JP3155077B2 - Tft搭載型サーマルヘッド - Google Patents

Tft搭載型サーマルヘッド

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はTFT(薄膜トランジス
タ)搭載型サーマルヘッドに係り、特にサーマルヘッド
の発熱体のドライバー部にあたる電子回路部をTFTで
形成し、これとサーマルヘッドの発熱体部を同一のアル
ミナ基板上に形成するTFT搭載型サーマルヘッドに関
する。
【0002】
【従来の技術】サーマルヘッドは、ワードプロセッサ、
コンピュータ、ファクシミリ等の出力装置に多用されて
いる。
【0003】サーマルヘッドは通常、発熱体部と、これ
を駆動する駆動スイッチやシフトレジスタ等から成る電
子回路部とから成る。従来、サーマルヘッドは例えば図
7に示す如く構成されている。
【0004】即ち、3〜4mmの厚さのアルミニウムマ
ウント71上に、60μm程度のグレーズ層を有するア
ルミナ基板72とプリント回路基板(以下PCBとい
う)73を設け、グレーズ層を有するアルミナ基板上に
非単結晶半導体層から成る発熱抵抗体部74を形成し、
PCB73上はシフトレジスタ及び駆動スイッチング部
を構成する個別IC部75、サーミスタ76、コンデン
サ77、77等を搭載する。
【0005】発熱抵抗体部74のリード電極と個別IC
部の電極間はワイヤボンディングによって接続する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図7の如き
従来の構造のサーマルヘッドでは、発熱体部74とそれ
に対応する個別IC部75はそれぞれ別個の基板上に設
けられており、各々の間をボンディングする構造のた
め、個別IC部75等を搭載するPCB基板の面積が大
きくなり、その結果アルミニウムマウントの面積も大き
なり、サーマルヘッド自体の小型化に限界がある。
【0007】また、個別のICをはじめ、PCB、アル
ミニウムマウントとも安価でなく、このような構造のサ
ーマルヘッドのコストはこれらの価格に大きく依存す
る。従って、個別ICを多く用いる上、PCBやアルミ
ニウムマウントの面積の大きい従来の構造ではコストの
面でも問題があった。
【0008】それ故、本発明の目的は小型化、低コスト
化を実現するサーマルヘッドを提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明者は、鋭意研究の結果、グレーズ層を有する
アルミナ基板上に形成した活性シリコン層に、発熱体部
のみでなくシフトレジスタや駆動スイッチング部を構成
するトランジスタ部を一体化して構成することにより、
サーマルヘッドの小型化、低コスト化が図れ、かつ特性
の良いものが得られることを見出した。
【0010】
【作用】活性シリコン層中に形成するTFTを用いて、
駆動スイッチング部及びシフトレジスタ等を含む薄膜ト
ランジスタ部を形成したので、全体を小型化できる。し
かも発熱体部はTFTを形成する工程とその工程を一部
共有して形成することができる。
【0011】また駆動スイッチング部には、カスケード
結合回路を用い、活性シリコン層の厚みはnチャンネル
の場合は3000Å以上、pチャンネルの場合は400
0Å以上であると特性の良いTFTを得ることができ
る。
【0012】
【実施例】本発明の実施例を図1〜図6によって説明す
る。図1は本発明のTFT搭載型サーマルヘッドの要部
平面構成図、図2はサーマルヘッドのドライバー部の回
路の一例を示す図、図3は活性シリコン層の厚みとTF
Tの特性との関係を示す図、図4、図5は本発明のTF
T搭載型サーマルヘッドの製造工程説明図、図6は本発
明のサーマルヘッドの他の製造工程の一部説明図であ
る。
【0013】図1において、1はアルミニウムマウン
ト、2は図4以下に示されるグレーズ層2−1を有する
アルミナ基板、3はPCB、4は発熱体部、4−1は発
熱抵抗体部、4−2は共通電極、4−3はリード電極、
5はシフトレジスタと駆動スイッチングトランジスタ等
