state, the portion of the SiO 2 film corresponding to the diode 15 is not removed. Then, the gate insulating films 32, 3 are dry-etched or oxidized with HCl in the removed portions.
Form 7. Thereafter, a photoresist film is formed again on the surfaces of the SiO 2 insulating film 23 and the gate insulating films 32 and 37 by photolithography, and only the SiO 2 film corresponding to the n-type region 27 of the diode 15 is removed. As shown in FIG. 3D, the n-type region 27 is brought into a state in which polycrystalline silicon can be contacted.

そして、モノシラン(SiH4)ガスを用いてCVD法によ
り、その全面に多結晶シリコン層46を生成し、次に第4
図(D)に示すように、多結晶シリコン層46全体にPイ
オンを打ち込んで、発熱形成部22と対応する部分の多結
晶シリコン層46のPイオン濃度を高め、抵抗値を所定の
値に減少させる。この場合におけるPイオン濃度は、後
工程(第4図(F)の工程)でn型領域31、36を形成す
る際のPイオンの打ち込み量を考慮して、その分の増加
量を見込んでおく。すなわち、Pイオンの打ち込み前の
多結晶シリコン層46のシート抵抗は数KΩ/□〜数MΩ
/□であり、これを最終的に数十Ω/□にする。なお、
この場合、ダイオード15の導電層28、トランジスタ素子
13およびC−MOS等の各ゲート電極33…に対応する多結
晶シリコン層46と、薄膜発熱素子14の発熱抵抗層24に対
応する多結晶シリコン層46とが、Pイオンの注入量が等
しい場合には、1回の工程ですむが、もし仮に、薄膜発
熱素子14の多結晶シリコン層46へのPイオンの注入量が
多い場合には、レジストマスクを施して薄膜発熱素子14
の多結晶シリコン層46へのみPイオンを再度打ち込む
か、あるいはそれぞれレジストマスクを形成して別工程
として行なえばよい。
Then, a polycrystalline silicon layer 46 is formed on the entire surface by CVD using monosilane (SiH 4 ) gas.
As shown in FIG. 4D, P ions are implanted into the entire polycrystalline silicon layer 46 to increase the P ion concentration of the polycrystalline silicon layer 46 in a portion corresponding to the heat generating portion 22 and to set the resistance to a predetermined value. Decrease. In this case, the P ion concentration is increased in consideration of the amount of P ions implanted in forming the n-type regions 31 and 36 in the subsequent step (the step of FIG. 4 (F)). deep. That is, the sheet resistance of the polycrystalline silicon layer 46 before implantation of P ions is several KΩ / □ to several MΩ.
/ □, which is finally reduced to several tens Ω / □. In addition,
In this case, the conductive layer 28 of the diode 15 and the transistor element
13 and the polycrystalline silicon layer 46 corresponding to each gate electrode 33 of C-MOS and the like and the polycrystalline silicon layer 46 corresponding to the heating resistance layer 24 of the thin film heating element 14 have the same P ion implantation amount. However, if a large amount of P ions is implanted into the polycrystalline silicon layer 46 of the thin-film heating element 14, a resist mask is applied to the thin-film heating element 14.
The P ions may be implanted again only into the polycrystalline silicon layer 46, or may be formed as separate steps by forming respective resist masks.

