JP2775779B2 - Thermal head and method of manufacturing the same - Google Patents

Thermal head and method of manufacturing the same

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JP2775779B2
JP2775779B2 JP63290287A JP29028788A JP2775779B2 JP 2775779 B2 JP2775779 B2 JP 2775779B2 JP 63290287 A JP63290287 A JP 63290287A JP 29028788 A JP29028788 A JP 29028788A JP 2775779 B2 JP2775779 B2 JP 2775779B2
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    • B41J2/335Structure of thermal heads
    • B41J2/3359Manufacturing processes

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およびそ
の製造方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thermal head for performing thermal recording and a method for manufacturing the same.

[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、基板上に発熱素子だけを有し、駆動
回路部とは別体になっている。そのため、サーマルヘッ
ドの配線部と、別体の駆動回路部とはワイヤーボンディ
ングにより接続されている。このようなサーマルヘッド
は、別体の駆動回路部から駆動信号がワイヤーを介して
配線部に与えられると、発熱素子が選択的に発熱し、こ
の熱で感熱インクシートを介して被記録紙または直接感
熱紙に感熱記録を行なう。
[Prior Art] Conventionally, a thermal head that performs thermal recording by selective heat generation of a heating element has only a heating element on a substrate and is separate from a drive circuit unit. Therefore, the wiring section of the thermal head and the separate drive circuit section are connected by wire bonding. In such a thermal head, when a drive signal is supplied from a separate drive circuit unit to a wiring unit via a wire, the heating element selectively generates heat, and the heat causes the recording paper or the recording paper or the heat-sensitive ink sheet to pass through the heat-sensitive ink sheet. Perform thermal recording directly on thermal paper.

[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、発熱素子の配
線部が多く、しかも印字ドットがファインピッチになる
と配線部の間隔が狭くなるため、発熱素子と駆動回路部
との接続が困難となる。そこで、サーマルヘッドの配線
を発熱素子側から扇形に広げて対処しているが、それで
も接続作業性が悪く、装置全体も大型化するという問題
がある。
[Problems to be Solved by the Invention] In such a thermal head, the number of wiring portions of the heating element is large, and when the print dots have a fine pitch, the interval between the wiring portions becomes narrow. Connection becomes difficult. To cope with this problem, the wiring of the thermal head is widened in a fan shape from the heating element side. However, there is still a problem that the connection workability is poor and the entire apparatus becomes large.

また、サーマルヘッドの配線部と別体の駆動回路部と
をワイヤーボンディングにより接続する方法では、ワイ
ヤーのたるみにより、その分、余分な高さが必要とな
り、また、ボンディングをして樹脂で封止した後は変形
自由度が殆んどなくなるため、組付けが難しくなり、且
つ、長期間の信頼性が低下するという問題を有する。
Also, in the method of connecting the wiring part of the thermal head and the separate drive circuit part by wire bonding, extra height is required due to the slack of the wire, and it is also bonded and sealed with resin. After that, the degree of freedom of deformation is almost eliminated, so that there is a problem that the assembling becomes difficult and the long-term reliability is reduced.

この発明の目的は、接続用のバンプ電極数を最小限に
少なくでき、装置全体の小型化を図り得るとともに、ワ
イヤーボンディングを用いずに、バンプ電極を簡単かつ
容易に接続でき、接続作業性に優れ、しかも接続信頼性
が高く、生産性にも優れたサーマルヘッドおよびその製
造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to minimize the number of bump electrodes for connection, to reduce the size of the entire device, and to easily and easily connect bump electrodes without using wire bonding, thereby improving the connection workability. An object of the present invention is to provide a thermal head which is excellent, has high connection reliability, and is excellent in productivity, and a method of manufacturing the same.

[課題を解決するための手段] この発明のサーマルヘッドは、基板上に多数の薄膜抵
抗素子およびこの各薄膜抵抗素子を駆動する回路素子を
配列形成するとともに、複数のパッド部を有する配線導
体を所定のパターン状に形成し、このパッド部を除いて
前記基板の全面を保護膜で被覆し、前記各パッド部にそ
れぞれ接続される金よりなる複数のバンプ電極を前記保
護膜上に突出し状に形成したものである。
[Means for Solving the Problems] A thermal head according to the present invention includes a plurality of thin-film resistance elements and circuit elements for driving the thin-film resistance elements arranged and formed on a substrate, and a wiring conductor having a plurality of pad portions. It is formed in a predetermined pattern, the entire surface of the substrate is covered with a protective film except for the pad portion, and a plurality of gold bump electrodes connected to the respective pad portions are projected on the protective film. It is formed.

また、この発明のサーマルヘッドの製造方法は、基板
上に各ブロックごとに多数の薄膜発熱素子および回路素
子を配列形成し、この後、前記各ブロックごとに前記薄
膜発熱素子および前記回路素子を接続する配線導体およ
び複数のパッド部を形成し、これらの全表面を保護膜で
被覆した後、前記各パッド部に対応する部分の前記保護
膜を除去し、この各パッド部上に金よりなるバンプ電極
を形成し、しかる後、前記基板を各ブロックごとに切断
して個々のサーマルヘッドを得る方法である。
Further, in the method of manufacturing a thermal head according to the present invention, a number of thin film heating elements and circuit elements are arrayed and formed on a substrate for each block, and thereafter, the thin film heating elements and the circuit elements are connected for each block. After forming a wiring conductor and a plurality of pad portions, covering the entire surface thereof with a protective film, removing the protective film in a portion corresponding to each of the pad portions, and forming a bump made of gold on each of the pad portions. In this method, electrodes are formed, and then the substrate is cut into blocks to obtain individual thermal heads.

[作用] この発明のサーマルヘッドによれば、基板上に多数の
薄膜抵抗素子およびこれらを駆動する回路素子を一体に
形成したので、外部回路との接続用のバンプ電極数を極
めて少なくすることができる。そのため、装置全体の小
型化を図ることができるとともに、ワイヤーボンディン
グ等を用いないので、接続作業が簡単で容易にでき、接
続作業の向上が図れる。また、配線導体のパッド部に金
よりなるバンプ電極を保護膜上へ突出し状に形成したの
で、このバンプ電極に外部回路等を容易にかつ確実に接
続することができ、しかも接続信頼性の高いものを得る
ことができる。
[Operation] According to the thermal head of the present invention, since a large number of thin-film resistance elements and circuit elements for driving these are integrally formed on the substrate, the number of bump electrodes for connection to an external circuit can be extremely reduced. it can. Therefore, the size of the entire apparatus can be reduced, and the wire connection or the like is not used. Therefore, the connection work can be performed easily and easily, and the connection work can be improved. In addition, since a bump electrode made of gold is formed on the pad portion of the wiring conductor so as to protrude above the protective film, an external circuit or the like can be easily and reliably connected to the bump electrode, and the connection reliability is high. You can get things.

