JP3247426B2 - Head and method of manufacturing the same - Google Patents

Head and method of manufacturing the same

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JP3247426B2
JP3247426B2 JP16310392A JP16310392A JP3247426B2 JP 3247426 B2 JP3247426 B2 JP 3247426B2 JP 16310392 A JP16310392 A JP 16310392A JP 16310392 A JP16310392 A JP 16310392A JP 3247426 B2 JP3247426 B2 JP 3247426B2
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
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    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14088Structure of heating means
    • B41J2/14112Resistive element
    • B41J2/14129Layer structure

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
用のヘッドに関し、特に熱エネルギー発生手段を有する
ヘッドおよびその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head for an ink jet recording apparatus, and more particularly to a head having a thermal energy generating means and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在知られている各種の記録法のなかで
も、記録時に騒音の発生がほとんどないノンインパクト
記録方法であってかつ高速記録が可能であり、しかも普
通紙に特別の定着処理を必要とせずに記録の行えるいわ
ゆる液体噴射記録法(インクジェット記録法)は、極め
て有用な記録方法である。この液体噴射記録法について
は、これまでにも様々な方法が提案され改良が加えられ
て商品化されたものもあれば現在もなお実用化への努力
が続けられているものもある。
2. Description of the Related Art Among various recording methods known at present, it is a non-impact recording method in which almost no noise is generated at the time of recording, high-speed recording is possible, and a special fixing process is performed on plain paper. The so-called liquid jet recording method (ink jet recording method) that can perform recording without requiring is an extremely useful recording method. As for the liquid jet recording method, various methods have been proposed so far, some of which have been commercialized with improvements, and some of which are still being put to practical use.

【0003】液体噴射記録法は、インクと称される記録
液の液滴(droplet)を種々の作用原理で飛翔さ
せ、それを紙などの記録媒体に付着させて記録を行うも
のである。
[0003] In the liquid jet recording method, recording is performed by causing droplets of a recording liquid called ink to fly according to various working principles and attaching the droplets to a recording medium such as paper.

【0004】そして、本件出願人もかかる液体噴射記録
法に係わる新規方法について既に提案を行っている。こ
の新規方法はU.S.Patent No.4,72
3,129号において提案されており、その基本原理は
次に概説する通りである。つまり、この液体噴射記録法
は、記録液を収容することのできる作用室中に導入され
た記録液に対し情報信号として熱的パルスを与え、これ
により記録液が蒸気泡を発生する過程で生ずる作用力に
従って前記作用室に連通した液体吐出口より前記記録液
を吐出して小液滴として飛翔せしめ、これを記録媒体に
付着させて記録を行う方法である。
[0004] The present applicant has already proposed a new method relating to the liquid jet recording method. This new method is described in U.S. Pat. S. Patent No. 4,72
No. 3,129, the basic principle of which is as outlined below. In other words, this liquid jet recording method gives a thermal pulse as an information signal to a recording liquid introduced into a working chamber capable of containing the recording liquid, thereby generating a vapor bubble in a process in which the recording liquid generates a vapor bubble. According to this method, the recording liquid is discharged from a liquid discharge port communicating with the working chamber in accordance with the acting force, and is made to fly as small droplets, and is attached to a recording medium to perform recording.

【0005】ところで、この方法は高密度マルチアレー
構成にして高速記録,カラー記録に適合させやすく、実
施装置の構成が従来のそれに比べて簡略であるため、記
録ヘッドとして全体的にはコンパクト化が図れかつ量産
に向くこと、半導体分野において技術の進歩と信頼性の
向上が著しいIC技術やマイクロ加工技術の長所を十二
分に利用することで長尺化が容易であること等の利点が
あり、適用範囲の広い方法である。
In this method, a high-density multi-array configuration is easily adapted to high-speed recording and color recording, and the configuration of the apparatus for implementing the method is simpler than that of the conventional apparatus. It has the advantages of being able to be designed and mass-produced, and being able to make full use of the advantages of IC technology and micro-machining technology, which have made remarkable advances in technology and reliability in the semiconductor field. Is a flexible way.

【0006】上記液体噴射記録法に用いる液体噴射記録
装置の特徴的な記録ヘッドには、液体吐出口より記録液
を吐出して飛翔的液滴を形成するための熱エネルギー発
生手段が設けられている。
A characteristic recording head of a liquid jet recording apparatus used in the above liquid jet recording method is provided with a thermal energy generating means for discharging recording liquid from a liquid discharge port to form flying droplets. I have.

【0007】図1は上述した記録ヘッドを説明するため
の模式図である。基板21上にはAl電極14に流れる
電流により熱を発生する熱発生部18が設けられてい
る。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the above-described recording head. On the substrate 21, a heat generating portion 18 that generates heat by a current flowing through the Al electrode 14 is provided.

【0008】その上に、インク吐出口17,インク液路
16,共通インク室12,インク供給口19を形成する
ための溝が設けられた天板部材13を貼り合わされて記
録ヘッドが構成される。符号4は絶縁層に設けられたコ
ンタクトホール5を介して下地の電極14と接続される
配線であり、外部からの駆動信号(電流)が配線に与え
られる。
On top of this, a top plate member 13 provided with a groove for forming an ink discharge port 17, an ink liquid path 16, a common ink chamber 12, and an ink supply port 19 is attached to form a recording head. . Reference numeral 4 denotes a wiring connected to the underlying electrode 14 via the contact hole 5 provided in the insulating layer, and an external drive signal (current) is applied to the wiring.

【0009】図2および図3は従来の記録ヘッドにおけ
る熱エネルギ発生手段の構造を示す図であって、図2は
平面図であり、図3は図2におけるA−A′線による断
面図である。図3において符号21はシリコン(Si)
基板である。このSi基板21の上には、蓄熱及び電気
的絶縁をとるためのSiO2 からなる蓄熱層2が設けら
れている。この蓄熱層2は例えばSi基板21の表面を
熱酸化することにより形成され、あるいはスパッタリン
グ等によりSi基板21の表面上に積層される。蓄熱層
2の上にはHfB2 等からなる発熱抵抗層3がスパッタ
リング等により所定の膜厚で成膜されている。この発熱
抵抗層3の上にはAl電極14がスパッタリング等によ
り所定の膜厚で設けられ、図3に示すようにフォトリソ
グラフィ技術により所定形状にパターニングされてい
る。Al電極14の間に位置する発熱抵抗層3は露出し
ている。この露出部分はAl電極14から供給される電
力により発熱する熱発生部18となっている。これらA
l電極14と熱発生部18とは電気熱変換素子を構成し
ている。この電気熱変換素子は、熱発生部18と、Al
電極14とのギャップに起因する凹部を有している。
2 and 3 are views showing the structure of a thermal energy generating means in a conventional recording head. FIG. 2 is a plan view, and FIG. 3 is a sectional view taken along line AA 'in FIG. is there. In FIG. 3, reference numeral 21 denotes silicon (Si).
It is a substrate. On the Si substrate 21, a heat storage layer 2 made of SiO 2 for providing heat storage and electrical insulation is provided. The heat storage layer 2 is formed, for example, by thermally oxidizing the surface of the Si substrate 21, or is laminated on the surface of the Si substrate 21 by sputtering or the like. On the heat storage layer 2, a heating resistance layer 3 made of HfB 2 or the like is formed with a predetermined thickness by sputtering or the like. An Al electrode 14 is provided with a predetermined thickness on the heating resistance layer 3 by sputtering or the like, and is patterned into a predetermined shape by photolithography as shown in FIG. The heating resistance layer 3 located between the Al electrodes 14 is exposed. This exposed portion serves as a heat generating portion 18 that generates heat by electric power supplied from the Al electrode 14. These A
The l-electrode 14 and the heat generator 18 constitute an electrothermal conversion element. This electrothermal conversion element includes a heat generating portion 18 and Al
It has a recess due to the gap with the electrode 14.

【0010】このような電気熱変換素子の上には、これ
ら各要素がインクに触れて電蝕してしまうのを防止する
ための保護層7が設けられている。耐インク保護層7は
図3に示すように2層構造となっていることが多い。こ
の例では耐インク保護層7はインクに対して熱発生部1
8を遮蔽する役割を担っているSiO2 からなる下層8
と、インクの消泡時に発生するキャビテーションに耐え
るための耐キャビテーション層として役割を果たすTa
からなる上層9とから構成されている。なお、必要に応
じて上下両保護層9および8間にTaの接着強度を上げ
るための酸化タンタルからなる不図示の層が設けられる
ことがある。
[0010] On such an electrothermal conversion element, a protective layer 7 for preventing these elements from being in contact with the ink and being electrolytically corroded is provided. The ink-resistant protective layer 7 often has a two-layer structure as shown in FIG. In this example, the ink-resistant protective layer 7 is a heat-generating portion 1 for the ink.
Lower layer 8 made of SiO 2 serving to shield 8
And Ta serving as a cavitation-resistant layer for withstanding cavitation generated when the ink is defoamed.
And an upper layer 9 composed of If necessary, a layer (not shown) made of tantalum oxide may be provided between the upper and lower protective layers 9 and 8 to increase the adhesive strength of Ta.

【0011】図4は各電気熱変換素子を接続する接続部
の断面図である。電極14と配線4とはコンタクトホー
ル5を介して接続されている。
FIG. 4 is a sectional view of a connecting portion for connecting each electrothermal converting element. The electrode 14 and the wiring 4 are connected via the contact hole 5.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
では図4に示したようにコンタクトホールの段差(ステ
ップ)が大きい所にAl配線4を成膜するために、以下
のような問題点があった。
However, in the conventional example, as shown in FIG. 4, since the Al wiring 4 is formed at a place where the step (step) of the contact hole is large, there are the following problems. Was.

【0013】1)発熱抵抗層または電極および配線を基
板上に、例えば、400dpi〜1000dpi程度に
高密度に配置して、高精密で高画質の記録を行なおうと
する場合は、配線の微細化によって保護膜8の段差は大
きくなりかつ急崚となり、その上に形成される配線の加
工精度,信頼性を低下させる。また、コンタクトホール
のAl配線4の被覆性が悪く、しかも形成されるAlは
多結晶であり、高密度の電流を流すと、配線金属原子が
移動する現象、すなわち、エレクトロマイグレーション
が起きる。このエレクトロマイグレーションによって結
晶粒界に沿ったボイドの発生、ボイドの集合による粗大
化、あるいはAl原子の集まった場所でのヒロックスも
しくはウィスカの成長が起き、最終的にはボイドの成長
に伴って配線断面積の減少による配線の発熱,溶断にた
ち至る。
1) In order to perform high-precision and high-quality recording by arranging heat-generating resistance layers or electrodes and wiring on a substrate at a high density of, for example, about 400 dpi to 1000 dpi, miniaturization of wiring is required. As a result, the step of the protective film 8 becomes large and sharp, and the processing accuracy and reliability of the wiring formed thereon are reduced. In addition, the coverage of the Al wiring 4 in the contact hole is poor, and the formed Al is polycrystalline. When a high-density current flows, a phenomenon in which wiring metal atoms move, that is, electromigration occurs. Due to this electromigration, voids are generated along the crystal grain boundaries, coarsening occurs due to the aggregation of voids, or hillocks or whiskers grow at locations where Al atoms are gathered. Heating and fusing of the wiring due to the reduced area may result.

【0014】2)コンタクトホール5の部分をインク液
室12内に配置する構成の場合には、段差被覆性が悪い
ために、インクと配線とが接触し、腐食やインクの電気
分解等が生じる。
2) In the case of the configuration in which the contact hole 5 is disposed in the ink liquid chamber 12, the ink and the wiring come into contact with each other due to poor step coverage, causing corrosion, electrolysis of the ink, and the like. .

【0015】本発明の目的は、上記問題点を解決し、マ
イグレーション耐性に優れ、信頼性の高いヘッドおよび
その製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and provide a highly reliable head having excellent migration resistance and a method of manufacturing the same.

【0016】本発明の別の目的は電気熱変換素子の設け
られた基体表面を平坦にしたヘッドおよびその製造方法
を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a head having a flat surface of a substrate provided with an electrothermal transducer and a method of manufacturing the same.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のヘッドは、インクを吐出するために
用いられる熱エネルギーを発生する吐出エネルギー発生
素子を有するインクジェット記録装置用のヘッドにおい
て、導電性表面を有する基板上の選択的CVD法により
形成された導電体と、絶縁層とで形成された平坦な表面
上に平坦な発熱抵抗体層が設けられ、さらに該発熱抵抗
体層上に保護層が設けられることにより吐出エネルギー
発生素子が形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a head for an ink jet recording apparatus having a discharge energy generating element for generating thermal energy used for discharging ink. , A flat heating resistor layer is provided on a flat surface formed of a conductor formed by a selective CVD method on a substrate having a conductive surface, and an insulating layer; An ejection energy generating element is formed by providing a protective layer thereon.

【0018】[0018]

【0019】本発明のヘッドは、インクを吐出するため
に用いられる熱エネルギーを発生する吐出エネルギー発
生素子を有するインクジェット記録装置用のヘッドにお
いて、半導体の表面を有する基板を有し、該基板上に設
けられた一対の開口部を有する絶縁層と該絶縁層の一対
の開口部に選択的CVD法により形成された導電体とに
よって形成された平坦な表面上に平坦な発熱抵抗体層が
設けられ、さらに該発熱抵抗体層上に保護層が設けられ
ることにより吐出エネルギー発生素子が形成されている
ことを特徴とする。
The head according to the present invention is a head for an ink jet recording apparatus having an ejection energy generating element for generating thermal energy used for ejecting ink. The head has a substrate having a semiconductor surface. A flat heating resistor layer is provided on a flat surface formed by an insulating layer having a pair of provided openings and a conductor formed by selective CVD in the pair of openings of the insulating layer. Further, an ejection energy generating element is formed by providing a protective layer on the heating resistor layer.

【0020】本発明のヘッドは、インクを吐出するため
に用いられる熱エネルギーを発生する吐出エネルギー発
生素子を有するインクジェット記録装置用のヘッドにお
いて、一対の凹部が設けられた絶縁性の表面を有する基
板を有し、該一対の凹部内にそれぞれ選択的CVD法に
より形成される一対の導電体と該絶縁性の表面とにより
形成された平坦な表面上に、平坦な発熱抵抗体層が設け
られ、さらに該発熱抵抗体層上に保護層が設けられるこ
とにより吐出エネルギー発生素子が形成されていること
を特徴とする。
A head according to the present invention is a head for an ink jet recording apparatus having an ejection energy generating element for generating thermal energy used for ejecting ink, and a substrate having an insulating surface provided with a pair of concave portions. A flat heating resistor layer is provided on a flat surface formed by a pair of conductors formed in the pair of recesses by the selective CVD method and the insulating surface, respectively, Further, a discharge energy generating element is formed by providing a protective layer on the heating resistor layer.

【0021】本発明のヘッドは、インクを吐出するため
に用いられる熱エネルギーを発生する電気熱変換体と、
該電気熱変換体に電気的に接続された配線部と、を有す
るインクジェット記録装置用のヘッドにおいて、前記配
線部は、基板上に設けられた発熱抵抗層と、該発熱抵抗
層の上に設けられた一対の導電層と該一対の導電層の上
に設けられた絶縁層と該絶縁層に設けられた開口部と開
口部内に選択的CVD法により形成された導電体が設け
られ該導電体は一対の導電層上に積層されて設けられて
いることを特徴とする。
The head according to the present invention comprises: an electrothermal converter for generating thermal energy used for discharging ink;
In a head for an ink jet recording apparatus having a wiring portion electrically connected to the electrothermal transducer, the wiring portion is provided on a heating resistor layer provided on a substrate and on the heating resistor layer. A pair of conductive layers, an insulating layer provided on the pair of conductive layers, an opening provided in the insulating layer, and a conductor formed by selective CVD in the opening. Is characterized by being provided over a pair of conductive layers.

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】本発明のヘッドの製造方法は、インクを吐
出するために用いられる熱エネルギーを発生する吐出エ
ネルギー発生素子を有するインクジェット記録装置用の
ヘッドの製造方法において、導電性表面を有する基板上
に絶縁層を形成し、該絶縁層に該導電性表面が露出する
開口部を形成し、該開口部に選択的CVD法により導電
体を形成して、該導電体と該絶縁層とにより実質的に平
坦な表面を形成し、該実質的に平坦な表面上に平坦な発
熱抵抗体層を形成し、該発熱抵抗体層に接続する導電層
を前記絶縁層上に形成し、該発熱抵抗体層上に保護層を
設けることにより該吐出エネルギー発生素子が形成され
る工程を含むことを特徴とする。
According to the method of manufacturing a head of the present invention, there is provided a method of manufacturing a head for an ink jet recording apparatus having an ejection energy generating element for generating thermal energy used for ejecting ink. Forming an insulating layer, forming an opening in the insulating layer where the conductive surface is exposed, forming a conductor in the opening by a selective CVD method, and forming a conductor substantially by the conductor and the insulating layer; Forming a flat heating surface on the substantially flat surface, forming a flat heating resistor layer on the substantially flat surface, forming a conductive layer connected to the heating resistor layer on the insulating layer, A step of forming the ejection energy generating element by providing a protective layer on the layer.

【0027】本発明のヘッドの製造方法は、インクを吐
出するために用いられる熱エネルギーを発生する吐出エ
ネルギー発生素子を有するインクジェット記録装置用の
ヘッドの製造方法において、半導体基板の表面側に半導
体接合により画成された半導体領域を複数形成し、該半
導体基板上に絶縁層を形成し、該絶縁層に該半導体領域
が露出する開口部を複数設け、該絶縁層の開口部に選択
的CVD法により導電体を形成して、該導電体と該絶縁
層とにより実質的に平坦な表面を形成し、該実質的に平
坦な表面上に平坦な発熱抵抗体層を形成し、該発熱抵抗
体層上に保護層を設けることにより該吐出エネルギー発
生素子が形成される工程を含むことを特徴とする。
The method of manufacturing a head according to the present invention is a method of manufacturing a head for an ink jet recording apparatus having an ejection energy generating element for generating thermal energy used for ejecting ink. A plurality of semiconductor regions defined by the above, an insulating layer is formed on the semiconductor substrate, a plurality of openings are provided in the insulating layer so that the semiconductor region is exposed, and a selective CVD method is provided in the openings of the insulating layer. Forming a substantially flat surface by the conductor and the insulating layer; forming a flat heating resistor layer on the substantially flat surface; A step of forming the ejection energy generating element by providing a protective layer on the layer.

【0028】あるいは本発明のヘッドの製造方法は、イ
ンクを吐出するために用いられる熱エネルギーを発生す
る吐出エネルギー発生素子を有するインクジェット記録
装置用のヘッドの製造方法において、半導体の表面を有
する基板上に絶縁層を形成し、該絶縁層に該半導体の表
面が露出する一対の開口部を設け、絶縁層の開口部に選
択的CVD法により導電体を形成して、該導電体と該絶
縁層とにより実質的に平坦な表面を形成し、該実質的に
平坦な表面上に平坦な発熱抵抗体層を形成し、該発熱抵
抗体層上に保護層を設けることにより該吐出エネルギー
発生素子が形成される工程を含むことを特徴とする。
Alternatively, the method of manufacturing a head according to the present invention is directed to a method of manufacturing a head for an ink jet recording apparatus having an ejection energy generating element for generating thermal energy used for ejecting ink. Forming a pair of openings through which the surface of the semiconductor is exposed, forming a conductor in the openings of the insulating layer by a selective CVD method, and forming the conductor with the insulating layer. Forming a substantially flat surface, forming a flat heating resistor layer on the substantially flat surface, and providing a protective layer on the heating resistor layer to form the ejection energy generating element. It is characterized by including a forming step.

【0029】また、本発明のヘッドの製造方法は、イン
クを吐出するために用いられる熱エネルギーを発生する
吐出エネルギー発生素子を有するインクジェット記録装
置用のヘッドの製造方法において、絶縁性の表面を有す
る基板に一対の凹部を形成し、該一対の凹部内に選択的
CVD法によって導電体を形成して、該導電体と該表面
とで実質的に平坦な表面を形成し、該実質的に平坦な表
面上に平坦な発熱抵抗体層を形成し、該発熱抵抗体層上
に保護層を設けることにより該吐出エネルギー発生素子
が形成されることを含むことを特徴とする。
The method of manufacturing a head according to the present invention is directed to a method of manufacturing a head for an ink jet recording apparatus having an ejection energy generating element for generating thermal energy used for ejecting ink, wherein the head has an insulating surface. Forming a pair of recesses in the substrate, forming a conductor in the pair of recesses by a selective CVD method, forming a substantially flat surface between the conductor and the surface, and forming the substantially flat surface; Forming a flat heating resistor layer on a flat surface and providing a protective layer on the heating resistor layer to form the discharge energy generating element.

【0030】[0030]

【0031】[0031]

【0032】そして、インク収容部内にインクを注入す
る工程をさらに含むことが好ましい。また、導電体はア
ルミニウムを主成分とする金属からなることが好まし
い。
Preferably, the method further includes a step of injecting the ink into the ink container. Preferably, the conductor is made of a metal containing aluminum as a main component.

【0033】前述したヘッドにおいては前記導電体はア
ルミニウムを主成分とする金属からなることが好まし
い。また、前記ヘッドはインクを収容するインク室と該
インク室に連通する複数のインク吐出口とを有すること
が好ましい。
In the above-described head, the conductor is preferably made of a metal containing aluminum as a main component. Further, it is preferable that the head has an ink chamber for storing ink and a plurality of ink ejection ports communicating with the ink chamber.

【0034】さらに、前記ヘッドは前記電気熱変換体の
発熱面に対して実質的に平行な方向にインクを吐出する
か、前記電気熱変換体の発熱面に対して実質的に交差す
る方向にインクを吐出するものである。
Further, the head ejects ink in a direction substantially parallel to the heat generating surface of the electrothermal transducer, or in a direction substantially intersecting the heat generating surface of the electrothermal converter. This is for discharging ink.

【0035】また、前記ヘッドはインクを収容するイン
ク室を有し、その中にはインクが収容されていることが
好ましい。
Further, it is preferable that the head has an ink chamber for storing ink, and the ink is stored in the ink chamber.

【0036】そして該ヘッドは、記録媒体を記録位置に
保持する手段と、組み合わされてインクジェット記録装
置を構成する。
The head is combined with the means for holding the recording medium at the recording position to constitute an ink jet recording apparatus.

【0037】[0037]

【作用】本発明によれば、選択堆積法を用いるものであ
り、具体的には電気熱変換体の電極の少なくとも一部を
形成する工程、あるいは基体表面の平坦化のために設け
られる部材を形成する工程に選択堆積法を用いるもので
ある。
According to the present invention, the selective deposition method is used. Specifically, a step for forming at least a part of the electrode of the electrothermal transducer or a member provided for flattening the surface of the substrate is used. A selective deposition method is used in the forming step.

【0038】すなわち従来の方法では凹部が形成されて
しまうような個所にのみ選択的に堆積物を形成すること
で大きな凹凸表面が生じることがなくなる。
That is, in the conventional method, a deposit is selectively formed only in a portion where a concave portion is formed, so that a large uneven surface does not occur.

【0039】[0039]

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0040】実施例1 本発明の一実施態様による記録ヘッドの製造方法は、基
体上に、記録液を吐出するための熱エネルギーを前記記
録液に供給する発熱抵抗層を形成する工程と、前記発熱
抵抗層と電気的に接続する電子供与性材料からなる電極
を形成する工程と、前記電極を被覆する保護層を形成す
る工程と、前記保護層に前記電極に達するスルーホール
内に選択堆積法により選択的に金属膜を形成する工程と
を含む。
Example 1 In a method for manufacturing a recording head according to an embodiment of the present invention, a step of forming a heating resistor layer for supplying thermal energy for discharging a recording liquid to the recording liquid on a substrate; Forming an electrode made of an electron donating material that is electrically connected to the heat generating resistance layer; forming a protective layer covering the electrode; and selectively depositing the protective layer in a through hole reaching the electrode. And selectively forming a metal film.

【0041】図5は記録ヘッド基板においてコンタクト
ホールまたはスルーホールと呼ばれる部分の断面図を示
したものである。
FIG. 5 is a sectional view of a portion called a contact hole or a through hole in a recording head substrate.

【0042】まず、Siウエハからなる支持体21上
に、蓄熱層2を作成する。この層を構成する材料として
は、例えば、酸化チタン,酸化バナジウム,酸化ニオ
ブ,酸化モリブデン,酸化タンタル,酸化タングステ
ン,酸化クロム,酸化ジルコニウム,酸化ハフニウム,
酸化ランタン,酸化イットリウム,酸化マンガン等の遷
移金属化合物、更に酸化アルミニウム,酸化カルシウ
ム,酸化ストロンチウム,酸化バリウム,酸化シリコン
等の金属酸化物およびそれらの複合体、窒化シリコン,
窒化アルミニウム,窒化ボロン,窒化タンタル等の高抵
抗窒化物およびこれら酸化物,窒化物の複合体、更にア
モルファスシリコン,アモルファスセレン等の半導体な
どバルクでは低抵抗であってもスパッタリング法,CV
D法,蒸着法,気相反応法,液体コーティング法等の製
造過程で高抵抗化し得る薄膜材料を挙げることができ
る。その層厚としては一般に0.1μm〜5μm、好ま
しくは0.2μm〜3μmとされるのが望ましい。
First, a heat storage layer 2 is formed on a support 21 made of a Si wafer. As a material constituting this layer, for example, titanium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, molybdenum oxide, tantalum oxide, tungsten oxide, chromium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide,
Transition metal compounds such as lanthanum oxide, yttrium oxide, and manganese oxide; metal oxides such as aluminum oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, and silicon oxide; and composites thereof, silicon nitride,
High resistance nitrides such as aluminum nitride, boron nitride and tantalum nitride, and composites of these oxides and nitrides, and also semiconductors such as amorphous silicon and amorphous selenium, etc., even if the bulk has low resistance, the sputtering method, CV
Examples of the thin film material include a thin film material capable of increasing resistance in a manufacturing process such as a D method, a vapor deposition method, a gas phase reaction method, and a liquid coating method. It is desirable that the layer thickness is generally 0.1 μm to 5 μm, preferably 0.2 μm to 3 μm.

【0043】次に、発熱抵抗層3を作成する。発熱抵抗
層を構成する材料は、通電されることによって、所望通
りの熱が発生するものであれば大概の材料が採用されう
る。
Next, the heating resistor layer 3 is formed. As a material constituting the heat generating resistance layer, most materials can be adopted as long as they generate desired heat when energized.

【0044】そのような材料としては、具体的には例え
ば窒化タンタル,ニクロム,銀−パラジウム合金,シリ
コン半導体、あるいはハフニウム,ランタン,ジルコニ
ウム,チタン,タンタル,タングステン,モルブデン,
ニオブ,クロム,バナジウム等の金属の硼化物が好まし
いものとして挙げられる。
Examples of such a material include, for example, tantalum nitride, nichrome, silver-palladium alloy, silicon semiconductor, hafnium, lanthanum, zirconium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum,
Borides of metals such as niobium, chromium and vanadium are preferred.

【0045】これらの発熱抵抗層3を構成する材料のう
ち、特に金属硼化物が優れたものとして挙げることがで
き、その中でも最も特性の優れているのが硼化ハフニウ
ムであり、2番目が硼化ジルコニウム,3番目が硼化ラ
ンタン,4番目が硼化タンタル,5番目が硼化バナジウ
ム,6番目が硼化ニオブである。
Among the materials constituting the heat generating resistance layer 3, metal borides can be mentioned as being particularly excellent. Among them, hafnium boride has the best characteristics, and the second is boron. Zirconium boride, third is lanthanum boride, fourth is tantalum boride, fifth is vanadium boride, and sixth is niobium boride.

【0046】発熱抵抗層3は、上記の材料を用いて、電
子ビーム蒸着法、あるいは、スパッタリング法等の手法
を用いて形成することができる。
The heating resistance layer 3 can be formed using the above-mentioned materials by using a technique such as an electron beam evaporation method or a sputtering method.

【0047】この発熱抵抗層3上に、この発熱抵抗層3
と電気的に接続する第1の電極4を形成する。電極の材
料としてはAl,Au,Ag,Cu等を主成分とする金
属が用いられる。これらはスパッタリング法、あるい
は、電子ビーム蒸着法により形成することができる。
The heating resistor layer 3 is formed on the heating resistor layer 3.
The first electrode 4 electrically connected to the first electrode 4 is formed. As a material of the electrode, a metal mainly containing Al, Au, Ag, Cu or the like is used. These can be formed by a sputtering method or an electron beam evaporation method.

【0048】さらに、保護膜8を蓄熱層と同じような材
料をスパッタリング法やCVD法等により形成する。
Further, a material similar to that of the heat storage layer is formed as the protective film 8 by a sputtering method, a CVD method, or the like.

【0049】このコンタクトホール5に選択CVD法を
用いてAl24を選択的に成長させる(図6参照)。成
膜状況を観察すると、電子供与性の材料であるAl膜4
上に垂直に成長し、非電子供与性材料であるSiO2
8にはAlは成長しない。
Al 24 is selectively grown in the contact hole 5 by using a selective CVD method (see FIG. 6). Observation of the film formation shows that the Al film 4 which is an electron donating material
Al does not grow on the SiO 2 layer 8 which grows vertically and is a non-electron donating material.

【0050】次に、第2の電極となるAl膜4をスパッ
タリング法、CVD法あるいは電子ビーム蒸着法により
成膜し、必要な部分を残してエッチングする。
Next, an Al film 4 serving as a second electrode is formed by a sputtering method, a CVD method or an electron beam evaporation method, and is etched leaving a necessary portion.

【0051】最後に、記録液からの電蝕,酸化を防止す
るために耐熱性,インク遮蔽性に優れた保護膜26とし
て例えば、SiO2 ,Al23 ,Si34 を電極上
に設ける(図7参照)。
Finally, for example, SiO 2 , Al 2 O 3 , and Si 3 N 4 are formed on the electrodes as a protective film 26 having excellent heat resistance and ink shielding properties to prevent electrolytic corrosion and oxidation from the recording liquid. (See FIG. 7).

【0052】選択CVD法によれば、Al上にのみ選択
的にAlが堆積するので、図8に示されるようなアスペ
クト比1以上の大きなスルーホールでも、SiO2 層8
の側面に堆積せず、Al電極4の底面に垂直に堆積する
ので、第2の保護層(SiO2 層)8と同じ厚みに形成
すれば、良好なステップ・カバレッジが得られる。
[0052] According to the selective CVD method, the selectively Al is deposited only on Al, in an aspect ratio of 1 or more large through hole as shown in FIG. 8, SiO 2 layer 8
Is deposited perpendicularly to the bottom surface of the Al electrode 4 without depositing on the side surface of the Al electrode 4. Therefore, if the second protective layer (SiO 2 layer) 8 is formed to have the same thickness, good step coverage can be obtained.

【0053】ここで、図4は図3の符号と同様の構成を
示す。
Here, FIG. 4 shows a configuration similar to the reference numeral in FIG.

【0054】一方、電気熱変換体上にはさらに、蒸気泡
消滅時に発生する機械的衝撃力に対する耐久性能をより
高性能にする目的で、Al,Ta,Zr,Hf,V,N
b,Mg,Si,Mo,W,Y,Laなどの金属および
それらの合金、あるいはそれらの金属および合金の酸化
物,炭化物,窒化物,硼化物等を設けて耐キャビテーシ
ョン層を設けてもよい。
On the other hand, on the electrothermal transducer, Al, Ta, Zr, Hf, V, and N are further added for the purpose of enhancing the durability against mechanical impact generated when the vapor bubbles disappear.
b, Mg, Si, Mo, W, Y, La, and other metals and their alloys, or oxides, carbides, nitrides, borides, and the like of these metals and alloys may be provided to provide a cavitation-resistant layer. .

【0055】なお、図には特に示さなかったが、各電極
にはボンディング等の方法で外部と接続するための露出
部が設けてある。また、発熱抵抗層は、目的を達成し得
る形状,大きさであれば所望のものとしてよく、各々が
異なる形,大きさでもよい。
Although not particularly shown in the figures, each electrode is provided with an exposed portion for connection to the outside by a method such as bonding. The heating resistor layer may have any desired shape and size as long as the object can be achieved, and may have different shapes and sizes.

【0056】図9に記録ヘッドの分解斜視図を示す。FIG. 9 is an exploded perspective view of the recording head.