この後、多結晶シリコン層46の表面にフォトリソグラ
フィ法によりフォトレジスト膜をパターン形成し、この
フォトレジスト膜をマスクとして、多結晶シリコン層46
をエッチングし不要な部分を除去する。これにより、第
4図(E)に示すように、ダイオード15、薄膜発熱素子
14、トランジスタ素子13、C−MOSの各形成領域にそれ
ぞれ多結晶シリコンにPイオンをドープしてなる発熱抵
抗層24、および各ドープ電極33…が形成される。ところ
で、各発熱抵抗層24に関して重要な事項は、解像度を向
上するために、所要の発熱部分のみを発熱させることに
ある。このため、本実施例では、第2図(A)および
(B)に示す如く、発熱形成部22の上面に対応するA領
域内をその領域外部分に比して高抵抗とするようになし
ている。この方法として、第2図(A)では、各発熱抵
抗層24のA領域内のPイオン濃度を、その領域外部分よ
り小さくするか、または、A領域部分にBイオンをドー
プする方法を示す。また、第2図(B)は、A領域内の
各発熱抵抗層24にスリットSを形成し、領域外部分に対
して導電路の巾を狭くする方法を示す。勿論、両方法を
組み合わせた方法も採用できる。いずれにしても、各発
熱抵抗層24の全抵抗値は例えば数十Ω〜数百Ωに調節す
る。
Thereafter, a photoresist film is patterned on the surface of the polycrystalline silicon layer 46 by photolithography, and using this photoresist film as a mask, the polycrystalline silicon layer 46 is formed.
Is etched to remove unnecessary portions. As a result, as shown in FIG.
14, a heat-generating resistor layer 24 formed by doping P ions into polycrystalline silicon, and respective doped electrodes 33 are formed in respective regions where the transistor element 13 and the C-MOS are formed. By the way, an important matter regarding each heating resistance layer 24 is that only a required heating portion is heated in order to improve resolution. For this reason, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2A and 2B, the inside of the region A corresponding to the upper surface of the heat generating portion 22 is made to have a higher resistance than the portion outside the region. ing. FIG. 2 (A) shows a method of making the P ion concentration in the A region of each heating resistor layer 24 smaller than that in the region outside the region, or doping the A region with B ions. . FIG. 2B shows a method in which a slit S is formed in each heating resistance layer 24 in the region A and the width of the conductive path is narrower than the portion outside the region. Of course, a method combining both methods can also be adopted. In any case, the total resistance value of each heating resistance layer 24 is adjusted to, for example, several tens Ω to several hundred Ω.

次に、第4図(F)に示すように、p−MOSのゲート
絶縁膜37をフォトレジスト膜47でマスクし、トランジス
タ素子13およびC−MOSの各p型領域30、35内にゲート
絶縁膜32を介してPイオンを打ち込み、2組のn型領域
31、36を形成する。この2組のn型領域31、36はそれぞ
れソース、ドレインとなり、その各表面はゲート絶縁膜
32を介してPイオンが打ち込まれるため荒れることがな
い。
Next, as shown in FIG. 4F, the p-MOS gate insulating film 37 is masked with a photoresist film 47, and the gate insulating film is formed in the p-type regions 30 and 35 of the transistor element 13 and the C-MOS. P ions are implanted through the film 32 to form two sets of n-type regions.
31 and 36 are formed. These two n-type regions 31 and 36 serve as a source and a drain, respectively, and each surface thereof is a gate insulating film.
Since the P ions are implanted via 32, the P ions are not roughened.

そして、フォトレジスト膜47をエッチングして除去し
た後、第4図(G)に示すように、再び全面にフォトリ
ソグラフィ法によりフォトレジスト膜48をパターン形成
し、このフォトレジスト膜48をマスクとして、p−MOS
のゲート絶縁膜37を介してp−MOSの形成領域に対応す
るシリコン基板20内にBイオンを打ち込み、2つのp型
領域39を形成する。この2つのp型領域39もそれぞれソ
ース、ドレインとなる。
Then, after the photoresist film 47 is removed by etching, as shown in FIG. 4 (G), a photoresist film 48 is formed on the entire surface again by photolithography, and the photoresist film 48 is used as a mask. p-MOS
B ions are implanted into the silicon substrate 20 corresponding to the p-MOS formation region via the gate insulating film 37 to form two p-type regions 39. These two p-type regions 39 also serve as a source and a drain, respectively.