また、この発明のサーマルヘッドの製造方法によれ
ば、基板上に各ブロックごとに多数の薄膜発熱素子、回
路素子、配線導体および複数のパッド部を形成し、これ
らの全表面を保護膜で被覆した後、前記各パッド部に対
応する部分の前記保護膜を除去し、この各パッド部上に
金よりなるバンプ電極を形成し、しかる後、前記基板を
各ブロックごとに切断して個々のサーマルヘッドを得る
ようにしたので、1度に多数のサーマルヘッドを得るこ
とができ、生産性が極めて良い。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention, a large number of thin film heating elements, circuit elements, wiring conductors, and a plurality of pad portions are formed on a substrate for each block, and the entire surface is covered with a protective film. After that, the protective film in a portion corresponding to each of the pad portions is removed, and a bump electrode made of gold is formed on each of the pad portions. Thereafter, the substrate is cut for each block to obtain individual thermal components. Since the heads are obtained, a large number of thermal heads can be obtained at one time, and the productivity is extremely good.

[実施例] 以下、第1図〜第7図を参照して、この発明の一実施
例を説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.

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1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1の各C1端子に入力される。
シフトレジスタ回路1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1に
入力された1ライン分の全データは、ラッチ回路2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1のQ端子からラッチ回路
2のD端子に並列転送されて、ラッチ回路2に保持され
る。ラッチ回路2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2のQ端子からアンド等のゲート回路3を介してトラ
ンジスタ素子4に入力される。トランジスタ素子4は入
力されたデータに基づいて駆動され、薄膜発熱素子5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5に電流が流れると、ダイオード6およびアースラ
イン7を介してグランド8にアースされる。このダイオ
ード6は電流がアースライン7に流れた際に、アースラ
イン7の配線抵抗で分圧されて他の薄膜発熱素子5に逆
流するのを防ぐ。この場合、トランジスタ素子4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1、ラッチ回路2、ゲート回路3は、C−MOS・F
ETであり、これらは後述するシリコン基板10に薄膜発熱
素子5およびダイオード6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 1 as a data signal. The clock signal is input to each C1 terminal of the shift register circuit 1.
The shift register circuit 1 receives one line of data according to a clock signal. All data for one line input to the shift register circuit 1 is transferred from the Q terminal of the shift register circuit 1 to the D terminal of the latch circuit 2 by a strobe signal input to each L terminal of the latch circuit 2 as a latch pulse. The data is transferred in parallel and held in the latch circuit 2. The data held in the latch circuit 2 is input from the Q terminal of the latch circuit 2 to the transistor element 4 via the AND gate circuit 3 according to an instruction of an enable signal for determining a print timing or the like. The transistor element 4 is driven based on the input data, and selectively supplies a current to the thin-film heating element 5 to generate heat. When a current flows through the thin-film heating element 5 in this manner, it is grounded to the ground 8 via the diode 6 and the ground line 7. This diode 6 prevents a voltage from being divided by the wiring resistance of the earth line 7 and flowing back to another thin film heating element 5 when a current flows to the earth line 7. In this case, the transistor element 4 is, for example, an n-MOS-FET, and the other circuits, that is, the shift register circuit 1, the latch circuit 2, and the gate circuit 3 are C-MOS-F
These are formed together with the thin-film heating element 5 and the diode 6 on a silicon substrate 10 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10は単結晶のn型シリコン基板(ウエハ)である。こ
のシリコン基板10には各ブロックごとに、多数の薄膜発
熱素子5およびダイオード6と共に、n−MOS・FET、C
−MOS・FET、および複数のバンプ電極11が形成され、各
ブロックごとに切断されて1つのブロックがサーマルヘ
ッドをなす。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 10 denotes a single-crystal n-type silicon substrate (wafer). The silicon substrate 10 includes a plurality of thin film heating elements 5 and diodes 6 along with n-MOS FETs and C
-MOS • FET and a plurality of bump electrodes 11 are formed, and each block is cut so that one block forms a thermal head. Hereinafter, the configuration of each element will be described in order.

薄膜発熱素子5は発熱する部分であり、シリコン基板
10の左端近傍に形成されている。すなわち、シリコン基
板10の上面には発熱形成部12が隆起して形成されてい
る。この隆起した発熱形成部12はSiO2の絶縁膜13で覆わ
れ、この絶縁膜13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14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12は、シリ
コン基板10の巾方向(第1図垂直方向)の全長に亘り、
断面台形状に隆起して形成されている。また、発熱抵抗
層14は、上記した発熱形成部12の長手方向に沿って、16
〜32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14は、断面台形状に隆起さ
れた発熱形成部12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14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14の全抵抗値
はP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、P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14は、発熱形
成部12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14の表面には保護膜15が形
成されている。この保護膜15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、SiONの単一層のものであってもよい。
The thin-film heating element 5 is a portion that generates heat, and is a silicon substrate.
10 is formed near the left end. That is, the heat generating portion 12 is formed on the upper surface of the silicon substrate 10 so as to protrude. The raised heat generating portion 12 is covered with an insulating film 13 of SiO 2 , and on the surface of the insulating film 13, a heat generating resistance layer 14 formed by doping polycrystalline silicon with impurities is formed. As shown in FIGS. 2A and 2B, the heat generating portion 12 extends over the entire length of the silicon substrate 10 in the width direction (vertical direction in FIG. 1).
It is formed to protrude in a trapezoidal cross section. Further, the heat generating resistance layer 14 is formed along the longitudinal direction of the heat generating portion 12 described above.
They are arranged at regular intervals with a pitch of up to 32 dots / mm. In this case, each of the heat generating resistance layers 14 is formed so as to extend from one lower surface of the heat generating portion 12 raised in a trapezoidal cross section to the upper surface and to continue to the other lower surface. The heating resistance layer 14 is doped with a predetermined amount of phosphorus (P) ion as an impurity, so that a predetermined sheet resistance (several tens Ω /
□). That is, since the total resistance value of the heating resistance layer 14 is determined by the implantation concentration of P ions and the area thereof, it is adjusted by the implantation amount of P ions and the amount of non-etching, and finally several tens to several hundreds Ω. It has been adjusted to the extent. In this case, in each heating resistance layer 14, only the portion facing the upper surface of the heat generation portion 12 has the above-described predetermined sheet resistance (several tens of Ω / □), and the other portions have a smaller resistance. It is said. The details will be described later. Then, a protective film 15 is formed on the surface of the heating resistance layer 14. The protective film 15 has oxidation resistance and wear resistance, and may have a two-layer structure of SiO 2 and SiN or a single layer of SiON.