【0057】以上のようにして作成した記録ヘッド基板
21に、記録液を吐出するために記録液に熱エネルギー
を供給する発熱抵抗層を有するヒータ18と電気エネル
ギーをヒータ18に供給する一対の電極14を設ける。
天板13には作用室であるところのインク流路16用の
溝を形成する。インク流路16は、インク供給口19を
介してインクが供給されるインク液室12と連通してい
る。インクを吐出するインク吐出口17と記録ヘッド基
板11とを対応するように十分に位置合わせして接合す
る。このようにして最終的に図10に示すような外観の
記録ヘッドを作製した。また、電極14には記録ヘッド
の外部から所望のパルス信号を印加するための電極リー
ドを有する不図示のリード基板を付設して電気的接続を
得る。
A heater 18 having a heating resistance layer for supplying heat energy to the recording liquid for discharging the recording liquid and a pair of electrodes for supplying electric energy to the heater 18 are formed on the recording head substrate 21 formed as described above. 14 are provided.
A groove for the ink flow path 16 which is an action chamber is formed in the top plate 13. The ink flow path 16 communicates with the ink liquid chamber 12 to which ink is supplied via an ink supply port 19. The ink ejection ports 17 for ejecting ink and the recording head substrate 11 are sufficiently aligned and joined so as to correspond to each other. Thus, a recording head having an appearance as shown in FIG. 10 was finally manufactured. Further, a lead substrate (not shown) having electrode leads for applying a desired pulse signal from outside the recording head is attached to the electrode 14 to obtain electrical connection.

【0058】インク吐出口17を形成するための部材と
しては、例えば、感光性樹脂膜,感光性ガラス等の加工
可能な感光性材料を用いてもよいし、ガラスなどの適当
な平板に機械的方法,エッチング法等で溝を形成し、こ
れを記録ヘッド基板に貼り付ける等の方法で製造するこ
ともできる。また、この時、インク液室12,インク液
供給口19等を一体化して製造してもよい。感光性材料
を用いてインク吐出口を形成するための具体的な方法は
記録ヘッド基板面に設けた感光性組成物層に所定のパタ
ーン露光して硬化領域を形成し、この感光性組成物層か
ら未硬化の組成物を除去することにより、記録ヘッド基
板にインクの流路となる溝を形成することはU.S.P
atent No.4,417,251号に開示され、
この方法を用いて、インク液室,インク吐出口を形成し
てもよい。
As a member for forming the ink discharge port 17, a workable photosensitive material such as a photosensitive resin film or photosensitive glass may be used, or a suitable flat plate such as glass may be used. A groove may be formed by a method, an etching method, or the like, and the groove may be attached to a recording head substrate. At this time, the ink liquid chamber 12, the ink liquid supply port 19, and the like may be integrally manufactured. A specific method for forming an ink discharge port using a photosensitive material is to expose a photosensitive composition layer provided on a recording head substrate surface to a predetermined pattern to form a cured region, and to form the cured composition layer. Forming a groove serving as an ink flow path in the recording head substrate by removing the uncured composition from the recording head substrate. S. P
attent No. No. 4,417,251,
Using this method, the ink liquid chamber and the ink ejection port may be formed.

【0059】また、基板上に感光性樹脂を被覆し、その
上にガラス製の天板をのせて接合し、感光性樹脂の不要
な部分を除去して、インク吐出口,インク流路,共通液
室を感光性樹脂で形成し記録ヘッドの天板を製造しても
よい(U.S.PatentNo.5,030,317
号参照)。
Further, a photosensitive resin is coated on the substrate, a glass top plate is placed on the substrate, and the substrate is joined. An unnecessary portion of the photosensitive resin is removed, and the ink discharge port, the ink flow path, The liquid chamber may be formed of a photosensitive resin to manufacture the top plate of the recording head (US Patent No. 5,030,317).
No.).

【0060】本実施例によれば、保護層のスルーホール
に選択CVD法によりAlまたはAl合金を堆積させる
ことにより、容易に平坦化された基板の作成が可能とな
る。また、AlまたはAl合金の成膜時間を制御するこ
とにより、任意にAl膜またはAl合金膜の厚さを定め
ることができるので、保護層と同一の膜厚にすれば段差
(ステップ)がなくなり、なステップカバレッジも必然
的に向上する。
According to the present embodiment, by depositing Al or an Al alloy on the through holes of the protective layer by the selective CVD method, it is possible to easily produce a flattened substrate. Further, the thickness of the Al film or the Al alloy film can be arbitrarily determined by controlling the film forming time of Al or the Al alloy. Inevitably, step coverage is also improved.

【0061】さらに、従来存在していたスルーホール部
の段差がなくなり、平坦化することができるため、耐イ
ンク保護膜を薄くすることができ、インクへの熱伝等の
応答性が良くなり吐出特性が向上する。
Further, since there is no step in the through-hole portion which has existed in the past, and the surface can be flattened, the ink-resistant protective film can be made thinner, and the response such as heat transfer to the ink can be improved and the ejection can be improved. The characteristics are improved.

【0062】耐エレクトロマイグレーションも向上す
る。
The electromigration resistance is also improved.

【0063】スルホール部のアスペクト比を1以上大き
くできるために、スルーホールパターンの微細化が可能
となる。
Since the aspect ratio of the through hole portion can be increased by one or more, the through hole pattern can be miniaturized.

【0064】記録ヘッド基板の耐久性が向上するので、
歩留まりが向上し、信頼性の高い廉価な記録ヘッドを提
供することができる。
Since the durability of the recording head substrate is improved,
The yield is improved, and a highly reliable and inexpensive recording head can be provided.

【0065】実施例2 また、本発明の別の実施態様による記録ヘッド基板の製
造方法は、電子供与性材料からなる基板上に非電子供与
性材料からなる蓄熱層を形成する工程と、前記蓄熱層を
貫通して前記基板に達するスルーホールを形成する工程
と、前記スルーホール内に選択堆積法により金属を選択
的に堆積させ、前記蓄熱層の厚みと同じ厚みの平坦部を
形成する工程と、前記平坦部に、前記金属を介して前記
基板と電気的に接続し、記録液を吐出するための熱エネ
ルギーを前記記録液に供給する発熱抵抗層を形成する工
程とを含む。
Example 2 A method of manufacturing a recording head substrate according to another embodiment of the present invention comprises the steps of: forming a heat storage layer made of a non-electron donating material on a substrate made of an electron donating material; Forming a through-hole reaching the substrate through a layer; and selectively depositing a metal in the through-hole by a selective deposition method to form a flat portion having the same thickness as the heat storage layer. Forming a heating resistor layer on the flat portion, which is electrically connected to the substrate via the metal, and supplies heat energy for discharging the recording liquid to the recording liquid.

【0066】本実施例によれば、記録液の吐出方向に記
録液流の障害となる段差がなくなり、滑らかな記録液の
吐出が可能となり、保護層に電極配線の厚みに相当する
段差も低く抑えられるため、発熱抵抗層および電極配線
を高密度化しても、保護層の性能が低下することを防止
することができる。
According to this embodiment, there is no step in the recording liquid discharge direction which is an obstacle to the flow of the recording liquid, and the recording liquid can be discharged smoothly, and the step corresponding to the thickness of the electrode wiring on the protective layer is low. Therefore, even if the density of the heating resistance layer and the electrode wiring are increased, the performance of the protective layer can be prevented from deteriorating.

【0067】さらに、スルーホールの表面に凹凸がない
ために、このスルーホール上に形成される発熱抵抗体に
亀裂を生じることはなくなる。
Further, since the surface of the through-hole has no irregularities, the heating resistor formed on the through-hole does not crack.

【0068】図11および図12は、それぞれ本発明の
インクジェット記録ヘッドの平面図および断面図であ
る。
FIGS. 11 and 12 are a plan view and a sectional view, respectively, of the ink jet recording head of the present invention.

【0069】図11および図12において、108は保
護層であり、NiCr合金,ZrB2 ,HfB2 等の金
属ホウ化物等からなる発熱抵抗層103と個別電極12
4とを記録液の接触から防止するためのものである。1
14は選択CVD法によりコンタクトホールに埋込まれ
た共通電極、102は発熱抵抗層103に通電すること
により発生する熱を熱作用面101側へ効率よく伝達す
るための蓄熱層である。この蓄熱層105はSiO2
の絶縁材料から形成されている。126は金属性の基板
であり、発熱抵抗体103の共通電極となる。図12に
おいて、個別電極124の後部、すなわち、保護層10
8で覆われていない部分は、個別電極124からインク
ジェット記録ヘッドの電気駆動回路へ接続するためのボ
ンディングワイヤ(不図示)の電極パッド部となる。
In FIGS. 11 and 12, reference numeral 108 denotes a protective layer, which is a heat-generating resistor layer 103 made of a metal boride such as NiCr alloy, ZrB 2 or HfB 2 , and the individual electrode 12.
4 to prevent the recording liquid from coming into contact with the recording liquid. 1
Reference numeral 14 denotes a common electrode buried in the contact hole by the selective CVD method, and reference numeral 102 denotes a heat storage layer for efficiently transmitting heat generated by energizing the heating resistor layer 103 to the heat acting surface 101 side. This heat storage layer 105 is formed from an insulating material such as SiO 2 . Reference numeral 126 denotes a metal substrate, which serves as a common electrode of the heating resistor 103. In FIG. 12, the rear part of the individual electrode 124, that is, the protective layer 10
The portion not covered with 8 is an electrode pad portion of a bonding wire (not shown) for connecting the individual electrode 124 to the electric drive circuit of the ink jet recording head.

【0070】以下、図13を参照しながら本実施例によ
る記録ヘッドの製造方法について説明する。
Hereinafter, the method of manufacturing the recording head according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0071】導電性の基体121上に蓄熱層102を形
成し、エッチングによりスルーホールを形成する(図1
3の(A))基体121としては表面が導電性のもので
あればよく、具体的にはAl,ステンレス鋼,またはA
l,Cu,Ag,Mo,W,等の薄膜を表面に有する、
ガラスや樹脂でもよい。蓄熱層としては実施例1にて詳
述した材料および作成方法にて形成できる。
A heat storage layer 102 is formed on a conductive substrate 121, and a through hole is formed by etching (FIG. 1).
3 (A)) The substrate 121 only needs to have a conductive surface, and specifically, Al, stainless steel, or A
having a thin film of 1, Cu, Ag, Mo, W, etc. on the surface;
Glass or resin may be used. The heat storage layer can be formed by the material and the manufacturing method described in detail in the first embodiment.

【0072】次に、選択堆積法により金属114をスル
ーホール内にのみ選択的に堆積させる(図13の
(B))。
Next, the metal 114 is selectively deposited only in the through holes by the selective deposition method (FIG. 13B).

【0073】発熱抵抗層103を金属114および蓄熱
層102a上に形成し、エッチングによってパターニン
グする(図13の(C))。
The heating resistance layer 103 is formed on the metal 114 and the heat storage layer 102a, and is patterned by etching (FIG. 13C).

【0074】電極124を形成するために、導電性の膜
を堆積させエッチングによりパターニングする(図13
の(D))。
To form the electrode 124, a conductive film is deposited and patterned by etching (FIG. 13).
(D)).

【0075】必要に応じて保護層108を形成する(図
13の(E))。以上の工程によりこうして記録ヘッド
用基板を作成する。
A protective layer 108 is formed if necessary (FIG. 13E). Through the steps described above, a print head substrate is formed in this manner.

【0076】ここで、用いられる保護層や電極あるいは
発熱抵抗層等は前出の実施例1と同じ材料および同じ方
法にて形成できる。
Here, the protective layer, electrodes, heat generating resistive layers and the like to be used can be formed by the same material and the same method as in the first embodiment.

【0077】その後は実施例1と同様に天板を貼り合わ
せて記録ヘッドとする。
Thereafter, as in the first embodiment, a top plate is attached to form a recording head.

【0078】保護層108を設けないタイプの記録ヘッ
ドの場合には図14に示す基板と天板とを貼り合わせ
る。
In the case of a recording head of a type not provided with the protective layer 108, the substrate shown in FIG.

【0079】実施例3 本実施例3は選択堆積法の性質を利用して新規な記録ヘ
ッドを製造できる点を見い出しなされたものである。
Embodiment 3 In Embodiment 3, it has been found that a new recording head can be manufactured by utilizing the properties of the selective deposition method.

【0080】すなわち、本実施例の記録ヘッド基板は、
第1の導電型不純物を含有する電子供与性材料からなる
基体に第2の導電型不純物を含有する領域が形成された
素子分離型基体と、該素子分離型基体上に設けられ、前
記領域に達する凹部が形成された非電子供与性材料から
なる保護膜とを具備し、前記凹部に金属が堆積されてい
る。
That is, the recording head substrate of this embodiment is
An element separation type substrate in which a region containing a second conductivity type impurity is formed on a substrate made of an electron donating material containing a first conductivity type impurity, and a region provided on the element separation type substrate, And a protective film made of a non-electron donating material having a recess formed therein, wherein a metal is deposited in the recess.

【0081】より詳しくは第1の導電型不純物を含有す
る電子供与性材料からなる基体に第2の導電型不純物を
含有する領域が形成された素子分離型基体と、該素子分
離型基体上に設けられ、前記領域に達する凹部が形成さ
れた非電子供与性材料からなる保護膜とを具備し、前記
凹部に金属が堆積されると共に、該金属と接続し、記録
液を吐出するための熱エネルギーを前記記録液に供給す
る発熱抵抗体層が設けられた記録ヘッド基板と、該記録
ヘッド基板上に設けられ、前記発熱抵抗体層が供給する
熱エネルギーを利用して前記記録液を吐出する吐出口が
開口された吐出口形成部材とを具備している。
More specifically, an element separation type substrate in which a region containing a second conductivity type impurity is formed on a substrate made of an electron donating material containing a first conductivity type impurity, A protective film made of a non-electron donating material provided with a concave portion reaching the region, wherein a metal is deposited in the concave portion, and a heat for connecting to the metal and discharging the recording liquid is provided. A recording head substrate provided with a heating resistor layer that supplies energy to the recording liquid; and a recording liquid that is ejected using the heat energy that is provided on the recording head substrate and that is supplied by the heating resistor layer. A discharge port forming member having a discharge port opened.

【0082】さらにまた、本発明の記録ヘッドの製造方
法は、第1の導電型不純物を含有する電子供与性からな
る基体に第2の導電型不純物をドープする工程と前記第
1の導電型不純物をドープして前記基体に素子分離領域
を形成する工程と、前記基体をパターニングして、前記
素子分離領域まで達する開口部を形成する工程と、前記
開口部に選択堆積法により金属を選択的に堆積させる工
程とを含む。
Further, according to the method of manufacturing a recording head of the present invention, a step of doping a substrate having an electron donating property containing an impurity of a first conductivity type with an impurity of a second conductivity type is provided. Forming an element isolation region in the substrate by doping the substrate, patterning the substrate to form an opening reaching the element isolation region, and selectively depositing a metal in the opening by a selective deposition method. Depositing.

【0083】従来より同一基板上の発熱抵抗体素子を有
する記録ヘッドの電気的配線としてはAl蒸着膜をパタ
ーニングして用いていた。これは、導電性,ワイヤボン
ディング法,加工性および経済性など総合的にみて最も
有利であるからである。
Conventionally, a patterned Al deposited film has been used as electric wiring of a recording head having a heating resistor element on the same substrate. This is because it is most advantageous comprehensively in terms of conductivity, wire bonding method, workability and economy.

【0084】Al蒸着膜の形成は、真空蒸着法,スパッ
タリング法,電子ビーム蒸着法などの物理的蒸着方法が
用いられている。だが、形成されたAl粒子は、多結晶
構造である。そのため、単結晶とは異なり粒子間の境
界,粒界が存在する。そのため、抵抗率が高いために高
密度の電流(≧1×105 A/cm2 )を流すことによ
って、配線の金属原子が移動する現象、すなわち、エレ
クトロマイグレーションが起きる。エレクトロマイグレ
ーションは概ね以下の過程を経て最終的には断線に至
る。
For the formation of the Al deposited film, a physical deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, and an electron beam deposition method is used. However, the formed Al particles have a polycrystalline structure. Therefore, unlike a single crystal, boundaries between grains and grain boundaries exist. Therefore, when a high-density current (≧ 1 × 10 5 A / cm 2 ) flows due to high resistivity, a phenomenon in which metal atoms of the wiring move, that is, electromigration occurs. Electromigration generally leads to disconnection through the following steps.

【0085】1)高密度の電子流の衝突・拡散による配
線のAl原子が移動し、結晶粒界に添ってボイドが発生
する。
1) Al atoms in the wiring move due to collision and diffusion of a high-density electron flow, and voids are generated along with crystal grain boundaries.

【0086】2)ボイドの集合によってボイドが粗大化
する。Al原子の集まった場所(ボイドよりも陽極側)
でヒロックあるいはウィスカが成長する。
2) The voids are coarsened by the aggregation of the voids. Place where Al atoms gather (on the anode side from the void)
Hillocks or whiskers grow.

【0087】3)ボイドの成長に伴なう配線断面積の減
少による配線が発熱し、配線が溶断する。
3) The wiring generates heat due to the reduction in the cross-sectional area of the wiring accompanying the growth of voids, and the wiring is blown.

【0088】このエレクトロマイグレーションに影響す
る要因としては以下のものを挙げることができる。
The following factors can influence the electromigration.

【0089】1)配線長,配線幅 エレクトロマイグレーションによる故障の原因は、膜中
の欠陥に依存するため統計的な性質を持ち、配線の長さ
方向にランダムな場所に生じる。そのため、配線長が長
いほど故障発生の確率が増える。寿命は、配線長が長く
なるとともに指数関数的に小さくなり、ある値で飽和す
る。
1) Wiring Length, Wiring Width The cause of the failure due to electromigration has statistical properties because it depends on defects in the film, and occurs at random locations in the wiring length direction. Therefore, the longer the wiring length, the higher the probability of occurrence of a failure. The lifetime decreases exponentially as the wiring length increases and saturates at a certain value.

【0090】配線幅は、広ければエレクトロマイグレー
ションにより発生するボイドが横方向に成長していき、
断線するまでの時間が長くなる。しかし、配線幅が粒径
の大きさと同程度になり、粒界拡散が減少し寿命が延び
る。電流密度から考えると、当然断面積を大きくするほ
ど寿命が延びる。この場合、絶縁膜の蒸着,表面被覆か
ら考えて、スペースの許す限り、配線厚さを増加するよ
り配線幅を増し、断面積を増加した方がよい。
If the wiring width is wide, voids generated by electromigration grow laterally,
The time required for disconnection becomes longer. However, the wiring width becomes about the same as the size of the grain size, the grain boundary diffusion decreases, and the life is extended. Considering the current density, the longer the sectional area, the longer the life. In this case, considering the deposition of the insulating film and the surface coating, it is better to increase the wiring width and increase the cross-sectional area than to increase the wiring thickness as far as space permits.

【0091】2)配線温度 エレクトロマイグレーションは高温で加速されるため、
配線自体の温度上昇を抑えることも1つの抑制方法とな
る。配線膜の抵抗を下げ、膜自体の自己発熱を下げると
ともに、拡散抵抗,PN接合などの周囲からの発熱,下
地基板のヒートシンクなどを考慮した回路設計が重要で
ある。
2) Wiring temperature Since electromigration is accelerated at a high temperature,
Suppressing the temperature rise of the wiring itself is also one suppression method. It is important to reduce the resistance of the wiring film, reduce the self-heating of the film itself, and design the circuit in consideration of diffusion resistance, heat generation from surroundings such as a PN junction, a heat sink of the underlying substrate, and the like.

【0092】3)結晶構造 金属膜構造改善としては粒径を大きくすることが主であ
る。これには2つの意味がある。
3) Crystal Structure The main purpose of improving the metal film structure is to increase the grain size. This has two implications.

【0093】i)エレクトロマイグレーションは粒界拡
散が主である。そのため、結晶の粒界密度を下げれば寿
命の改善がはかれる。
I) Electromigration mainly involves grain boundary diffusion. Therefore, if the grain boundary density of the crystal is reduced, the life can be improved.

【0094】ii)大きな粒径をもつものは、その結晶
方位が<111>方向にそろう。そのため、配線中での
不連続性が減少し、エレクトロマイグレーションが抑制
される。
Ii) Those having a large grain size have their crystal orientations in the <111> direction. Therefore, discontinuity in the wiring is reduced, and electromigration is suppressed.

【0095】金属膜の結晶構造は、薄膜を形成する装置
およびその形成条件(温度,真空度,蒸着速度など)に
依存する。一般的には大粒径を得る方法としては、蒸着
速度を遅くする,下地温度を高くする,蒸着後、熱処理
を行う,などが考えられる。
The crystal structure of the metal film depends on the device for forming the thin film and its forming conditions (temperature, degree of vacuum, deposition rate, etc.). In general, as a method for obtaining a large particle size, it is conceivable to lower the deposition rate, increase the base temperature, or perform heat treatment after the deposition.

【0096】実験によると、スパッタリング蒸着法に比
べて、電子ビーム蒸着方法のほうが大粒径となり長寿命
になる。また、スパッタリング蒸着法では、基板の温度
依存性があり、下地温度を低くすると、粒径のばらつき
が大きく寿命が短くなる。
According to an experiment, the electron beam evaporation method has a larger grain size and a longer life than the sputtering evaporation method. Further, in the sputtering deposition method, there is a temperature dependency of the substrate, and when the base temperature is lowered, the variation in the particle diameter is large and the life is shortened.

【0097】4)他元素添加 Al薄膜への他元素の添加は、エレクトロマイグレーシ
ョンの寿命改善に、もっとも大きく寄与する方法であ
る。過去、エレクトロマイグレーションの寿命改善に効
果があると認められた元素はCu,Ti,Ni,Co,
Crである。
4) Addition of Other Elements The addition of other elements to the Al thin film is the method that contributes most to the improvement of the life of electromigration. In the past, elements that have been found to be effective in improving the life of electromigration are Cu, Ti, Ni, Co,
Cr.

【0098】添加元素のエレクトロマイグレーション抑
制効果は、粒界拡散と関係している。添加元素を加える
ことにより粒界に依存する空位の数が減少する。その結
果、粒界での拡散能が減少し、エレクトロマイグレーシ
ョンによる寿命が改善される。Cu添加については数多
く検討されており、CuはAl原子より移動しやすく、
CuがAl粒界にθ粒子として析出する。その結果、A
lの粒界拡散によるエレクトロマイグレーションが抑制
されるわけである。
The effect of suppressing the electromigration of the added element is related to the grain boundary diffusion. The addition of the additional element reduces the number of vacancies depending on the grain boundaries. As a result, the diffusion ability at the grain boundaries is reduced, and the life due to electromigration is improved. Many studies have been made on the addition of Cu, Cu is easier to move than Al atoms,
Cu precipitates at the Al grain boundaries as θ particles. As a result, A
Electromigration due to the grain boundary diffusion of 1 is suppressed.

【0099】5)表面被覆,表面処理 集積回路では、通常金属配線膜上に保護膜が形成されて
いる。このような金属膜を絶縁性誘電体で被覆すること
もエレクトロマイグレーション抑制方法として効果があ
る。現在では、SiO2 ,陽極酸化アルミナ,SiN
(窒化膜)などが報告されている。誘電体被覆による効
果は機械的なストレス印加により、表面拡散を抑える,
ヒロックの成長を抑え、それにともないボイドの形成を
抑える,に起因すると考えられる。
5) Surface Coating and Surface Treatment In an integrated circuit, a protective film is usually formed on a metal wiring film. Covering such a metal film with an insulating dielectric is also effective as an electromigration suppressing method. At present, SiO 2 , anodized alumina, SiN
(Nitride film) and the like have been reported. The effect of dielectric coating is to suppress surface diffusion by applying mechanical stress.
This is considered to be caused by suppressing the growth of hillocks and consequently suppressing the formation of voids.

【0100】6)平坦化 平坦配線の場合はボイド,ヒロックが長さ方向にランダ
ムに発生する。一方、段差配線の場合は、段差部にボイ
ド,ヒロックが集中する。段差部でのステップカバレッ
ジが悪い場合には、段差部のAl配線の断面積が小さく
なり、その箇所での電流密度が増加し、その結果、エレ
クトロマイグレーションによる寿命は著しく短くなる。
6) Flattening In the case of flat wiring, voids and hillocks are randomly generated in the length direction. On the other hand, in the case of stepped wiring, voids and hillocks are concentrated on the stepped portion. If the step coverage at the step portion is poor, the cross-sectional area of the Al wiring at the step portion becomes small, the current density at that portion increases, and as a result, the life due to electromigration is significantly shortened.

【0101】7)多層配線 高集積化,高密度化のためAl配線の多層構造が用いら
れている。従来の配線と異なる要素は、下部配線の段
差、スルーホール,異なるAl配線間の相互干渉であ
る。
7) Multilayer Wiring A multilayer structure of Al wiring is used for higher integration and higher density. Elements different from the conventional wiring are a step of the lower wiring, a through hole, and mutual interference between different Al wirings.

【0102】スルーホールの課題も平坦化である。ばら
つきの少ない平坦化されたスルーホールであれば、従来
の単層配線とエレクトロマイグレーション現象は同様に
扱うことができる。ばらつきが少ないということは、エ
レクトロマイグレーション故障が長さ方向にランダムに
発生することを意味し、寿命はスルーホールの数に依存
することになる。
The problem with through holes is also flattening. The conventional single-layer wiring and the electromigration phenomenon can be treated in the same manner as long as the through holes are flattened with little variation. The small variation means that electromigration failures occur randomly in the length direction, and the lifetime depends on the number of through holes.

【0103】異層間の相互干渉は層間短絡である。これ
は、エレクトロマイグレーションによって絶縁膜が割
れ、Alの細いヒロックが成長することである。
Mutual interference between different layers is an interlayer short circuit. This means that the insulating film is broken by electromigration, and hillocks of fine Al are grown.

【0104】8)コンタクト部 SiとAlとが接触するコンタクト部では、高温処理に
より、SiがAl中に拡散する現象とSiが析出する現
象がある。
8) Contact Part In the contact part where Si and Al are in contact, there are phenomena in which Si diffuses into Al and Si precipitates due to high-temperature treatment.

【0105】高温処理によりSiがAl中に処理温度の
固溶限まで供給され、Siが消費されたSi基板上に合
金化したAlが侵入し、アロイスパイクが発生する。ア
ロイスパイクが発生すると、Si中に形成されているP
N接合のリーク電流増大という結果になる。アロイスパ
イク抑制には、Al配線に前もってSiを含有させてお
き、Si基板からAl配線中にSiが拡散しない方法
や、高融点金属をバリアメタルとして用いる方法があ
る。
By the high temperature treatment, Si is supplied into Al up to the solid solubility limit of the treatment temperature, and alloyed Al infiltrates the Si substrate where Si has been consumed, and alloy spikes are generated. When an alloy spike occurs, the P formed in Si
This results in increased leakage current at the N junction. In order to suppress alloy spikes, there is a method in which Si is contained in the Al wiring in advance and Si does not diffuse from the Si substrate into the Al wiring, or a method using a high melting point metal as a barrier metal.

【0106】電流を通電することによって起こるエレク
トロマイグレーションをコンタクト部で考察する場合、
Alの移動とSiのAl中への固溶の両面を考慮してお
く必要がある。コンタクト部を微細化するとともに、コ
ンタクト部の電流密度が増大し、陽極側のコンタクト上
部では、AlおよびAl中のSiがエレクトロマイグレ
ーションによって陽極側に移動する。Al中のSi濃度
が減少すると、コンタクト面のSiがAl中に固溶し、
Si基板にボイドが形成される。このボイドの形成は、
コンタクト抵抗の増大となる。また、浅い接合の場合
は、リーク電流の増大という結果になる。コンタクト抵
抗の増大は、コンタクト面積が小さくなるほど大きくな
る。このコンタクト抵抗の増加,接合リークを防止する
方法としては、AlとSiとの間にバリア層を設ける方
法がある。バリアメタルとしては、Ti,W,Pt,パ
ラジウムなどがある。
When considering the electromigration caused by applying a current at the contact portion,
It is necessary to consider both the movement of Al and the solid solution of Si in Al. As the contact portion is miniaturized, the current density of the contact portion increases, and above the contact on the anode side, Al and Si in Al move to the anode side by electromigration. When the Si concentration in Al decreases, Si on the contact surface solid-dissolves in Al,
Voids are formed in the Si substrate. The formation of this void
The contact resistance increases. Also, a shallow junction results in an increase in leakage current. The increase in the contact resistance increases as the contact area decreases. As a method of preventing the increase of the contact resistance and the junction leak, there is a method of providing a barrier layer between Al and Si. Examples of the barrier metal include Ti, W, Pt, and palladium.

【0107】これらの原因より、エレクトロマイグレー
ション故障を防止するためには、Al配線幅を広げる方
法、電流密度を下げる回路を使う方法、電流密度の高い
配線近傍に発熱素子を近付けない方法を利用すればよい
ことが判かる。しかし このことは、配線の微細化,高
密度化を妨げることになる。
Due to these causes, in order to prevent electromigration failure, a method of increasing the width of the Al wiring, a method of using a circuit for reducing the current density, and a method of keeping the heating element away from a wiring having a high current density are used. It turns out that it is good. However, this hinders miniaturization and high-density wiring.

【0108】これに対して本実施例3によれば、記録ヘ
ッド基板では単結晶の金属配線が可能となり、従来の電
子ビーム蒸着法あるいはスパッタリング法等で形成した
多結晶Alよりも抵抗値が低く、粒界が存在せずヒロッ
ク,ボイドが発生しないために耐エレクトロマイグレー
ションを高くすることができる。従って、配線の微細化
と高密度化がはかれる。
On the other hand, according to the third embodiment, a single-crystal metal wiring is made possible on the recording head substrate, and has a lower resistance value than polycrystalline Al formed by a conventional electron beam evaporation method or sputtering method. Since no grain boundaries exist and hillocks and voids are not generated, electromigration resistance can be increased. Therefore, finer wiring and higher density can be achieved.

【0109】以下、図面を参照しつつ本実施例3につい
て詳細に説明する。
Hereinafter, the third embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

【0110】図15ないし図20は本発明の記録ヘッド
の製造工程を示す模式的断面図である。
FIGS. 15 to 20 are schematic sectional views showing the steps of manufacturing the recording head of the present invention.

【0111】まず、シリコンからなる基体にボロンをド
ープ量1×1016/cm3 でドーピングして、P型ドー
プSi基体1を作製する(図15参照)。例えば、気相
堆積法によるドーピングを行う場合、供給ガス中に希薄
なドーパントガスを混入して行うのが一般的である。P
型のドーパントガスの種類としてはB26 (ジボラ
ン),三臭化ホウ素,ホウ酸メチル,三塩化ホウ素等を
例示することができ、ドーピング量は1014〜1018
cm3 が好ましい。例えば、ガスドーピングの場合、供
給ガス濃度と成長層中のキャリア濃度は広い範囲にわた
って比例するので、普通はガス濃度とキャリア濃度との
関係を予め調べておき、目的のキャリア濃度になるよう
に供給ガス濃度を調節する。しかしながら、非常に高濃
度のドーピングではキャリア濃度は飽和の傾向を示し必
ずしも供給量に比例しない。これはSi中のドーパント
の固溶限に依存して決定される最大濃度が存在するため
である。また、非常に低濃度(<〜1014/cm3 )で
もドーピング量の制御は難しい。これはオートドーピン
グ,ガス,装置などから混入する不純物によって意図し
ない不純物が導入されるためである。従って、一般に制
御の容易なドーピング領域は1014〜1018/cm3
ある。
First, a P-type doped Si substrate 1 is manufactured by doping a silicon substrate with boron at a doping amount of 1 × 10 16 / cm 3 (see FIG. 15). For example, when performing doping by a vapor deposition method, it is common to mix a diluted dopant gas into a supply gas. P
Examples of the type of dopant gas include B 2 H 6 (diborane), boron tribromide, methyl borate, boron trichloride, and the like. The doping amount is 10 14 to 10 18 /
cm 3 is preferred. For example, in the case of gas doping, since the supply gas concentration and the carrier concentration in the growth layer are proportional over a wide range, the relationship between the gas concentration and the carrier concentration is usually examined in advance, and the supply is performed so that the desired carrier concentration is obtained. Adjust the gas concentration. However, at very high doping, the carrier concentration tends to saturate and is not necessarily proportional to the supply amount. This is because there is a maximum concentration determined depending on the solid solubility limit of the dopant in Si. Further, even at a very low concentration (<-10 14 / cm 3 ), it is difficult to control the doping amount. This is because unintentional impurities are introduced by impurities mixed from auto doping, gas, equipment, and the like. Therefore, the doping region which can be easily controlled is generally 10 < 14 > to 10 < 18 > / cm < 3 >.