この後、フォトレジスト膜48をエッチングして除去
し、再びフォトリソグラフィ法によりフォトレジスト膜
をパターン形成し、このフォトレジスト膜をマスクとし
てトランジスタ素子13とC−MOSの各n型領域31、36お
よびp型領域39と対応する部分のゲート絶縁膜32、37を
エッチングして除去する。そして、常圧のCVD法により
全面にPSGよりなる絶縁保護膜を被着し、この絶縁保護
膜の表面にフォトリソグラフィ法によりフォトレジスト
膜をパターン形成し、このフォトレジスト膜をマスクと
して絶縁保護膜をエッチングし、第4図(H)に示すよ
うに、不要な部分つまり薄膜発熱素子14、各n型領域3
1、36およびp型領域39と対応する部分を除去する。こ
れにより、発熱抵抗層24の一端28、トランジスタ素子1
3、C−MOSの各ゲート電極33…、および絶縁層23がPSG
よりなる絶縁保護膜29により被覆される。
Thereafter, the photoresist film 48 is removed by etching, and a photoresist film is patterned again by a photolithography method, and the n-type regions 31, 36 of the transistor element 13 and the C-MOS are formed using the photoresist film as a mask. Portions of the gate insulating films 32 and 37 corresponding to the p-type region 39 are removed by etching. Then, an insulating protective film made of PSG is applied over the entire surface by a normal pressure CVD method, and a photoresist film is patterned on the surface of the insulating protective film by a photolithography method, and the insulating protective film is formed using the photoresist film as a mask. Then, as shown in FIG. 4H, unnecessary portions, that is, the thin film heating elements 14 and the respective n-type regions 3 are formed.
The portions corresponding to 1, 36 and the p-type region 39 are removed. As a result, one end 28 of the heating resistance layer 24 and the transistor element 1
3. The gate electrodes 33 of the C-MOS and the insulating layer 23 are made of PSG.
Covered with an insulating protective film 29 made of.

次に、その全面にAl、Al−Si、Mo、W等の導電性を有
する金属膜をスパッタリングまたは蒸着等により形成
し、その表面にフォトリソグラフィ法によりフォトレジ
スト膜をパターン形成し、このフォトレジスト膜をマス
クとして金属膜をエッチングして不要な部分を除去し、
第4図(I)に示すように、トランジスタ素子13および
C−MOSの各n型領域31、36と対応する部分、p−MOSの
p型領域39と対応する部分、およびバンプ部21と対応す
る部分に配線パターン34、38、40を形成する。この各配
線パターン34、38はそれぞれn型領域31、36およびp型
領域39と導通状態となる。この場合、トランジスタ素子
13の一方の配線パターン34は薄膜発熱素子14の発熱抵抗
層24にも導通して接続される。
Next, a metal film having conductivity such as Al, Al-Si, Mo, W, etc. is formed on the entire surface by sputtering or vapor deposition, and a photoresist film is patterned on the surface by a photolithography method. Etching the metal film using the film as a mask to remove unnecessary parts,
As shown in FIG. 4 (I), a portion corresponding to the n-type regions 31 and 36 of the transistor element 13 and the C-MOS, a portion corresponding to the p-type region 39 of the p-MOS, and a portion corresponding to the bump portion 21 The wiring patterns 34, 38, and 40 are formed at the portions where they are to be formed. These wiring patterns 34 and 38 are in conduction with n-type regions 31 and 36 and p-type region 39, respectively. In this case, the transistor element
One of the wiring patterns 34 is also electrically connected to the heating resistance layer 24 of the thin-film heating element 14.

この後、第4図(J)に示すように、その全面に保護
膜25をスパッタリングや蒸着等により形成する。この保
護膜25は前述したように耐酸化性および耐摩耗性を有す
るもので、例えばSiO2とSiNの2層構造のものか、ある
いがSiONの単一の層等であり、CVD法により形成しても
よい。また、この保護層25は薄膜発熱素子14の部分が他
の部分よりも高く形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 4 (J), a protective film 25 is formed on the entire surface by sputtering or vapor deposition. The protective film 25 has oxidation resistance and abrasion resistance as described above. For example, the protective film 25 has a two-layer structure of SiO 2 and SiN or a single layer of SiON or the like. It may be formed. The protective layer 25 is formed so that the portion of the thin-film heating element 14 is higher than other portions.