ダイオード6は薄膜発熱素子5の発熱時に他の薄膜発
熱素子5への逆流を防止するものであり、シリコン基板
10の左端に形成されている。すなわち、シリコン基板10
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16が形成されている。このp型領域16は上述し
た薄膜発熱素子5のアースライン7をなすものであり、
このp型領域16の領域内にはPイオンがドープされたn
型領域17が形成されている。このようにp型領域16内に
n型領域17が形成されたシリコン基板10の上面には、n
型領域17の中央部分を除いて、薄膜発熱素子5と同じSi
O2の絶縁膜13が形成され、このn型領域17の中央に薄膜
発熱素子5の発熱抵抗層14の一端18が接続されている。
この一端18は薄膜発熱素子5とダイオード6との導通を
図るものである。そして、この発熱抵抗層14の一端18の
上面にはCVD(Chemical Vapor Deposition)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19が形成され、この絶縁保護膜19の上面には薄膜発熱
素子5と同じ保護膜15が形成されている。この保護膜15
は薄膜発熱素子の保護膜15よりも発熱形成部12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5
の保護膜15の方がダイオード6のそれよりも高く形成さ
れている。なお、シリコン基板10はそれ自体アースライ
ン7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10の底
面10aを機器のグランドラインに接続する。
The diode 6 prevents backflow to another thin-film heating element 5 when the thin-film heating element 5 generates heat.
It is formed at the left end of 10. That is, the silicon substrate 10
A p-type region 16 is formed by implanting boron (B) ions inside the upper surface of the substrate. The p-type region 16 forms the ground line 7 of the thin-film heating element 5 described above.
In the region of the p-type region 16, P-doped n
A mold region 17 is formed. On the upper surface of the silicon substrate 10 in which the n-type region 17 is formed in the p-type region 16,
Except for the central part of the mold region 17, the same Si as the thin film heating element 5 is used.
An O 2 insulating film 13 is formed, and one end 18 of the heating resistance layer 14 of the thin film heating element 5 is connected to the center of the n-type region 17.
This one end 18 is for conducting the thin film heating element 5 and the diode 6. Then, on the upper surface of one end 18 of the heat generating resistance layer 14, a highly insulating insulating protective film 19 made of linked glass (PSG) is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Is formed with the same protective film 15 as the thin-film heating element 5. This protective film 15
Is formed lower than the protective film 15 of the thin-film heating element by the height of the heat generating portion 12. In other words, the thin film heating element 5
Is formed higher than that of the diode 6. The silicon substrate 10 itself serves as the ground line 7, and when using such a thermal head, the bottom surface 10a of the silicon substrate 10 is preferably connected to the ground line of the device.

トランジスタ素子4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10における薄膜発熱
素子5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10の上面側内部には
Bイオンがドープされたp型領域20が形成されており、
このp型領域の領域内にはPイオンがドープされた2つ
のn型領域21、21が形成されている。この2つのn型領
域21、21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20内にn型領域21、21が形
成されたシリコン基板10の上面には、2つのn型領域2
1、21を含む中央部分を除いて、薄膜発熱素子5と同じ
絶縁膜13が形成されており、2つのn型領域21、21の間
に位置する箇所には、SiO2よりなるゲート絶縁膜22を介
して薄膜発熱素子5の発熱抵抗層14と同じ多結晶シリコ
ンよりなるゲート電極23が形成されているとともに、2
つのn型領域21、21と対応する箇所には、ソース、ドレ
インの配線パターン24、24が形成されている。この場
合、中間のゲート電極23は薄膜発熱素子5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24、24と短絡しないように、ダ
イオード6と同じ絶縁保護膜19で覆われている。また、
ソース、ドレインの各配線パターン24、24はAl、Al−S
i、Mo、W等の低抵抗金属等からなり、それぞれ2つの
n型領域21、21に接続されており、一方の配線パターン
24は薄膜発熱素子5の隆起した発熱形成部12の側面下部
に導通して接続されている。そして、この配線パターン
24、24およびゲート電極23上の絶縁保護膜19を覆って薄
膜発熱素子5と同じ保護膜15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14は発熱形成部12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
24、24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14上に被覆される保護膜15の上面
を平坦なものとする。もし、各発熱抵抗層14の周囲の配
線パターンが、各発熱抵抗層14よりも突出している場合
には、各発熱抵抗層14上に被覆される保護膜15は、各発
熱抵抗層14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14に対向する保護膜15と
後述する感熱インクシート48との間に空隙ができ、熱伝
導に損失が生じる。また、第1図から明らかな如く、各
発熱抵抗層14に対向する領域の保護膜15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14に対向する領域の保護膜15の表面を感熱
インクシート48に密着させるのに極めて効果的である。
The n-MOS constituting the transistor element 4 has a field effect (F
ET) type, and is formed in a portion of the silicon substrate 10 far away to the right from the thin film heating element 5.
That is, a p-type region 20 doped with B ions is formed inside the upper surface side of the silicon substrate 10 in that portion,
Two n-type regions 21, 21 doped with P ions are formed in the p-type region. The two n-type regions 21 and 21 form source and drain electrodes, respectively. As described above, two n-type regions 2 are formed on the upper surface of the silicon substrate 10 in which the n-type regions 21 and 21 are formed in the p-type region 20.
Except for the central portion including 1 and 21, the same insulating film 13 as the thin-film heating element 5 is formed. A gate insulating film made of SiO 2 is provided between the two n-type regions 21 and 21. A gate electrode 23 made of the same polycrystalline silicon as the heating resistance layer 14 of the thin film heating element 5 is formed via
Source and drain wiring patterns 24, 24 are formed at locations corresponding to the two n-type regions 21, 21, respectively. In this case, the intermediate gate electrode 23 is formed with low resistance by doping P ions like the thin-film heating element 5, and the entire surface thereof is insulated in the same manner as the diode 6 so as not to short-circuit with the wiring patterns 24, 24. It is covered with a protective film 19. Also,
Source and drain wiring patterns 24, 24 are Al, Al-S
It is made of a low-resistance metal such as i, Mo, W, or the like, and is connected to two n-type regions 21 and 21 respectively.
Reference numeral 24 is electrically connected to the lower portion of the side surface of the raised heat forming portion 12 of the thin film heating element 5. And this wiring pattern
The same protective film 15 as that of the thin-film heating element 5 is formed so as to cover the insulating protective film 19 on the gate electrodes 23 and 24, 24. As is clear from FIG. 1, each heating resistance layer 14 is formed on the upper surface of the raised portion of the heat generating portion 12, and the upper surface is formed by a wiring pattern.
24, 24 are positioned so as to protrude from the upper surface. In this structure, the upper surface of the protective film 15 which is coated on each heat generating resistance layer 14 is made flat. If the wiring pattern around each heating resistor layer 14 protrudes beyond each heating resistor layer 14, the protective film 15 coated on each heating resistor layer 14 faces each heating resistor layer 14. Since the portion to be depressed is more depressed than its surroundings, a gap is formed between the protective film 15 facing each heating resistor layer 14 and a heat-sensitive ink sheet 48 to be described later, and heat conduction is lost. Further, as is apparent from FIG. 1, the protective film 15 in a region facing each heat generating resistance layer 14 is formed to protrude from both left and right portions thereof. This structure
This is extremely effective in bringing the surface of the protective film 15 in the region facing each heat-generating resistor layer 14 into close contact with the thermal ink sheet 48.