【0112】P型ドープSi基体221に、熱拡散法、
あるいは、キピタキシャル法によってPを1016/cm
3 ドーピングして、表面近くにN型ドープSi領域23
1を形成する(図16参照)。N型のドーパンドガスと
してはPH3 (ホスフィン)、またはAsH3 (アルシ
ン),赤リン,五酸化リン,リン酸アンモニウム,オキ
シ塩化リン,三臭化リン等を例示することができる。
The P-type doped Si substrate 221 is subjected to a thermal diffusion method,
Alternatively, P is set to 10 16 / cm by the epitaxial method.
3 Doping, N-type doped Si region 23 near the surface
1 (see FIG. 16). Examples of N-type doped gas include PH 3 (phosphine), AsH 3 (arsine), red phosphorus, phosphorus pentoxide, ammonium phosphate, phosphorus oxychloride, phosphorus tribromide and the like.

【0113】次に、熱拡散法、あるいは、イオン注入等
の方法によりP型不純物を拡散させて、P型層241を
下地のP型ドープSi基体221に達するようにして電
気的に分離された素子分離領域とする(図17参照)。
Next, P-type impurities were diffused by a method such as thermal diffusion or ion implantation to electrically separate the P-type layer 241 so as to reach the underlying P-type doped Si substrate 221. This is an element isolation region (see FIG. 17).

【0114】次に、絶縁保護膜208を形成するが、絶
縁保護膜を構成する材料としては、前出の実施例1と同
じである。これはまた熱酸化法,スパッタリン法,CV
D法,蒸着法,気相反応法,液体コーティング法の製造
方法で形成できる。その層厚としては一般に0.1μm
〜5μm、好ましくは0.2μm〜3μmとされるのが
望ましい。本実施例では、熱酸化法により厚さ1000
0ÅのSiO2 膜208を形成する。
Next, an insulating protective film 208 is formed. The material for forming the insulating protective film is the same as that of the first embodiment. This is also the case with thermal oxidation, sputtering, CV
It can be formed by a method such as D method, vapor deposition method, gas phase reaction method, and liquid coating method. The layer thickness is generally 0.1 μm
55 μm, preferably 0.2 μm-3 μm. In this embodiment, the thickness is 1000 by the thermal oxidation method.
A 0 ° SiO 2 film 208 is formed.

【0115】その後、配線に必要な部分にのみ、フォト
リソグラフィ等の方法により、パターニングして、N型
ドープSi領域231の表面を露出させる(図18参
照)。
Thereafter, only the portions necessary for the wiring are patterned by a method such as photolithography to expose the surface of the N-type doped Si region 231 (see FIG. 18).

【0116】さらに、N型ドープSi領域231の表面
の露出した部分にDMAHと水素とを用いたCVD法に
よって選択的にAl層214を形成する(図19参
照)。N型ドープSi領域231は電子供与性材料から
できているからN型ドープSi領域2にのみAlが選択
的に成長し、非電子供与性材料であるSiO2 膜4には
Alは堆積しない。それ故に、アスペクト比(溝の深さ
/溝の直径)が大きくてもAlは選択的にN型ドープS
i領域231上に堆積するので、配線の微細化が可能と
なる。また、上記CVD法で得られるAlは単結晶であ
るから、従来の蒸着法、あるいは、スパッタリング法で
得られる多結晶のAlとは違う。従って、Alの抵抗率
が低くなり高密度の電流を流すことができるので、耐エ
レクトロマイグレーションに優れる。
Further, an Al layer 214 is selectively formed on the exposed portion of the surface of the N-type doped Si region 231 by a CVD method using DMAH and hydrogen (see FIG. 19). Since the N-type doped Si region 231 is made of an electron donating material, Al selectively grows only in the N-type doped Si region 2 and does not deposit on the SiO 2 film 4 which is a non-electron donating material. Therefore, even if the aspect ratio (groove depth / groove diameter) is large, Al is selectively N-type doped S
Since it is deposited on the i region 231, the wiring can be miniaturized. In addition, since Al obtained by the above CVD method is a single crystal, it is different from polycrystalline Al obtained by a conventional evaporation method or a sputtering method. Therefore, since the resistivity of Al becomes low and a high-density current can flow, the electromigration resistance is excellent.

【0117】次に、発熱抵抗層203を作成する(図2
0参照)。発熱抵抗層を構成する材料は、通電させるこ
とによって、所望通りの熱が発生するものであれば、大
概のものが採用され得る。
Next, a heating resistor layer 203 is formed (FIG. 2).
0). As a material constituting the heat generating resistance layer, any material can be adopted as long as it generates heat as desired by being energized.

【0118】そのような材料としては、具体的には前出
の実施例1にて挙げたものが好ましいものとして挙げら
れる。
As such materials, those described in Example 1 above are specifically preferable.

【0119】発熱抵抗層は、上記した材料を用いて、電
子ビーム蒸着法、あるいは、スパッタリング法等の手法
を用いて形成することができるが、本実施例において
は、HfB2 をスパッタリング法により1000Åの厚
みに成膜する。そして、エッチングにより図21に示す
如くヒーター形状にパターニングする。
The heating resistance layer can be formed by using the above-mentioned materials by a technique such as an electron beam evaporation method or a sputtering method. In this embodiment, HfB 2 is formed by sputtering at a thickness of 1000 ° C. To a thickness of Then, it is patterned into a heater shape by etching as shown in FIG.

【0120】この発熱抵抗層5上に保護層218,20
9を形成する(図22参照)。
The protective layers 218 and 20 are formed on the heating resistance layer 5.
9 is formed (see FIG. 22).

【0121】保護層218に要求される特性は、記録液
からの電蝕,酸化を防止するために耐熱性,インク遮蔽
性に優れ、発熱抵抗層203で発生された熱を記録液に
効果的に伝達することを妨げずに、記録液より発熱抵抗
体層5を保護することである。保護層218を構成する
材料として有用なものには、例えば、酸化シリコン,窒
化シリコン,酸化マグネシウム,酸化アルミニウム,酸
化タンタル,酸化ジルコニウム等があげられ、これら
は、電子ビーム蒸着法、あるいは、スパッタリング法の
手法を用いて形成することができる。保護層218の膜
厚は、通常は0.01〜10μm、好適には0.1〜5
μm、最適には0.1〜3μmとされるのが望ましい。
The properties required for the protective layer 218 are excellent in heat resistance and ink shielding properties to prevent electrolytic corrosion and oxidation from the recording liquid, and the heat generated in the heating resistor layer 203 is effectively applied to the recording liquid. The purpose is to protect the heating resistor layer 5 from the recording liquid without disturbing the transmission to the recording liquid. Useful materials for forming the protective layer 218 include, for example, silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, and the like. It can be formed by using the method described above. The thickness of the protective layer 218 is generally 0.01 to 10 μm, preferably 0.1 to 5 μm.
μm, and most preferably 0.1 to 3 μm.

【0122】さらに、蒸気泡消滅時に発生する機械的衝
撃力に対する耐久性能をより高性能にする目的で、A
l,Ta,Zr,Hf,V,Nb,Mg,Si,Mo,
W,Y,Laなどの金属およびそれらの合金、あるい
は、それらの金属の合金の酸化物,炭化物,窒化物,硼
化物等を用いて第2の保護層209を設ける。このよう
にして記録ヘッド基板を作成する。
Further, in order to make the durability performance against the mechanical impact force generated when the vapor bubbles disappear, higher performance is required.
1, Ta, Zr, Hf, V, Nb, Mg, Si, Mo,
The second protective layer 209 is provided using a metal such as W, Y, La, or an alloy thereof, or an oxide, carbide, nitride, boride, or the like of an alloy of the metal. Thus, a recording head substrate is prepared.

【0123】以上のようにして作成した記録ヘッド基板
に、開口を有するインク流路,ノズル,共通液室,記録
液供給口等を画成する天板13設け、例えば、図23で
示される記録ヘッドを完成する。
The recording head substrate prepared as described above is provided with a top plate 13 defining an ink flow path having openings, nozzles, a common liquid chamber, a recording liquid supply port, and the like. Complete the head.

【0124】図23において、天板13としては、感光
性樹脂膜,感光性ガラス等の感光性材料を用いて形成し
てもよいし、ガラスなどの適当な平板に機械的方法,エ
ッチング等を用いて天板13に溝を形成し、これを記録
ヘッド基板に貼り付ける等の方法で記録ヘッドを製造す
ることもできる。
In FIG. 23, the top plate 13 may be formed using a photosensitive material such as a photosensitive resin film or a photosensitive glass, or may be formed on a suitable flat plate such as a glass by a mechanical method, etching, or the like. A recording head can also be manufactured by forming a groove in the top plate 13 by using the method and attaching the groove to a recording head substrate.

【0125】図24は本実施例による記録ヘッドの動作
を説明するための模式図である。
FIG. 24 is a schematic diagram for explaining the operation of the recording head according to this embodiment.

【0126】少なくともインクを吐出する動作状態にお
いてはN型領域231とP型領域221との接合部を逆
バイアスするような電位を与える。このような電位は例
えば基体221を基準電位としてのアース電位に保持
し、N型領域を基準電圧源VRef に接続し正の基準電位
に保持することにより与えられる。
At least in the operation state of discharging ink, a potential is applied to reversely bias the junction between the N-type region 231 and the P-type region 221. Such a potential is provided, for example, by holding the base 221 at the ground potential as a reference potential, and connecting the N-type region to the reference voltage source V Ref and holding it at a positive reference potential.

【0127】実施例4 実施例4は、消費電力が少なく熱エネルギ伝搬効率の高
いインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法を提供
するものである。
Embodiment 4 Embodiment 4 provides an ink jet recording head which consumes less power and has high thermal energy transmission efficiency, and a method of manufacturing the same.

【0128】具体的には、導電性の基体上に凹凸表面を
有する蓄熱層を設ける工程と、該蓄熱層の凸部を介して
互いに離間する2つの電極を形成する工程と、該両電極
と前記畜熱層の凸部の上に発熱抵抗体層を設ける工程
と、該発熱抵抗層の上に保護層を設ける工程とを含む。
More specifically, a step of providing a heat storage layer having an uneven surface on a conductive substrate, a step of forming two electrodes separated from each other via a convex portion of the heat storage layer, A step of providing a heating resistor layer on the projection of the heat storage layer; and a step of providing a protective layer on the heating resistor layer.

【0129】本発明の1つの実施例によれば、基板上の
蓄熱層に設けた凹部にAlを埋め込む構造であるので、
電極上部の保護層の膜厚を薄くでき、かつAlの埋め込
みにAl−CVD法を用いれば電極近傍の構造を平坦化
できることからAl層を厚く形成しても保護層を薄くす
ることが可能であり、Al配線での電圧降下対策と、保
護層での熱エネルギ損失対策を同時に解決することが可
能である。これにより、エネルギ効率の高いインクジェ
ット記録ヘッドを提供できる。また、上記保護層が薄い
ので、インクの発泡が安定化し、吐出されるインクの
量、速度等のバラツキを小さくでき、印字品位をより高
品位に改善できる。
According to one embodiment of the present invention, the structure is such that Al is buried in the recess provided in the heat storage layer on the substrate.
Since the thickness of the protective layer on the electrode can be reduced and the structure near the electrode can be flattened by using Al-CVD for embedding Al, the protective layer can be made thin even if the Al layer is formed thick. In addition, it is possible to simultaneously solve the voltage drop countermeasures in the Al wiring and the heat energy loss countermeasures in the protective layer. Thereby, an ink jet recording head having high energy efficiency can be provided. Further, since the protective layer is thin, the foaming of the ink is stabilized, the variation in the amount and speed of the ejected ink can be reduced, and the print quality can be improved to a higher quality.

【0130】インクジェットヘッドはインクを吐出させ
るためにAl電極にパルス電圧が印加される。これによ
り、電気熱変換素子部は瞬時に300℃程度まで昇温さ
れ、電気熱変換素子上のインクが気化して、この体積変
化によりノズル中のインクが吐出口より押し出される。
In the ink jet head, a pulse voltage is applied to the Al electrode in order to eject ink. As a result, the temperature of the electrothermal conversion element is instantaneously raised to about 300 ° C., the ink on the electrothermal conversion element is vaporized, and the volume change causes the ink in the nozzle to be extruded from the ejection port.

【0131】しかし、この吐出に利用されるエネルギー
は印加された電気エネルギーの一部分であり、その他に
消費されるエネルギーも少なくない。
However, the energy used for this ejection is a part of the applied electric energy, and the other energy consumed is not small.

【0132】1つは、Al配線中で消費されるエネルギ
ーであり、1つは蓄熱層および保護層をあたためるのに
消費され、Si基板側逃げていく、熱エネルギーであ
る。従って、プリンタの消費電力を低下させるために
は、上記の吐出に寄与しないエネルギーの消費をいかに
低減させるかが重要である。この方策として次の2点を
挙げることができる。
One is the energy consumed in the Al wiring, and the other is the thermal energy consumed to warm up the heat storage layer and the protective layer and escapes to the Si substrate side. Therefore, in order to reduce the power consumption of the printer, it is important how to reduce the consumption of the energy that does not contribute to the ejection. The following two points can be cited as this measure.

【0133】(1)Al電極の抵抗値を下げてAl電極
での熱エネルギの損失を少なくする。具体的には、電極
巾を広げるか、あるいは膜厚を厚くする。
(1) The loss of heat energy at the Al electrode is reduced by lowering the resistance value of the Al electrode. Specifically, the electrode width is increased or the film thickness is increased.

【0134】(2)耐インク保護層7を薄くして保護層
内の熱エネルギの損失を少なくして、熱発生部6からの
熱エネルギを効率よくインクの膜沸騰に利用する。
(2) The heat-resistant portion 6 is thinned to reduce the loss of heat energy in the protection layer, and the heat energy from the heat generating portion 6 is efficiently used for ink film boiling.

【0135】しかし、これら(1)あるいは(2)の方
法は、いずれも以下に述べる理由により実現が難しい。
However, these methods (1) and (2) are all difficult to realize for the following reasons.

【0136】(1)Al電極の巾はノズルの配列密度に
より制限される。例えば、300DPIでは、84.7
ミクロンメータの巾のスペースに1つの電気熱変換素子
を形成しなければならない。このスペース巾の中で電極
と電極との間の隙間を狭くしようとすると、電極の巾は
広がるが、電極間の隙間が狭くなるため電極をパターニ
ングする際に、電極間のショートの発生頻度が上昇し歩
留りの低下をまねく。
(1) The width of the Al electrode is limited by the nozzle array density. For example, at 300 DPI, 84.7
One electrothermal transducer must be formed in a micron-meter wide space. If an attempt is made to narrow the gap between the electrodes within this space width, the width of the electrodes increases, but the gap between the electrodes becomes narrower. Ascends and leads to lower yield.

【0137】(2)Al膜を厚く形成するか、あるいは
SiO2 からなる保護下層8を単に薄く形成しても、図
25に示すようにAl電極4および5間のギャップにお
いてスパッタ膜あるいはCVD膜のいずれの場合におい
てもSiO2 膜の回り込みが悪く、バブルの消泡時に発
生するキャビテーションやくりかえしパルスによる熱ス
トレスにより上記ギャップ近傍の耐インク保護層7にク
ラックが発生してしまう。一旦、クラックが発生する
と、このクラックを介してインクが侵入し、発熱抵抗体
層3やAl電極4および5を含む電気熱変換素子が電蝕
され、断線に至ってしまう。
(2) Even if the Al film is formed thick or the protective lower layer 8 made of SiO 2 is simply formed as a thin film, a sputter film or a CVD film is formed in the gap between the Al electrodes 4 and 5 as shown in FIG. In either case, the wraparound of the SiO 2 film is poor, and cracks occur in the ink-resistant protective layer 7 in the vicinity of the gap due to cavitation generated at the time of bubble elimination and thermal stress caused by repeated pulses. Once a crack is generated, ink penetrates through the crack, and the electrothermal conversion element including the heating resistor layer 3 and the Al electrodes 4 and 5 is electrically eroded, resulting in disconnection.

【0138】このため、蓄熱層2に凹部を形成し、この
凹部の中にAlを埋め込む方法(特開昭61−1258
58号)が提案されている。
For this reason, a method of forming a concave portion in the heat storage layer 2 and embedding Al in the concave portion (JP-A-61-1258).
No. 58) has been proposed.

【0139】しかし、図26に示すように、蓄熱層2の
凹部に対してフォトリソグラフィ技術等によりAl膜を
パターニングする際に、フォトレジストのパターニング
精度が0.5−1ミクロンメータ程度位置ずれするた
め、Al膜が凹部を完全に埋め尽くすことができず、ま
た凹部の外側の蓄熱層2の表面にまでAl膜が乗り上げ
てしまう。
However, as shown in FIG. 26, when patterning the Al film in the concave portion of the heat storage layer 2 by photolithography or the like, the patterning accuracy of the photoresist is shifted by about 0.5-1 μm. Therefore, the Al film cannot completely fill the concave portion, and the Al film runs over the surface of the heat storage layer 2 outside the concave portion.

【0140】実施例5 この実施例5によるインクジェット記録ヘッドの製造方
法は、導電性の基体上に発熱抵抗層を設ける工程と、該
発熱抵抗層の上に互いに離間する2つの主電極を形成す
る工程と、該両主電極のうち少なくとも一方に補助電極
を設ける工程と、前記両主電極間から露出する前記蓄熱
層部分にこれを保護する保護層を設ける工程とを含む。
Embodiment 5 In the method of manufacturing an ink jet recording head according to Embodiment 5, a step of providing a heating resistor layer on a conductive substrate and forming two main electrodes separated from each other on the heating resistor layer are performed. A step of providing an auxiliary electrode on at least one of the two main electrodes, and a step of providing a protective layer for protecting the heat storage layer exposed from between the two main electrodes.

【0141】ここで、前記電極形成工程は選択CVD法
を利用する。選択CVD法としては、アルキルアルミニ
ウムハイドライドと水素とを利用したCVD法が好まし
く、この場合アルキルアルミニウムハイドライドはジメ
チルアルミニウムハイドライドが好適に用いられる。
Here, the electrode forming step utilizes a selective CVD method. As the selective CVD method, a CVD method using alkyl aluminum hydride and hydrogen is preferable. In this case, dimethyl aluminum hydride is suitably used as the alkyl aluminum hydride.

【0142】本発明の実施例5によれば、吐出エネルギ
発生素子近傍を除いたAl電極を厚くした構造であるの
で、電極自体の抵抗値を低くでき、吐出エネルギ発生素
子に与える電圧損失を少なく抑えることのできるインク
ジェット記録ヘッドを提供できる。
According to the fifth embodiment of the present invention, since the structure is such that the Al electrode is thick except for the vicinity of the ejection energy generating element, the resistance value of the electrode itself can be reduced, and the voltage loss applied to the ejection energy generating element can be reduced. An ink jet recording head that can be suppressed can be provided.

【0143】図27および図28は本発明の一実施例に
おける熱エネルギ発生素子の構造を示す図であって、図
27は平面図であり、図28は図27におけるB−B′
線視断面図である。
FIGS. 27 and 28 are views showing the structure of a heat energy generating element according to an embodiment of the present invention. FIG. 27 is a plan view, and FIG.
FIG.

【0144】図28に示すように、Si基板321上の
蓄熱層302の上にはフォトリソグラフィ技術によりパ
ターニングされたAl薄膜320aおよび320bが設
けられている。Al薄膜320aと320bとは所定の
距離だけ離間して設けられている。Al薄膜320aお
よび320bの上には、それぞれAl厚膜321aおよ
び321bが設けられている。Al薄膜320aとAl
厚膜321aとは第1のAl電極322aを構成し、A
l薄膜320bとAl厚膜321bとは第2のAl電極
322bを構成している。
As shown in FIG. 28, on the heat storage layer 302 on the Si substrate 321, Al thin films 320a and 320b patterned by photolithography are provided. The Al thin films 320a and 320b are provided apart from each other by a predetermined distance. Al thick films 321a and 321b are provided on the Al thin films 320a and 320b, respectively. Al thin film 320a and Al
The thick film 321a constitutes the first Al electrode 322a,
The 1 thin film 320b and the Al thick film 321b constitute a second Al electrode 322b.

【0145】第1のAl電極322aと第2のAl電極
322bとの間、および第1のAl電極322aとイン
ク吐出口との間の蓄熱層302の上には、SiO2 から
なる第1電極間保護層323aおよび第2電極間保護層
323bが両電極の上面とほぼ面一となるように設けら
れている。両電極322aおよび322bと両電極間保
護層323aおよび23bの上にはHfB2 からなる薄
膜状の発熱抵抗層303が図27に示すような形状にパ
ターニングされて設けられている。この構造体におい
て、電極と保護層との境界領域には段差がないことか
ら、発熱抵抗層303はほぼ平坦に形成されている。
On the heat storage layer 302 between the first Al electrode 322a and the second Al electrode 322b and between the first Al electrode 322a and the ink discharge port, a first electrode made of SiO 2 is formed. The inter-layer protection layer 323a and the second inter-electrode protection layer 323b are provided so as to be substantially flush with the upper surfaces of both electrodes. Thin-film heating resistor layer 303 composed of HfB 2 is formed on the two electrodes 322a and 322b and the electrodes between the protective layer 323a and 23b are provided to be patterned into the shape shown in FIG. 27. In this structure, since there is no step in the boundary region between the electrode and the protective layer, the heating resistance layer 303 is formed almost flat.

【0146】発熱抵抗層303の上には膜厚の薄い耐イ
ンク保護層307が設けられている。この本実施例にお
いては耐インク保護層307はインクに対して熱発生部
318を遮蔽する役割を担うSiO2 からなる下層30
8と、インクの消泡時に発生するキャビテーションに耐
えるための耐キャビテーション層として役割を果たすT
aからなる上層309とから構成されている。なお、必
要に応じて上下両保護層309および308間にTaの
接着強度を上げるための酸化タンタルからなる介在層
(不図示)を設けてもよい。
A thin ink-resistant protective layer 307 is provided on the heating resistor layer 303. In this embodiment, the ink-resistant protective layer 307 is a lower layer 30 made of SiO 2 which plays a role of shielding the heat generating portion 318 from ink.
8 and T serving as a cavitation-resistant layer for withstanding cavitation generated when ink defoams.
a of the upper layer 309. If necessary, an intervening layer (not shown) made of tantalum oxide may be provided between the upper and lower protective layers 309 and 308 to increase the adhesive strength of Ta.

【0147】次に、このような構成の吐出エネルギ発生
素子の製造方法を図面を参照して説明する。
Next, a method of manufacturing the ejection energy generating element having such a configuration will be described with reference to the drawings.

【0148】図29および図30は本発明の一実施例に
おける吐出エネルギ発生素子の製造工程を示す概略断面
図である。
FIGS. 29 and 30 are schematic sectional views showing the steps of manufacturing an ejection energy generating element according to one embodiment of the present invention.

【0149】図29における(A)に示すように、まず
Si基板321としてSiウエハを用意する。次いで、
このSiウエハ321の主面に例えば熱酸化法によりS
iO2 からなる蓄熱層302を所定の膜厚(例えば1ミ
クロンメータ)に成長させる。
As shown in FIG. 29A, first, a Si wafer is prepared as a Si substrate 321. Then
The main surface of the Si wafer 321 is coated with S
A heat storage layer 302 made of iO 2 is grown to a predetermined thickness (for example, 1 micrometer).

【0150】次に、蓄熱層302の上にスパッタリング
によりAl膜を所定の膜厚(例えば200nm)に成膜
したのち、図29における(B)示すように、フォトリ
ソグラフィ技術によりパターニングしてAl薄膜320
aおよび320bを形成する。
Next, an Al film is formed to a predetermined thickness (for example, 200 nm) on the heat storage layer 302 by sputtering, and then patterned by photolithography as shown in FIG. 320
a and 320b are formed.

【0151】次に、Al薄膜320aおよび320b上
を含めて蓄熱層302の上にスパッタリングによりSi
2 膜を所定の膜厚(例えば1μm)まで積層したの
ち、このSiO2 膜の上にフォトリソグラフィ技術によ
りレジストを設ける。このレジストは、その形状を上記
Al薄膜320aおよび320bと同一とし、その寸法
をAl薄膜320aおよび320bよりも若干小さく設
定されたものである。このようなレジストパターンを用
いてリアクティブイオンエッチングによりSiO2 膜を
エッチングし、図29における(C)に示すように、第
1の保護層323aおよび第2の保護層323bを形成
する。ここで、リアクティブイオンエッチングにおける
反応ガスとしては例えばCF4 とC26 との混合ガス
を用いることができる。また、本エッチング工程では、
Alはほとんどエッチングされないため、上記Al薄膜
320aおよび320bがエッチング停止層の機能を有
している。さらに、図29における(C)に示すよう
に、Al薄膜320aおよび320bの周縁部が第1の
電極間保護層323aおよび第2の電極間保護層323
bの周縁部の下側に入ってオーバーラップしている理由
は、このようなオーバーラップがなければ上記保護層を
パターニングして形成する際の位置ずれにより保護層の
下側の蓄熱層302の一部が露出してしまい、この露出
部分がエッチングされないようにするためである。
Next, Si is sputtered on the heat storage layer 302 including the Al thin films 320a and 320b.
After laminating the O 2 film to a predetermined thickness (for example, 1 μm), a resist is provided on the SiO 2 film by a photolithography technique. This resist has the same shape as the Al thin films 320a and 320b, and its dimensions are set slightly smaller than those of the Al thin films 320a and 320b. The SiO 2 film is etched by reactive ion etching using such a resist pattern, and a first protective layer 323a and a second protective layer 323b are formed as shown in FIG. Here, as a reaction gas in the reactive ion etching, for example, a mixed gas of CF 4 and C 2 F 6 can be used. In this etching step,
Since Al is hardly etched, the Al thin films 320a and 320b have the function of an etching stop layer. Further, as shown in FIG. 29C, the peripheral portions of the Al thin films 320a and 320b are formed by the first inter-electrode protective layer 323a and the second inter-electrode protective layer 323.
The reason for the overlap under the peripheral portion of b is that if there is no such overlap, the thermal storage layer 302 below the protective layer is displaced due to a positional shift when the protective layer is patterned and formed. This is because a part is exposed and the exposed part is not etched.

【0152】次に、図30における(A)に示すよう
に、上記Al薄膜320aおよび320bの上に所定の
膜厚(例えば1μm)のAl厚膜321aおよび321
bを形成する。これら厚膜の形成方法としては、例えば
後述するAl−CVD法を好適に用いることができる。
この場合、Al薄膜320aおよび320bをAl−C
VD法によるAlの選択的堆積の下地層として用いるこ
とができる。ここで、前述したように、Al薄膜320
aとAl厚膜321aとは第1のAl電極322aを構
成し、Al薄膜320bとAl厚膜321bとは第2の
Al電極322bを構成する。
Next, as shown in FIG. 30A, the Al thick films 321a and 321 having a predetermined thickness (for example, 1 μm) are formed on the Al thin films 320a and 320b.
b is formed. As a method for forming these thick films, for example, an Al-CVD method described later can be suitably used.
In this case, the Al thin films 320a and 320b are
It can be used as an underlayer for the selective deposition of Al by the VD method. Here, as described above, the Al thin film 320
a and the Al thick film 321a constitute a first Al electrode 322a, and the Al thin film 320b and the Al thick film 321b constitute a second Al electrode 322b.

【0153】次いで、これら各電極上に所定の膜厚(例
えば200nm)のHfB2 膜をスパッタリングにより
成膜したのち、パターニングして図30における(B)
に示すように、第1のAl電極322aおよび第2のA
l電極322bの上と、第1の電極間保護層323aの
上にHfB2 からなる薄膜状の発熱抵抗層303を形成
する。
Next, an HfB 2 film having a predetermined thickness (for example, 200 nm) is formed on each of these electrodes by sputtering, and then patterned to form an HfB 2 film as shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the first Al electrode 322a and the second A
A thin-film heating resistance layer 303 made of HfB 2 is formed on the l electrode 322b and the first inter-electrode protection layer 323a.

【0154】その後、発熱抵抗層303および第2の電
極間保護層323bの上に薄膜状の耐インク保護層7を
設ける。すなわち、図30における(C)に示すよう
に、発熱抵抗層303等の上に所定の膜厚(例えば40
0nm)のSiO2 からなる保護下層308を、次いで
この保護下層308の上に所定の膜厚(例えば200n
m)のTaからなる保護上層309をそれぞれスパッタ
リングにより成膜して上記耐インク保護層を形成する。
Thereafter, a thin-film ink-resistant protective layer 7 is provided on the heat-generating resistor layer 303 and the second inter-electrode protective layer 323b. That is, as shown in FIG. 30C, a predetermined film thickness (for example, 40 mm) is formed on the heating resistance layer 303 and the like.
0 nm) of a protective lower layer 308 made of SiO 2 , and then a predetermined thickness (for example, 200 n) on the protective lower layer 308.
m) The protective upper layer 309 made of Ta is formed by sputtering to form the ink-resistant protective layer.

【0155】このようにして得られた吐出エネルギ発生
素子にあっては、発熱抵抗層303の下側にAl電極3
22aおよび322bを設けた構成としたので、発熱抵
抗層303の上方に、従来に比べて1/2以下の薄い膜
厚の耐インク保護層を設けることができる。この耐イン
ク保護層7は膜厚が薄いことから、電極間の熱発生部か
らの熱エネルギのうち、耐インク保護層により消費され
るエネルギ分を最小限に抑えることが可能となる。従っ
て、インクの膜沸騰に熱エネルギを効率よく利用するこ
とができる。また、Al電極322aおよび322bの
形成にあたって、後述するAl−CVD法を用いれば、
Al電極322aおよび322bと電極間保護層323
aおよび323bとの境界領域は若干の凹凸となるもの
の、概ね平坦な面として形成することができる。
In the discharge energy generating element thus obtained, the Al electrode 3
Since the configuration in which the layers 22a and 322b are provided is provided, an ink-resistant protective layer having a thickness smaller than 従 来 of that of the related art can be provided above the heating resistor layer 303. Since the thickness of the ink-resistant protective layer 7 is small, it is possible to minimize the amount of energy consumed by the ink-resistant protective layer, out of the heat energy from the heat generating portion between the electrodes. Therefore, the heat energy can be efficiently used for the film boiling of the ink. In forming the Al electrodes 322a and 322b, if an Al-CVD method described later is used,
Al electrodes 322a and 322b and interelectrode protective layer 323
Although the boundary region between a and 323b is slightly uneven, it can be formed as a substantially flat surface.

【0156】このようにして得られた吐出エネルギ発生
素子を備えたSi基板301は、例えば図61に示す工
程を経てインクジェット記録ヘッドに組み立てられる。
The thus-obtained Si substrate 301 having the ejection energy generating elements is assembled into an ink jet recording head through, for example, the process shown in FIG.

【0157】実施例6 上記実施例5では、リアクティブイオンエッチングにお
けるエッチング停止層としてAl薄膜320aおよび3
20bを用いたが、この停止層がなくてもエッチングは
可能である。この場合、予めSiO2 膜のエッチングレ
ートを求めておき、所定の深さ(例えば1μm)までの
エッチングに要する時間だけエッチングを行うようにす
ればよい。
Embodiment 6 In the above-described embodiment 5, the Al thin films 320a and 320a are used as the etching stopper layers in the reactive ion etching.
Although 20b was used, etching is possible without this stop layer. In this case, the etching rate of the SiO 2 film may be determined in advance, and the etching may be performed only for the time required for etching to a predetermined depth (for example, 1 μm).

【0158】本実施例6では、まず図31に示すよう
に、Siウエハ321の主面に例えば熱酸化法によりS
iO2 からなる蓄熱層302に成長させる。次いで、実
施例1と同じ条件で、上述したように所定時間だけリア
クティブイオンエッチングを行い、蓄熱層302に凹部
を形成する。次に、蓄熱層302およびその凹部にスパ
ッタリングによりAl薄膜を所定の膜厚(例えば20n
m)で成膜し、そのAl薄膜の表面にレジストをスピン
コートしベークした後、O2 プラズマアッシャーを用い
て蓄熱層302の凹部内のレジスト以外のレジストを除
去する。この場合、図31に示すように上記凹部内にレ
ジスト311が残っており、レジストが除去された他の
部分の上記Al薄膜は露出している。ここで、Al薄膜
をエッチングすると、レジスト311で覆われている上
記凹部内底部のAl薄膜324aおよび324bだけが
エッチングされずに残る。凹部内のレジストを除去した
後、Al薄膜324aおよび324bを電子供与体とし
た後述のAl−CVD法により選択的にAlを成長させ
て図32に示すようにAl厚膜325aおよび325b
を形成してAl薄膜324aおよび324bとAl厚膜
325aおよび325bとをからなるAl電極326a
および326bをそれぞれ設ける。次に、Al電極32
6aおよび326bおよび露出した蓄熱層302のそれ
ぞれの表面上に、上記実施例1と同様に発熱抵抗層30
3、耐インク保護層307を順次積層して吐出エネルギ
発生素子を得る。
In the sixth embodiment, first, as shown in FIG. 31, the main surface of the Si wafer
The thermal storage layer 302 made of iO 2 is grown. Next, under the same conditions as in Example 1, reactive ion etching is performed for a predetermined time as described above to form a concave portion in the heat storage layer 302. Next, an Al thin film of a predetermined thickness (for example, 20 n
m), a resist is spin-coated on the surface of the Al thin film and baked, and the resist other than the resist in the concave portion of the heat storage layer 302 is removed using an O 2 plasma asher. In this case, as shown in FIG. 31, the resist 311 remains in the concave portion, and the Al thin film in the other portion where the resist is removed is exposed. Here, when the Al thin film is etched, only the Al thin films 324a and 324b at the bottom of the concave portion covered with the resist 311 remain without being etched. After removing the resist in the concave portions, Al is selectively grown by the Al-CVD method described later using the Al thin films 324a and 324b as electron donors to form Al thick films 325a and 325b as shown in FIG.
To form an Al electrode 326a comprising Al thin films 324a and 324b and Al thick films 325a and 325b.
And 326b are provided. Next, the Al electrode 32
6a and 326b and the exposed surface of the heat storage layer 302, the heat-generating resistor layer 30 is formed in the same manner as in the first embodiment.
3. The ink-resistant protective layer 307 is sequentially laminated to obtain an ejection energy generating element.