そして、この保護膜25の表面にフォトリソグラフィ法
によりフォトレジスト膜をパターン形成し、このフォト
レジスト膜をマスクとして保護膜25をエッチングし、第
4図(K)に示すように、不要な部分つまりバンプ部21
と対応する部分を除去する。この後、フォトレジスト膜
を除去して、エッチングされた保護膜25の全面にTi−W
合金およびAuを蒸着またはスパッタリングにより被着し
て金属層41を形成する。さらに、この金属層41の表面に
レジスト49をスピーンコーティングにより被着し、バン
プ形成領域をエッチングして除去する。そして、このエ
ッチングされた部分にAuメッキ層42を施してバンプ電極
であるバンプ部21が形成される。
Then, a pattern of a photoresist film is formed on the surface of the protective film 25 by a photolithography method, and the protective film 25 is etched using the photoresist film as a mask. As shown in FIG. Bump part 21
And the portion corresponding to. Thereafter, the photoresist film is removed, and Ti-W
The metal layer 41 is formed by depositing an alloy and Au by vapor deposition or sputtering. Further, a resist 49 is applied to the surface of the metal layer 41 by spin coating, and the bump formation region is removed by etching. Then, the Au plating layer 42 is applied to the etched portion to form the bump 21 as a bump electrode.

最後に、ダイシングする部分を第1図に示すようにエ
ッチングして除去し、上述したレジスト49および金属層
41を順次エッチングして除去し、シリコン基板20を第1
図に2点鎖線で示す箇所でダイシングして個々に切り離
すと、この発明のサーマルヘッドが得られる。
Finally, the portion to be diced is removed by etching as shown in FIG.
41 is sequentially etched and removed, and the silicon substrate 20 is
When dicing is performed at a location indicated by a two-dot chain line in the drawing to separate the individual components, the thermal head of the present invention is obtained.

したがって、上述したようなサーマルヘッドによれ
ば、シフトレジスタ回路10、ラッチ回路11、およびゲー
ト回路12を構成するC−MOSにバンプ部21…から所定の
信号(画信号、クロック信号、ストローブ信号、イネー
ブル信号)が与えられると、トランジスタ素子14が駆動
されて、薄膜発熱素子15に選択的に電流を流し発熱さ
せ、この熱により感熱紙または感熱インクシートを介し
て被記録紙に感熱記録を行なうことができる。
Therefore, according to the above-described thermal head, predetermined signals (image signals, clock signals, strobe signals, strobe signals, etc.) are transmitted from the bumps 21 to the C-MOS constituting the shift register circuit 10, the latch circuit 11, and the gate circuit 12. When an enable signal is supplied, the transistor element 14 is driven, and a current is selectively passed through the thin-film heating element 15 to generate heat. With this heat, thermal recording is performed on recording paper via thermal paper or thermal ink sheet. be able to.

特に、このようなサーマルヘッドによれば、薄膜発熱
素子14を流れて発熱させた電流はダイオード15を介して
アースライン16であるダイオード15のp型領域26および
シリコン基板20を通してグランド17にアースされるた
め、従来のようなアースライン3の配線抵抗による他の
薄膜発熱素子14への電流の逆流をダイオード15で確実に
防止することができる。そのため、解像度の高い鮮明な
感熱記録を行なうことができる。しかも、ダイオード15
で電流の逆流を防止することができるので、従来のよう
にアースライン3の配線幅を広くして配線抵抗を小さく
する必要がなく、アースライン16の幅を狭くすることが
できる。そのため、ダイオード15をシリコン基板20の左
端に配列形成することができ、これに伴って薄膜発熱素
子14をシリコン基板20の左端近傍に配列形成するこがで
きる。
In particular, according to such a thermal head, the current flowing through the thin-film heating element 14 and generating heat is grounded to the ground 17 through the diode 15, the p-type region 26 of the diode 15, which is the ground line 16, and the silicon substrate 20. Therefore, the diode 15 can reliably prevent the current from flowing back to the other thin-film heating element 14 due to the wiring resistance of the ground line 3 as in the related art. Therefore, it is possible to perform clear thermal recording with high resolution. Moreover, the diode 15
Therefore, it is not necessary to increase the wiring width of the ground line 3 to reduce the wiring resistance as in the related art, and the width of the ground line 16 can be reduced. Therefore, the diodes 15 can be arranged and formed at the left end of the silicon substrate 20, and accordingly, the thin film heating elements 14 can be arranged and formed near the left end of the silicon substrate 20.