シフトレジスタ回路1、ラッチ回路2、およびゲート
回路3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4
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4
と全く同じ構成となっている。すなわち、シリコン基板
10の上面側内部にはBイオンがドープされたp型領域25
が形成され、このp型領域25の領域内にはPイオンがド
ープされた2つのn型領域26、26が形成されている。こ
の部分のシリコン基板10の上面には2つのn型領域26、
26を含む中央部分を除いて、上述したトランジスタ素子
4と同じSiO2の絶縁膜13が形成されており、2つのn型
領域26、26の間に位置する箇所には、SiO2よりなるゲー
ト絶縁膜27を介してトランジスタ素子4と同じ多結晶シ
リコンよりなるゲート電極23が形成され、2つのn型領
域26、26と対応する箇所には、ソース、ドレインの配線
パターン28、28が形成されている。この場合にも、ゲー
ト電極23は薄膜発熱素子5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28、28と短絡しないように、ダイオード6と同
じ絶縁保護膜19で覆われている。そして、この配線パタ
ーン28、28およびゲート電極23上の絶縁保護膜19を覆っ
て薄膜発熱素子5と同じ保護膜15が形成されている。
The C-MOS constituting the shift register circuit 1, the latch circuit 2, and the gate circuit 3 is of the FET type,
The above-described transistor element 4 comprising a MOS and a p-MOS
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 4 described above.
It has exactly the same configuration as. That is, the silicon substrate
Inside the upper surface side of 10 is a p-type region 25 doped with B ions.
Are formed, and two n-type regions 26, 26 doped with P ions are formed in the p-type region 25. On this portion of the upper surface of the silicon substrate 10, two n-type regions 26,
Except for the central portion including 26, the same SiO 2 insulating film 13 as that of the above-described transistor element 4 is formed, and a gate made of SiO 2 is provided between two n-type regions 26, 26. A gate electrode 23 made of the same polycrystalline silicon as the transistor element 4 is formed via an insulating film 27, and source and drain wiring patterns 28, 28 are formed at locations corresponding to the two n-type regions 26, 26. ing. Also in this case, the gate electrode 23 is formed with low resistance by doping P ions similarly to the thin-film heating element 5, and the entire surface is insulated in the same manner as the diode 6 so as not to short-circuit with the wiring patterns 28, 28. It is covered with a protective film 19. Then, the same protective film 15 as the thin film heating element 5 is formed so as to cover the wiring patterns 28, 28 and the insulating protective film 19 on the gate electrode 23.

また、p−MOSはシリコン基板10の上面側内部に2つ
のp型領域29、29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
29、29が形成された部分のシリコン基板10の上面には2
つのp型領域29、29を含む中央部分を除いて、SiO2の絶
縁膜13が形成されており、2つのp型領域29、29の間に
位置する箇所には、SiO2よりなるゲート絶縁膜27を介し
て多結晶シリコンよりなるゲート電極23が形成され、2
つのp型領域29、29と対応する箇所には、ソース、ドレ
インの配線パターン28、28が形成されている。この場合
にも、ゲート電極23の全表面は配線パターン28、28と短
絡しないように絶縁保護膜19で覆われている。そして、
この配線パターン28、28およびゲート電極23上の絶縁保
護膜19を覆って保護膜15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 29, 29 are formed inside the upper surface of the silicon substrate 10. That is, two p-type regions
2 is formed on the upper surface of the silicon substrate 10 where the 29 and 29 are formed.
Except for a central portion including the two p-type regions 29, 29, an insulating film 13 of SiO 2 is formed. A gate insulating layer of SiO 2 is provided between the two p-type regions 29, 29. A gate electrode 23 made of polycrystalline silicon is formed through a film 27,
Source and drain wiring patterns 28, 28 are formed at locations corresponding to the two p-type regions 29, 29. Also in this case, the entire surface of the gate electrode 23 is covered with the insulating protective film 19 so as not to short-circuit with the wiring patterns 28, 28. And
A protective film 15 is formed to cover the wiring patterns 28, 28 and the insulating protective film 19 on the gate electrode 23.

バンプ電極11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10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
10上にSiO2の絶縁膜13および絶縁保護膜19を介して形成
された配線パターン30の上面には、所定箇所がエッチン
グされた保護膜15が形成されている。このエッチングさ
れた部分には、バリアメタルとしてTi−W合金、および
密着用メタルとしてAuを蒸着やスパッタリング等により
積層形成してなるパッド部31が配線パターン30に導通し
て形成されている。このパッド部31上にはAuメッキによ
りバンプ電極11が形成されている。この場合、パッド部
31のバリアメタルとしてはTi−W合金の他に、Ti、Cu、
Ti−N、W、W−Si等の単層構造または積層構造のもの
でもよく、また密着用メタルとしてはCr、Pb、Sn等の単
層構造または積層構造のものでもよく、さらにバンプ電
極11としては半田系合金を用いてもよい。
The bump electrode 11 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 10. That is, the silicon substrate
On the upper surface of the wiring pattern 30 formed on the insulating film 13 of SiO 2 and the insulating protective film 19 on the protective film 15, a protective film 15 having a predetermined portion etched is formed. In the etched portion, a pad portion 31 formed by laminating a Ti-W alloy as a barrier metal and Au as an adhesion metal by vapor deposition, sputtering, or the like is formed so as to be electrically connected to the wiring pattern 30. The bump electrode 11 is formed on the pad portion 31 by Au plating. In this case, the pad
As barrier metal of 31 other than Ti-W alloy, Ti, Cu,
It may have a single-layer structure or a laminated structure of Ti-N, W, W-Si or the like, and the metal for adhesion may have a single-layer structure or a laminated structure of Cr, Pb, Sn or the like. , A solder-based alloy may be used.

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.

この場合、各サーマルヘッドは、1枚のウエハを多数
のブロックに区分し、各ブロック毎の所要の素子を同時
に形成した上、最後に各ブロック毎に切断して得られる
ものであり、以下の説明は、上ウエハの1ブロックにつ
いてのみ示しているものである。
In this case, each thermal head is obtained by dividing a single wafer into a number of blocks, forming necessary elements for each block simultaneously, and finally cutting each block. The description shows only one block of the upper wafer.