【0159】このようにして得られた吐出エネルギ発生
素子を備えたSi基板1は、例えば図61に示す工程を
経てインクジェット記録ヘッドに組み立てられる。
The thus-obtained Si substrate 1 having the ejection energy generating element is assembled into an ink jet recording head through, for example, the process shown in FIG.

【0160】実施例7 上記実施例6では、蓄熱層302の凹部内のAl薄膜3
24aおよび324bを除去せずに、蓄熱層302の表
面(凹部に対して相対的に凸になっている)に設けられ
たAl薄膜のみを除去するのにレジストを用いてエッチ
ングしたが、蓄熱層302の凸部上のAl薄膜のみをバ
フ研磨により除去してもよい。この場合、図33に示す
ように、凹部内のAl薄膜327aおよび327bは全
く除去されないから、実施例2における凹部内のAl薄
膜324aおよび324bと異なり、本実施例における
凹部内のAl薄膜327aおよび327bには凹部の全
内壁面のAl薄膜も含まれる。この場合、凸部と凹部と
の境界部分である周縁部は面取りされている。次に、A
l薄膜327aおよび327bを電子供与体とした後述
のAl−CVD法により選択的にAlを成長させて図3
3に示すようにAl厚膜328aおよび328bを形成
してAl薄膜327aおよび327bとAl厚膜328
aおよび328bとをからなるAl電極329aおよび
329bをそれぞれ設ける。次に、Al電極329aお
よび329bおよび露出した蓄熱層302の凸部の上
に、上記実施例1と同様に発熱抵抗体層303、耐イン
ク保護層を順次積層して吐出エネルギ発生素子を得る。
Embodiment 7 In Embodiment 6, the Al thin film 3 in the concave portion of the heat storage layer 302 was used.
The resist was used to remove only the Al thin film provided on the surface of the heat storage layer 302 (which is relatively convex with respect to the concave portion) without removing the heat storage layers 24a and 324b. Only the Al thin film on the convex portion 302 may be removed by buffing. In this case, as shown in FIG. 33, the Al thin films 327a and 327b in the concave portion are not removed at all, and therefore, unlike the Al thin films 324a and 324b in the concave portion in the second embodiment, the Al thin films 327a and 327a in the concave portion in the present embodiment are different from each other. 327b also includes the Al thin film on the entire inner wall surface of the recess. In this case, the peripheral edge, which is the boundary between the projection and the recess, is chamfered. Next, A
As shown in FIG. 3, Al is selectively grown by the later-described Al-CVD method using the thin films 327 a and 327 b as electron donors.
As shown in FIG. 3, the Al thick films 328a and 328b are formed, and the Al thin films 327a and 327b and the Al thick film 328 are formed.
and Al electrodes 329a and 329b, respectively. Next, a heating resistor layer 303 and an ink-resistant protective layer are sequentially laminated on the Al electrodes 329a and 329b and the exposed protrusions of the heat storage layer 302 in the same manner as in the first embodiment to obtain a discharge energy generating element.

【0161】このようにして得られた吐出エネルギ発生
素子を備えたSi基板301は、例えば図61に示す工
程を経てインクジェット記録ヘッドに組み立てられる。
The thus-obtained Si substrate 301 having the ejection energy generating element is assembled into an ink jet recording head through, for example, the process shown in FIG.

【0162】実施例8 図34ないし図43は本発明の他の実施例における熱エ
ネルギ発生素子の製造工程を示す概略断面図である。
Embodiment 8 FIGS. 34 to 43 are schematic sectional views showing the steps of manufacturing a thermal energy generating element according to another embodiment of the present invention.

【0163】図34および図35に示すように、まずS
i基板421の主面上に、スパッタリング等により例え
ばHfB2 等の発熱抵抗層403を設ける。なお、上記
Si基板421の主面の表層は、予め前述したような熱
酸化等によりSiO2 膜が形成されていてもよい。次い
で、発熱抵抗層403の上にAl電極材料をスパッタリ
ングあるいは蒸着等により所定の膜厚のAl膜を形成す
る。このAl膜の膜厚は所望の耐インク保護層の膜厚よ
り薄くすることが耐久性を維持するうえで好ましい。例
えば、耐インク保護層の膜厚を0.5ミクロンメータと
し、Al電極用のAl膜の膜厚を0.3ミクロンメータ
とする場合、耐インク保護層のAl電極パターン段差部
のカバレージ性に全く問題を生じない。これらの膜厚の
比は必要条件ではなく、耐久性の差に影響するため、適
宜必要により設定すればよい。
As shown in FIGS. 34 and 35, first,
On the main surface of the i-substrate 421, a heating resistance layer 403 of, for example, HfB 2 is provided by sputtering or the like. Note that the surface layer of the main surface of the Si substrate 421 may be formed with a SiO 2 film by thermal oxidation or the like as described above in advance. Next, an Al film having a predetermined thickness is formed on the heating resistance layer 403 by sputtering or vapor deposition of an Al electrode material. The thickness of the Al film is preferably smaller than the desired thickness of the ink-resistant protective layer in order to maintain durability. For example, when the thickness of the ink-resistant protective layer is 0.5 μm and the thickness of the Al film for the Al electrode is 0.3 μm, the coverage of the step portion of the Al electrode pattern of the ink-resistant protective layer is reduced. No problem at all. Since the ratio of these film thicknesses is not a necessary condition and affects the difference in durability, it may be appropriately set as needed.

【0164】次に、フォトリソグラフィ技術により、上
記発熱抵抗層403を所望のパターンとすると同時に、
上記Al膜から第1のAl電極430aおよび第2のA
l電極430bを形成する。これら両Al電極430a
および430b間の発熱抵抗層403は熱発生部418
となっている。
Next, at the same time as forming the heating resistor layer 403 into a desired pattern by photolithography,
The first Al electrode 430a and the second A
An l electrode 430b is formed. These two Al electrodes 430a
The heating resistance layer 403 between the heat generating portions 418 and 430 b
It has become.

【0165】次に、図36および図37に示すように、
上記両Al電極430aおよび430bと両電極間の熱
発生部418を含む基板421の上面に例えばSiO2
等からなる第1の耐インク保護層407をスパッタリン
グ等により成膜する。
Next, as shown in FIGS. 36 and 37,
For example, SiO 2 is formed on the upper surface of the substrate 421 including the heat generating portion 418 between the Al electrodes 430 a and 430 b and the electrodes.
A first ink-resistant protective layer 407 is formed by sputtering or the like.

【0166】次いで、図38および図39に示すよう
に、熱発生部近傍の第1の耐インク保護層407を除い
た、Al電極430aの上方に位置する第1の耐インク
保護層407をフォトリソグラフィ技術によりAl電極
430aの上面が露出するようにエッチングする。
Next, as shown in FIGS. 38 and 39, the first ink-resistant protective layer 407 located above the Al electrode 430a except for the first ink-resistant protective layer 407 in the vicinity of the heat generating portion is photo-etched. Etching is performed by lithography so that the upper surface of the Al electrode 430a is exposed.

【0167】次に、図40および図41に示すように、
第1の耐インク保護層407が部分的に除去されて露出
したAl電極430aの上面に後述のAl−CVD法に
よりAlを堆積させて補助Al電極431を設ける。こ
の補助Al電極431の膜厚は第1の耐インク保護層4
07の膜厚とほぼ同等であることが望ましい。例えば、
エッチングされた第1の耐インク保護層407の膜厚が
0.5μmであれば、Al電極430aの上面にAl膜
を0.5μmの厚さに堆積する。このように双方の膜厚
が同等であれば、双方の上面が互いに連続的で平坦とな
り、後工程として行われるインク流路壁や天板を接合す
るのに好適である。
Next, as shown in FIGS. 40 and 41,
An auxiliary Al electrode 431 is provided by depositing Al on the upper surface of the Al electrode 430a exposed by partially removing the first ink-resistant protective layer 407 by an Al-CVD method described later. The thickness of the auxiliary Al electrode 431 is the first ink-resistant protective layer 4.
It is desirable that the thickness be substantially equal to the film thickness of 07. For example,
If the thickness of the etched first ink-resistant protective layer 407 is 0.5 μm, an Al film is deposited to a thickness of 0.5 μm on the upper surface of the Al electrode 430a. If the film thicknesses of the two layers are equal, the upper surfaces of the two layers are continuous and flat with each other, which is suitable for joining the ink flow path wall and the top plate, which are performed in a later step.

【0168】この補助Al電極431とAl電極430
aとは2層電極構造を構成し、その膜厚も増す。従っ
て、この2層電極構造のAl電極の抵抗値を下げること
ができるので、Al電極中における熱エネルギの損失量
を少なくすることができ、インクジェット記録ヘッドへ
の供給電力を下げることが可能である。これは、このよ
うなインクジェット記録ヘッドを搭載したプリンタの消
費電力を低下させることにつながる。
The auxiliary Al electrode 431 and the Al electrode 430
“a” constitutes a two-layer electrode structure, and its film thickness also increases. Therefore, since the resistance value of the Al electrode having the two-layer electrode structure can be reduced, the amount of heat energy loss in the Al electrode can be reduced, and the power supply to the inkjet recording head can be reduced. . This leads to a reduction in power consumption of a printer equipped with such an ink jet recording head.

【0169】次に、図42および図43に示すように、
補助Al電極431の上に少なくとも補助Al電極43
1を覆ってこれを保護しかつ吐出エネルギ発生素子の外
枠を兼ねる第2の耐インク保護層432を設ける。この
第2の耐インク保護層432の形成材料としては、例え
ば感光性樹脂を用いることができる。図示例では、第2
の耐インク保護層432は、熱発生部418の近傍(吐
出エネルギ発生素子部)と補助Al電極431上の電気
取りだし部分とを除いたパターンでフォトリソグラフィ
技術により形成される。
Next, as shown in FIGS. 42 and 43,
On the auxiliary Al electrode 431, at least the auxiliary Al electrode 43
1 is provided, a second ink-resistant protective layer 432 is provided which protects the protective layer 1 and also serves as the outer frame of the ejection energy generating element. As a material for forming the second ink-resistant protective layer 432, for example, a photosensitive resin can be used. In the illustrated example, the second
The ink-resistant protective layer 432 is formed by a photolithography technique in a pattern excluding the vicinity of the heat generating portion 418 (discharge energy generating element portion) and the portion of the auxiliary Al electrode 431 where electricity is taken out.

【0170】このようにして得られた熱エネルギ発生素
子を備えたSi基板421は、図44に示すように感光
性樹脂硬化膜を用いてインク液路壁11を形成したの
ち、この上にインク液路壁11を覆ってインク吐出口
(ノズル)を形成するためのカバー413を配置する。
As shown in FIG. 44, the thus obtained Si substrate 421 provided with the thermal energy generating element is formed by forming an ink liquid path wall 11 using a cured photosensitive resin film, and then forming an ink A cover 413 for forming an ink ejection port (nozzle) covering the liquid path wall 11 is disposed.

【0171】このような積層体は、例えば図61におけ
る(A)−(D)に示した工程を経てインクジェット記
録ヘッドに組み立てられる。
Such a laminate is assembled into an ink jet recording head through, for example, the steps shown in FIGS.

【0172】実施例9 上記実施例8では、図36および図37に示したよう
に、まず基板421上にスパッタリングによりSiO2
を成膜し、次いで不要部分をフォトリソグラフィ技術に
より除去して第1の耐インク保護層407を形成した
が、図45ないし図48に示すように、まず基板1上に
所望のパターン形状のマスキング治具を被せたのち、ス
パッタリングによりSiO2 を成膜して第1の耐インク
保護層407を形成してもよい。この場合、フォトリソ
グラフィ工程を行わずにすむ利点がある。
Embodiment 9 In Embodiment 8, as shown in FIGS. 36 and 37, first, a SiO 2 film was formed on a substrate 421 by sputtering.
Then, unnecessary portions were removed by photolithography to form a first ink-resistant protective layer 407. As shown in FIGS. 45 to 48, first, a mask having a desired pattern shape was formed on the substrate 1. After covering the jig, a first ink-resistant protective layer 407 may be formed by forming SiO 2 by sputtering. In this case, there is an advantage that the photolithography step is not required.

【0173】実施例10 上記実施例9では、基板421の上に発熱抵抗層403
を成膜し、この発熱抵抗層403の上にAl膜を所望の
パターニングして設けるようにしたが、基板421の上
に例えばHfB2 等の吐出エネルギ発生素子材料からな
る発熱抵抗層をスパッタリング等により成膜し、この発
熱抵抗層をフォトリソグラフィ技術により所望のAl電
極の形状と同形状にパターン形成し、この上に後述のA
l−CVD法によりAl膜を堆積させたのち、このAl
膜のうち、吐出エネルギ発生素子として必要な箇所にあ
るAl膜を部分的にフォトリソグラフィ技術により除去
し、さらにこの除去部分の発熱抵抗層の表面を露出させ
るようにしてもよい。その後の工程は上記各実施例に準
じるようにすればよい。
Embodiment 10 In Embodiment 9, the heating resistor layer 403 is formed on the substrate 421.
And an Al film is formed on the heating resistance layer 403 by performing a desired patterning. However, a heating resistance layer made of an ejection energy generating element material such as HfB 2 is formed on the substrate 421 by sputtering or the like. The heating resistor layer is patterned by photolithography into the same shape as the desired shape of the Al electrode.
After depositing an Al film by the l-CVD method,
Of the film, the Al film at a position required as an ejection energy generating element may be partially removed by photolithography, and the surface of the heat-generating resistor layer at the removed portion may be exposed. Subsequent steps may be performed in accordance with the above embodiments.

【0174】実施例11 熱エネルギー発生手段は基本的には通電されることによ
って発熱する発熱抵抗層と該発熱抵抗層に通電するため
の一対の電極とで構成されているために、発熱抵抗層が
直に記録液に接触する状態であると、記録液の電気抵抗
値如何によっては該液を通じて電気が流れたり、記録を
通じての電気の流れによって記録液自身が電気分解した
り、あるいは発熱抵抗層への通電の際に該発熱抵抗層と
記録液とが反応して、発熱抵抗層の腐食による抵抗値の
変化や発熱抵抗層の破損あるいは破壊が生じたりする場
合があった。
Embodiment 11 Since the heat energy generating means is basically composed of a heat-generating resistor layer that generates heat when energized and a pair of electrodes for energizing the heat-generating resistor layer, When the recording liquid is in direct contact with the recording liquid, depending on the electric resistance value of the recording liquid, electricity flows through the liquid, the recording liquid itself is electrolyzed by the flow of electricity through recording, or the heat generating resistance layer When power is supplied to the heating resistor layer, the heating resistor layer and the recording liquid react with each other, which may cause a change in resistance value due to corrosion of the heating resistor layer, or damage or destruction of the heating resistor layer.

【0175】そのために、従来においては、NiCr等
の合金やZrB2 ,HfB2 等の金属ホウ化物等の発熱
抵抗材料としての特性に比較的に優れた無機材料で発熱
抵抗層を構成すると共に、該材料で構成された発熱抵抗
層上にSiO2 等の耐酸化性に優れた材料で構成された
保護層を設けることで発熱抵抗層が記録液に直に接触す
るのを防止して、前記の諸問題を解決し信頼性と繰返し
使用耐久性の向上を図ろうとすることが提案されてい
る。
For this reason, conventionally, the heat generating resistance layer is made of an inorganic material having relatively excellent characteristics as a heat generating resistance material such as an alloy such as NiCr and a metal boride such as ZrB 2 and HfB 2 . By providing a protective layer made of a material having excellent oxidation resistance such as SiO 2 on the heating resistor layer made of the material, the heating resistor layer is prevented from directly contacting the recording liquid, It has been proposed to solve the above problems and to improve the reliability and the durability in repeated use.

【0176】ところで、このような液体噴射記録ヘッド
の熱エネルギー発生手段を形成するに際しては、上記発
熱抵抗層を所望の基体上に形成した後、電極および保護
層を順次積層していくのが一般的であり、このような熱
エネルギー発生手段の保護層には、上記のような発熱抵
抗層の破損防止あるいは電極間の短絡防止などの保護層
としての各種の機能を十分に果たすべく、これら発熱抵
抗層や電極の所要部をピンホールなどの欠陥を有するこ
となく一様に覆う(カバー)ことが要求される。
By the way, when forming the thermal energy generating means of such a liquid jet recording head, it is general to form the above-mentioned heating resistance layer on a desired substrate and then sequentially laminate the electrodes and the protective layer. The protective layer of the thermal energy generating means is provided with various heat-generating elements in order to sufficiently perform various functions as a protective layer such as prevention of damage to the heat-generating resistance layer and prevention of short-circuit between electrodes. It is required that the required portions of the resistive layer and the electrodes be uniformly covered without having defects such as pinholes.

【0177】また、このような液体噴射記録ヘッドは、
前述したように、一般には電極が発熱抵抗層上に形成さ
れるため、電極および発熱抵抗層間に段差(ステップ)
が生じるが、このような段差部には、層厚の不均一など
が発生し易いため、露出部分を生じることのないように
該段差を十分に覆う(ステップカバレージ)ように層形
成が実施されねばならない。すなわち、ステップカバレ
ージが不十分な状態では、発熱抵抗層の露出部分と記録
液とが直に接触して、記録液が電気分解されたり、記録
液と発熱抵抗層の材料とが反応して発熱抵抗層が破壊さ
れてしまうことがあった。また、このような段差部に
は、膜質の不均一なども生じやすく、このような膜質の
不均一は、熱発生の繰返しによって保護層に生じる熱ス
トレスの部分集中を招き、保護層に亀裂(クラック)を
生じる原因ともなり、このクラックから記録液が侵入し
て、上記のような発熱抵抗層の破壊に至ることもあっ
た。さらには、ピンホールから記録液が侵入して発熱抵
抗層が破壊されることもあった。
[0177] Such a liquid jet recording head has the following features.
As described above, since an electrode is generally formed on a heating resistor layer, a step is formed between the electrode and the heating resistor layer.
However, since the thickness of such a step portion is likely to be uneven, the layer is formed so as to sufficiently cover the step (step coverage) so as not to generate an exposed portion. I have to. In other words, when the step coverage is insufficient, the exposed portion of the heat generating resistive layer comes into direct contact with the recording liquid, and the recording liquid is electrolyzed or the recording liquid reacts with the material of the heat generating resistive layer to generate heat. In some cases, the resistance layer was destroyed. In addition, unevenness in film quality and the like easily occurs in such a stepped portion. Such unevenness in film quality causes partial concentration of thermal stress generated in the protective layer due to repeated heat generation, and cracks ( This may cause cracks, and the recording liquid may enter through the cracks, leading to the destruction of the heat-generating resistance layer as described above. Furthermore, the recording liquid may enter through the pinhole and break the heat generating resistance layer.

【0178】従来、このような問題の解決にあたって
は、保護層の層厚を厚くし、ステップカバレージの向上
やピンホールの減少をはかることが一般に行われてい
る。しかしながら、保護層を厚くすることは、ステップ
カバレージやピンホールの減少に寄与するものの、保護
層を厚くすることによって記録液への熱供給が阻害さ
れ、以下のような新たな問題を生じることになった。
Conventionally, in order to solve such a problem, it is generally practiced to increase the thickness of the protective layer to improve step coverage and reduce pinholes. However, although increasing the thickness of the protective layer contributes to the reduction of step coverage and pinholes, increasing the thickness of the protective layer hinders the supply of heat to the recording liquid, and causes the following new problems. became.

【0179】すなわち、発熱抵抗層に発生する熱は保護
層を通じて記録液に伝達される訳であるが、この熱の作
用面であるところの保護層表面と発熱抵抗層との間の熱
的抵抗が保護層層厚を厚くすることで大きくなり、この
ため発熱抵抗層に必要以上の電力負荷をかける必要を生
じ、 省電力化が不利である、 必要以上の熱が基体に蓄熱し、熱応答性が悪くなる、 必要以上の電力のため発熱抵抗層の耐久性が悪くなる と言った問題を生じるのである。
That is, the heat generated in the heat generating resistive layer is transmitted to the recording liquid through the protective layer. The thermal resistance between the surface of the protective layer and the heat generating resistive layer, which is the surface where the heat acts, is considered. The thickness of the protective layer is increased by increasing the thickness of the protective layer, which causes an unnecessary power load to be applied to the heating resistor layer, which is disadvantageous for power saving. This leads to problems such as poor heat resistance and the durability of the heat-generating resistor layer being deteriorated due to excessive power.

【0180】このような問題は、保護層を薄くすれば克
服できるのであるが、該層の形成に例えばスパッタリン
グあるいは蒸着などの膜形成方法を用いる従来の液体噴
射記録ヘッドの作成方法では、ステップカバレージ不良
などのため、前述のような耐久上の欠点があり、保護層
を薄くすることが困難であった。
Such a problem can be overcome by reducing the thickness of the protective layer. However, in the conventional method of manufacturing a liquid jet recording head using a film forming method such as sputtering or vapor deposition for forming the layer, step coverage is not considered. Due to defects and the like, there were the above-mentioned drawbacks in durability, and it was difficult to make the protective layer thin.

【0181】また、上記の如き液体噴射記録ヘッドにお
ける記録の際には、一般には記録液の急速加熱を行うほ
ど記録液の発泡安定性が向上することが知られている。
すなわち、熱エネルギー発生手段に印加する電気信号、
一般には矩形の電気パルスであるが、このパルス幅を短
くすればするほど記録液の発泡安定性が良くなり、これ
によって飛翔液滴の吐出安定性が向上して記録品位が向
上するのである。しかしながら、従来の液体噴射記録ヘ
ッドにおいては、前述の如く保護層層厚を厚くしなけれ
ばならず、このため保護層の熱的抵抗が大きくなり、必
要以上の熱を熱エネルギー発生手段で発生させねばなら
ないことから耐久性の劣化や熱応答性の低下を生じ、こ
のためパルス幅を短くするのも困難であり、記録品位の
向上にはおのずと限度があった。
It is known that during recording with the liquid jet recording head as described above, the foaming stability of the recording liquid generally improves as the recording liquid is rapidly heated.
That is, an electric signal applied to the thermal energy generating means,
In general, a rectangular electric pulse is used. However, the shorter the pulse width is, the better the foaming stability of the recording liquid is, and thus, the ejection stability of flying droplets is improved and the recording quality is improved. However, in the conventional liquid jet recording head, as described above, the thickness of the protective layer must be increased, so that the thermal resistance of the protective layer increases, and excessive heat is generated by the thermal energy generating means. This necessitates degradation of durability and thermal responsiveness, which makes it difficult to shorten the pulse width, and there has been a limit in improving the recording quality.

【0182】さらに、従来の液体噴射記録ヘッドを作成
する際には、図3に示すように基板211に発熱抵抗層
3をスパッタリング法を用いて積層し、発熱抵抗体層3
と接続する少なくとも一対の電極14を設ける。なお、
9は電極14間に形成される発熱抵抗体層3の熱発生部
18に電力を供給して発生した熱を記録液に伝える熱作
用面であり、段差(ステップ)がある。
Further, when producing a conventional liquid jet recording head, as shown in FIG. 3, a heat generating resistor layer 3 is laminated on a substrate 211 by using a sputtering method.
At least a pair of electrodes 14 connected to the electrodes are provided. In addition,
Reference numeral 9 denotes a heat acting surface which supplies electric power to the heat generating portion 18 of the heat generating resistor layer 3 formed between the electrodes 14 and transmits the generated heat to the recording liquid, and has a step (step).

【0183】このような構成では、前述したように保護
層7にピンホールなどの欠陥を生じ易く、特にステップ
は露出部分を生じ易いために、保護層7の層厚を必要以
上に厚く(通常は、電極の厚みの2倍以上)しなければ
ならなかった。
In such a configuration, as described above, defects such as pinholes are likely to occur in the protective layer 7, and particularly in the step, exposed portions are likely to occur. Must be at least twice the thickness of the electrode).

【0184】本実施例は上述した従来例の問題点に鑑み
てなされたもので、省電力,高耐久性および高速応答性
を達成し、さらには記録品質の向上をもはかることが可
能な新規な液体噴射記録ヘッドの作成方法を提供するこ
とを主たる目的とする。
This embodiment has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and achieves a power saving, a high durability, and a high-speed response, and can further improve the recording quality. A main object of the present invention is to provide a method for producing a liquid jet recording head.

【0185】本実施例の液体噴射記録ヘッドの作成方法
は、基板上に電子供与性材料からなり、記録液を吐出す
るための熱エネルギーを前記記録液に供給する発熱抵抗
体層を形成する工程と、前記発熱抵抗体層上に、パター
ニングされた非電子供与性材料からなる保護層を形成す
る工程と、前記パターニングにより前記保護層を除去し
た部分に前記発熱抵抗体層と電気的に接続するアルミニ
ウム膜を、有機金属CVD法により前記保護層の厚みと
同じになるように選択的に堆積させ、平坦部を形成する
工程とを含む。
In the method of manufacturing a liquid jet recording head according to this embodiment, a step of forming a heating resistor layer made of an electron donating material on a substrate and supplying heat energy for discharging the recording liquid to the recording liquid is performed. Forming a protective layer made of a patterned non-electron donating material on the heating resistor layer; and electrically connecting the heating resistor layer to a portion where the protection layer has been removed by the patterning. Selectively depositing an aluminum film by the metal organic chemical vapor deposition method so as to have the same thickness as the protective layer to form a flat portion.

【0186】本実施例において、発熱抵抗層、ならびに
第1および第2の保護層は周知の原料を用い例えば、高
周波(RF)スパッタリング等のスパッタリング法,化
学気相堆積(CVD)法,真空蒸着法等を用いて形成さ
れる。発熱抵抗体層に電気的に接続する部分の電極の形
成方法には有機金属CVD法を用いる必要がある。
In this embodiment, the heat-generating resistance layer and the first and second protective layers are made of well-known materials, for example, by sputtering such as radio frequency (RF) sputtering, chemical vapor deposition (CVD), and vacuum deposition. It is formed using a method or the like. It is necessary to use an organic metal CVD method as a method of forming an electrode at a portion electrically connected to the heating resistor layer.

【0187】図49は、本発明の液体噴射記録ヘッド基
板の作成方法の一例を示す一般的な工程図である。
FIG. 49 is a general process chart showing an example of a method for producing a liquid jet recording head substrate of the present invention.

【0188】まず、図49の(A)に示すごとく所望の
材料、例えば、ガラス,セラミックスあるいはプラスチ
ックからなる基板521上に、例えば、NiCr等の合
金,ZrB2 ,HfB2 等の金属ホウ化物からなる発熱
抵抗体層2を真空蒸着法あるいはスパッタリング法等を
用いて形成し、さらにフォトリソグラフィなどの周知の
方法を用いてパターニングする。なお、基板521と発
熱抵抗体層503との間には蓄熱層502を設けてもよ
いものである。蓄熱層502は発熱抵抗層503を発熱
させることにより生じる熱が基板521に逃げて、記録
液を加熱する効率が低下することを防止するために設け
たものである。蓄熱層502には、例えばSiO2 等の
熱伝導性の悪い材料を用いる。
First, as shown in FIG. 49A, on a substrate 521 made of a desired material, for example, glass, ceramics or plastic, an alloy such as NiCr or a metal boride such as ZrB 2 or HfB 2 is used. The heating resistor layer 2 is formed by using a vacuum deposition method or a sputtering method, and is further patterned by using a known method such as photolithography. Note that a heat storage layer 502 may be provided between the substrate 521 and the heating resistor layer 503. The heat storage layer 502 is provided to prevent heat generated by causing the heat generating resistance layer 503 from escaping to the substrate 521 and to reduce the efficiency of heating the recording liquid. For the heat storage layer 502, a material having poor thermal conductivity such as SiO 2 is used.

【0189】次に、図49(B)に示す如く、パターニ
ングされた発熱抵抗層503上に、非電子供与性の材
料、例えば、SiO2 ,Si34 等からなる第1の保
護層509を必要な電極の厚みと同程度の厚みになるよ
うに、スパッタリング法、あるいは、CVD法などを用
いて形成した後、同様にフォトリソグラフィなどの方法
によって電極が形成される部分のみを取り除く。このと
き第1の保護層509には、電極パターンと同形の溝が
できることになる。有機金属CVD法によってAl電極
の選択的な成膜を行うためには、この溝の底面もしくは
表面は電子供与性であることが必要である。通常は、発
熱抵抗層503がその役割を果たす。
Next, as shown in FIG. 49B, a first protective layer 509 made of a non-electron donating material, for example, SiO 2 , Si 3 N 4, etc., is formed on the patterned heating resistance layer 503. Is formed using a sputtering method, a CVD method, or the like so as to have a thickness substantially equal to the required thickness of the electrode, and similarly, only a portion where the electrode is formed is removed by a method such as photolithography. At this time, a groove having the same shape as the electrode pattern is formed in the first protective layer 509. In order to selectively form an Al electrode by an organic metal CVD method, the bottom or surface of the groove needs to be electron donating. Usually, the heating resistance layer 503 plays the role.

【0190】次に、図49(C)に示す如く前述の有機
金属CVD法による選択的な成膜により、この溝を電極
であるAlを主とする材料で埋め、第1の保護層50
9、および電極514からなる平坦面を形成する。
Next, as shown in FIG. 49C, this groove is filled with a material mainly composed of Al, which is an electrode, by selective film formation by the above-mentioned metal organic chemical vapor deposition method.
9 and an electrode 514 are formed.

【0191】引き続いて、この平坦面に絶縁性の材料、
例えば、SiO2 ,Si34 等からなる第2の保護層
507をやはり周知の方法によって形成する。前述のよ
うに、第2の保護層507は下地が平坦なため欠陥を生
じにくく十分に薄くすることができる。この第2の保護
層507は、単層である必要はなく、電極間の絶縁性が
保たれるならば、例えば、第2の保護層507上に耐キ
ャビテーション層8を設けた複層構成としてもよい(図
49(D))。
Subsequently, an insulating material,
For example, a second protective layer 507 made of SiO 2 , Si 3 N 4 or the like is formed by a known method. As described above, since the second protective layer 507 has a flat base, defects are less likely to occur and can be sufficiently thin. The second protective layer 507 does not need to be a single layer, and may have a multilayer structure in which the anti-cavitation layer 8 is provided on the second protective layer 507 if insulation between the electrodes is maintained. (FIG. 49D).

【0192】上述の方法を用いた液体噴射記録ヘッド基
板のより具体的な作成方法を図49および図50を参照
して説明する。
A more specific method for producing a liquid jet recording head substrate using the above method will be described with reference to FIGS. 49 and 50.

【0193】ここで、図50は図49に示した液体噴射
記録ヘッド基板の作成方法を示す斜視図である。
FIG. 50 is a perspective view showing a method of manufacturing the liquid jet recording head substrate shown in FIG.

【0194】まず、Siからなる基板521にSiO2
からなる蓄熱層502を形成した基板を用意した。この
基板上に電子供与性材料である発熱抵抗体層503をス
パッタリング法により形成する。次いで、発熱抵抗体層
502にフォトリソグラフィ工程によるパターニングを
施し、有機金属CVD法により電子供与性材料からなる
下引き層として電極パターンを形成する(図49(A)
および図50(A)参照)。
First, a substrate 521 made of Si is made of SiO 2
A substrate on which a heat storage layer 502 made of was formed was prepared. On this substrate, a heating resistor layer 503 as an electron donating material is formed by a sputtering method. Next, the heating resistor layer 502 is patterned by a photolithography process, and an electrode pattern is formed as a subbing layer made of an electron donating material by an organic metal CVD method (FIG. 49A).
And FIG. 50 (A)).