また、このようにダイオード15および薄膜発熱素子14
をシリコン基板20の端部に形成すれば、薄膜発熱素子14
を平坦面上に配置された感熱紙または感熱インクシート
等に良好に接触させることができ、しかもシリコン基板
20を大きくするこなく、薄膜発熱素子14とトランジスタ
素子13との距離を大きく離すことができ、トランジスタ
素子13が熱的悪影響を受けることがない。そのため、薄
膜発熱素子14が良好に作動するので、解像度の良い鮮明
な感熱記録ができる。
Also, as described above, the diode 15 and the thin-film heating element 14
Is formed at the end of the silicon substrate 20, the thin film heating element 14
Can be in good contact with thermal paper or thermal ink sheet, etc. placed on a flat surface.
Without increasing the size of 20, the distance between the thin-film heating element 14 and the transistor element 13 can be greatly increased, so that the transistor element 13 is not adversely affected by heat. Therefore, the thin-film heating element 14 operates well, and clear thermal recording with good resolution can be performed.

次に、第5図を参照して、この発明の第2実施例を説
明する。この第2実施例はダイオード50の構造が第1実
施例と異なるだけで、他は全く同じ構成となっている。
すなわち、このダイオード50はn型シリコン基板20にB
イオンを打ち込んでp型領域51を形成し、このp型領域
51の中央部分を除いてSiO2の絶縁膜23を形成し、この絶
縁膜23をPSGの絶縁保護膜29で覆ったうえ、p型領域51
の中央部分上に配線パターン52を形成し、この配線パタ
ーン52を保護膜25で覆った構成となっている。この場
合、配線パターン52はアースライン16をなすものであ
り、Al、Al−Si、Mo、W等の金属よりなり、p型領域51
と導通するとともに、隣接する薄膜発熱素子14の発熱抵
抗層24とも導通が図られている。この第2実施例におい
て、シリコン基板20がn型でなければ、p型領域51の周
囲にn型半導体領域を形成する必要があることは勿論の
ことである。なお、この配線パターン52はグランド(図
示せず)に接続され、シリコン基板20は電源の負極に接
続されている。このようなダイオード50においても、薄
膜発熱素子14を発熱された電流が他の薄膜発熱素子14に
逆流するのを防止することができるので、上述した第1
実施例と同様の作用効果があるほか、特にp型領域51内
にn型領域を形成する必要がないので、薄膜発熱素子14
とトランジスタ素子13との距離を前述した第1実施例の
ものよりもさらに大きく離すことができるとともに、製
造工程の簡素化をも図ることができる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment differs from the first embodiment only in the structure of the diode 50, and has the same configuration as that of the first embodiment.
That is, this diode 50 is
Ions are implanted to form a p-type region 51, and this p-type region
Except for the central portion of 51, an insulating film 23 of SiO 2 is formed, and this insulating film 23 is covered with an insulating protective film 29 of PSG.
A wiring pattern 52 is formed on the central portion of the wiring pattern 52, and the wiring pattern 52 is covered with a protective film 25. In this case, the wiring pattern 52 forms the ground line 16 and is made of a metal such as Al, Al-Si, Mo, W, etc.
And the heating resistance layer 24 of the adjacent thin-film heating element 14 is also connected. In the second embodiment, if the silicon substrate 20 is not n-type, it is of course necessary to form an n-type semiconductor region around the p-type region 51. The wiring pattern 52 is connected to a ground (not shown), and the silicon substrate 20 is connected to a negative electrode of a power supply. Also in such a diode 50, the current generated by the thin-film heating element 14 can be prevented from flowing back to another thin-film heating element 14, so that the first
In addition to the same operation and effect as the embodiment, there is no need to particularly form an n-type region in the p-type region 51.
The distance between the transistor and the transistor element 13 can be further increased than in the first embodiment, and the manufacturing process can be simplified.