まず、第4図(A)に示すように、単結晶のn型シリ
コン基板(ウエハ)10を用意し、このシリコン基板10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5の形成領域を隆起させて台形状の発熱形成部12
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、エッチングはガスによるプラズ
マのエッチング、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 single-crystal n-type silicon substrate (wafer) 10 is prepared, one surface of the silicon substrate 10 is etched, and a portion shown by a dotted line is removed to remove the thin-film heating element 5. The trapezoidal heat generating portion 12
To form In this case, the thickness to be etched is several μm to
It is several tens μm. The etching 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10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10の表面に
SiO2膜33を形成する。そして、フォトリソグラフィ法に
よりSiO2膜33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33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33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
6、トランジスタ素子4、およびC−MOSの各p型領域1
6、20、25と対応する部分のSiO2膜33を除去する。そし
て、SiO2膜33が除去された部分のシリコン基板10内にB
イオンを打ち込んで拡散させ、シリコン基板10内にp型
領域16、20、25を各ブロックごとに多数形成する。
Thereafter, the silicon substrate 10 is heated to about 1000 ° C. to perform an oxidation process (thermal oxidation process), and the surface of the silicon substrate 10 is
An SiO 2 film 33 is formed. Then, a photoresist film is patterned on the SiO 2 film 33 by a photolithography method. That is, a photoresist film is applied and formed on the SiO 2 film 33, 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. The SiO 2 film 33 is etched using the photoresist film thus patterned as a mask, and unnecessary portions as shown in FIG. 4B, that is, the diode 6, the transistor element 4, and each p-type of the C-MOS. Type area 1
The portions of the SiO 2 film 33 corresponding to 6, 20, and 25 are removed. Then, the silicon substrate 10 in the portion where the SiO 2 film 33 has been removed
Ions are implanted and diffused to form a large number of p-type regions 16, 20, and 25 in the silicon substrate 10 for each block.

この後、SiO2膜33を一旦除去し、再度、その全面にSi
O2膜34を形成し、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6の形成領域つまりp型領域16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35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35を介してダイオード6のp型領域16内にPイオン打
ち込んでn型領域17を形成する。この場合、ゲート絶縁
膜35はPイオンの打ち込みによりn型領域17の表面が荒
れるのを防ぐ。
Thereafter, the SiO 2 film 33 is once removed, and the Si
An O 2 film 34 is formed, a photoresist film (not shown) is patterned on the surface of the SiO 2 film by a photolithography method, and the region where the diode 6 is formed, that is, the p-type region 16 is formed using the photoresist film as a mask. Then, a portion corresponding to is removed by etching, and a gate insulating film 35 is formed on this portion as shown in FIG. 4 (C). Then, P ions are implanted into the p-type region 16 of the diode 6 via the gate insulating film 35 to form an n-type region 17. In this case, the gate insulating film 35 prevents the surface of the n-type region 17 from being roughened by implantation of P ions.

この後、SiO2膜34およびゲート絶縁膜35をエッチング
により除去し、再度シリコン基板10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4およびC−MOSの各p型領域20、25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6に
対応する膨分の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22、2
7を形成する。この後、再びSiO2膜の絶縁膜13およびゲ
ート絶縁膜22、27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6のn型領域17
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17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 34 and the gate insulating film 35 are removed by etching, and the silicon substrate 10 is again subjected to thermal oxidation to form an SiO 2 film on its 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. 4D, the p-type regions 20, 25 of the transistor element 4 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 swelling SiO 2 film corresponding to the diode 6 is not removed. Then, the gate insulating films 22 and 2 are formed on the removed portions by dry or oxidation of HCl.
Form 7. Thereafter, a photoresist film is formed on the surfaces of the SiO 2 film insulating film 13 and the gate insulating films 22 and 27 again by photolithography, and then the n-type region 17 of the diode 6 is formed.
Only the SiO 2 film corresponding to the above is removed, and as shown in FIG. 4D, the n-type region 17 is brought into contact with the polycrystalline silicon.

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36を生成し、次に第4
図(D)に示すように、多結晶シリコン層36全体にPイ
オンを打ち込んで、発熱形成部12と対応する部分の多結
晶シリコン層36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21、26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36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、トランジスタ素子4およびC−MOS等の各ゲ
ート電極23…に対応する多結晶シリコン層36と、薄膜発
熱素子5の発熱抵抗層14に対応する多結晶シリコン層36
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5の多結晶シリコン
層36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5の多結晶シリコン層36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 36 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 36 to increase the P ion concentration of the polycrystalline silicon layer 36 in a portion corresponding to the heat generating portion 12, 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 when the n-type regions 21 and 26 are formed in the subsequent step (the step of FIG. 4 (F)). deep. That is, the sheet resistance of the polycrystalline silicon layer 36 before implantation of P ions is several KΩ / □ to several MΩ.
/ □, which is finally reduced to several tens Ω / □. In addition,
In this case, a polycrystalline silicon layer 36 corresponding to each of the gate electrodes 23 of the transistor element 4 and the C-MOS and the like, and a polycrystalline silicon layer 36 corresponding to the heating resistance layer 14 of the thin film heating element 5 are formed.
However, if the implantation amount of P ions is equal, only one process is required. However, if the implantation amount of P ions into the polycrystalline silicon layer 36 of the thin-film heating element 5 is large, a resist mask is used. May be performed, and P ions may be implanted again only into the polycrystalline silicon layer 36 of the thin-film heating element 5, or may be formed as separate steps by forming respective resist masks.

この後、多結晶シリコン層36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36
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6、薄膜発熱素子
5、トランジスタ素子4、C−MOSの各形成領域にそれ
ぞれ、Pイオンを多結晶シリコンにドープしてなる発熱
抵抗層14、および各ゲート電極23…が形成される。とこ
ろで、各発熱抵抗層14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12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14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領域外部分に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14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14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 36 by photolithography, and using this photoresist film as a mask, the polycrystalline silicon layer 36 is formed.
Is etched to remove unnecessary portions. As a result, as shown in FIG. 4 (E), in each of the formation regions of the diode 6, the thin film heating element 5, the transistor element 4, and the C-MOS, a heating resistance layer formed by doping P ions into polycrystalline silicon. 14, and the respective gate electrodes 23 are formed. By the way, an important matter regarding each heating resistance layer 14 is that only a required heating portion is heated in order to improve resolution. For this reason, in this embodiment, as shown in FIGS. 2A and 2B, the inside of the region A corresponding to the upper surface of the heat generating portion 12 is made to have a higher resistance than the portion outside the region. ing. As a method for this, in FIG. 2 (A), a method of making the P ion concentration in the A region of each heating resistance layer 14 smaller than that outside the region or doping the B ion outside the A region is adopted. Show. FIG. 2B shows a method in which a slit S is formed in each heating resistance layer 14 in the region A and the width of the conductive path is made narrower than the region 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 14 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27をフォトレジスト膜37でマスクし、トランジス
タ素子4およびC−MOSの各p型領域20、25内にゲート
絶縁膜22を介してPイオンを打ち込み、2組のn型領域
21、26を形成する。この2組のn型領域21、26はそれぞ
れソース、ドレインとなる。
Next, as shown in FIG. 4 (F), the gate insulating film 27 of the p-MOS is masked with a photoresist film 37, and the gate insulating film is formed in the p-type regions 20 and 25 of the transistor element 4 and the C-MOS. P ions are implanted through the film 22 to form two sets of n-type regions.
21 and 26 are formed. These two n-type regions 21 and 26 serve as a source and a drain, respectively.