【0195】次に、このパターン上にRFスパッタリン
グ装置により、非電子供与性材料であるSiO2 を成膜
し第1の保護層509を形成する。さらに、フォトリソ
グラフィ工程によるパターニングにより電極となる部分
のSiO2 膜を除去する(図49(B)および図50
(B)参照)。
Next, a non-electron donating material, SiO 2 , is formed on the pattern by an RF sputtering apparatus to form a first protective layer 509. Further, a portion of the SiO 2 film serving as an electrode is removed by patterning in a photolithography step (FIG. 49B and FIG. 50).
(B)).

【0196】引き続いて、前述したような有機金属CV
D法成膜装置を用いて、第1の保護層509と同じ厚み
になるようにAlを成膜し、第1の保護層509の溝部
分を埋め電極514を形成する。成膜状況を観察する
と、電子供与性材料であるHfB2 にのみAlが選択的
に堆積し、非電子供与性材料であるSiO2 にはAlは
堆積しない(図49(C)および図50(C)参照)。
Subsequently, the organic metal CV as described above was used.
An Al film is formed to have the same thickness as the first protective layer 509 by using a D-method film forming apparatus, and a groove portion of the first protective layer 509 is filled to form an electrode 514. Observing the state of film formation, Al is selectively deposited only on HfB 2 which is an electron donating material, and Al is not deposited on SiO 2 which is a non-electron donating material (FIG. 49 (C) and FIG. 50 ( C)).

【0197】最後に、RFスパッタリング法によってS
iO2 を成膜し、第2の保護層507を形成する(図4
9(D)および図50(D)参照)。
Finally, S was formed by RF sputtering.
iO 2 is formed to form a second protective layer 507 (FIG. 4).
9 (D) and FIG. 50 (D)).

【0198】さらに、第2の保護膜507の耐キャビテ
ーション損傷性を向上させる目的で、Taからなる耐キ
ャビテーション層508を第2の保護層507上に同様
のスパッタリング装置を用いて形成し、液体噴射記録ヘ
ッド基板を得る。
Further, in order to improve the cavitation-resistant property of the second protective film 507, a cavitation-resistant layer 508 made of Ta is formed on the second protective layer 507 by using the same sputtering apparatus, Obtain a recording head substrate.

【0199】図51および図52は、それぞれ本発明の
製造方法を適用して得られる液体噴射記録ヘッドの一例
を示す上面図およびこの記録ヘッドの熱エネルギー発生
手段付近の図51のX−Y線に沿った断面図である。
FIGS. 51 and 52 are a top view showing an example of a liquid jet recording head obtained by applying the manufacturing method of the present invention, and the XY line of FIG. 51 near the thermal energy generating means of the recording head. FIG.

【0200】図51および図52に示されるごとく、本
発明に適用される液体噴射記録ヘッドは基体521上に
発熱抵抗層503およびこの発熱抵抗層に電気的に接続
する少なくとも一対の電極514となる熱エネルギー発
生手段の少なくとも1組以上と、電極の存在しない部分
に形成された保護層509と、さらにそれらの上層に設
けられた第2の保護層507を有している。なお、51
9は電極514間に形成される発熱抵抗層503の熱発
生部518に電力を供給して発生した熱を記録液に伝達
する熱作用面であり、511は発熱抵抗体層503と電
極514との間は段差(ステップ)は生じていない。
As shown in FIGS. 51 and 52, the liquid jet recording head applied to the present invention comprises a heating resistor layer 503 on a substrate 521 and at least a pair of electrodes 514 electrically connected to the heating resistor layer. It has at least one set of thermal energy generating means, a protective layer 509 formed in a portion where no electrode exists, and a second protective layer 507 provided thereon. Note that 51
Reference numeral 9 denotes a heat-acting surface for supplying power to the heat generating portion 518 of the heat-generating resistor layer 503 formed between the electrodes 514 and transmitting the generated heat to the recording liquid. There is no step between the steps.

【0201】本実施例においては、有機金属CVD法を
用いて電極514を第1の保護層509と同程度の厚み
に形成した。このため、本実施例は従来例と異なり電極
の表面に凹凸を発生することはなくなる。そのために、
第1の保護層509と電極514の上面を平坦化するこ
とが可能となる。従って、第2の保護層507におい
て、従来発生していたピンホールあるいはクラックの原
因となる不均一性などの欠陥を解消することができるた
め、第2の保護層507の厚みを薄くしても、良好なス
テップカバレージが得られる。ちなみに、本実施例にお
いては段差がないために、第2の保護層507の厚みは
電極514の厚みの半分で十分であった。
In this embodiment, the electrode 514 is formed to a thickness similar to that of the first protective layer 509 by using the metal organic chemical vapor deposition method. Therefore, in this embodiment, unlike the conventional example, no irregularities are generated on the surface of the electrode. for that reason,
The upper surfaces of the first protective layer 509 and the electrode 514 can be planarized. Accordingly, in the second protective layer 507, defects such as non-uniformity which cause pinholes or cracks, which have conventionally occurred, can be eliminated. Therefore, even if the thickness of the second protective layer 507 is reduced. , Good step coverage is obtained. Incidentally, in the present embodiment, since there is no step, the thickness of the second protective layer 507 was sufficient to be half the thickness of the electrode 514.

【0202】天板13に図53に示すように、作用室で
あるところの液流路16(幅40μm,高さ40μm)
を形成するための溝をマイクロカッターを用いて切削形
成する。この液流路12は記録液を供給するための共通
液室となる溝である。この共通液室12には、必要に応
じて、例えば図54に示すような液供給管19が接続さ
れ、この液供給管19を通じて記録ヘッド外部から記録
液が導入される。また、天板13を接合するに際して
は、熱エネルギー発生手段のそれぞれが、液流路14の
それぞれに対応するように十分に位置合わせをする。か
くして、天板13と基板521とを接合し、作用室に連
通する液体吐出口17を画成する。また、電極514に
は、記録ヘッドの外部から所望のパルス信号を印加する
ための電極リードを有する不図示のリード基板が付設さ
れる。このようにして、図54に示すような記録ヘッド
基板を作成する。
As shown in FIG. 53, a liquid flow path 16 (width 40 μm, height 40 μm), which is a working chamber, is formed on the top plate 13.
Is formed by cutting using a micro cutter. The liquid flow path 12 is a groove serving as a common liquid chamber for supplying a recording liquid. A liquid supply pipe 19 as shown in, for example, FIG. 54 is connected to the common liquid chamber 12 as necessary, and a recording liquid is introduced from outside the recording head through the liquid supply pipe 19. When joining the top plate 13, the thermal energy generating means is sufficiently aligned so as to correspond to each of the liquid flow paths 14. Thus, the top plate 13 and the substrate 521 are joined to define the liquid discharge port 17 communicating with the working chamber. The electrode 514 is provided with a lead substrate (not shown) having electrode leads for applying a desired pulse signal from outside the recording head. In this way, a recording head substrate as shown in FIG. 54 is created.

【0203】なお、本実施例においては特に説明しなか
ったが、液体吐出口あるいは液流路等の形成は、図53
に例示する如き溝付き板によることは必ずしも必要では
なく、感光性樹脂のパターニング等により形成してもよ
い。また、本発明は、上述したような複数の液体吐出口
を有するマルチアレータイプの液体噴射記録ヘッドにの
み限定されるものではなく、液体吐出口が1つのシング
ルアレータイプの液体噴射記録ヘッドにも勿論適用でき
るものである。
Although not particularly described in the present embodiment, the formation of the liquid discharge port or the liquid flow path is not shown in FIG.
It is not always necessary to use a grooved plate as illustrated in the above, but it may be formed by patterning a photosensitive resin or the like. Further, the present invention is not limited to a multi-array type liquid ejecting recording head having a plurality of liquid ejecting ports as described above, and may be applied to a single array type liquid ejecting recording head having one liquid ejecting port. Of course, it can be applied.

【0204】実施例12 液体噴射記録ヘッドの模式的断面図を図55に示す。 Embodiment 12 FIG. 55 is a schematic sectional view of a liquid jet recording head.

【0205】この液体噴射記録ヘッドは次のようにして
作製される。
This liquid jet recording head is manufactured as follows.

【0206】まず、基体上に蓄熱層としてSiO2 膜6
02を、通常、熱酸化法,CVD法あるいは、スパッタ
リング法等を用いて2〜3μmの厚みに成膜する。この
SiO2 膜602は次に述べる発熱抵抗体層で発生した
熱が基体に逃げて熱効率を低下するのを防止するために
設ける。この蓄熱層は熱伝導性の悪い絶縁材料から形成
されている。このSiO2 膜602上に発熱抵抗体層で
あるHfB2 膜603を、例えば、スパッタリング法を
用いて成膜し、さらに配線材料としてAl膜を、例え
ば、スパッタリング法を用いて成膜し、次いでAl膜を
パターニングしてAl電極614を形成し電気熱変換体
素子を製造する。
First, an SiO 2 film 6 was formed on a substrate as a heat storage layer.
02 is formed into a film having a thickness of 2 to 3 μm using a thermal oxidation method, a CVD method, a sputtering method, or the like. The SiO 2 film 602 is provided to prevent the heat generated in the heating resistor layer described below from escaping to the base and lowering the thermal efficiency. This heat storage layer is formed of an insulating material having poor heat conductivity. An HfB 2 film 603 as a heating resistor layer is formed on the SiO 2 film 602 by using, for example, a sputtering method, and an Al film is formed as a wiring material by using, for example, a sputtering method. The Al film 614 is formed by patterning the Al film to manufacture an electrothermal transducer element.

【0207】さらに、必要に応じて記録液からの電蝕,
酸化を防止するために耐熱性,インク遮蔽性に優れた保
護膜であるSiO2 膜608を1〜2μmの厚みで成膜
する。
Further, if necessary, electrolytic corrosion from the recording liquid,
In order to prevent oxidation, a SiO 2 film 608, which is a protective film having excellent heat resistance and ink shielding properties, is formed with a thickness of 1 to 2 μm.

【0208】しかしながら、電気熱変換素子に通電する
ことによる記録液の発泡,消泡に伴なうキャビテーショ
ンに対しては、SiO2 膜608のみでは強度的に弱
く、記録ヘッドの信頼性の向上のため、Ta,Mo,W
等の耐キャビテーション膜609を形成するのが一般的
に採用されている方法である。例えば、耐キャビテーシ
ョン層としてTaを利用する場合、下地のSiO2 膜6
08との密着性を向上させるために、種々のプロセス条
件を最適化する。現在までの研究によれば、成膜時の基
板の温度を約200℃に設定し、ターゲット材料として
Taを用いArガス圧力=10-3〜10-4Torrとし
て、またスパッタリングガスとして酸素を用いて、Ta
25 膜をSiO2 膜14上に約100Åの厚みで形成
する。このTa25 膜上にTaからなる耐キャビテー
ション膜609を設けると、比較的強い密着力が得られ
ている。
However, the cavitation accompanying the bubbling and defoaming of the recording liquid caused by energizing the electrothermal transducer is weak in strength only with the SiO 2 film 608, and the reliability of the recording head is improved. Therefore, Ta, Mo, W
The formation of a cavitation-resistant film 609 is a generally adopted method. For example, when Ta is used as the anti-cavitation layer, the underlying SiO 2 film 6 is used.
Various process conditions are optimized in order to improve the adhesion with the 08. According to research to date, the substrate temperature during film formation is set to about 200 ° C., Ta is used as a target material, Ar gas pressure is set to 10 −3 to 10 −4 Torr, and oxygen is used as a sputtering gas. And Ta
A 2 O 5 film is formed on the SiO 2 film 14 with a thickness of about 100 °. When the anti-cavitation film 609 made of Ta is provided on the Ta 2 O 5 film, a relatively strong adhesion is obtained.

【0209】このようにして形成された耐キャビテーシ
ョン膜上に記録液616を供給するための記録液供給通
路を形成するために、感光性樹脂,ガラス板、あるいは
樹脂成形品を用いた天板626を配置する。
In order to form a recording liquid supply passage for supplying the recording liquid 616 on the anti-cavitation film thus formed, a top plate 626 made of a photosensitive resin, a glass plate, or a resin molded product is used. Place.

【0210】この時、隣接する記録液体供給路の壁面
と、耐キャビテーション層であるTa膜表面との間に隙
間が存在すると、あるノズルが液滴を発泡すると、隣り
のノズルの発泡にも影響を及ぼす。すなわち、クロスト
ークという現象が起き、液体噴射記録装置の印字性能に
悪影響を及ぼすので、Ta膜表面はなるべく段差のない
平坦な面であることが望ましい。
At this time, if there is a gap between the wall surface of the adjacent recording liquid supply path and the surface of the Ta film which is an anti-cavitation layer, when a certain nozzle foams a droplet, it also affects the foaming of an adjacent nozzle. Effect. That is, a phenomenon called crosstalk occurs, which adversely affects the printing performance of the liquid jet recording apparatus. Therefore, it is desirable that the surface of the Ta film be a flat surface with as few steps as possible.

【0211】前述したように耐キャビテーション層と下
地のSiO2 膜との間の密着力の向上に関して、種々の
因子が要因として考えられるが、量産において製品の歩
留りを一定に保持するためには、これらの因子について
十分な注意を払わなければならない。
As described above, various factors may be considered as factors in improving the adhesion between the anti-cavitation layer and the underlying SiO 2 film. In order to maintain a constant product yield in mass production, Great care must be taken with these factors.

【0212】さらに、洗浄工程の不完全さのためあるい
は成膜中に発生するゴミ等のSiO2 膜14上の汚染に
も注意しなければならない。しかも、このようなプロセ
スの因子の完全なモニターは困難であり、原因不明の密
着力不足がまれにではあるが発生した。その結果、Ta
膜は内部応力等の原因により、SiO2 膜界面で剥離
し、隆起したSiO2 膜608がキャビテーションによ
り損傷を受けて、記録液616がTa膜609の裏面側
に侵入して、保護膜608を浸蝕すると、場合によって
は、Al電極614と記録液616が直接に接触して記
録液自身が電気分解したり、あるいは発熱抵抗層603
への通電の際に、Al電極614と記録液616とが反
応して、電極614あるいは発熱抵抗層603の破損あ
るいは破壊が起ったりすることもある(図56参照)。
Further, attention must be paid to contamination on the SiO 2 film 14 due to imperfections in the cleaning process or dust generated during film formation. In addition, it is difficult to completely monitor the factors of such a process, and a lack of adhesion force of unknown cause has occurred rarely. As a result, Ta
The film is peeled off at the interface of the SiO 2 film due to internal stress or the like, the raised SiO 2 film 608 is damaged by cavitation, and the recording liquid 616 penetrates to the back side of the Ta film 609 to form the protective film 608. If erosion occurs, the Al electrode 614 and the recording liquid 616 may come into direct contact with each other to cause electrolysis of the recording liquid itself, or the heat generating resistance layer 603.
When power is supplied to the Al electrode 614 and the recording liquid 616, the electrode 614 or the heating resistor layer 603 may be damaged or broken (see FIG. 56).

【0213】このように下地となるSiO2 膜608の
表面の汚染、あるいはTa膜を成膜する際のスパッタ装
置の設定条件の変動によりTa膜のSiO2 膜に対する
密着力の低下が生じる可能性があった。
As described above, the contamination of the surface of the SiO 2 film 608 serving as a base, or the change in the setting conditions of the sputtering apparatus when the Ta film is formed may cause a decrease in the adhesion of the Ta film to the SiO 2 film. was there.

【0214】耐キャビテーション膜とSiO2 膜との間
の密着力が低下した状態で、液体噴射記録装置の発泡/
吐出動作を続けてゆくと、前述したように耐キャビテー
ション膜が下地であるSiO2 膜から剥離して、耐キャ
ビテーション膜としての役割が減じていた。そのため、
記録液がAl電極あるいは発熱抵抗体層にまで達し、断
線する事故が発生し、液体噴射記録装置の信頼上大きな
問題となっていた。
In the state where the adhesion between the anti-cavitation film and the SiO 2 film is reduced, the bubbling /
As the ejection operation was continued, the cavitation-resistant film was separated from the underlying SiO 2 film as described above, and the role of the cavitation-resistant film was reduced. for that reason,
The recording liquid reaches the Al electrode or the heating resistor layer, causing an accident of disconnection, which has been a serious problem in terms of reliability of the liquid jet recording apparatus.

【0215】このような目的を達成するために、本実施
例の記録ヘッド基板は、基体と、該基体上に設けられ、
発熱抵抗体層と、該発熱抵抗体層上に設けられた電極と
を有する電気熱変換素子と、前記基体の所定の位置に設
けられた島状パターンの電子供与性材料層と、前記熱電
気変換素子を覆いかつ前記島状パターンの電子供与性材
料層に開口部を有する保護膜と、前記開口部内に充填さ
れたアルミニウム層またはアルミニウム合金層と、前記
保護膜および前記アルミニウム層またはアルミニウム合
金層を覆って形成された耐キャビテーション層とを有す
る。
In order to achieve such an object, the recording head substrate of the present embodiment is provided with a base and provided on the base.
An electrothermal conversion element having a heating resistor layer, an electrode provided on the heating resistor layer, an island-shaped electron donating material layer provided at a predetermined position on the base, A protective film covering the conversion element and having an opening in the electron-donating material layer of the island pattern; an aluminum layer or an aluminum alloy layer filled in the opening; the protective film and the aluminum layer or the aluminum alloy layer And a cavitation-resistant layer formed so as to cover the surface.

【0216】また、本実施例の記録ヘッド基板は、基体
と、該基体上に設けられ、発熱抵抗体層と該発熱抵抗体
層上に設けられた電極とを有する電気熱変換素子と、前
記基体の所定の位置に設けられた島状パターンの電子供
与性材料層と、前記熱電気変換素子を覆いかつ前記島状
パターンの電子供与性材料層に開口部を有する保護膜
と、前記開口部内に充填されたアルミニウムまたはアル
ミニウム合金層と、前記保護膜および前記アルミニウム
またはアルミニウム合金層を覆って形成された耐キャビ
テーション層とを有する記録ヘッド基板と、該記録ヘッ
ド基板上に設けられ、前記発熱抵抗体層が供給する熱エ
ネルギーを利用して記録液を吐出する記録液吐出口とを
具備する。
Further, the recording head substrate of the present embodiment includes an electrothermal conversion element having a base, a heating resistor layer provided on the base, and an electrode provided on the heating resistor layer. An electron-donating material layer having an island pattern provided at a predetermined position on the substrate; a protective film covering the thermoelectric conversion element and having an opening in the electron-donating material layer having the island pattern; A recording head substrate having an aluminum or aluminum alloy layer filled with a protective film and an anti-cavitation layer formed covering the aluminum or aluminum alloy layer; and a heat-generating resistor provided on the recording head substrate. A recording liquid discharge port that discharges the recording liquid by using thermal energy supplied by the body layer.

【0217】さらにまた、本実施例の記録ヘッドの製造
方法は、基体上に発熱抵抗体層を形成する工程と、前記
発熱抵抗体層上に電極を設け、前記基体の所望の位置に
島状パターン部の電子供与性材料層を形成する工程と、
前記基体、前記発熱抵抗体層、前記電極および前記電子
供与性材料層の外表面を被覆する保護膜を形成する工程
と、前記保護膜をパターニングして、前記電子供与性材
料層の露出する開口部を設ける工程と、前記開口部に有
機金属CVD法により選択的にアルミニウム層またはア
ルミニウム合金層を形成する工程と、前記保護膜および
前記金属膜上に耐キャビテーション層を被覆する工程と
を含む。
Further, in the method of manufacturing a recording head according to the present embodiment, a step of forming a heating resistor layer on a base, providing electrodes on the heating resistor layer, and forming an island shape at a desired position on the base. A step of forming an electron-donating material layer of the pattern portion,
Forming a protective film covering the outer surfaces of the base, the heating resistor layer, the electrode, and the electron donating material layer; and patterning the protective film to expose the electron donating material layer. Forming a portion, selectively forming an aluminum layer or an aluminum alloy layer in the opening by an organometallic CVD method, and covering a cavitation-resistant layer on the protective film and the metal film.

【0218】本実施例によれば、Al−CVD法により
Al膜またはアルミニウム合金膜を、電子供与性材料か
らなる島状パターン部上に垂直にかつ選択的に形成され
るので、従来例のような“巣”がなくなる。また、成膜
時間を適宜に設定すれば、耐キャビテーション膜を平坦
に形成することができ、天板と記録ヘッド基板との隙間
がなくなるので、クロストークを防止することができ
る。
According to this embodiment, an Al film or an aluminum alloy film is formed vertically and selectively on an island-shaped pattern portion made of an electron-donating material by the Al-CVD method. There are no "nests". If the film formation time is appropriately set, the anti-cavitation film can be formed flat, and there is no gap between the top plate and the recording head substrate, so that crosstalk can be prevented.

【0219】また、本発明によれば、Al−CVD法に
より、保護膜の開孔部に、Alまたはアルミニウム合金
が選択的に形成し、耐キャビテーション層と保護膜との
密着性が従来よりも強くなる。
Further, according to the present invention, Al or an aluminum alloy is selectively formed in the opening of the protective film by the Al-CVD method, so that the adhesion between the anti-cavitation layer and the protective film is improved as compared with the conventional case. Become stronger.

【0220】図57(A)および図57(B)は、それ
ぞれ、本実施例による記録ヘッド基板を示す断面図およ
び上面図である。
FIGS. 57A and 57B are a cross-sectional view and a top view, respectively, showing a recording head substrate according to this embodiment.

【0221】基板であるシリコンウエハー(不図示)上
に蓄熱層としてのSiO2 膜602を2〜3μmの厚み
に形成する。このSiO2 蓄熱層602上に電子供与性
材料からなるHfB2 膜を成膜し、次にAl電極層を成
膜し、パターニングして発熱抵抗体層としてのHfB2
膜603とAl電極614を形成し、電気熱変換素子を
形成する。
An SiO 2 film 602 as a heat storage layer is formed on a silicon wafer (not shown) as a substrate to a thickness of 2 to 3 μm. The SiO 2 was deposited HfB 2 film formed of an electron donating material on the heat storage layer 602, then forming an Al electrode layer, HfB 2 as a heat generating resistor layer is patterned
The film 603 and the Al electrode 614 are formed, and an electrothermal conversion element is formed.

【0222】さらにHfB2 膜603の並びの間にHf
2 からなる島状パターン部の電子供与性材料層619
を前述のパターニング工程時に形成する。
The HfB 2 film 603 has a Hf
Electron-donating material layer 619 of island-shaped pattern portion made of B 2
Is formed during the above-described patterning step.

【0223】この電気熱変換素子上に耐インク保護膜と
してSiO2 膜608を1〜2μmの厚みで形成する。
On this electrothermal transducer, an SiO 2 film 608 having a thickness of 1 to 2 μm is formed as an ink-resistant protective film.

【0224】次に、島状パターンのHfB2 膜619上
をパターニングして開孔してスルーホールを形成する。
このスルーホール部内をAl−CVD法を用いてAlを
堆積させると、HfB2 は電子供与性であるから、Hf
2 膜619上に選択的かつ垂直にAlを堆積すること
ができる。一方、SiO2 膜608は非電子供与性材料
であるからAlは堆積しない。
Next, a through hole is formed by patterning and opening the HfB 2 film 619 having the island pattern.
When Al is deposited in this through-hole portion by using an Al-CVD method, HfB 2 has an electron donating property,
Al can be selectively and vertically deposited on the B 2 film 619. On the other hand, Al is not deposited because the SiO 2 film 608 is a non-electron donating material.

【0225】このようにして保護層608のスルーホー
ル部内の選択的に堆積したAl層620上および耐イン
ク性保護膜であるSiO2 膜608上に耐キャビテーシ
ョン層としてのTa膜621を形成する。この時、Al
層620は金属であるので、スパッタリング法、あるい
は蒸着法等によりTa膜を形成すると、AlとTaとの
親和性が良好である。従って、Ta膜621とAl層6
20との密着性は強まる。
A Ta film 621 as a cavitation-resistant layer is formed on the Al layer 620 selectively deposited in the through-hole portion of the protection layer 608 and on the SiO 2 film 608 as an ink-resistant protection film. At this time, Al
Since the layer 620 is a metal, if a Ta film is formed by a sputtering method, an evaporation method, or the like, the affinity between Al and Ta is good. Therefore, the Ta film 621 and the Al layer 6
Adhesion with 20 is strengthened.

【0226】それ故に、問題となるインクの発泡/吐出
動作を続けてもTa膜621は下地であるSiO2 膜6
08から剥離することはなく、Ta膜621の本来の目
的である耐キャビテーション性を向上させることができ
る。その結果、Ta膜621はキャビテーションによっ
て破壊されることはなくなる。従って、記録液自身が通
電により電気分解したり、あるいは発熱抵抗体層への通
電の際に、電極と記録液が反応して、電極あるいは発熱
抵抗体層が破損あるいは破壊することはないので、記録
ヘッド基板の信頼性を高めることになる。
Therefore, even if the problematic bubbling / discharging operation of the ink is continued, the Ta film 621 remains as the underlying SiO 2 film 6.
08, the cavitation resistance, which is the original purpose of the Ta film 621, can be improved. As a result, the Ta film 621 is not destroyed by cavitation. Therefore, when the recording liquid itself is electrolyzed by energization, or when the heating resistor layer is energized, the electrode and the recording liquid do not react and the electrode or the heating resistor layer is not damaged or destroyed. This increases the reliability of the recording head substrate.

【0227】Al−CVD法は選択性に優れた成膜方法
であるため、ガスを適宜に組み合せて混合ガス雰囲気下
として、例えば、Al−Si,Al−Ti,Al−C
u,Al−Si−Ti,Al−Si−Cu等の導電材料
を選択的に堆積することもできる。
Since the Al-CVD method is a film forming method with excellent selectivity, the gases are appropriately combined to form a mixed gas atmosphere, for example, Al-Si, Al-Ti, Al-C
A conductive material such as u, Al-Si-Ti, or Al-Si-Cu can be selectively deposited.

【0228】なお、本実施例においては、耐キャビテー
ション膜としてTa膜を用いたが、W,Mo,Nb等の
金属あるいはそれらの金属の合金を用いても本発明の目
的を達成することができる。
Although the Ta film was used as the anti-cavitation film in this embodiment, the object of the present invention can be achieved by using a metal such as W, Mo, Nb or an alloy of those metals. .

【0229】図58は、図57の記録ヘッド基板の部分
断面図である。図58の参照番号は図57の参照番号と
同様の構成を示す。成膜時間を適宜に設定すれば、Si
2膜608と平坦部をなすようにAlを堆積させるこ
とができる。従って、耐キャビテーション層(不図示)
上に天板を設けて記録ヘッドを作成しても、耐キャビテ
ーション層が平坦であり、天板部材と耐キャビテーショ
ン層との間に隙間ができることはなくなるので、クロス
トークを生じることはない。それ故に、印字性能に悪影
響を及ぼすことがなくなり、インク吐出性の良好な記録
ヘッドを提供することができる。
FIG. 58 is a partial sectional view of the recording head substrate of FIG. The reference numbers in FIG. 58 indicate the same configuration as the reference numbers in FIG. If the film formation time is set appropriately, Si
Al can be deposited so as to form a flat portion with the O 2 film 608. Therefore, an anti-cavitation layer (not shown)
Even if a recording head is formed by providing a top plate thereon, the anti-cavitation layer is flat and no gap is formed between the top plate member and the anti-cavitation layer, so that no crosstalk occurs. Therefore, there is no adverse effect on the printing performance, and it is possible to provide a recording head having good ink dischargeability.

【0230】実施例13 図59は本発明の記録ヘッド基板の他の実施例を示す模
式的断面図である。
Embodiment 13 FIG. 59 is a schematic sectional view showing another embodiment of the recording head substrate of the present invention.

【0231】図59は、P型またはN型のシリコン基板
上に電気熱変換素子と、この電気熱変換素子を駆動する
にあたり駆動信号を分離するための素子アレー等の機能
素子を設けたものである。
FIG. 59 shows a P-type or N-type silicon substrate on which an electrothermal transducer and functional elements such as an element array for separating a drive signal for driving the electrothermal transducer are provided. is there.

【0232】このような記録ヘッド基板は次のようにし
て作製することができる。
[0232] Such a recording head substrate can be manufactured as follows.

【0233】まず、P型(またはN型)のシリコン基板
641にそれぞれ、N型(またはP型)の機能素子を構
成する拡散層648を形成する。この拡散層648上に
絶縁層と蓄熱層を兼ねるSiO2 膜642を成膜し、パ
ターニングした後、Al引出し電極649を成膜し、パ
ターニングして形成する。さらに、SiO2 膜642お
よびAl引出し電極649上に、絶縁層と蓄熱層を兼ね
るSiO2 膜643をさらに成膜し、パターニングす
る。ここで、SiO2 膜642およびSiO2 膜643
は2層に重なり蓄熱層を形成する。この蓄熱層上に発熱
抵抗体であるHfB2 膜およびAl電極を形成すること
により電気熱変換素子が作製される訳であるが、図59
においては、密着力向上のため、下地となるHfB2
644のみを示してある。
First, a diffusion layer 648 constituting an N-type (or P-type) functional element is formed on each of the P-type (or N-type) silicon substrates 641. An SiO 2 film 642 serving as an insulating layer and a heat storage layer is formed on the diffusion layer 648 and patterned, and then an Al lead electrode 649 is formed and patterned. Further, on the SiO 2 film 642 and the Al extraction electrode 649, an SiO 2 film 643 serving as an insulating layer and a heat storage layer is further formed and patterned. Here, the SiO 2 film 642 and the SiO 2 film 643
Overlaps two layers to form a heat storage layer. By forming an HfB 2 film, which is a heating resistor, and an Al electrode on the heat storage layer, an electrothermal conversion element is manufactured.
1 shows only the HfB 2 film 644 serving as a base in order to improve the adhesion.

【0234】このHfB2 膜を成膜してパターニングし
た後に、SiO2 保護膜646を成膜する。
After the HfB 2 film is formed and patterned, an SiO 2 protective film 646 is formed.

【0235】次に、Al電極用のスルーホールをパター
ニングしてHfB2 膜644上を開孔する。その後、H
fB2 膜644を下地としてAl−CVD法により選択
的にAlを堆積させ、Al層645を形成する。
Next, a through hole for an Al electrode is patterned to open a hole on the HfB 2 film 644. Then H
Al is selectively deposited by the Al-CVD method using the fB 2 film 644 as a base to form an Al layer 645.

【0236】ここで、HfB2 膜644は電子供与性材
料であるから、Alは選択的かつ垂直にHfB2 膜64
4上に堆積する。一方、SiO2 保護膜646は非電子
供与性材料であるから、AlはSiO2 保護膜646上
には堆積しない。Al層645およびSiO2 保護膜6
46上に耐キャビテーション層としてのTa層647を
スパッタリング法、あるいは蒸着法等により成膜する
が、Al層645は金属からできているのでAlとTa
との親和性が良好である。その結果、Al層645とT
a膜647との密着性は向上する。
Here, since the HfB 2 film 644 is an electron donating material, Al is selectively and vertically deposited on the HfB 2 film 64.
4 is deposited. On the other hand, since the SiO 2 protective film 646 is a non-electron donating material, Al does not deposit on the SiO 2 protective film 646. Al layer 645 and SiO 2 protective film 6
A Ta layer 647 as a cavitation-resistant layer is formed on the 46 by a sputtering method or a vapor deposition method. However, since the Al layer 645 is made of metal, Al and Ta are used.
With good affinity. As a result, the Al layer 645 and T
The adhesion with the a film 647 is improved.

【0237】図59に示した記録ヘッド基板では、電気
熱変換素子と機能素子の接続のために、Al電極が2層
構成で配置されている。
In the recording head substrate shown in FIG. 59, Al electrodes are arranged in a two-layer structure for connection between the electrothermal transducer and the functional element.

【0238】図59に示したような記録ヘッド基板では
記録液に近い、第2層のHfB2 膜644を下地とし
て、Al−CVD法により、Al電極を形成することが
望ましいが、SiO2 保護膜646およびSiO2 膜6
42をパターニングして開孔し、下地であるシリコン基
板641の露出するスルーホールを形成しても、シリコ
ン基板641は電子供与性材料であるから、Alまたは
Al合金はシリコン基板641上に選択的にかつ垂直に
堆積する。従って、このようにして形成されたAl膜上
またはAl合金膜上にスパッタリング法,蒸着法等を用
いて耐キャビテーションとしてのTa膜を形成しても、
AlとTaは同じ金属であるので、親和性がよくAl膜
またはアルミニウム合金膜とTa膜との密着性は向上す
る。
[0238] close to the recording liquid in the recording head substrate as shown in FIG. 59, as a base a HfB 2 film 644 of the second layer, the Al-CVD method, it is preferable to form the Al electrode, SiO 2 protection Film 646 and SiO 2 film 6
Even if the 42 is patterned and opened to form an exposed through hole of the underlying silicon substrate 641, Al or an Al alloy is selectively formed on the silicon substrate 641 because the silicon substrate 641 is an electron donating material. And vertically. Therefore, even if a Ta film having cavitation resistance is formed on the Al film or the Al alloy film thus formed by using a sputtering method, an evaporation method, or the like,
Since Al and Ta are the same metal, the affinity is good and the adhesion between the Al film or the aluminum alloy film and the Ta film is improved.