を含むTFTで構成される薄膜トランジスタ部、6はコ
ネクタ部を示す。図2〜図6において、同一符号は同一
部分を示す。
【0014】図1において、アルミニウムマウント1上
には、グレーズ処理を全面に施されて形成されたグレー
ズ層を有するアルミナ基板2とPCB3とを設ける。グ
レーズ層を有するアルミナ基板2上に、nチャンネルの
場合は3000Å以上の、pチャンネルの場合は400
0Å以上の膜厚を有する活性シリコン層を設け、この活
性シリコン層を用いて発熱体部4、薄膜トランジスタ部
5を構成する。一方、PCB3上には外部回路との接触
に必要なコネクタ部6を設ける。
【0015】図2は、トランジスタ部5の回路の一例を
示す。同図において、7は駆動スイッチング部、8はシ
フトレジスタを示し、これらを一体化してTFTで構成
して薄膜トランジスタ部5とする。
【0016】図2からも明らかなように駆動スイッチン
グ部7として、例えばカスケード結合回路を用い、これ
により駆動速度が速くなる。駆動スイッチング部7はp
チャンネル、nチャンネルどちらでもよいが、チャンネ
ル移動度μは100cm2 /v.sec以上、オン抵抗は
400Ω以下であることが実用上好ましい。
【0017】TFTのチャンネル移動度μやオン抵抗は
TFTを形成する活性シリコン層の厚みに関係する。図
3に活性シリコン層の厚みとチャンネル移動度μ、オン
抵抗の関係を表す。
【0018】図3において、実線A、実線Cがnチャン
ネルTFT、点線B、点線DがpチャンネルTFTを示
し、実線A、点線Bが活性シリコン層の厚みとチャンネ
ル移動度μの関係を示し、実線C、点線Dが活性シリコ
ン層の厚みとTFTのオン抵抗の関係を示す。
【0019】駆動スイッチの特性の前記要求から図3を
参照すると、活性シリコン層の厚みはnチャンネルTF
Tで3000Å、pチャンネルTFTで4000Å以上
の厚みが必要であることが明らかである。ここで、従来
特開昭62−204964号公報に記載のように、石英
・ガラス・グレ−ズドセラミックス基板上に活性層を用
いて、その層の膜厚を800Å以下とし、移動度μを大
きくしている例もあるが、本発明のような低温プロセス
においては、むしろ膜厚が大きい方が特性がよいことが
わかる。
【0020】次に本発明のサーマルヘッドの製造工程を
図4、図5により説明する。図4、図5は本発明のサー
マルヘッドの発熱抵抗体部の一部とトランジスタ部のT
FTの一部の製造工程を示す断面図である。
【0021】図4(a)に示す如く、まずアルミナ基板
2上に60μm程度の厚さにグレーズ処理を施し、グレ
ーズ層2−1を有するアルミナ基板2を形成する。グレ
ーズ層2−1は、この上に形成するサーマルヘッドの発
熱体部の蓄熱層としても作用する。
【0022】グレーズ層2−1を有するアルミナ基板2
上にジンラン(Si2 6 )ガスを用いた減圧CVD法
によりa−Si層を約4000Åの厚さで成膜する。成
膜条件は以下の通りである。
【0023】 Si2 6 ガス 100SCCM 圧力 0.3Torr Heガス 200SCCM 加熱温度 500℃〜570℃ 膜厚成長速度 50Å〜500Å/分 次にa−Si層を550℃〜600℃で8時間〜56時
間加熱し、活性シリコン層41とする。活性シリコン層
41の膜厚は約4000Åである。
【0024】図4(b)に示す如く、活性シリコン層4
1を選択的にエッチングして発熱抵抗体層として用いる
部分41−1とトランジスタ部を構成するTFT形成部
41−2とに区分する。
【0025】図4(c)に示す如く、活性シリコン層4
1−1、41−2にフィールド酸化膜用のSiO2 膜4
2をRFスパッタリングにより形成した後、レジストに
よりこのSiO2 膜42をパターニングしてTFTのチ
ャンネル部と発熱体部4の発熱抵抗体層を形成する部分
を開孔する。
【0026】図4(d)に示す如く、SiO2 膜42を
含む基板全体にゲート酸化膜43用のSiO2 膜43−
1を形成する。ゲート酸化膜43としてはスパッタリン
グによるSiO2 膜43−1を用いることにより、耐圧