そして、フォトレジスト膜37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38をパターン形成
し、このフォトレジスト膜38をマスクとして、p−MOS
のゲート絶縁膜27を介してp−MOSの形成領域に対応す
るシリコン基板10内にBイオンを打ち込み、2つのp型
領域29を形成する。この2つのp型領域29もそれぞれソ
ース、ドレインとなる。
Then, after removing the photoresist film 37 by etching, as shown in FIG. 4 (G), a photoresist film 38 is again formed on the entire surface by photolithography, and the photoresist film 38 is used as a mask. p-MOS
B ions are implanted into the silicon substrate 10 corresponding to the p-MOS formation region via the gate insulating film 27 to form two p-type regions 29. These two p-type regions 29 also serve as a source and a drain, respectively.

この後、フォトレジスト膜38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4とC−MOSの各n型領域21、26お
よびp型領域29と対応する部分のゲート絶縁膜22、27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5、各n型領域2
1、26およびp型領域29と対応する部分を除去する。こ
れにより、発熱抵抗層14の一端18、トランジスタ素子
4、C−MOSの各ゲート電極23…、および絶縁層13がPSG
よりなる絶縁保護膜19により被覆される。
Thereafter, the photoresist film 38 is removed by etching, and a photoresist film is patterned again by the photolithography method. Using the photoresist film as a mask, the n-type regions 21, 26 of the transistor element 4 and the C-MOS are formed. Portions of the gate insulating films 22 and 27 corresponding to the p-type region 29 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 5 and the n-type regions 2 are removed.
The portions corresponding to 1, 26 and p-type region 29 are removed. As a result, one end 18 of the heating resistor layer 14, the transistor element 4, the gate electrodes 23 of the C-MOS, and the insulating layer 13
It is covered with an insulating protective film 19 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4および
C−MOSの各n型領域21、26と対応する部分、p−MOSの
p型領域29と対応する部分、およびバンプ電極11と対応
する部分に配線パターン24、28、30を形成する。この各
配線パターン24、28はそれぞれn型領域21、26およびp
型領域29と導通状態となる。この場合、トランジスタ素
子4の一方の配線パターン24は薄膜発熱素子5の発熱抵
抗層14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 each of the n-type regions 21 and 26 of the transistor element 4 and the C-MOS, a portion corresponding to the p-type region 29 of the p-MOS, and a portion corresponding to the bump electrode 11 The wiring patterns 24, 28, and 30 are formed in the portions to be formed. Each of the wiring patterns 24 and 28 has an n-type region 21, 26 and p
It becomes conductive with the mold region 29. In this case, one wiring pattern 24 of the transistor element 4 is also electrically connected to the heating resistance layer 14 of the thin film heating element 5.

この後、第4図(J)に示すように、その全面に保護
膜15をスパッタリングや蒸着等により形成する。この保
護膜15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15は薄膜発熱素子5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 15 is formed on the entire surface by sputtering or vapor deposition. The protective film 15 has oxidation resistance and wear resistance as described above, and has, for example, a two-layer structure of SiO 2 and SiN, or a single layer of SiON, and is formed by a CVD method. It may be formed. The protective layer 15 is formed so that the portion of the thin film heating element 5 is higher than other portions.

そして、この保護膜15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15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電極
11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15の全面にバリ
アメタルとしてTi−W合金、および密着用メタルとして
Auを順次蒸着またはスパッタリングにより積層被着して
金属層32を形成する。さらに、この金属層32の表面にレ
ジスト39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メッキを施してバンプ電極11を形
成する。このバンプ電極11の高さは、このバンプ電極11
に接合される外部電極との接合強度を最大にするため10
〜30μm程度とする。
Then, a pattern of a photoresist film is formed on the surface of the protective film 15 by a photolithography method, and the protective film 15 is etched using the photoresist film as a mask, as shown in FIG. Bump electrode
The part corresponding to 11 is removed. Thereafter, the photoresist film is removed, and a Ti-W alloy as a barrier metal and a metal for adhesion are formed on the entire surface of the etched protective film 15.
The metal layer 32 is formed by sequentially depositing Au by vapor deposition or sputtering. Further, a resist 39 is applied to the surface of the metal layer 32 by spin coating, and the bump formation region is removed by etching. Then, Au plating is applied to the etched portion to form the bump electrode 11. The height of the bump electrode 11 is
10 to maximize the joint strength with the external electrode
About 30 μm.

最後に、シリコン基板10のダイシング部分を第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3
9、およびパッド部31以外の金属層32を順次エッチング
して除去し、シリコン基板10を各ブロックごと、つまり
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 dicing portion of the silicon substrate 10 is removed by etching as shown in FIG.
9 and the metal layer 32 other than the pad portion 31 are sequentially etched and removed, and the silicon substrate 10 is diced at each block, that is, at a location indicated by a two-dot chain line in FIG. A thermal head is obtained.

次に、第5図〜第7図を参照して、上述したサーマル
ヘッドを機器の回路基板43に接続して使用する場合につ
いて説明する。
Next, a case where the above-described thermal head is connected to the circuit board 43 of the device and used will be described with reference to FIGS.

このサーマルヘッドは第5図に示すように、四角形の
平板状をなし、その上面左端に薄膜発熱素子5…および
ダイオード6…よりなる発熱部40が形成され、上面中央
にはトランジスタ素子4…およびC−MOSよりなる駆動
回路部41が形成され、右上隅には4つのバンプ電極11…
が形成されており、このバンプ電極11…にフレキシブル
シート42が接続され、このフレキシブルシート42を介し
て機器の回路基板43に接続されている。フレキシブルシ
ート42は可撓性を有するフィルム44の下面に銅箔をエッ
チングして半田メッキが施された複数の配線45がパター
ン形成されており、この各配線45の一端が複数のバンプ
電極11…上に配置され、第6図に示すように、熱圧着治
具46の熱圧着により一度に接合され、この接合部分がシ
リコンゴム等の絶縁性接着材47で覆われている。また、
各配線45の他端は同様の熱圧着治具46により回路基板43
に一度接合され、この接合部分もシリコンゴム等の絶縁
性接着材47で覆われている。なお、回路基板43はサーマ
ルヘッドの駆動回路部41に画信号、クロック信号、スト
ローブ信号、イネーブル信号を与えて駆動するものであ
る。
As shown in FIG. 5, this thermal head has a rectangular flat plate shape, and has a heating section 40 formed of a thin film heating element 5 and a diode 6 at the left end of the upper surface. A drive circuit section 41 made of a C-MOS is formed, and four bump electrodes 11 are provided at the upper right corner.
A flexible sheet 42 is connected to the bump electrodes 11, and is connected to a circuit board 43 of the device via the flexible sheet 42. In the flexible sheet 42, a plurality of wirings 45, which are formed by etching a copper foil and applying solder plating on the lower surface of a flexible film 44, are formed in a pattern. One end of each of the wirings 45 has a plurality of bump electrodes 11 ... As shown in FIG. 6, they are joined at one time by thermocompression bonding of a thermocompression jig 46, and the joined portions are covered with an insulating adhesive 47 such as silicon rubber. Also,
The other end of each wiring 45 is connected to a circuit board 43 by a similar thermocompression jig 46.
This joint is also covered with an insulating adhesive 47 such as silicon rubber. The circuit board 43 drives the thermal head drive circuit 41 by supplying an image signal, a clock signal, a strobe signal, and an enable signal.