【0239】このようにして製造した記録ヘッド基板を
用いて記録ヘッドを作製する。
A recording head is manufactured using the recording head substrate manufactured as described above.

【0240】図60に本発明の記録ヘッドの斜視図を示
す。
FIG. 60 is a perspective view of the recording head of the present invention.

【0241】アルミベースプレート2100上に、記録
ヘッド基板に発熱素子2104がパターニングにより形
成されたヒータボード2101を接着する。このヒータ
ボード2101はアルミナベースプレート2100上に
接着され外部(ドライバー)と電気的に接続する外部取
出し端子を有するプリント回路基板2102との間をワ
イヤーボンディングにより接続する。ヒータボード21
01上にはドライフィルム2103をパターニングする
ことにより流路を形成してもよいし、ガラスなどの適当
な平板に機械的方法,エッチング法等により流路を形成
してもよい。
On the aluminum base plate 2100, a heater board 2101 having a heating element 2104 formed by patterning on a recording head substrate is adhered. The heater board 2101 is connected by wire bonding to a printed circuit board 2102 having an external lead-out terminal which is adhered on an alumina base plate 2100 and electrically connected to the outside (driver). Heater board 21
A channel may be formed on the surface 01 by patterning the dry film 2103, or a channel may be formed on a suitable flat plate such as glass by a mechanical method, an etching method, or the like.

【0242】さらに、ドライフィルム2103上に、ガ
ラス等よりなる天板2106を接着し、ノズルおよびイ
ンク吐出口2105を形成する記録ヘッド基板面に設け
た感光性組成物層に所定のパターン露光して硬化領域を
形成し、この感光性組成物層から未硬化の組成物を除去
することにより、記録ヘッド基板にインクの流路となる
溝を形成する。
Further, a top plate 2106 made of glass or the like is adhered on the dry film 2103, and a predetermined pattern is exposed to the photosensitive composition layer provided on the recording head substrate surface where the nozzles and the ink discharge ports 2105 are formed. By forming a cured region and removing the uncured composition from the photosensitive composition layer, a groove serving as an ink flow path is formed in the recording head substrate.

【0243】また、基板上に感光性樹脂を被覆し、その
上にガラス製の天板をのせて接合し、感光性樹脂の不要
な部分を除去して、インク吐出口,インク流路,共通液
室を感光性樹脂で形成し記録ヘッドの天板を製造しても
よい。
Further, a photosensitive resin is coated on the substrate, and a glass top plate is placed thereon and joined therewith, and unnecessary portions of the photosensitive resin are removed. The liquid chamber may be formed of a photosensitive resin to manufacture the top plate of the recording head.

【0244】天板2106上にはインク供給路を形成す
る部材2107と、外部(インク供給手段)よりインク
を供給するチューブ2108等を接着する。ヘッドは、
記録媒体保持手段に対して所定位置に配されて記録を行
う。
On the top plate 2106, a member 2107 forming an ink supply path, a tube 2108 for supplying ink from outside (ink supply means), and the like are bonded. The head is
The recording is performed at a predetermined position with respect to the recording medium holding means.

【0245】以上説明したように、本実施例によれば、
Al−CVD法によりAl膜またはアルミニウム合金膜
を、電子供与性材料からなる島状パターン部上に垂直に
かつ選択的に形成されるので、従来例のような“巣”が
なくなる。また、成膜時間を適宜に設定すれば、耐キャ
ビテーション膜を平坦に形成することができ、天板と記
録ヘッド基板との隙間がなくなるので、クロストークを
防止することができる。
As described above, according to this embodiment,
Since the Al film or the aluminum alloy film is formed vertically and selectively on the island-shaped pattern portion made of the electron donating material by the Al-CVD method, there is no "nest" as in the conventional example. If the film formation time is appropriately set, the anti-cavitation film can be formed flat, and there is no gap between the top plate and the recording head substrate, so that crosstalk can be prevented.

【0246】また、本実施例によれば、Al−CVD法
により、保護膜の開孔部に、Alまたはアルミニウム合
金が選択的に形成し、その上に親和性のよい耐キャビテ
ーション層を設けたので耐キャビテーション層と保護膜
との密着性が従来よりも強くなる。
Further, according to this embodiment, Al or an aluminum alloy was selectively formed in the opening of the protective film by the Al-CVD method, and the anti-cavitation layer having good affinity was provided thereon. Therefore, the adhesion between the anti-cavitation layer and the protective film becomes stronger than before.

【0247】従って、密着向上性の材料として利用して
いたTa25 膜が不必要となるので、成膜プロセスを
簡略化することができ、スループットも向上する。
Accordingly, since the Ta 2 O 5 film used as the material for improving the adhesion is not required, the film forming process can be simplified, and the throughput can be improved.

【0248】以上説明した構成の熱エネルギ発生素子を
有するSi基板1を用いたインクジェット記録ヘッドの
組み立ては、例えば図61に示す工程を経て行われる。
The assembly of the ink jet recording head using the Si substrate 1 having the thermal energy generating element having the above-described configuration is performed, for example, through the steps shown in FIG.

【0249】図61における(A)は、基板の概略構成
を示す斜視図である。同図における(A)において、符
号3010は吐出エネルギ発生素子としての電気熱変換
素子である。この電気熱変換素子3010が配設された
Si基板3001の上に、図61における(B)に示す
ように感光性樹脂硬化膜からなるインク液路壁3011
および外枠3012を形成したのち、この上にインク液
路壁3011を覆うためのカバー3013を配置する。
このカバー3013には、その中央部分に設けられたイ
ンク供給穴3014に予めフィルタ3015を接着して
おく。次いで、このような積層体をインク吐出口(ノズ
ル)と電気熱変換素子3010との間を最適化するため
C−C′線に沿った面で切断分割する。
FIG. 61A is a perspective view showing a schematic structure of a substrate. In FIG. 10A, reference numeral 3010 denotes an electrothermal conversion element as a discharge energy generation element. As shown in FIG. 61B, an ink liquid path wall 3011 made of a cured photosensitive resin film is formed on the Si substrate 3001 on which the electrothermal transducer 3010 is provided.
After the outer frame 3012 is formed, a cover 3013 for covering the ink liquid path wall 3011 is disposed thereon.
On the cover 3013, a filter 3015 is bonded in advance to an ink supply hole 3014 provided at the center of the cover 3013. Next, such a laminated body is cut and divided along a plane along the line CC ′ in order to optimize the space between the ink discharge port (nozzle) and the electrothermal transducer 3010.

【0250】次に、図61における(C)に示すよう
に、インク液路壁3011を覆うためのカバー3013
およびSi基板3001を、オリフィス周縁部のインク
液路を構成する一部を残し、所定の深さまで、例えばダ
イヤモンド切断砥石による切削加工によって削除する。
Next, as shown in FIG. 61C, a cover 3013 for covering the ink liquid path wall 3011 is provided.
The Si substrate 3001 is removed to a predetermined depth by cutting using, for example, a diamond cutting whetstone, leaving a part of the ink liquid path around the orifice.

【0251】一方、オリフィスが加工されたオリフィス
プレート3016は記録ヘッドの切削されないオリフィ
ス周縁部より広い面積を有する金属の薄板3017に接
着剤で予め貼り付ける。
On the other hand, the orifice plate 3016 on which the orifice has been machined is attached in advance with an adhesive to a thin metal plate 3017 having an area larger than the orifice peripheral edge of the recording head that is not cut.

【0252】次に、図61における(D)に示すように
オリフィスプレート3016と薄板3017との一体物
を、オリフィスプレート3016のオリフィスと積層体
の開口とを位置合わせした後、記録ヘッドの切削除去後
の面3001Aおよび3013Aに接着する。これによ
り、オリフィスプレート3016はテンション(張力)
が加えられた状態でヘッドの開口配設面と密着する。
Next, after aligning the orifice plate 3016 and the thin plate 3017 with the orifice of the orifice plate 3016 and the opening of the laminated body as shown in FIG. Glue to later surfaces 3001A and 3013A. Thereby, the orifice plate 3016 is tensioned.
In contact with the opening arrangement surface of the head.

【0253】なお、本発明は、特にインクジェット記録
方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用される
エネルギとして熱エネルギを発生する手段(例えば電気
熱変換体やレーザ光等)を備え、前記熱エネルギにより
インクの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録
装置において優れた効果をもたらすものである。かかる
方式によれば記録の高密度化,高精細化が達成できるか
らである。
In addition, the present invention includes a means (for example, an electrothermal converter or a laser beam) for generating thermal energy as energy used for performing ink ejection, particularly in an ink jet recording system. The present invention brings about an excellent effect in a print head and a printing apparatus of a type in which a change in the state of ink is caused by energy. This is because according to such a method, it is possible to achieve higher density and higher definition of recording.

【0254】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書,同第4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型,
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも1つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体(インク)
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長,収縮により吐出用開口を介して液体(インク)を吐
出させて、少なくとも1つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体(インク)の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第4463359号明細書,同第
4345262号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第4313124号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。
The typical configuration and principle are described in, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740.
It is preferable to use the basic principle disclosed in the specification of Japanese Patent No. 796. This method is a so-called on-demand type,
Although it can be applied to any type of continuous type, in particular, in the case of the on-demand type, it can be applied to a sheet holding liquid (ink) or an electrothermal converter arranged corresponding to the liquid path. By applying at least one drive signal corresponding to the recorded information and giving a rapid temperature rise exceeding the nucleate boiling, heat energy is generated in the electrothermal transducer, and film boiling occurs on the heat acting surface of the recording head. Liquid (ink) corresponding to this drive signal on a one-to-one basis.
This is effective because air bubbles inside can be formed. The liquid (ink) is ejected through the ejection opening by the growth and contraction of the bubble to form at least one droplet. When the drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubble are performed immediately and appropriately, so that the ejection of a liquid (ink) having particularly excellent responsiveness can be achieved, which is more preferable. As the pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. Further, if the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 relating to the temperature rise rate of the heat acting surface are adopted, more excellent recording can be performed.

【0255】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口,液路,電気熱変換体
の組合せ構成(直線状液流路または直角液流路)の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第4558333号明細書,米国特許第44
59600号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭59−123670号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭59−138461号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。
As the configuration of the recording head, in addition to the combination configuration (a linear liquid flow path or a right-angled liquid flow path) of a discharge port, a liquid path, and an electrothermal converter as disclosed in the above-mentioned respective specifications. U.S. Pat. No. 4,558,333 and U.S. Pat. No. 44,558 which disclose a configuration in which a heat acting portion is arranged in a bending region.
A configuration using the specification of Japanese Patent No. 59600 is also included in the present invention. In addition, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 59-123670 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of an electrothermal transducer for a plurality of electrothermal transducers, and an aperture for absorbing a pressure wave of thermal energy is provided. The effect of the present invention is effective even if the configuration is based on JP-A-59-138461, which discloses a configuration corresponding to a discharge unit. That is, according to the present invention, recording can be reliably and efficiently performed regardless of the form of the recording head.

【0256】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された1個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
Further, the present invention can be effectively applied to a full-line type recording head having a length corresponding to the maximum width of a recording medium on which a recording apparatus can record. Such a recording head may have a configuration that satisfies the length by a combination of a plurality of recording heads, or a configuration as one integrally formed recording head.

【0257】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
In addition, even in the case of the serial type as described above, a recording head fixed to the apparatus main body or an electric connection with the apparatus main body or ink from the apparatus main body by being mounted on the apparatus main body. The present invention is also effective when a replaceable chip-type recording head that can be supplied or a cartridge-type recording head in which an ink tank is provided integrally with the recording head itself is used.

【0258】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。
Further, it is preferable to add ejection recovery means for the recording head, preliminary auxiliary means, and the like as the configuration of the recording apparatus of the present invention since the effects of the present invention can be further stabilized. If these are specifically mentioned, the recording head is heated using capping means, cleaning means, pressurizing or suction means, an electrothermal transducer, another heating element or a combination thereof. Pre-heating means for performing the pre-heating and pre-discharging means for performing the discharging other than the recording can be used.

【0259】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して1個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。
The type and number of recording heads to be mounted are not limited to those provided only for one color ink, for example, and for a plurality of inks having different recording colors and densities. A plurality may be provided. That is, for example, the printing mode of the printing apparatus is not limited to a printing mode of only a mainstream color such as black, but may be any of integrally forming a printing head or a combination of a plurality of printing heads. The present invention is also very effective for an apparatus provided with at least one of the recording modes of full color by color mixture.

【0260】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を30℃以上70℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭54−56847号公報あるいは特開昭60−7
1260号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。
In addition, in the embodiments of the present invention described above, the ink is described as a liquid. However, an ink which solidifies at room temperature or lower and which softens or liquefies at room temperature may be used. In general, the ink jet method generally controls the temperature of the ink itself within a range of 30 ° C. or more and 70 ° C. or less to control the temperature so that the viscosity of the ink is in a stable ejection range. Sometimes, the ink may be in a liquid state. In addition, in order to positively prevent temperature rise due to thermal energy by using it as energy for changing the state of the ink from a solid state to a liquid state, or to prevent evaporation of the ink, the ink is solidified in a standing state and heated. May be used. In any case, the application of heat energy causes the ink to be liquefied by the application of the heat energy according to the recording signal and the liquid ink to be ejected, or to start solidifying when it reaches the recording medium. The present invention is also applicable to a case where an ink having a property of liquefying for the first time is used. In such a case, the ink
JP-A-54-56847 or JP-A-60-7
As described in Japanese Patent Publication No. 1260, it is also possible to adopt a form in which the sheet is opposed to the electrothermal converter in a state where it is held as a liquid or solid substance in the concave portion or through hole of the porous sheet. In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.

【0261】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。
In addition, the form of the ink jet recording apparatus of the present invention is not limited to those used as image output terminals of information processing equipment such as computers, copying apparatuses combined with readers and the like, and facsimile apparatuses having a transmission / reception function. It may take a form.

【0262】本発明に用いられる選択堆積法としては、
CVD法やスパッタリング法等の気相堆積法が好ましく
用いられる。
The selective deposition method used in the present invention includes:
A vapor deposition method such as a CVD method or a sputtering method is preferably used.

【0263】選択堆積する材料としてはSiやGe等の
半導体材料、Al,Cu,W,Mo,等の金属材料が挙
げられる。そして、半導体材料の場合には選択的エピタ
キシャル成長法が好ましく、金属材料の場合にはバイア
ススパッタ法やMOCVD法が好ましく用いられる。と
りわけ以下に述べるMOCVD方は本発明の選択堆積法
として望ましい。
Examples of the material to be selectively deposited include semiconductor materials such as Si and Ge, and metal materials such as Al, Cu, W, and Mo. In the case of a semiconductor material, a selective epitaxial growth method is preferable, and in the case of a metal material, a bias sputtering method or an MOCVD method is preferably used. In particular, the MOCVD method described below is preferable as the selective deposition method of the present invention.

【0264】特に、原料ガスとしてモノメチルアルミニ
ウムハイドライド(MMAH)またはジメチルアルミニ
ウムハイドライド(DMAH)を用い、反応ガスとして
2ガスを用い、これらの混合ガスの下で基体表面を加
熱すれば良質のAl膜を堆積することが出来る。ここ
で、Al選択堆積の際には直接加熱または間接加熱によ
り基体の表面温度をアルキルアルミニウムハイドライド
の分解温度以上450℃未満に保持することが好まし
く、より好ましくは260℃以上440℃以下がよい。
[0264] In particular, using a monomethyl aluminum hydride (MMAH) or dimethylaluminum hydride (DMAH) as the raw material gas, a H 2 gas as the reaction gas, good Al film by heating the substrate surface under a mixed gas thereof Can be deposited. Here, during the selective deposition of Al, the surface temperature of the substrate is preferably maintained at a temperature not lower than the decomposition temperature of the alkyl aluminum hydride and lower than 450 ° C. by direct heating or indirect heating, and more preferably 260 ° C. or higher and 440 ° C. or lower.

【0265】基体を上記温度範囲になるべく加熱する方
法としては直接加熱と間接加熱とがあるが、特に直接加
熱により基体を上記温度に保持すれば高堆積速度で良質
のAl膜を形成することができる。例えば、Al膜形成
時の基体表面温度をより好ましい温度範囲である260
℃〜440℃とした時、300Å〜5000Å/分とい
う抵抗加熱の場合よりも高い堆積速度で良質な膜が得ら
れるのである。このような直接加熱(加熱手段からのエ
ネルギーが直接基体に伝達されて基体自体を加熱する)
の方法としては、例えば、ハロゲンランプ、キセノンラ
ンプ等によるランプ加熱があげられる。また、間接加熱
の方法としては抵抗加熱があり、堆積膜を形成すべき基
体を支持するための堆積膜形成用の空間に配設された基
体支持部材に設けられた発熱体等を用いて行うことが出
来る。
There are direct heating and indirect heating as a method for heating the substrate to the above-mentioned temperature range. Particularly, if the substrate is kept at the above-mentioned temperature by direct heating, a high-quality Al film can be formed at a high deposition rate. it can. For example, the substrate surface temperature at the time of forming the Al film is set to a more preferable temperature range of 260.
When the temperature is set to 440 ° C., a high-quality film can be obtained at a higher deposition rate than in the case of resistance heating of 300 ° to 5000 ° / min. Such direct heating (the energy from the heating means is directly transmitted to the substrate to heat the substrate itself)
Examples of the method include lamp heating using a halogen lamp, a xenon lamp, or the like. In addition, there is resistance heating as a method of indirect heating, which is performed using a heating element or the like provided on a substrate supporting member provided in a space for forming a deposited film for supporting a substrate on which a deposited film is to be formed. I can do it.

【0266】この方法により電子供与性の表面部分と非
電子供与性の表面部分とが共存する基体にCVD法を適
用すれば電子供与性の基体表面部分にのみ良好な選択性
のもとにAlの単結晶が形成される。このAlは電極/
配線材料として望まれるあらゆる特性に優れたものとな
る。即ち、ヒルロックの発生確率の低減、アロイスパイ
ク発生確率の低減が達成されるのである。
According to this method, if the CVD method is applied to a substrate having both an electron-donating surface portion and a non-electron-donating surface portion, Al can be obtained with good selectivity only on the electron-donating substrate surface portion. Is formed. This Al is an electrode /
It is excellent in all characteristics desired as a wiring material. That is, the probability of occurrence of hill rock and the probability of occurrence of alloy spikes are reduced.

【0267】これは、電子供与性の表面としての半導体
や導電体からなる表面上に良質のAlを選択的に形成で
き、且つそのAlが結晶性に優れているが故に下地のシ
リコン等との共晶反応によるアロイスパイクの形成等が
ほとんどみられないか極めて少ないものと考えらる。そ
して、半導体装置の電極として採用した場合には従来考
えられてきたAl電極の概念を越えた従来技術では予想
だにしなかった効果が得られるのである。
This is because high-quality Al can be selectively formed on the surface of an electron-donating surface composed of a semiconductor or a conductor, and since the Al has excellent crystallinity, it can be used as a base with silicon or the like. It is considered that the formation of alloy spikes due to the eutectic reaction is hardly observed or extremely small. In the case where the electrode is adopted as an electrode of a semiconductor device, an effect unexpectedly obtained by the conventional technology which exceeds the concept of the Al electrode which has been conventionally considered can be obtained.

【0268】以上のように電子供与性の表面例えば絶縁
膜に形成され半導体基体表面が露出した開孔内に堆積さ
れたAlは単結晶構造となることを説明したが、このA
l−CVD法によれば以下のようなAlを主成分とする
金属膜をも選択的に堆積でき、その膜質も優れた特性を
示すのである。
As described above, it has been described that Al formed on an electron-donating surface, for example, an insulating film and deposited in an opening exposing the surface of a semiconductor substrate has a single crystal structure.
According to the l-CVD method, the following metal film containing Al as a main component can be selectively deposited, and the film quality shows excellent characteristics.

【0269】たとえば、アルキルアルミニウムハイドラ
イドのガスと水素とに加えてSiH4 ,Si26 ,S
38 ,Si(CH34 ,SiCl4 ,SiH2
2,SiHCl3 等のSi原子を含むガスや、TiC
4 ,TiBr4 ,Ti(CH34 等のTi原子を含む
ガスや、ビスアセチルアセトナト銅Cu(C57
2 ),ビスジピバロイルメタナイト銅Cu(C1119
22 ,ビスヘキサフルオロアセチルアセトナト銅Cu
(C5 HF622 等のCu原子を含むガスを適宜組
み合わせて導入して混合ガス雰囲気として、例えばAl
−Si,Al−Ti,Al−Cu,Al−Si−Ti,
Al−Si−Cu等の導電材料を選択的に堆積させて電
極を形成してもよい。
For example, in addition to the alkyl aluminum hydride gas and hydrogen, SiH 4 , Si 2 H 6 , S
i 3 H 8 , Si (CH 3 ) 4 , SiCl 4 , SiH 2 C
gas containing Si atoms such as l 2 , SiHCl 3 , TiC
gas containing Ti atoms such as l 4 , TiBr 4 , Ti (CH 3 ) 4, and bisacetylacetonato copper Cu (C 5 H 7 O
2 ), bis dipivaloyl methanite copper Cu (C 11 H 19 O)
2 ) 2 , bis-hexafluoroacetylacetonato copper Cu
A gas containing Cu atoms, such as (C 5 HF 6 O 2 ) 2, is appropriately combined and introduced to form a mixed gas atmosphere such as Al
-Si, Al-Ti, Al-Cu, Al-Si-Ti,
The electrode may be formed by selectively depositing a conductive material such as Al-Si-Cu.

【0270】また、上記Al−CVD法は、選択性に優
れた成膜方法であり且堆積した膜の表面性が良好である
ために、次の堆積工程に非選択性の成膜方法を適用し
て、上述の選択堆積したAl膜および絶縁膜としてのS
iO2 等の上にもAl又はAlを主成分とする金属膜を
形成することにより、半導体装置の配線として汎用性の
高い好適な金属膜を得ることができる。
The Al-CVD method is a film formation method having excellent selectivity, and the surface property of the deposited film is good. Therefore, a non-selective film formation method is applied to the next deposition step. Then, the above-mentioned selectively deposited Al film and S
By forming Al or a metal film containing Al as a main component also on iO 2 or the like, a highly versatile suitable metal film can be obtained as a wiring of a semiconductor device.

【0271】このような金属膜とは、具体的には以下の
とおりである。選択堆積したAl,Al−Si,Al−
Ti,Al−Cu,Al−Si−Ti,Al−Si−C
uと非選択的に堆積したAl,Al−Si,Al−T
i,Al−Cu,Al−Si−Ti,Al−Si−Cu
との組み合わせ等である。
[0271] Such a metal film is specifically as follows. Selectively deposited Al, Al-Si, Al-
Ti, Al-Cu, Al-Si-Ti, Al-Si-C
u and Al, Al-Si, Al-T non-selectively deposited
i, Al-Cu, Al-Si-Ti, Al-Si-Cu
And the like.

【0272】非選択堆積のための成膜方法としては上述
したAl−CVD法以外のCVD法やスパッタリング法
等がある。
As a film forming method for non-selective deposition, there are a CVD method other than the above-mentioned Al-CVD method, a sputtering method and the like.

【0273】(成膜装置)次に、本発明による電極を形
成するに好適な成膜装置について説明する。
(Film Forming Apparatus) Next, a film forming apparatus suitable for forming an electrode according to the present invention will be described.

【0274】図62ないし図64に上述した成膜方法を
適用するに好適な金属膜連続形成装置を模式的に示す。
FIGS. 62 to 64 schematically show a metal film continuous forming apparatus suitable for applying the above-described film forming method.

【0275】この金属膜連続形成装置は、図62に示す
ように、ゲートバルブ1310a〜1310fによって
互いに外気遮断下で連通可能に連接されているロードロ
ック室1311,第1の成膜室としてのCVD反応室1
312,RFエッチング室1313,第2の成膜室とし
てのスパッタ室1314,ロードロック室1315とか
ら構成されており、各室はそれぞれ排気系1316a〜
1316eによって排気され減圧可能に構成されてい
る。ここで前記ロードロック室1311は、スループッ
ト性を向上させるために堆積処理前の基体雰囲気を排気
後にH2 雰囲気に置き換える為の室である。次のCVD
反応室1312は基体上に常圧または減圧下で上述した
Al−CVD法による選択堆積を行う室であり、成膜す
べき基体表面を少なくとも200℃〜450℃の範囲で
加熱可能な発熱抵抗体1317を有する基体ホルダ13
18が内部に設けられるとともに、CVD用原料ガス導
入ライン1319によって室内にバブラー1319−1
で水素によりバブリングされ気化されたアルキルアルミ
ニウムハイドライド等の原料ガスが導入され、またガス
ライン1319′より反応ガスとしての水素ガスが導入
されるように構成されている。次のRFエッチング室1
313は選択堆積後の基体表面のクリーニング(エッチ
ング)をAr雰囲気下で行う為の室であり、内部には基
体を少なくとも100℃〜250℃の範囲で加熱可能な
基体ホルダ1320とRFエッチング用電極ライン13
21とが設けられるとともに、Arガス供給ライン13
22が接続されている。次のスパッタ室1314は基体
表面にAr雰囲気下でスパッタリングにより金属膜を非
選択的に堆積する室であり、内部に少なくとも200℃
〜250℃の範囲で加熱される基体ホルダ1323とス
パッタターゲット材1324aを取りつけるターゲット
電極1324とが設けられるとともに、Arガス供給ラ
イン1325が接続されている。最後のロードロック室
1315は金属膜堆積完了後の基体を外気中に出す前の
調整室であり、雰囲気をN2 に置換するように構成され
ている。
As shown in FIG. 62, the metal film continuous forming apparatus has a load lock chamber 1311, which is connected to each other by gate valves 1310a to 1310f so as to be able to communicate with each other while shutting off outside air, as a first film forming chamber. Reaction chamber 1
312, an RF etching chamber 1313, a sputter chamber 1314 as a second film formation chamber, and a load lock chamber 1315, each of which has an exhaust system 1316a to 1316a.
It is configured to be evacuated and decompressed by 1316e. Here, the load lock chamber 1311 is a chamber for replacing the atmosphere of the substrate before the deposition process with the atmosphere of H 2 after evacuation in order to improve the throughput. Next CVD
The reaction chamber 1312 is a chamber for performing selective deposition on the substrate by the above-described Al-CVD method under normal pressure or reduced pressure, and is a heating resistor capable of heating the substrate surface to be formed into a film at least in the range of 200 to 450 ° C. Substrate holder 13 having 1317
18 is provided inside, and a bubbler 1319-1 is introduced into the room by a CVD raw material gas introduction line 1319.
A raw material gas such as an alkyl aluminum hydride bubbled and vaporized by hydrogen is introduced, and a hydrogen gas as a reaction gas is introduced from a gas line 1319 '. Next RF etching room 1
Reference numeral 313 denotes a chamber for cleaning (etching) the surface of the substrate after the selective deposition under an Ar atmosphere, and includes a substrate holder 1320 capable of heating the substrate at least in a range of 100 ° C. to 250 ° C. and an electrode for RF etching. Line 13
21 and the Ar gas supply line 13
22 are connected. The next sputtering chamber 1314 is a chamber for non-selectively depositing a metal film on the surface of the substrate by sputtering under an Ar atmosphere.
A substrate holder 1323 heated at a temperature in the range of up to 250 ° C. and a target electrode 1324 for mounting a sputter target material 1324a are provided, and an Ar gas supply line 1325 is connected. The last load lock chamber 1315 is an adjustment chamber before the substrate after the metal film deposition is completed is put into the outside air, and is configured to replace the atmosphere with N 2 .

【0276】図63は上述した成膜方法を適用するに好
適な金属膜連続形成装置の他の構成例を示しており、前
述の図62と同じ部分については同一符号とする。図6
3の装置が図62の装置と異なる点は、直接加熱手段と
してハロゲンランプ1330が設けられており基体表面
を直接加熱出来る点であり、そのために、基体ホルダ1
312には基体を浮かした状態で保持するツメ1331
が配設されていることである。
FIG. 63 shows another configuration example of a metal film continuous forming apparatus suitable for applying the above-described film forming method, and the same parts as those in FIG. 62 are denoted by the same reference numerals. FIG.
62 is different from the apparatus of FIG. 62 in that a halogen lamp 1330 is provided as direct heating means and the substrate surface can be directly heated.
A claw 1331 for holding the base in a floating state is provided at 312.
Is arranged.

【0277】このよう構成により基体表面を直接加熱す
ることで前述した様に堆積速度をより一層向上させるこ
とが可能である。
By directly heating the surface of the base with this configuration, the deposition rate can be further improved as described above.

【0278】上記構成の金属膜連続形成装置は、実際的
には、図64に示すように、搬送室1326を中継室と
して前記ロードロック室1311,CVD反応室131
2,RFエッチング室1313,スパッタ室1314,
ロードロック室1315が相互に連結された構造のもの
と実質的に等価である。この構成ではロードロック室1
311はロードロック室1315を兼ねている。前記搬
送室1326には、図に示すように、AA方向に正逆回
転可能かつBB方向に伸縮可能な搬送手段としてのアー
ム1327が設けられており、このアーム1327によ
って、図65中に矢印で示すように、基体を工程に従っ
て順次ロードロック室1311からCVD室1312,
RFエッチング室1313,スパッタ室1314,ロー
ドロック室1315へと、外気にさらすことなく連続的
に移動させることができるようになっている。
In the apparatus for continuously forming a metal film having the above structure, as shown in FIG. 64, the load lock chamber 1311, the CVD reaction chamber 131 and the transfer chamber 1326 are used as a relay chamber.
2, RF etching chamber 1313, sputtering chamber 1314,
This is substantially equivalent to a structure in which the load lock chambers 1315 are connected to each other. In this configuration, the load lock chamber 1
Reference numeral 311 also serves as a load lock chamber 1315. As shown in the figure, the transfer chamber 1326 is provided with an arm 1327 as a transfer means capable of rotating forward and backward in the AA direction and extending and contracting in the BB direction. As shown, the substrates are sequentially moved from the load lock chamber 1311 to the CVD chamber 1312 according to the process.
It can be continuously moved to the RF etching chamber 1313, the sputtering chamber 1314, and the load lock chamber 1315 without being exposed to the outside air.

【0279】(成膜手順)本発明による電極および配線
を形成する為の成膜手順について説明する。
(Film Forming Procedure) A film forming procedure for forming an electrode and a wiring according to the present invention will be described.

【0280】図66は本発明による電極および配線を形
成する為の成膜手順を説明する為の模式的斜視図であ
る。
FIG. 66 is a schematic perspective view for explaining a film forming procedure for forming electrodes and wirings according to the present invention.

【0281】始めに概略を説明する。絶縁膜に開孔の形
成された半導体基体を用意し、この基体を成膜室に配し
その表面を例えば260℃〜450℃に保持して、アル
キルアルミニウムハイドライドとしてDMAHのガスと
水素ガスとの混合雰囲気での熱CVD法により開孔内の
半導体が露出した部分に選択的にAlを堆積させる。も
ちろん前述したようにSi原子等を含むガスを導入して
Al−Si等のAlを主成分とする金属膜を選択的に堆
積させてもよい。次にスパッタリング法により選択的に
堆積したAlおよび絶縁膜上にAl又はAlを主成分と
する金属膜を非選択的に形成する。その後、所望の配線
形状に非選択的に堆積した金属膜をパターニングすれば
電極および配線を形成することが出来る。
First, the outline will be described. A semiconductor substrate having holes formed in an insulating film is prepared, the substrate is placed in a film forming chamber, and the surface thereof is kept at, for example, 260 ° C. to 450 ° C., and a mixture of DMAH gas and hydrogen gas as alkyl aluminum hydride is prepared. Al is selectively deposited on a portion of the opening where the semiconductor is exposed by a thermal CVD method in a mixed atmosphere. Of course, as described above, a metal film containing Al as a main component such as Al-Si may be selectively deposited by introducing a gas containing Si atoms or the like. Next, Al or a metal film containing Al as a main component is non-selectively formed on the Al and the insulating film selectively deposited by the sputtering method. After that, an electrode and a wiring can be formed by patterning a metal film non-selectively deposited in a desired wiring shape.