性がよく、水素化により界面準位密度の低い酸化膜を得
る。
【0027】成膜条件は以下の通りである O2 圧 4ミリTorr 使用電力 1.5KW 成膜温度 150℃ ターゲットサブストレート(Ts) 150mW 膜厚 500Å〜1500Å 次にこの上にゲート電極用のa−Si層44−1を形成
する。
【0028】図4(e)に示す如く、2段階のフォトレ
ジストを用いたエッチングにより、ゲート電極のパター
ニングを行い、ゲート酸化膜43、ゲート電極44を形
成する。図5(a)に示す如く、次に、イオン打込み用
のマスクとして、一方のチャンネル部開孔部にレジスト
45を形成し、開孔部に例えばリン(P)イオン注入法
によりドープする。これによりnチャンネルTFTのチ
ャンネル部の不純物イオン濃度を所望の濃度に均一に調
整することが出来るとともに、発熱体部の各発熱抵抗体
4−1・・・毎の抵抗値を均一にすることができること
になる。
【0029】図5(b)に示す如く、次にこのレジスト
45を剥離し、第2のイオン打込みのためのマスク用レ
ジスト46を形成する。この時、マスク用レジスト46
は発熱抵抗体層4−1も被覆する。次いで開孔部に例え
ば、ホウ素(B)イオンをドープし、C−MOSTFT
を含む所定のTFT部と発熱体部を形成する。
【0030】図5(c)に示す如く、レジスト46を剥
離後、N2 雰囲気中で550℃〜600℃で24時間加
熱し、ドーパントの活性化とともに、ゲート電極用a−
Si層の結晶化を行う。
【0031】さらに例えばH2 雰囲気中で、400℃、
30分間加熱して水素化を行い、チャンネル部を含む半
導体層の欠陥準位を減少させる。次に基板全体にスパッ
タリングによって層間絶縁膜としてSiO2 膜47を形
成する。
【0032】図5(d)に示す如く、このSiO2 膜4
7にTFTのコンタクトホール及び発熱体部の各発熱抵
抗体層4−1の幅に合わせた電極形成部を開孔する。電
極用のアルミニウム膜を成膜後、パターニングして、T
FT間の配線層48および発熱抵抗体の電極層4−3を
形成する。
【0033】次に、各発熱抵抗体層4−1と電極層を含
む発熱体部4に例えば、La、Si、O、Nから構成さ
れるLaSiONから成る耐摩耗層50を被覆して、グ
レーズ層2−1を有するアルミナ基板2上の活性シリコ
ン層中に、発熱体部4とドライバー部5を構成するTF
T部分を一体化して構成する。
【0034】なお、前記製造工程では、発熱体部4の発
熱抵抗体として、TFT形成時の活性シリコン層へのイ
オン注入層を用いた例について説明したが、本発明はこ
れに限られるものではない。
【0035】例えばTFT形成時のゲート電極用の非単
結晶半導体層をパターニングして、発熱抵抗体部として
用いることもできる。この製造工程を図6を用いて説明
する。
【0036】図6(a)に示す如く、まずグレーズ層2
−1を有するアルミナ基板2上に前記図4と同様の製造
工程を用いて活性シリコン層41を形成する。図6
(b)に示す如く、次に活性シリコン層41にフィール
ド酸化膜用SiO2 膜42をRFスパッタリングにより
形成した後、レジストによりこのSiO2膜42をパタ
ーニングしてチャンネル部を開孔する。
【0037】図6(c)に示す如く、SiO2 膜42を
含む基板全体上にゲート酸化膜43用のSiO2 膜43
−1を図4と同様の製造工程で形成し、さらにゲート電
極用のa−Si層44−1を形成する。
【0038】図6(d)に示す如く、次にこの製造工程
ではa−Si層44−1をゲート電極用にエッチングす
る際、ゲート電極とともに、発熱抵抗体層となる部分4
4−2(図1の4−1に相当)も残すように選択的エッ
チングを行う。その後、ゲート酸化膜43用のSiO2
膜43−1を選択的にエッチングして、ゲート酸化膜4
3を形成する。
【0039】以下、図5(a)以下と同様の工程により
トランジスタ部と発熱体部を形成する。なお、前記説明
では、発熱部として各発熱体が個別に独立した形式のも
のについて説明したが、本発明はこれのみに限定される
ものではなく、独立していない形式のものについても勿