このようにフレキシブルシート42を介して回路基板43
と接続されたサーマルヘッドは、第7図に示すように、
フレキシブルシート42の部分で屈曲され、垂直な状態の
回路基板43に対して左下がりに傾斜した状態に保持さ
れ、下面側に発熱部40および駆動回路部41等が位置す
る。そのため、サーマルヘッドの発熱部40は左下端に位
置し、この発熱部40が感熱インクシート48を介して被記
録紙49に密接する。
Thus, the circuit board 43 is provided via the flexible sheet 42.
As shown in FIG. 7, the thermal head connected to
The heat generating portion 40 and the drive circuit portion 41 are positioned on the lower surface side while being bent at the portion of the flexible sheet 42 and held in a state of being inclined to the left with respect to the circuit board 43 in a vertical state. Therefore, the heat generating portion 40 of the thermal head is located at the lower left end, and the heat generating portion 40 is in close contact with the recording paper 49 via the thermal ink sheet 48.

この状態で、回路基板43からフレキシブルシート42を
介してサーマルヘッドのバンプ電極11…に所定の信号
(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、駆動回路部41が作動して、その
トランジスタ素子5が発熱部40の薄膜発熱素子6に選択
的に電流を流して発熱させ、この熱により感熱インクシ
ート48のインクが被記録紙49に転写され、感熱記録が行
なわれる。この場合、発熱部40は発熱形成部12の隆起に
よりその部分の保護膜15の表面が他の部分の保護膜15よ
りも突出しているので、発熱部40の表面のみを感熱イン
クシート48に良好に密着させることができるため、鮮明
な感熱記録を行なうことができる。特に、発熱部40の薄
膜発熱素子5はダイオード6に接続されているので、こ
のダイオード6で電流の逆流を確実に防止することがで
きるため、解像度の高い感熱記録をも行なうことができ
る。
In this state, when a predetermined signal (image signal, clock signal, strobe signal, enable signal) is given from the circuit board 43 to the bump electrodes 11 of the thermal head via the flexible sheet 42, the drive circuit section 41 operates. Then, the transistor element 5 selectively supplies a current to the thin-film heating element 6 of the heating section 40 to generate heat, and the heat transfers the ink of the thermal ink sheet 48 to the recording paper 49 to perform thermal recording. In this case, since the surface of the protective film 15 in that portion of the heat generating portion 40 protrudes more than the protective film 15 in the other portion due to the protrusion of the heat generating portion 12, only the surface of the heat generating portion 40 is good for the thermal ink sheet 48. , So that clear thermal recording can be performed. In particular, since the thin-film heating element 5 of the heating section 40 is connected to the diode 6, the diode 6 can reliably prevent the backflow of the current, so that high-resolution thermal recording can be performed.

したがって、上述したようなサーマルヘッドによれ
ば、シリコン基板10に多数の薄膜発熱素子5、トランジ
スタ素子4、およびC−MOSを一体に形成したので、外
部の回路基板43等の接続用のバンプ電極11の数を最小限
(数個)に少なくすることができる。そのため、従来の
ように配線部を扇形に広げる必要がないので、装置全体
をコンパクトに構成することができる。特に、バンプ電
極11はその数が4個程度で、保護膜15の上方に突出して
形成されているので、接続作業性が良く、確実かつ良好
に接続することができる。しかも、この接続は従来のよ
うにワイヤーボンディングにより1つずつ接続する必要
がなく、熱圧着治具46により1度に複数のバンプ電極11
を接合することができるため、接続作業が簡単で容易に
でき、生産性が極めて良い、また、バンプ電極11は保護
膜15をエッチングした部分に配線パターン30と導通する
パッド部31上に形成され、かつパッド部31は導電性の高
いバリアメタルと密着用メタルとで構成されているの
で、極めて導通信頼性が高い。
Therefore, according to the above-described thermal head, since a large number of thin film heating elements 5, transistor elements 4, and C-MOSs are integrally formed on the silicon substrate 10, the bump electrodes for connection of the external circuit board 43 and the like are formed. The number of 11 can be reduced to the minimum (several). This eliminates the necessity of expanding the wiring portion in a fan shape as in the related art, so that the entire device can be made compact. In particular, since the number of the bump electrodes 11 is about four and is formed so as to protrude above the protective film 15, the connection workability is good, and the connection can be performed reliably and well. Moreover, this connection does not need to be connected one by one by wire bonding as in the related art, and a plurality of bump electrodes 11 can be connected at once by the thermocompression jig 46.
Can be easily and easily connected, and the productivity is extremely good.Moreover, the bump electrode 11 is formed on the pad portion 31 which is electrically connected to the wiring pattern 30 at the portion where the protective film 15 is etched. In addition, since the pad portion 31 is made of a barrier metal having high conductivity and a metal for adhesion, conduction reliability is extremely high.

また、上述したサーマルヘッドではシリコン基板10に
薄膜発熱素子5、ダイオード6、トランジスタ素子4、
およびC−MOS等の各素子を総て同時に並行して形成す
ることができるので、生産性が極めて良い。
In the above-described thermal head, the thin-film heating element 5, the diode 6, the transistor element 4,
Since each element such as C-MOS and C-MOS can be simultaneously formed in parallel, productivity is extremely high.

なお、この発明は上述した実施例に限定されることな
く、種々変形応用が可能である。例えば、感熱インクシ
ート48を介して被記録紙49に感熱記録を行なう必要はな
く、サーマルヘッドの発熱部40を直接感熱紙に接触させ
て感熱記録を行なってもよい。また、薄膜発熱素子5の
一端を必ずしもダイオード6に接続する必要はなく、低
抵抗の金属よりなるアースラインとしての配線パターン
に接続しても良い。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, it is not necessary to perform the thermal recording on the recording paper 49 via the thermal ink sheet 48, and the thermal recording may be performed by bringing the heating section 40 of the thermal head into direct contact with the thermal paper. Also, one end of the thin-film heating element 5 does not necessarily need to be connected to the diode 6, but may be connected to a wiring pattern as a ground line made of a low-resistance metal.

また、上述した実施例ではn型領域17、21、26および
p型領域29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
22、27をエッチングして除去し、Pイオンをp型領域2
0、25内に拡散する。そのため、薄膜発熱素子5の発熱
抵抗層14には別工程でPイオンを打ち込む。
In the above-described embodiment, the n-type regions 17, 21, 26 and the p-type region 29 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
22 and 27 are removed by etching, and P ions are p-type region 2
Spreads in 0,25. Therefore, P ions are implanted into the heating resistance layer 14 of the thin film heating element 5 in a separate step.