【0282】次に、図63及び図66を参照しながら具
体的に説明する。まず基体の用意をする。基体として
は、例えば単結晶Siウエハ上に各口径の開孔の設けら
れた絶縁膜が形成されたものを用意する。
Next, a specific description will be given with reference to FIGS. 63 and 66. First, a base is prepared. As the substrate, for example, a substrate in which an insulating film having openings of each diameter is formed on a single crystal Si wafer is prepared.

【0283】図66における(A)はこの基体の一部分
を示す模式図である。ここで、401は伝導性基体とし
ての単結晶シリコン基体、402は絶縁膜(層)として
の熱酸化シリコン膜である。403および404は開孔
(露出部)であり、それぞれ口径が異なる。
FIG. 66A is a schematic view showing a part of this base. Here, 401 is a single crystal silicon substrate as a conductive substrate, and 402 is a thermally oxidized silicon film as an insulating film (layer). 403 and 404 are openings (exposed portions), each having a different diameter.

【0284】基体上への第1配線層としての電極となる
Al成膜の手順は図63をもってすれば次の通りであ
る。
The procedure for forming an Al film serving as an electrode as a first wiring layer on a substrate is as follows with reference to FIG.

【0285】まず、上述した基体をロードロック室13
11に配置する。このロードロック室1311に前記し
たように水素を導入して水素雰囲気としておく。そし
て、排気系1316bにより反応室1312内をほぼ1
×10-8Torrに排気する。ただし反応室1312内
の真空度は1×10-8Torrより悪くてもAlは成膜
出来る。
First, the above-described base is placed in the load lock chamber 13.
11 is arranged. As described above, hydrogen is introduced into the load lock chamber 1311 to maintain a hydrogen atmosphere. Then, the inside of the reaction chamber 1312 is almost 1
Exhaust to 10 -8 Torr. However, Al can be formed even if the degree of vacuum in the reaction chamber 1312 is lower than 1 × 10 −8 Torr.

【0286】そして、ガスライン1319からバブリン
グされたDMAHのガスを供給する。DMAHラインの
キャリアガスにはH2 を用いる。
Then, the bubbled DMAH gas is supplied from the gas line 1319. The carrier gas DMAH line using H 2.

【0287】第2のガスライン1319′は反応ガスと
してのH2 用であり、この第2のガスライン319′か
らH2 を流し、不図示のスローリークバルブの開度を調
整して反応室312内の圧力を所定の値にする。この場
合の典型的圧力は略々1.5Torrがよい。DMAH
ラインよりDMAHを反応管内へ導入する。全圧を略々
1.5Torr、DMAH分圧を略々5.0×10-3
orrとする。その後ハロゲンランプ1330に通電し
ウエハを直接加熱する。このようにしてAlを選択的に
堆積させる。
[0287] The second gas line 1319 'is for of H 2 as the reaction gas, the second gas line 319' flowing of H 2 from the reaction chamber by adjusting the opening degree of the slow leak valve not shown The pressure in 312 is set to a predetermined value. A typical pressure in this case is approximately 1.5 Torr. DMAH
DMAH is introduced into the reaction tube from the line. The total pressure is approximately 1.5 Torr, and the DMAH partial pressure is approximately 5.0 × 10 −3 T
orr. Thereafter, the halogen lamp 1330 is energized to directly heat the wafer. Thus, Al is selectively deposited.

【0288】所定の堆積時間が経過した後、DMAHの
供給を一端停止する。この過程で堆積されるAl膜の所
定の堆積時間とは、Si(単結晶シリコン基体)上のA
l膜の厚さが、SiO2 (熱酸化シリコン膜)の膜厚と
等しくなるまでの時間であり、実験によりあらかじめ求
めることが出来る。
After a predetermined deposition time has elapsed, the supply of DMAH is temporarily stopped. The predetermined deposition time of the Al film deposited in this process is defined as A time on Si (single crystal silicon substrate).
1 is the time required for the thickness of the film to become equal to the thickness of SiO 2 (thermally oxidized silicon film), which can be obtained in advance by experiments.

【0289】このときの直接加熱による基体表面の温度
は270℃程度とする。ここまでの工程によれば図66
における(B)に示すように開孔内に選択的にAl膜1
405が堆積するのである。
At this time, the temperature of the substrate surface by the direct heating is about 270 ° C. According to the steps so far, FIG.
As shown in (B) of FIG.
405 is deposited.

【0290】以上をコンタクトホール内に電極を形成す
る為の第1成膜工程と称する。
The above is referred to as a first film forming step for forming an electrode in a contact hole.

【0291】上記第1成膜工程後、CVD反応室131
2を排気系1316bにより5×10-3Torr以下の
真空度に到達するまで排気する。同時に、RFエッチン
グ室1313を5×10-6Torr以下に排気する。両
室が上記真空度に到達したことを確認した後、ゲートバ
ルブ310cを開き、基体を搬送手段によりCVD反応
室1312からRFエッチング室1313へ移動し、ゲ
ートバルブ1310cを閉じる。基体をRFエッチング
室1313に搬送し、排気系1316cによりRFエッ
チング室1313を10-6Torr以下の真空度に達す
るまで排気する。その後RFエッチング用アルゴン供給
ライン1322によりアルゴンを供給し、RFエッチン
グ室1313を10-1〜10-3Torrのアルゴン雰囲
気に保つ。RFエッチング用基体ホルダー1320を2
00℃程に保ち、RFエッチング用電極1321へ10
0WのRfパワーを60秒間程供給し、RFエッチング
室1313内でアルゴンの放電を生起させる。このよう
にすれば、基体の表面をアルゴンイオンによりエッチン
グし、CVD堆積膜の不要な表面層をとり除くことがで
きる。この場合のエッチング深さは酸化物相当で約10
0Å程度とする。なお、ここでは、RFエッチング室で
CVD堆積膜の表面エッチングを行ったが、真空中を搬
送される基体のCVD膜の表面層は大気中の酸素等を含
んでいないため、RFエッチングを行わなくてもかなわ
ない。その場合、RFエッチング室1313は、CVD
反応室1312とスパッタ室314の温度差が大きく異
なる場合、温度変化を短時間で行なうための温度変更室
として機能する。
After the first film forming step, the CVD reaction chamber 131
2 is exhausted by the exhaust system 1316b until a vacuum degree of 5 × 10 −3 Torr or less is reached. At the same time, the RF etching chamber 1313 is evacuated to 5 × 10 −6 Torr or less. After confirming that both chambers have reached the above-mentioned degree of vacuum, the gate valve 310c is opened, the substrate is moved from the CVD reaction chamber 1312 to the RF etching chamber 1313 by the transfer means, and the gate valve 1310c is closed. The substrate is transported to the RF etching chamber 1313, and the RF etching chamber 1313 is evacuated by the exhaust system 1316c until a vacuum degree of 10 −6 Torr or less is reached. Thereafter, argon is supplied from an argon supply line 1322 for RF etching, and the RF etching chamber 1313 is maintained in an argon atmosphere of 10 -1 to 10 -3 Torr. Two RF etching substrate holders 1320
Maintain at about 00 ° C. and apply 10
An Rf power of 0 W is supplied for about 60 seconds to cause a discharge of argon in the RF etching chamber 1313. In this case, the surface of the substrate can be etched with argon ions to remove an unnecessary surface layer of the CVD deposited film. The etching depth in this case is about 10 which is equivalent to oxide.
It is about 0 °. Here, the surface of the CVD deposited film was etched in the RF etching chamber. However, since the surface layer of the CVD film of the substrate transported in vacuum does not contain oxygen or the like in the atmosphere, the RF etching was not performed. I can't do it. In that case, the RF etching chamber 1313 is
When the temperature difference between the reaction chamber 1312 and the sputter chamber 314 is significantly different, it functions as a temperature change chamber for changing the temperature in a short time.

【0292】RFエッチング室1313において、RF
エッチングが終了した後、アルゴンの流入を停止し、R
Fエッチング室1313内のアルゴンを排気する。RF
エッチング室1313を5×10-6Torrまで排気
し、かつスパッタ室1314を5×10-6Torr以下
に排気した後、ゲートバルブ310dを開く。その後、
基体を搬送手段を用いてRFエッチング室1313から
スパッタ室1314へ移動させゲートバルブ1310d
を閉じる。
In the RF etching chamber 1313, the RF
After the etching is completed, the flow of argon is stopped, and R
The argon in the F etching chamber 1313 is exhausted. RF
After evacuating the etching chamber 1313 to 5 × 10 -6 Torr and evacuating the sputtering chamber 1314 to 5 × 10 -6 Torr or less, the gate valve 310d is opened. afterwards,
The substrate is moved from the RF etching chamber 1313 to the sputtering chamber 1314 by using the transfer means, and the gate valve 1310d is moved.
Close.

【0293】基体をスパッタ室1314に搬送してか
ら、スパッタ室1314をRFエッチング室1313と
同様に10-1〜10-3Torrのアルゴン雰囲気とな
し、基体を載置する基体ホルダー1323の温度を20
0〜250℃程に設定する。そして、5〜10kwのD
Cパワーでアルゴンの放電を行い、AlやAl−Si
(Si:0.5%)等のターゲット材をアルゴンイオン
で削りAlやAl−Si等の金属を基体上に10000
Å/分程の堆積速度で成膜を行う。この工程は非選択的
堆積工程である。これを電極と接続する配線を形成する
為の第2成膜工程と称する。
After the substrate is transferred to the sputtering chamber 1314, the sputtering chamber 1314 is set in an argon atmosphere of 10 -1 to 10 -3 Torr similarly to the RF etching chamber 1313, and the temperature of the substrate holder 1323 on which the substrate is mounted is lowered. 20
Set to about 0 to 250 ° C. And D of 5-10kw
Discharge argon with C power and use Al or Al-Si
(Si: 0.5%) and a target material such as Al or Al-Si is ground on a substrate by shaving it with argon ions.
The film is formed at a deposition rate of about Å / min. This step is a non-selective deposition step. This is referred to as a second film forming step for forming a wiring connected to the electrode.

【0294】基体上に5000Å程の金属膜を形成した
後、アルゴンの流入およびDCパワーの印加を停止す
る。ロードロック室1311を5×10-3Torr以下
に排気した後、ゲートバルブ1310eを開き基体を移
動させる。ゲートバルブ1310eを閉じた後、ロード
ロック室1311にN2 ガスを大気圧に達するまで流し
ゲートバルブ1310fを開いて基体を装置の外へ取り
出す。
After forming a metal film of about 5000 ° on the substrate, the flow of argon and the application of DC power are stopped. After evacuating the load lock chamber 1311 to 5 × 10 −3 Torr or less, the gate valve 1310e is opened to move the base. After closing the gate valve 1310e, N 2 gas is allowed to flow into the load lock chamber 1311 until the pressure reaches atmospheric pressure, the gate valve 1310f is opened, and the substrate is taken out of the apparatus.

【0295】以上の第2Al膜堆積工程によれば図66
における(C)のようにSiO2 膜1402上にAl膜
1406を形成することができる。
According to the above-described second Al film deposition step, FIG.
An Al film 1406 can be formed on the SiO 2 film 1402 as shown in FIG.

【0296】そして、このAl膜1406を図66にお
ける(D)のようにパターニングすることにより所望の
形状の配線を得ることができる。
By patterning the Al film 1406 as shown in FIG. 66D, a wiring having a desired shape can be obtained.

【0297】実験例 以下に、上記Al−CVD法が優れており、且つそれに
より開孔内に堆積したAlがいかに良質の膜であるかを
実験結果をもとに説明する。
EXPERIMENTAL EXAMPLES The following describes, based on the experimental results, how the above-mentioned Al-CVD method is excellent and how the Al deposited in the openings is a high quality film.

【0298】まず基体としてN型単結晶シリコンウエハ
ーの表面を熱酸化して8000ÅのSiO2 を形成し
0.25μm×0.25μm角から100μm×100
μm角の各種口径の開孔をパターニングして下地のSi
単結晶を露出させたものを複数個用意した(サンプル1
−1)。
First, the surface of an N-type single-crystal silicon wafer as a substrate was thermally oxidized to form 8000 ° SiO 2 , which was cut from 0.25 μm × 0.25 μm square to 100 μm × 100.
By patterning openings of various diameters of μm square,
A plurality of exposed single crystals were prepared (Sample 1
-1).

【0299】これらを以下の条件によるAl−CVD法
によりAl膜を形成した。原料ガスとしてDMAH、反
応ガスとして水素、全圧力を1.5Torr、DMAH
分圧を5.0×10-3Torrという共通条件のもと
で、ハロゲンランプに通電する電力量を調整し直接加熱
により基体表面温度を200℃〜490℃の範囲で設定
し成膜を行った。
An Al film was formed from these by an Al-CVD method under the following conditions. DMAH as source gas, hydrogen as reaction gas, total pressure 1.5 Torr, DMAH
Under a common condition of a partial pressure of 5.0 × 10 −3 Torr, the amount of electric power supplied to the halogen lamp is adjusted, and the substrate surface temperature is set in the range of 200 ° C. to 490 ° C. by direct heating to form a film. Was.

【0300】その結果を表1に示す。The results are shown in Table 1.

【0301】[0301]

【表1】 [Table 1]

【0302】表1から判るように、直接加熱による基体
表面温度が260℃以上では、Alが開孔内に3000
〜5000Å/分という高い堆積速度で選択的に堆積し
た。
As can be seen from Table 1, when the surface temperature of the substrate by direct heating is 260 ° C. or more, Al
It was selectively deposited at a high deposition rate of 〜5000 ° / min.

【0303】基体表面温度が260℃〜440℃の範囲
での開孔内のAl膜の特性を調べてみると、炭素の含有
はなく、抵抗率2.8〜3.4μΩcm、反射率90〜
95%、1μm以上のヒロック密度が0〜10であり、
スパイク発生(0.15μm接合の破壊確率)がほとん
どない良好な特性であることが判明した。
Examination of the characteristics of the Al film in the opening when the substrate surface temperature is in the range of 260 ° C. to 440 ° C. revealed that the film did not contain carbon, had a resistivity of 2.8 to 3.4 μΩcm, and a reflectance of 90 to 440 μm.
Hillock density of 95%, 1 μm or more is 0 to 10,
It was found that the characteristics were good, with almost no spike generation (0.15 μm junction breakdown probability).

【0304】これに対して基体表面温度が200℃〜2
50℃では、膜質は260℃〜440℃の場合に比較し
て若干悪いものの従来技術から見れば相当によい膜であ
るが、堆積速度が1000〜1500Å/分と決して十
分に高いとはいえず、スループットも7〜10枚/Hと
比較的低かった。
On the other hand, when the substrate surface temperature is 200 ° C. to 2
At 50 ° C., although the film quality is slightly worse than that at 260 ° C. to 440 ° C., it is a considerably good film from the viewpoint of the prior art, but the deposition rate is not sufficiently high at 1000 to 1500 ° / min. , And the throughput was relatively low at 7 to 10 wafers / H.

【0305】また、基体表面温度が450℃以上になる
と、反射率が60%以下、1μm以上のヒロック密度が
10〜104 cm-2、アロイスパイク発生が0〜30%
となり、開孔内のAl膜の特性は低下した。
When the substrate surface temperature is 450 ° C. or more, the reflectance is 60% or less, the hillock density of 1 μm or more is 10 to 10 4 cm −2 , and the generation of alloy spikes is 0 to 30%.
, And the characteristics of the Al film in the opening decreased.

【0306】次に上述した方法がコンタクトホールやス
ルーホールといった開孔にいかに好適に用いることがで
きるかを説明する。
Next, how the above-described method can be suitably used for opening holes such as contact holes and through holes will be described.

【0307】即ち以下に述べる材料からなるコンタクト
ホール/スルーホール構造にも好ましく適用されるので
ある。
That is, the present invention is preferably applied to a contact hole / through hole structure made of the materials described below.

【0308】上述したサンプル1−1にAlを成膜した
時と同じ条件で以下に述べるような構成の基体(サンプ
ル)にAl膜を形成した。
An Al film was formed on a substrate (sample) having the following structure under the same conditions as when Al was formed on Sample 1-1.

【0309】第1の基体表面材料としての単結晶シリコ
ンの上に、第2の基体表面材料としてのCVD法による
酸化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィー工程に
よりパターニングを行い、単結晶シリコン表面を部分的
に吐出させた。
[0309] A silicon oxide film as a second substrate surface material is formed on a single crystal silicon as a first substrate surface material by a CVD method, and is patterned by a photolithography process to partially cover the single crystal silicon surface. Was discharged.

【0310】このときの熱酸化SiO2 膜の膜厚は80
00Å、単結晶シリコンの露出部即ち開口の大きさは
0.25μm×0.25μm〜100μm×100μm
であった。このようにしてサンプル1−2を準備した
(以下このようなサンプルを“CVDSiO2 (以下S
iO2 と略す)/単結晶シリコン”と表記することとす
る)。
At this time, the thickness of the thermally oxidized SiO 2 film is 80.
00 °, the size of the exposed portion of single crystal silicon, that is, the size of the opening is 0.25 μm × 0.25 μm to 100 μm × 100 μm
Met. Thus, Sample 1-2 was prepared (hereinafter, such a sample was referred to as “CVD SiO 2 (hereinafter, S
iO 2 ) / single-crystal silicon ”).

【0311】サンプル1−3は常圧CVDによって成膜
したボロンドープの酸化膜(以下BSGと略す)/単結
晶シリコン、サンプル1−4は常圧CVDによって成膜
したリンドープの酸化膜(以下PSGと略す)/単結晶
シリコン、サンプル1−5は常圧CVDによって成膜し
たリンおよびボロンドープの酸化膜(以下BSPGと略
す)/単結晶シリコン、サンプル1−6はプラズマCV
Dによって成膜した窒化膜(以下P−SiNと略す)/
単結晶シリコン、サンプル1−7は熱窒化膜(以下T−
SiNと略す)/単結晶シリコン、サンプル1−8は減
圧CVDによって成膜した窒化膜(以下LP−SiNと
略す)/単結晶シリコン、サンプル1−9はECR装置
によって成膜した窒化膜(以下ECR−SiNと略す)
/単結晶シリコンである。
[0311] Sample 1-3 is a boron-doped oxide film (hereinafter abbreviated as BSG) / single-crystal silicon formed by atmospheric pressure CVD, and Sample 1-4 is a phosphorus-doped oxide film (hereinafter PSG) formed by atmospheric pressure CVD. Abbreviated) / single-crystal silicon, sample 1-5 is a phosphorus- and boron-doped oxide film (hereinafter abbreviated as BSPG) formed by atmospheric pressure CVD / single-crystal silicon, sample 1-6 is plasma CV
D nitride film (hereinafter abbreviated as P-SiN) /
Single crystal silicon, sample 1-7 is a thermal nitride film (hereinafter T-
Sample 1-8 is a nitride film (hereinafter abbreviated as LP-SiN) / single-crystal silicon, and sample 1-9 is a nitride film (hereinafter abbreviated as LP-SiN) formed by an ECR apparatus. ECR-SiN)
/ Single-crystal silicon.

【0312】さらに以下に示す第1の基体表面材料(1
8種類)と第2の基体表面材料(9種類)の全組み合わ
せによりサンプル1−11〜1−179(注意:サンプ
ル番号1−10,20,30,40,50,60,7
0,80,90,100,110,120,130,1
40,150,160,170は欠番)を作成した。第
1の基体表面材料として単結晶シリコン(単結晶Si),
多結晶シリコン(多結晶Si),非晶質シリコン(非晶
質Si),タングステン(W),モリブデン(Mo),
タンタル(Ta),タングステンシリサイド(WS
i),チタンシリサイド(TiSi),アルミニウム
(Al),アルミニウムシリコン(Al−Si),チタ
ンアルミニウム(Al−Ti),チタンナイトライド
(Ti−N),銅(Cu),アルミニウムシリコン銅
(Al−Si−Cu),アルミニウムパラジウム(Al
−Pd),チタン(Ti),モリブデンシリサイド(M
o−Si),タンタルシリサイド(Ta−Si)を使用
した。第2の基体表面材料としてはT−SiO2 ,Si
2 ,BSG,PSG,BPSG,P−SiN,T−S
iN,LP−SiN,ECR−SiNである。以上のよ
うな全サンプルについても上述したサンプル1−1に匹
敵する良好なAl膜を形成することができた。
Further, the following first substrate surface material (1
Samples 11-11 to 1-179 (Note: Sample Nos. 1-10, 20, 30, 40, 50, 60, 7)
0,80,90,100,110,120,130,1
40, 150, 160, and 170 are missing numbers). Single-crystal silicon (single-crystal Si) as the first substrate surface material,
Polycrystalline silicon (polycrystalline Si), amorphous silicon (amorphous Si), tungsten (W), molybdenum (Mo),
Tantalum (Ta), tungsten silicide (WS
i), titanium silicide (TiSi), aluminum (Al), aluminum silicon (Al-Si), titanium aluminum (Al-Ti), titanium nitride (Ti-N), copper (Cu), aluminum silicon copper (Al- Si-Cu), aluminum palladium (Al
-Pd), titanium (Ti), molybdenum silicide (M
o-Si) and tantalum silicide (Ta-Si) were used. T-SiO 2 , Si as the second substrate surface material
O 2 , BSG, PSG, BPSG, P-SiN, TS
iN, LP-SiN and ECR-SiN. For all the samples as described above, a favorable Al film comparable to the above-mentioned sample 1-1 could be formed.

【0313】次に、以上のようにAlを選択堆積させた
基体に上述したスパッタリング法により非選択的にAl
を堆積させてパターニングした。
Next, the substrate on which Al was selectively deposited as described above was non-selectively formed of Al by the sputtering method described above.
Was deposited and patterned.

【0314】その結果、スパッタリング法によるAl膜
と、開孔内の選択堆積したAl膜とは、開孔内のAl膜
の表面性がよいために良好な電気的にも機械的にも耐久
性の高いコンタクト状態となっていた。
As a result, the Al film formed by the sputtering method and the Al film selectively deposited in the opening have good electrical and mechanical durability due to the good surface property of the Al film in the opening. High contact state.

【0315】実験例1 前述した実施例1に従ってインクジェット記録ヘッドを
作成した。Siウェハの表面上にスパッタリング法によ
り1μmの厚みに酸化シリコン膜を形成した。
Experimental Example 1 An ink jet recording head was prepared in accordance with Example 1 described above. A silicon oxide film having a thickness of 1 μm was formed on the surface of the Si wafer by a sputtering method.

【0316】次いで発熱抵抗層3として0.1μmの厚
みの硼化ハフニウムをスパッタリング法により形成し
た。
Next, hafnium boride having a thickness of 0.1 μm was formed as the heating resistance layer 3 by a sputtering method.

【0317】電極14を形成すべく電子ビーム蒸着法に
より、0.5μmのAl膜を形成した。
To form the electrode 14, a 0.5 μm Al film was formed by an electron beam evaporation method.

【0318】発熱抵抗層3とAl膜14とをエッチング
により図9に示すような形状にパターニングし電気熱変
換体(14、18)を形成した。
The heating resistor layer 3 and the Al film 14 were patterned into the shape shown in FIG. 9 by etching to form electrothermal transducers (14, 18).

【0319】スパッタリング法により1μm厚の酸化シ
リコン膜を形成した。エッチングにより酸化シリコン膜
8にコンタクトホール5を形成した。
[0319] A silicon oxide film having a thickness of 1 µm was formed by a sputtering method. A contact hole 5 was formed in the silicon oxide film 8 by etching.

【0320】DMAHと水素を用いたCVD法により基
体温度250℃にて、コンタクトホール内に1μm厚の
Alを堆積させた。
An Al film having a thickness of 1 μm was deposited in the contact hole at a substrate temperature of 250 ° C. by a CVD method using DMAH and hydrogen.

【0321】再び電子ビーム蒸着法により0.5μm厚
のAl膜4を形成した。そして、Al膜4を配線形状に
パターニングした。その上に、スパッタリング法により
0.6μm厚の酸化シリコンを形成した。このようにし
て、Alの2層配線構造を有する記録ヘッド基板を作成
した。記録ヘッド基板に対して図9の符号13で示す天
板を貼り合わせて図10に示すような記録ヘッドのサン
プルを複数作製した。
An Al film 4 having a thickness of 0.5 μm was formed again by the electron beam evaporation method. Then, the Al film 4 was patterned into a wiring shape. A 0.6 μm thick silicon oxide was formed thereon by a sputtering method. Thus, a recording head substrate having an Al two-layer wiring structure was prepared. A top plate indicated by reference numeral 13 in FIG. 9 was bonded to the recording head substrate to produce a plurality of recording head samples as shown in FIG.

【0322】比較例1 上述した実験例1における全工程のうち、Alの選択堆
積工程を除く他の工程により記録ヘッド基板を作製し、
天板13を貼り合わせて記録ヘッド(サンプルC11)
を作製した。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 A recording head substrate was manufactured by the other steps except the Al selective deposition step in all the steps in Experimental Example 1 described above.
Recording head (Sample C11) with top plate 13 attached
Was prepared.

【0323】上記と同じ工程によりAl膜4の厚みを
0.2μm〜3μmの範囲とし、また、酸化シリコン膜
26の厚みを0.6μm〜2μmとした複数の記録ヘッ
ドのサンプルも作製した(サンプルC12)。
A plurality of recording head samples in which the thickness of the Al film 4 was in the range of 0.2 μm to 3 μm and the thickness of the silicon oxide film 26 was 0.6 μm to 2 μm were also manufactured by the same steps as described above (samples). C12).

【0324】実施例1と比較例1とによる記録ヘッドと
を比較すると、次の効果が確認された。
When the recording heads of Example 1 and Comparative Example 1 were compared, the following effects were confirmed.

【0325】1)スルーホールと絶縁保護層との段差が
なくなるため、良好なステップ・カバレッジが得られる
ので、Al膜4の厚さに関して比較例では2μm要して
いたのに対し実験例では0.1μm以下にすることがで
き、電極部の断線も減少した。
1) Since there is no step between the through hole and the insulating protective layer, good step coverage can be obtained. Therefore, the thickness of the Al film 4 required 2 μm in the comparative example, whereas the thickness of the Al film 4 was 0 in the experimental example. .1 μm or less, and the disconnection of the electrode portion was reduced.

【0326】2)また1)と同様の理由により、保護膜
26も比較例では1.5μmに要していたのに対して実
験例1では0.75μm以下の厚みにすることができ、
ピンホール等の膜欠陥も減少した。
2) For the same reason as in 1), the thickness of the protective film 26 was 1.5 μm in the comparative example, but could be 0.75 μm or less in the experimental example 1.
Film defects such as pinholes also decreased.

【0327】3)実験例1のCVD法で成膜したAl膜
は、従来、スパッタリング法、あるいは電子ビーム蒸着
法で得られる多結晶のAl膜とは違って、Alは結晶性
が良くなり、抵抗率は0.7〜3.4μΩ・cmと低い
ために、電流を多量に流すことができる。また、スルー
ホール部にAlが選択的に堆積することができるのでア
スペクト比を大きくすることもできた。
3) Unlike the polycrystalline Al film obtained by the conventional sputtering method or electron beam evaporation method, the Al film formed by the CVD method of Experimental Example 1 has improved crystallinity. Since the resistivity is as low as 0.7 to 3.4 μΩ · cm, a large amount of current can flow. In addition, since Al can be selectively deposited in the through hole, the aspect ratio can be increased.

【0328】実験例2 以下、図13を参照しつつ説明した実施例2の方法にて
インクジェット記録ヘッドを製造した。
Experimental Example 2 An ink jet recording head was manufactured by the method of Example 2 described with reference to FIG.

【0329】まず、厚さ2.0mmの電子供与性材料で
あるAlからなる基板121上に、スパッタリング法に
より、蓄熱層として非電子性供与材料であるシリコン酸
化膜102を、1.0μmの膜厚となるように基板12
1の全面にわたって形成した。その後、レジストを塗布
後、パターニング工程によりスルーホールを形成し、不
要部分を除去した。
First, a silicon oxide film 102 serving as a non-electron donating material as a heat storage layer was formed on a substrate 121 made of Al serving as an electron donating material having a thickness of 2.0 mm by a sputtering method. Substrate 12 to be thick
1 was formed over the entire surface. Then, after applying a resist, a through hole was formed by a patterning process, and unnecessary portions were removed.

【0330】次に、ジメチルアルキルハイドライド(D
MAH)を原料として反応ガスに水素を用いてCVD法
により、全ガス圧1.5Torr,DMAH分圧10-2
Torrおよび成膜温度270℃の条件下のもとでAl
を蓄熱層(SiO2 膜)と同一の厚みとなるように堆積
させた。堆積状況を観察すると、電子供与性材料である
Al基板121の露出した部分にのみAlが選択的に堆
積し、非電子供与性材料である酸化シリコン膜102に
はAlは堆積していないことがわかった。上述の条件下
においては成膜速度は800Å/minであった。
Next, dimethylalkyl hydride (D
MAH) as a raw material, using hydrogen as a reaction gas, and a total gas pressure of 1.5 Torr and a partial pressure of DMAH of 10 −2 by a CVD method.
Al under the conditions of Torr and a film forming temperature of 270 ° C.
Was deposited to have the same thickness as the heat storage layer (SiO 2 film). Observation of the deposition state shows that Al is selectively deposited only on the exposed portion of the Al substrate 121 which is an electron donating material, and that Al is not deposited on the silicon oxide film 102 which is a non-electron donating material. all right. Under the conditions described above, the film formation rate was 800 ° / min.

【0331】次に、スパッタリング法によりHfB2
1000Åの厚みで全面に堆積させ、発熱抵抗体103
を形成した。この発熱抵抗体103上に50Åの厚みで
電極との密着性を良好とするためのTi膜(不図示)を
形成し、パターニング工程により24μm×60μmの
大きさの発熱抵抗体パターンを42μmピッチ(画素密
度で600dpiに相当する)で48個形成した。
Next, HfB 2 was deposited on the entire surface to a thickness of 1000 ° by a sputtering method.
Was formed. On the heating resistor 103, a Ti film (not shown) is formed with a thickness of 50.degree. To improve the adhesion to the electrodes, and a heating resistor pattern having a size of 24 .mu.m.times.60 .mu.m is formed at a pitch of 42 .mu.m by a patterning process. 48 pixels were formed at a pixel density of 600 dpi).

【0332】さらに、スパッタリング法によりAlを5
000Åの厚みに堆積し、個別電極を形成し、パターニ
ングすることにより電極124を形成した。
[0332] Further, by sputtering,
An electrode 124 was formed by depositing a thickness of 000 mm, forming individual electrodes, and patterning.

【0333】引き続いて、発熱抵抗体103および電極
124の保護層としてシリコン酸化膜108を1.0μ
mの厚みで形成し、パターニングすることにより不必要
な部分を除去した。
Subsequently, a silicon oxide film 108 was formed as a protective layer for the heating resistor 103 and the electrode 124 by 1.0 μm.
An unnecessary portion was removed by patterning with a thickness of m.

【0334】以上のように作成した発熱抵抗体素子列を
有する基体、すなわち、インクジェット記録ヘッド基板
に、記録液を吐出するインク吐出口を形成するため、液
流路壁とおよびインク吐出口を設けるべく形成された溝
を有する天板とを位置合わせして接合した。そして、作
用室であるところの液流路に記録液を供給するための共
通液室を設けた。この共通液室には、必要に応じて液供
給管が接続され、この液供給管を通じて記録ヘッドの外
部から記録液を導入した。このようにしてインクジェッ
ト記録ヘッドを製造した。
A liquid flow path wall and an ink discharge port are provided on the base having the heating resistor element array prepared as described above, that is, an ink jet recording head substrate, in order to form an ink discharge port for discharging a recording liquid. A top plate having a groove formed as desired was aligned and joined. Then, a common liquid chamber for supplying the recording liquid to the liquid flow path which is the working chamber was provided. A liquid supply pipe was connected to the common liquid chamber as needed, and a recording liquid was introduced from outside the recording head through the liquid supply pipe. Thus, an ink jet recording head was manufactured.

【0335】本実施例のインクジェット記録ヘッドを駆
動装置に取り付け、20V,5KHzで5μsecの矩
形波を通電し、記録液(水:70部,ジエチレングリコ
ール:28部,水性染料:2部)を吐出させた。その結
果、記録液の吐出状態は極めて安定しており、得られた
記録画像も高精細であり、記録液の連続吐出においても
良好であることが確認された。さらに、1億パルスの通
電試験においてもスルーホール部の欠陥は全く観察され
なかった。
The ink jet recording head of this embodiment was mounted on a drive unit, and a rectangular wave of 5 μsec was applied at 20 V and 5 KHz to discharge a recording liquid (water: 70 parts, diethylene glycol: 28 parts, aqueous dye: 2 parts). Was. As a result, it was confirmed that the ejection state of the recording liquid was extremely stable, and the obtained recorded image was also high-definition, and was excellent even in continuous ejection of the recording liquid. Further, no defect in the through-hole portion was observed at all in the current test of 100 million pulses.