論適用できる。
【0040】
【発明の効果】本発明によればトランジスタ部を個別I
Cを用いずTFTで発熱体部と一体的に高密度化し、
かも活性シリコン層がnチャンネルの場合はその厚みを
3000Å以上に、またpチャンネルの場合はその厚み
を4000Å以上にしたので、TFT搭載型サーマルヘ
ッドを非常に小型化かつ安価にできるのみならず、チャ
ンネル移動度が100cm 2 /v.sec以上、オン抵抗が40
0Ω以下である性能の良いものを得ることができる。
【0041】また、グレーズ層を有するアルミナ基板上
に発熱体部を形成するとともに、シフトレジスタ及び駆
動スイッチング部を含むトランジスタ部をTFTによっ
て構成するので、従来、PCB上に搭載していた個別I
Cを用いる必要がない。
【0042】そのため高価な個別ICを用いない上、P
CB上には小型のコネクタ部のみ搭載すればよいのでP
CBの面積が最小限になり、高価なPCBも必要最小限
度に押さえられることが出来、サーマルヘッド自体のコ
ストを大幅に下げることができる。
【0043】また、TFTと発熱体部を同一基板上に形
成するため、その製造工程を共有することができる。例
えば、TFTの各領域を形成するために活性シリコン層
中にドーパントをイオン注入する工程と、発熱体部の発
熱抵抗体層を活性シリコン層中にドーパントをイオン注
入して形成する工程を同時に行うことができる。
【0044】あるいはTFTのゲート電極を形成するた
めに設ける非単結晶半導体層を形成する工程と、発熱体
部の発熱抵抗体層として作用する非単結晶半導体層を形
成する工程を同時に行うことができる。
【0045】また、トランジスタ部を個別ICを用いず
TFTで高密度化することができるので、装置の小型化
にも大いに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のTFT搭載型サーマルヘッドの要部平
面構成図である。
【図2】本発明のTFT部分の回路の一例を示す図であ
る。
【図3】本発明を構成する活性シリコン層の厚みと、こ
こに形成するTFTの特性との関係を示す図である。
【図4】本発明の一実施例の製造工程説明図の一部であ
る。
【図5】本発明の一実施例の製造工程説明図のうち図4
の次工程説明図である。
【図6】本発明の他の製造工程説明図の一部である。
【図7】従来のサーマルヘッドの要部平面構成図であ
る。
【符号の説明】
2 グレーズ層を有するアルミナ基板 3 PCB 4 発熱体部 4−1 発熱抵抗体部 5 薄膜トランジスタ部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グレーズ層を有するアルミナ基板上に設
    けた3000Å以上の厚みのnチャンネルの活性シリコ
    ン層に、発熱体部と、駆動スイッチ回路とシフトレジス
    タを具備する薄膜トランジスタ部とを設けることを特徴
    とするTFT搭載型サーマルヘッド。
  2. 【請求項2】 グレーズ層を有するアルミナ基板上に設
    けた4000Å以上の厚みのpチャンネルの活性シリコ
    ン層に、発熱体部と、駆動スイッチ回路とシフトレジス
    タを具備する薄膜トランジスタ部とを設けることを特徴
    とするTFT搭載型サーマルヘッド。
  3. 【請求項3】 前記発熱体部は、前記活性シリコン層上
    に形成した非単結晶半導体層を用いることを特徴とする
    請求項1または2記載のTFT搭載型サーマルヘッド。
  4. 【請求項4】 前記発熱体部は、前記活性シリコン層中
    にイオンを選択的に注入して形成した層を用いることを
    特徴とする請求項1または2記載のTFT搭載型サーマ
    ルヘッド。
  5. 【請求項5】 TFT部の駆動スイッチ回路として、カ
    スケード結合回路を用いることを特徴とする請求項1ま
    たは2記載のTFT搭載型サーマルヘッド。
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