なお、上述した実施例ではn型領域27、31、36および
p型領域39をイオンの打ち込みにより形成したが、これ
に限らず、熱拡散法で形成してもよい。すなわち、n型
領域を熱拡散法により形成する場合には、ゲート絶縁膜
32、37をエッチングして除去し、Pイオンをp型領域3
0、35内に拡散する。そのため、薄膜発熱素子14の発熱
抵抗層24には別工程でPイオンを打ち込む。
In the above-described embodiment, the n-type regions 27, 31, and 36 and the p-type region 39 are formed by ion implantation. However, the present invention is not limited to this, and may be formed by a thermal diffusion method. That is, when the n-type region is formed by the thermal diffusion method, the gate insulating film
32 and 37 are removed by etching, and P ions are p-type region 3
Spreads within 0,35. Therefore, P ions are implanted into the heating resistance layer 24 of the thin film heating element 14 in a separate step.

また、上述した実施例ではn型領域31、36を形成して
からp型領域39を形成したが、これに限らず、p型領域
39を形成してからn型領域31、36を形成してもよい。ま
た、多結晶シリコン層46はn型領域31、36およびp型領
域39を形成した後に生成するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the p-type region 39 is formed after the n-type regions 31 and 36 are formed.
The n-type regions 31, 36 may be formed after the formation of the 39. Alternatively, the polycrystalline silicon layer 46 may be formed after forming the n-type regions 31, 36 and the p-type region 39.

[発明の効果] 以上の通り、この発明のサーマルヘッドは、各ダイオ
ードを半導体基板の一縁部に沿って配列した上各ダイオ
ードを共通接続する接地ラインを各ダイオードに積層し
て形成したので、基板を大きくすることなく良好な印字
品質を確保することができる。上記各ダイオードを共通
接続する接地ラインを前記半導体基板内に形成するよう
にすれば、イオンをドープするだけで接地ラインを形成
できるので製造が容易となる、という効果を奏する。
[Effects of the Invention] As described above, in the thermal head of the present invention, the diodes are arranged along one edge of the semiconductor substrate, and the ground lines that commonly connect the diodes are stacked on the diodes. Good printing quality can be ensured without increasing the size of the substrate. If a ground line for commonly connecting the diodes is formed in the semiconductor substrate, the ground line can be formed only by doping ions, so that the manufacturing is facilitated.

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

第1図〜第4図はこの発明の第1実施例を示し、第1図
はサーマルヘッドの要部拡大断面図、第2図(A)
(B)は薄膜発熱素子の多結晶シリコン層の異なるエッ
チング状態を示す要部平面図、第3図は第1図に示すサ
ーマルヘッドの回路構成図、第4図(A)〜(K)はサ
ーマルヘッドの製造工程における各拡大断面図、第5図
は第2実施例のサーマルヘッドの要部拡大断面図、第6
図は従来のサーマルヘッドの回路構成を示す概略図であ
る。 14……薄膜発熱素子、15、50……ダイオード、20……シ
リコン基板。
1 to 4 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an enlarged sectional view of a main part of a thermal head, and FIG. 2 (A).
(B) is a plan view of a principal part showing a different etching state of the polycrystalline silicon layer of the thin film heating element, FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the thermal head shown in FIG. 1, and FIGS. 4 (A) to (K) are FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part of a thermal head according to a second embodiment, and FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a circuit configuration of a conventional thermal head. 14 ... Thin film heating element, 15, 50 ... Diode, 20 ... Silicon substrate.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に多数の薄膜発熱素子を配列
し、前記半導体基板の一縁部に沿う上面にイオンをドー
プして前記各薄膜発熱素子に接続された多数のダイオー
ドを配列すると共に該各ダイオードを共通接続する接地
ラインを各ダイオードに積層して形成したことを特徴と
するサーマルヘッド。
A plurality of thin-film heating elements arranged on a semiconductor substrate; a plurality of diodes connected to each of the thin-film heating elements by doping ions on an upper surface along one edge of the semiconductor substrate; A thermal head, wherein a ground line for connecting the diodes in common is formed on each diode.
【請求項2】前記各ダイオードを共通接続する接地ライ
ンを前記半導体基板内に形成したことを特徴とする請求
項1記載のサーマルヘッド。
2. A thermal head according to claim 1, wherein a ground line for commonly connecting said diodes is formed in said semiconductor substrate.
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