また、上述した実施例ではn型領域21、26を形成して
からp型領域29を形成したが、これに限らず、p型領域
29を形成してからn型領域21、26を形成してもよい。ま
た、多結晶シリコン層36はn型領域21、26およびp型領
域29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 29 is formed after the n-type regions 21 and 26 are formed.
The n-type regions 21 and 26 may be formed after the formation of 29. Alternatively, the polycrystalline silicon layer 36 may be formed after forming the n-type regions 21 and 26 and the p-type region 29.

さらに、単結晶のシリコン基板10に各素子を形成した
が、これに限らず、絶縁基板の表面に多結晶シリコン層
を形成し、この多結晶シリコン層に所定の不純物をドー
プして薄膜発熱素子5やトランジスタ等の各素子を形成
してもよい。
Furthermore, although each element was formed on the single crystal silicon substrate 10, the present invention is not limited to this. A polycrystalline silicon layer is formed on the surface of the insulating substrate, and a predetermined impurity is doped into the polycrystalline silicon layer to form a thin film heating element. 5 and each element such as a transistor may be formed.

[発明の効果] 以上詳細に説明したように、この発明のサーマルヘッ
ドによれば、基板上に多数の薄膜抵抗素子およびこれを
駆動する回路素子を一体に形成したので、装置全体の小
型化を図ることができるとともに、外部回路との接続用
のバンプ電極数を極めて少なくすることができ、接続作
業が簡単で容易にできる。また、配線導体のパッド部に
金よりなるバンプ電極を保護膜上へ突出し状に形成した
ので、このバンプ電極に外部回路等を確実かつ良好に接
続でき、しかも接続信頼性の高いものを得ることができ
る。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the thermal head of the present invention, since a large number of thin film resistance elements and circuit elements for driving the thin film resistance elements are integrally formed on the substrate, the overall size of the apparatus can be reduced. In addition to this, the number of bump electrodes for connection to an external circuit can be extremely reduced, and the connection operation can be made simple and easy. In addition, since a bump electrode made of gold is formed on the pad portion of the wiring conductor so as to protrude above the protective film, an external circuit or the like can be connected to the bump electrode reliably and satisfactorily, and a connection with high connection reliability can be obtained. Can be.

また、この発明のサーマルヘッドの製造方法によれ
ば、基板上に各ブロックごとに多数の薄膜発熱素子、回
路素子、配線導体および複数のパッド部を形成し、これ
らの全表面を保護膜で被覆した後、前記各パッド部に対
応する部分の前記保護膜を除去し、この各パッド部に金
よりなるバンプ電極を形成し、しかる後、前記基板を各
ブロックごとに切断して個々のサーマルヘッドを得るよ
うにしたので、1度に多数のサーマルヘッドを得ること
ができ、生産性が極めて良い。
According to the method of manufacturing a thermal head of the present invention, a large number of thin film heating elements, circuit elements, wiring conductors, and a plurality of pad portions are formed on a substrate for each block, and the entire surface is covered with a protective film. After that, the protective film in a portion corresponding to each of the pad portions is removed, a bump electrode made of gold is formed on each of the pad portions, and thereafter, the substrate is cut into blocks to form individual thermal heads. , A large number of thermal heads can be obtained at one time, and the productivity is extremely good.

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

第1図〜第7図はこの発明の一実施例を示し、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図のサーマルヘッ
ドの回路構成図、第4図(A)〜(K)はサーマルヘッ
ドの製造工程を示す各拡大断面図、第5図はサーマルヘ
ッドにフレキシブルシートを接合した状態の平面図、第
6図はサーマルヘッドにフレキシブルシートを熱圧着治
具により接合する状態を示す図、第7図はサーマルヘッ
ドの使用状態を示す図である。 4……トランジスタ素子、5……薄膜発熱素子、10……
シリコン基板、11……バンプ電極、14……発熱抵抗層、
15……保護膜、24、28、30……配線パターン、31……パ
ッド部。
1 to 7 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an enlarged sectional view of a main part of a thermal head, and FIGS. 2 (A) and 2 (B).
3 is a plan view of a principal part showing different etching states of the polycrystalline silicon layer of the thin film heating element, FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the thermal head of FIG. 1, and FIGS. FIG. 5 is a plan view showing a state in which a flexible sheet is joined to a thermal head. FIG. 6 is a view showing a state in which the flexible sheet is joined to a thermal head by a thermocompression jig. FIG. 4 is a diagram showing a use state of the thermal head. 4 ... transistor element, 5 ... thin film heating element, 10 ...
Silicon substrate, 11 ... bump electrode, 14 ... heating resistance layer,
15 ... Protective film, 24, 28, 30 ... Wiring pattern, 31 ... Pad part.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】多数の薄膜抵抗素子と、 前記各薄膜抵抗素子を駆動する回路素子と、 複数のパッド部を有し、所定のパターン状に形成された
配線導体と、 前記各パッド部を除いて前記各薄膜抵抗素子、前記回路
素子および前記配線導体を被覆する保護膜と、 前記各パッド部上に形成された金よりなる複数のバンプ
電極と、 を1枚の半導体基板に設けたことを特徴とするサーマル
ヘッド。
1. Excluding a plurality of thin-film resistance elements, a circuit element for driving each of the thin-film resistance elements, a wiring conductor having a plurality of pad portions, formed in a predetermined pattern, and excluding each of the pad portions. A protective film covering each of the thin-film resistance elements, the circuit element and the wiring conductor, and a plurality of bump electrodes made of gold formed on each of the pad portions, provided on a single semiconductor substrate. Characteristic thermal head.
【請求項2】基板を複数のブロックに区分し、各ブロッ
クごとに多数の薄膜発熱素子および回路素子を配列形成
する工程と、 前記各ブロックごとに前記薄膜発熱素子および前記回路
素子を接続する配線導体および複数のパッド部を形成す
る工程と、 前記基板の全面を保護膜で被覆する工程と、 前記基板に形成された各パッド部に対応する部分の前記
保護膜を除去する工程と、 前記各パッド部上に金よりなるバンプ電極を形成する工
程と、 前記基板を各ブロックごとに切断して個々のサーマルヘ
ッドを得る工程と、 を有することを特徴とするサーマルヘッドの製造方法。
2. A step of dividing a substrate into a plurality of blocks and arranging and forming a large number of thin-film heating elements and circuit elements for each block; and wiring for connecting the thin-film heating elements and circuit elements for each block. A step of forming a conductor and a plurality of pad portions; a step of covering the entire surface of the substrate with a protective film; a step of removing the protective film in a portion corresponding to each pad portion formed on the substrate; A method of manufacturing a thermal head, comprising: a step of forming a bump electrode made of gold on a pad portion; and a step of cutting the substrate into blocks to obtain individual thermal heads.
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JPS62242552A (en) * 1986-04-15 1987-10-23 Sony Corp Thin film thermal head
JPS63126769A (en) * 1986-11-17 1988-05-30 Hitachi Ltd Thermal head
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