【0336】実験例3 本例においては、実験例2と同様に、Alからなる基板
121上にスパッタリング法により蓄熱層としてのシリ
コン酸化膜102を全面に形成し、レジスト塗布後、パ
ターニング工程によりスルーホールを形成し、Al−C
VD法によりAl膜114をスルーホール内に堆積させ
た。
Experimental Example 3 In this example, as in Experimental Example 2, a silicon oxide film 102 as a heat storage layer was formed on the entire surface of a substrate 121 made of Al by sputtering, and a resist was applied. A hole is formed and Al-C
An Al film 114 was deposited in the through hole by the VD method.

【0337】実験例2においては、発熱抵抗体層103
をAl,Ta,Irからなる合金ターゲットを用いてス
パッタリング法により、2500Åの厚みに形成した。
実験例2と異なる点は発熱抵抗体層103が記録液と直
接接触する保護膜のない形態としたことである。
In Experimental Example 2, the heating resistor layer 103
Was formed to a thickness of 2500 ° by a sputtering method using an alloy target composed of Al, Ta, and Ir.
The difference from Experimental Example 2 is that the heating resistor layer 103 has no protective film in direct contact with the recording liquid.

【0338】電子ビーム蒸着法を用いて、Auを500
0Åの厚みに堆積させ、個別電極を形成した。その後、
パターニングすることにより電極パターン124を形成
した。101は熱作用面である。
[0338] Au was deposited at 500 by electron beam evaporation.
It was deposited to a thickness of 0 ° to form individual electrodes. afterwards,
The electrode pattern 124 was formed by patterning. 101 is a heat acting surface.

【0339】その後、実験例2と同様の手続きを経てイ
ンクジェット記録ヘッドを作成した。
Thereafter, an ink jet recording head was prepared through the same procedure as in Experimental Example 2.

【0340】このインクジェット記録ヘッドを電気駆動
装置に取り付け、実験例2と同様の記録液を吐出させた
所、非常に安定に記録液を吐出することができ、本実施
例においてはインクジェット記録ヘッドの通電時の昇温
が実験例2の約1/2に抑制された。さらに、記録液を
吐出するための消費電力を測定したところ、本例におい
ては、発熱抵抗体の単位面積当り0.35mW/μm2
であり、これは実験例2の約45%に相当し、低消費電
力化が実現された。
When this ink jet recording head was attached to an electric drive and the same recording liquid was ejected as in Experimental Example 2, the recording liquid could be ejected very stably. The temperature rise during energization was suppressed to about の of that in Experimental Example 2. Further, when the power consumption for discharging the recording liquid was measured, in this example, it was 0.35 mW / μm 2 per unit area of the heating resistor.
This corresponds to about 45% of Experimental Example 2, and low power consumption was realized.

【0341】実験例4 前出の実施例3の工程に従って記録ヘッドを作製した。 Experimental Example 4 A recording head was manufactured in accordance with the steps of Example 3 described above.

【0342】その結果、得られた記録ヘッドは耐久性の
点で優れていた。
As a result, the obtained recording head was excellent in durability.

【0343】実験例5 前述の実施例11に従って、記録ヘッドを作製した。 Experimental Example 5 A recording head was manufactured in accordance with Example 11 described above.

【0344】まずSi基板上に2.5μm厚のSiO2
層を有する基板を用意し、表2の条件に従って発熱抵抗
層502、第1の保護層509、電極514、第2の保
護層507、耐キャビラーション層508を形成した。
熱発生部の大きさは幅30μm、長さ150μmの長方
形状とした。
First, a 2.5 μm thick SiO 2 was formed on a Si substrate.
A substrate having a layer was prepared, and a heating resistance layer 502, a first protective layer 509, an electrode 514, a second protective layer 507, and a cavitation-resistant layer 508 were formed according to the conditions shown in Table 2.
The size of the heat generating portion was a rectangular shape having a width of 30 μm and a length of 150 μm.

【0345】一方、実施例11に従って図53に示すよ
うな天板13を作製した。
On the other hand, a top plate 13 as shown in FIG.

【0346】この天板13と熱発生部の形成された基板
521を貼り合わせて図54に示すような記録ヘッドを
作製した。
The top plate 13 and the substrate 521 on which the heat generating portion was formed were bonded to produce a recording head as shown in FIG.

【0347】このようにして作成した記録ヘッドは、従
来のものより消費電力が約30%程度減少し、熱応答性
が約30%程度向上し、従来よりも短いパルス幅で駆動
できるので耐久性も向上した。また短い幅のパルス駆動
により発泡安定性が増し、記録数の吐出安定性が良くな
り記録品位が向上した。
[0347] The recording head manufactured in this manner consumes about 30% less power than the conventional recording head, improves the thermal response by about 30%, and can be driven with a shorter pulse width than the conventional recording head. Also improved. In addition, foaming stability was increased by pulse driving with a short width, ejection stability of the number of recordings was improved, and recording quality was improved.

【0348】[0348]

【表2】 [Table 2]

【0349】[0349]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
選択堆積法を用いるものであり、具体的には電気熱変換
体の電極の少なくとも一部を形成する工程、あるいは基
体表面の平坦化のために設けられる部材を形成する工程
に選択堆積法を用いるものである。
As described above, according to the present invention,
The selective deposition method is used. Specifically, the selective deposition method is used in a step of forming at least a part of an electrode of an electrothermal transducer or a step of forming a member provided for flattening a substrate surface. Things.

【0350】すなわち従来の方法では凹部が形成されて
しまうような個所にのみ選択的に堆積物を形成すること
で大きな凹凸表面が生じることがなくなる。
That is, in the conventional method, a deposit is selectively formed only in a portion where a concave portion is formed, so that a large uneven surface does not occur.

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

【図1】従来の記録ヘッドを説明するための模式図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a conventional recording head.

【図2】従来の記録ヘッドの熱エネルギ発生手段を示す
模式的上面図である。
FIG. 2 is a schematic top view showing thermal energy generating means of a conventional recording head.

【図3】図2のAA′線による模式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.

【図4】従来の記録ヘッドの接続部を示す模式的断面図
である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a connection portion of a conventional recording head.

【図5】本発明の実施例1による記録ヘッドの接続部の
製造工程を説明するための模式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the connection portion of the recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例1による記録ヘッドの接続部の
製造工程を説明するための模式的断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a connection portion of the recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例1による記録ヘッドの接続部の
製造工程を説明するための模式的断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the connection portion of the recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例1による記録ヘッドの接続部の
製造工程を説明するための模式的断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a connection portion of the recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例1による記録ヘッドの製造工程
を説明するための模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例1による記録ヘッドを説明す
るための模式的斜視図である。
FIG. 10 is a schematic perspective view for explaining a recording head according to Embodiment 1 of the present invention.

【図11】本発明の実施例2による記録ヘッドを説明す
るための模式的上面図である。
FIG. 11 is a schematic top view illustrating a recording head according to a second embodiment of the present invention.

【図12】図11のAA′線による模式的断面図であ
る。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.

【図13】本発明の実施例2による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the recording head according to the second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の別の実施例による記録ヘッドを説明
するための模式的断面図である。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view for explaining a recording head according to another embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例3による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 15 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of a recording head according to Embodiment 3 of the present invention.

【図16】本発明の実施例3による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 16 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the recording head according to Embodiment 3 of the present invention.

【図17】本発明の実施例3による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the recording head according to Embodiment 3 of the present invention.

【図18】本発明の実施例3による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 18 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the recording head according to Embodiment 3 of the present invention.

【図19】本発明の実施例3による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 19 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the recording head according to Embodiment 3 of the present invention.

【図20】本発明の実施例3による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 20 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the recording head according to Embodiment 3 of the present invention.

【図21】本発明の実施例3による記録ヘッドの製造工
程を説明するための斜視図である。
FIG. 21 is a perspective view for explaining a manufacturing process of a recording head according to Embodiment 3 of the present invention.

【図22】本発明の実施例3による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 22 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the recording head according to the third embodiment of the present invention.

【図23】本発明の実施例3による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 23 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the recording head according to the third embodiment of the present invention.

【図24】本発明の実施例3による記録ヘッドを説明す
るための模式図である。
FIG. 24 is a schematic diagram for explaining a recording head according to Embodiment 3 of the present invention.

【図25】本発明の実施例4の効果を説明するための模
式図である。
FIG. 25 is a schematic diagram for explaining the effect of the fourth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の実施例4の効果を説明するための模
式図である。
FIG. 26 is a schematic diagram for explaining effects of the fourth embodiment of the present invention.

【図27】本発明の記録ヘッドの熱エネルギ発生手段を
示す模式的上面図である。
FIG. 27 is a schematic top view showing a thermal energy generating means of the recording head of the present invention.

【図28】図27のBB′線による模式的断面図であ
る。
FIG. 28 is a schematic sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 27;

【図29】本発明の実施例5による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 29 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the recording head according to Embodiment 5 of the present invention.

【図30】本発明の実施例5による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 30 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the recording head according to Embodiment 5 of the present invention.

【図31】本発明の実施例6による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 31 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of a recording head according to Embodiment 6 of the present invention.

【図32】本発明の実施例6による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 32 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of a recording head according to Embodiment 6 of the present invention.

【図33】本発明の実施例7による記録ヘッドの製造工
程を説明するための模式図である。
FIG. 33 is a schematic diagram for explaining the manufacturing process of the recording head according to Embodiment 7 of the present invention.

【図34】本発明の実施例8による記録ヘッドを説明す
るための模式的上面図である。
FIG. 34 is a schematic top view for explaining a recording head according to Embodiment 8 of the present invention.

【図35】図34のDD′線による模式的断面図であ
る。
FIG. 35 is a schematic sectional view taken along line DD ′ of FIG. 34;

【図36】本発明の実施例8による記録ヘッドを説明す
るための模式的上面図である。
FIG. 36 is a schematic top view for explaining a recording head according to Embodiment 8 of the present invention.

【図37】図36のEE′線による模式的断面図であ
る。
FIG. 37 is a schematic sectional view taken along line EE ′ of FIG. 36;

【図38】本発明の実施例8による記録ヘッドを説明す
るための模式的上面図である。
FIG. 38 is a schematic top view for explaining a recording head according to Embodiment 8 of the present invention.

【図39】図38のFF′線による模式的断面図であ
る。
FIG. 39 is a schematic sectional view taken along line FF ′ of FIG. 38;

【図40】本発明の実施例8による記録ヘッドを説明す
るための模式的上面図である。
FIG. 40 is a schematic top view for explaining a recording head according to Embodiment 8 of the present invention.

【図41】図40のGG′線による模式的断面図であ
る。
FIG. 41 is a schematic sectional view taken along line GG ′ of FIG. 40;

【図42】本発明の実施例8による記録ヘッドを説明す
るための模式的上面図である。
FIG. 42 is a schematic top view for explaining a recording head according to Embodiment 8 of the present invention.

【図43】図42のHH′線による模式的断面図であ
る。
FIG. 43 is a schematic sectional view taken along line HH ′ of FIG. 42;

【図44】本発明の実施例8による記録ヘッドの構造を
説明するための斜視図である。
FIG. 44 is a perspective view for explaining the structure of a recording head according to Embodiment 8 of the present invention.

【図45】本発明の実施例9による記録ヘッドの製造方
法を説明するための模式図である。
FIG. 45 is a schematic diagram for explaining the method for manufacturing the recording head according to the ninth embodiment of the present invention.

【図46】本発明の実施例9による記録ヘッドの製造方
法を説明するための模式図である。
FIG. 46 is a schematic diagram for explaining the method for manufacturing the recording head according to the ninth embodiment of the present invention.

【図47】本発明の実施例9による記録ヘッドの製造方
法を説明するための模式図である。
FIG. 47 is a schematic diagram for explaining the method for manufacturing the recording head according to the ninth embodiment of the present invention.

【図48】本発明の実施例9による記録ヘッドの製造方
法を説明するための模式図である。
FIG. 48 is a schematic view for explaining the method for manufacturing the recording head according to the ninth embodiment of the present invention.

【図49】本発明の実施例11による記録ヘッドの製造
方法を説明するための模式図である。
FIG. 49 is a schematic diagram for explaining the method for manufacturing the recording head according to Embodiment 11 of the present invention.

【図50】本発明の実施例11による記録ヘッドの製造
方法を説明するための模式図である。
FIG. 50 is a schematic view for explaining the method for manufacturing the recording head according to Embodiment 11 of the present invention.

【図51】本発明の実施例11による記録ヘッド基板を
説明するための模式的上面図である。
FIG. 51 is a schematic top view for explaining a recording head substrate according to Embodiment 11 of the present invention.

【図52】図51のXY線による模式的断面図である。FIG. 52 is a schematic sectional view taken along line XY of FIG. 51.

【図53】本発明の実施例11による記録ヘッドの天板
を説明するための模式的斜視図である。
FIG. 53 is a schematic perspective view for explaining a top plate of a recording head according to Embodiment 11 of the present invention.

【図54】本発明による記録ヘッドの外観を示す模式的
斜視図である。
FIG. 54 is a schematic perspective view showing the appearance of a recording head according to the present invention.

【図55】本発明の実施例12の効果を説明するための
模式図である。
FIG. 55 is a schematic diagram for explaining effects of the twelfth embodiment of the present invention.

【図56】本発明の実施例12の効果を説明するための
模式図である。
FIG. 56 is a schematic diagram for explaining effects of the twelfth embodiment of the present invention.

【図57】本発明の実施例12による記録ヘッドを説明
するための模式図である。
FIG. 57 is a schematic diagram for explaining a recording head according to Embodiment 12 of the present invention.

【図58】本発明の実施例12による記録ヘッドの一部
を示す模式的断面図である。
FIG. 58 is a schematic sectional view showing a part of a recording head according to Embodiment 12 of the present invention.

【図59】本発明の実施例13による記録ヘッドを説明
するための模式的断面図である。
FIG. 59 is a schematic sectional view for explaining a recording head according to Embodiment 13 of the present invention.

【図60】本発明による記録ヘッドを説明するための模
式図である。
FIG. 60 is a schematic diagram for explaining a recording head according to the present invention.

【図61】本発明による記録ヘッドの製造工程を説明す
るための模式図である。
FIG. 61 is a schematic view for explaining the manufacturing process of the recording head according to the present invention.

【図62】本発明による記録ヘッドの製造工程に用いら
れる堆積膜形成装置の一例を説明するための模式図であ
る。
FIG. 62 is a schematic diagram for explaining an example of a deposited film forming apparatus used in a manufacturing process of a recording head according to the present invention.

【図63】本発明による記録ヘッドの製造工程に用いら
れる堆積膜形成装置の他の例を説明するための模式図で
ある。
FIG. 63 is a schematic view for explaining another example of the deposited film forming apparatus used in the manufacturing process of the recording head according to the present invention.

【図64】本発明による記録ヘッドの製造工程に用いら
れる堆積膜形成装置の動作を説明するための模式図であ
る。
FIG. 64 is a schematic diagram for explaining the operation of the deposited film forming apparatus used in the manufacturing process of the recording head according to the present invention.

【図65】本発明による記録ヘッドの製造工程に用いら
れる堆積膜形成装置の動作を説明するための模式図であ
る。
FIG. 65 is a schematic diagram for explaining the operation of the deposited film forming apparatus used in the manufacturing process of the recording head according to the present invention.

【図66】本発明による記録ヘッドの製造工程に用いら
れる堆積膜形成工程を説明するための模式図である。
FIG. 66 is a schematic diagram for explaining a deposited film forming step used in the manufacturing process of the recording head according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 蓄積層 3 発熱抵抗層 4 配線 5 コンタクトホール 7 保護層 12 共通インク室 13 天板部材 14 Al電極 16 インク流路 17 インク吐出口 18 熱発生部 19 インク供給口 21 基板 Reference Signs List 2 accumulation layer 3 heat generating resistance layer 4 wiring 5 contact hole 7 protective layer 12 common ink chamber 13 top plate member 14 Al electrode 16 ink flow path 17 ink discharge port 18 heat generation section 19 ink supply port 21 substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平3−175244 (32)優先日 平成3年7月16日(1991.7.16) (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 藤川 孝 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 柴田 誠 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 小室 博和 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 木村 勲 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 長谷川 研二 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−223751(JP,A) 特開 平2−79446(JP,A) 特開 平3−57219(JP,A) 特開 平2−283454(JP,A) 特開 平2−188252(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/05 B41J 2/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 3-175244 (32) Priority date July 16, 1991 (July 16, 1991) (33) Priority claim country Japan (JP) (72) Inventor Takashi Fujikawa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Makoto Shibata 3-30-2 Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Invention Person Hirokazu Komuro 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Isao Kimura 3-30-2, Shimomaruko 3-chome in Canon Inc. (72) Kenji Hasegawa, inventor 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (56) References JP-A 1-222351 (JP, A) JP-A 2-79446 (JP, A) JP-A 3-57219 ( JP, A) 83454 (JP, A) JP-A-2-188252 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B41J 2/05 B41J 2/16

Claims (37)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 インクを吐出するために用いられる熱エ
ネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有するイ
ンクジェット記録装置用のヘッドにおいて、 導電性表面を有する基板上の選択的CVD法により形成
された導電体と、絶縁層とで形成された平坦な表面上に
平坦な発熱抵抗体層が設けられ、さらに該発熱抵抗体層
上に保護層が設けられることにより吐出エネルギー発生
素子が形成されていることを特徴とするヘッド。
1. A head for an ink jet recording apparatus having an ejection energy generating element for generating thermal energy used for ejecting ink, a conductor formed by a selective CVD method on a substrate having a conductive surface. A flat heating resistor layer is provided on a flat surface formed by the insulating layer and the insulating layer, and the discharge energy generating element is formed by providing a protective layer on the heating resistor layer. Features head.
【請求項2】 前記絶縁層は前記電気熱変換体の蓄熱層
であることを特徴とする請求項1に記載のヘッド。
2. The head according to claim 1, wherein the insulating layer is a heat storage layer of the electrothermal transducer.
【請求項3】 前記導電体はアルミニウムを主成分とす
る金属からなることを特徴とする請求項1に記載のヘッ
ド。
3. The head according to claim 1, wherein the conductor is made of a metal containing aluminum as a main component.
【請求項4】 前記ヘッドはインクを収容するインク室
と該インク室に連通する複数のインク吐出口とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載のヘッド。
4. The head according to claim 1, wherein the head has an ink chamber for storing ink and a plurality of ink ejection ports communicating with the ink chamber.
【請求項5】 前記ヘッドは前記電気熱変換体の発熱面
に対して実質的に平行な方向にインクを吐出することを
特徴とする請求項1に記載のヘッド。
5. The head according to claim 1, wherein the head discharges ink in a direction substantially parallel to a heat generating surface of the electrothermal transducer.
【請求項6】 前記ヘッドは前記電気熱変換体の発熱面
に対して実質的に交差する方向にインクを吐出すること
を特徴とする請求項1に記載のヘッド。
6. The head according to claim 1, wherein the head discharges ink in a direction substantially intersecting with a heat generating surface of the electrothermal transducer.
【請求項7】 前記ヘッドはインクを収容するインク室
を有し、その中にはインクが収容されていることを特徴
とする請求項1に記載のヘッド。
7. The head according to claim 1, wherein the head has an ink chamber that stores ink, and the ink chamber is stored in the ink chamber.
【請求項8】 請求項1に記載のヘッドと、記録媒体を
記録位置に保持する手段と、を有することを特徴とする
インクジェット記録装置。
8. An ink jet recording apparatus comprising: the head according to claim 1; and means for holding a recording medium at a recording position.
【請求項9】 インクを吐出するために用いられる熱エ
ネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有するイ
ンクジェット記録装置用のヘッドにおいて、半導体の表
面を有する基板上の選択的CVD法により形成された導
電体と、絶縁層とで形成された平坦な表面上に平坦な発
熱抵抗体層が設けられ、さらに該発熱抵抗体層上に保護
層が設けられることにより吐出エネルギー発生素子が形
成されていることを特徴とするヘッド。
9. A head for an ink jet recording apparatus having an ejection energy generating element for generating thermal energy used for ejecting ink, a conductor formed by a selective CVD method on a substrate having a semiconductor surface. A flat heating resistor layer is provided on a flat surface formed by the insulating layer and the insulating layer, and the discharge energy generating element is formed by providing a protective layer on the heating resistor layer. Features head.
【請求項10】 前記絶縁層は前記電気熱変換体の蓄熱
層であることを特徴とする請求項9に記載のヘッド。
10. The head according to claim 9, wherein the insulating layer is a heat storage layer of the electrothermal transducer.
【請求項11】 前記導電体はアルミニウムを主成分と
する金属からなることを特徴とする請求項9に記載のヘ
ッド。
11. The head according to claim 9, wherein the conductor is made of a metal containing aluminum as a main component.
【請求項12】 前記ヘッドはインクを収容するインク
室と該インク室に連通する複数のインク吐出口とを有す
ることを特徴とする請求項9に記載のヘッド。
12. The head according to claim 9, wherein the head has an ink chamber for storing ink and a plurality of ink ejection ports communicating with the ink chamber.
【請求項13】 前記ヘッドは前記電気熱変換体の発熱
面に対して実質的に平行な方向にインクを吐出すること
を特徴とする請求項9に記載のヘッド。
13. The head according to claim 9, wherein the head discharges ink in a direction substantially parallel to a heat generating surface of the electrothermal transducer.
【請求項14】 前記ヘッドは前記電気熱変換体の発熱
面に対して実質的に交差する方向にインクを吐出するこ
とを特徴とする請求項9に記載のヘッド。
14. The head according to claim 9, wherein the head discharges ink in a direction substantially intersecting a heat generating surface of the electrothermal transducer.
【請求項15】 前記ヘッドはインクを収容するインク
室を有し、その中にはインクが収容されていることを特
徴とする請求項9に記載のヘッド。
15. The head according to claim 9, wherein the head has an ink chamber for storing ink, and ink is stored in the ink chamber.
【請求項16】 請求項9に記載のヘッドと、記録媒体
を記録位置に保持する手段と、を有することを特徴とす
るインクジェット記録装置。
16. An ink jet recording apparatus comprising: the head according to claim 9; and means for holding a recording medium at a recording position.
【請求項17】 インクを吐出するために用いられる熱
エネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する
インクジェット記録装置用のヘッドにおいて、 半導体の表面を有する基板を有し、該基板上に設けられ
た一対の開口部を有する絶縁層と該絶縁層の一対の開口
部に選択的CVD法により形成された導電体とによって
形成された平坦な表面上に平坦な発熱抵抗体層が設けら
れ、さらに該発熱抵抗体層上に保護層が設けられること
により吐出エネルギー発生素子が形成されていることを
特徴とするヘッド。
17. A head for an ink jet recording apparatus having an ejection energy generating element for generating thermal energy used for ejecting ink, comprising a substrate having a semiconductor surface, and a pair provided on the substrate. A flat heating resistor layer is provided on a flat surface formed by an insulating layer having an opening and a conductor formed by selective CVD in a pair of openings of the insulating layer. A head, wherein an ejection energy generating element is formed by providing a protective layer on a resistor layer.
【請求項18】 前記絶縁層は前記電気熱変換体の蓄熱
層であることを特徴とする請求項17に記載のヘッド。
18. The head according to claim 17, wherein the insulating layer is a heat storage layer of the electrothermal transducer.
【請求項19】 前記導電体はアルミニウムを主成分と
する金属からなることを特徴とする請求項17に記載の
ヘッド。
19. The head according to claim 17, wherein the conductor is made of a metal containing aluminum as a main component.
【請求項20】 前記ヘッドはインクを収容するインク
室と該インク室に連通する複数のインク吐出口とを有す
ることを特徴とする請求項17に記載のヘッド。
20. The head according to claim 17, wherein the head has an ink chamber for storing ink and a plurality of ink ejection ports communicating with the ink chamber.
【請求項21】 前記ヘッドは前記電気熱変換体の発熱
面に対して実質的に平行な方向にインクを吐出すること
を特徴とする請求項17に記載のヘッド。
21. The head according to claim 17, wherein the head discharges ink in a direction substantially parallel to a heat generating surface of the electrothermal transducer.
【請求項22】 前記ヘッドは前記電気熱変換体の発熱
面に対して実質的に交差する方向にインクを吐出するこ
とを特徴とする請求項17に記載のヘッド。
22. The head according to claim 17, wherein the head discharges ink in a direction substantially intersecting a heat generating surface of the electrothermal transducer.
【請求項23】 前記ヘッドはインクを収容するインク
室を有し、その中にはインクが収容されていることを特
徴とする請求項17に記載のヘッド。
23. The head according to claim 17, wherein the head has an ink chamber for storing ink, and the ink is stored in the ink chamber.
【請求項24】 請求項17に記載のヘッドと、記録媒
体を記録位置に保持する手段と、を有することを特徴と
するインクジェット記録装置。
24. An ink jet recording apparatus comprising: the head according to claim 17; and means for holding a recording medium at a recording position.
【請求項25】 インクを吐出するために用いられる熱
エネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する
インクジェット記録装置用のヘッドにおいて、 一対の凹部が設けられた絶縁性の表面を有する基板を有
し、該一対の凹部内にそれぞれ選択的CVD法により形
成される一対の導電体と該絶縁性の表面とにより形成さ
れた平坦な表面上に、平坦な発熱抵抗体層が設けられ、
さらに該発熱抵抗体層上に保護層が設けられることによ
り吐出エネルギー発生素子が形成されていることを特徴
とするヘッド。
25. An ink jet recording apparatus head having an ejection energy generating element for generating thermal energy used to eject ink, comprising: a substrate having an insulating surface provided with a pair of concave portions; A flat heating resistor layer is provided on a flat surface formed by the pair of conductors formed in the pair of recesses by the selective CVD method and the insulating surface, respectively,
The head further comprises a protective layer provided on the heating resistor layer to form an ejection energy generating element.
【請求項26】 前記導電体はアルミニウムを主成分と
する金属からなることを特徴とする請求項25に記載の
ヘッド。
26. The head according to claim 25, wherein the conductor is made of a metal containing aluminum as a main component.
【請求項27】 前記ヘッドはインクを収容するインク
室と該インク室に連通する複数のインク吐出口とを有す
ることを特徴とする請求項25に記載のヘッド。
27. The head according to claim 25, wherein the head has an ink chamber for storing ink and a plurality of ink ejection ports communicating with the ink chamber.
【請求項28】 前記ヘッドは前記電気熱変換体の発熱
面に対して実質的に平行な方向にインクを吐出すること
を特徴とする請求項25に記載のヘッド。
28. The head according to claim 25, wherein the head discharges ink in a direction substantially parallel to a heat generating surface of the electrothermal transducer.
【請求項29】 前記ヘッドは前記電気熱変換体の発熱
面に対して実質的に交差する方向にインクを吐出するこ
とを特徴とする請求項25に記載のヘッド。
29. The head according to claim 25, wherein the head discharges ink in a direction substantially intersecting with a heating surface of the electrothermal transducer.
【請求項30】 前記ヘッドはインクを収容するインク
室を有し、その中にはインクが収容されていることを特
徴とする請求項25に記載のヘッド。
30. The head according to claim 25, wherein the head has an ink chamber for storing ink, and ink is stored in the ink chamber.
【請求項31】 請求項25に記載のヘッドと記録媒体
を記録位置に保持する手段とを有することを特徴とする
インクジェット記録装置。
31. An ink jet recording apparatus comprising: the head according to claim 25; and means for holding a recording medium at a recording position.
【請求項32】 インクを吐出するために用いられる熱
エネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する
インクジェット記録装置用のヘッドの製造方法におい
て、 導電性表面を有する基板上に絶縁層を形成し、 該絶縁層に該導電性表面が露出する開口部を形成し、 該開口部に選択的CVD法により導電体を形成して、該
導電体と該絶縁層とにより実質的に平坦な表面を形成
し、 該実質的に平坦な表面上に平坦な発熱抵抗体層を形成
し、 該発熱抵抗体層に接続する導電層を前記絶縁層上に形成
し、 該発熱抵抗体層上に保護層を設けることにより該吐出エ
ネルギー発生素子が形成される工程を含むことを特徴と
するヘッドの製造方法。
32. A method for manufacturing a head for an ink jet recording apparatus having an ejection energy generating element for generating thermal energy used for ejecting ink, comprising: forming an insulating layer on a substrate having a conductive surface; Forming an opening in the insulating layer where the conductive surface is exposed; forming a conductor in the opening by a selective CVD method; forming a substantially flat surface with the conductor and the insulating layer; Forming a flat heating resistor layer on the substantially flat surface, forming a conductive layer connected to the heating resistor layer on the insulating layer, and providing a protective layer on the heating resistor layer A step of forming the ejection energy generating element.
【請求項33】 インクを吐出するために用いられる熱
エネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する
インクジェット記録装置用のヘッドの製造方法におい
て、 半導体基板の表面側に半導体接合により画成された半導
体領域を複数形成し、該半導体基板上に絶縁層を形成
し、 該絶縁層に該半導体領域が露出する開口部を複数設け、 該絶縁層の開口部に選択的CVD法により導電体を形成
して、該導電体と該絶縁層とにより実質的に平坦な表面
を形成し、 該実質的に平坦な表面上に平坦な発熱抵抗体層を形成
し、 該発熱抵抗体層上に保護層を設けることにより該吐出エ
ネルギー発生素子が形成される工程を含むことを特徴と
するヘッドの製造方法。
33. A method of manufacturing a head for an ink jet recording apparatus having an ejection energy generating element for generating thermal energy used for ejecting ink, comprising: a semiconductor region defined by a semiconductor junction on a surface side of a semiconductor substrate; A plurality of openings, an insulating layer is formed on the semiconductor substrate, a plurality of openings for exposing the semiconductor region are provided in the insulating layer, and a conductor is formed in the openings of the insulating layer by a selective CVD method. Forming a substantially flat surface with the conductor and the insulating layer, forming a flat heating resistor layer on the substantially flat surface, and providing a protective layer on the heating resistor layer A step of forming the ejection energy generating element.
【請求項34】 インクを吐出するために用いられる熱
エネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する
インクジェット記録装置用のヘッドの製造方法におい
て、 半導体の表面を有する基板上に絶縁層を形成し、 該絶縁層に該半導体の表面が露出する一対の開口部を設
け、 該絶縁層の開口部に選択的CVD法により導電体を形成
して、該導電体と該絶縁層とにより実質的に平坦な表面
を形成し、 該実質的に平坦な表面上に平坦な発熱抵抗体層を形成
し、 該発熱抵抗体層上に保護層を設けることにより該吐出エ
ネルギー発生素子が形成される工程を含むことを特徴と
するヘッドの製造方法。
34. A method of manufacturing a head for an ink jet recording apparatus having an ejection energy generating element for generating thermal energy used for ejecting ink, comprising: forming an insulating layer on a substrate having a semiconductor surface; A pair of openings for exposing a surface of the semiconductor are provided in the insulating layer; a conductor is formed in the opening of the insulating layer by a selective CVD method; and the conductor and the insulating layer are substantially flat. Forming a surface, forming a flat heating resistor layer on the substantially flat surface, and providing a protective layer on the heating resistor layer to form the discharge energy generating element. A method for manufacturing a head, comprising:
【請求項35】 インクを吐出するために用いられる熱
エネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する
インクジェット記録装置用のヘッドの製造方法におい
て、 絶縁性の表面を有する基板に一対の凹部を形成し、 該一対の凹部内に選択的CVD法によって導電体を形成
して、該導電体と該表面とで実質的に平坦な表面を形成
し、 該実質的に平坦な表面上に平坦な発熱抵抗体層を形成
し、 該発熱抵抗体層上に保護層を設けることにより該吐出エ
ネルギー発生素子が形成されることを含むことを特徴と
するヘッドの製造方法。
35. A method of manufacturing a head for an ink jet recording apparatus having an ejection energy generating element for generating thermal energy used for ejecting ink, comprising: forming a pair of recesses on a substrate having an insulating surface; A conductor is formed in the pair of recesses by a selective CVD method to form a substantially flat surface between the conductor and the surface, and a flat heating resistor is formed on the substantially flat surface. Forming a layer, and forming a discharge energy generating element by providing a protective layer on the heating resistor layer.
【請求項36】 インク収容部内にインクを注入する工
程をさらに含むことを特徴とする請求項32ないし35
のいずれかに記載のヘッドの製造方法。
36. The method according to claim 32, further comprising a step of injecting the ink into the ink container.
The method for manufacturing a head according to any one of the above.
【請求項37】 前記導電体はアルミニウムを主成分と
する金属からなることを特徴とする請求項32ないし3
6のいずれかに記載のヘッドの製造方法。
37. The conductor according to claim 32, wherein the conductor is made of a metal containing aluminum as a main component.
7. The method for manufacturing a head according to any one of 6.
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