JP3503611B2 - プリンタヘッド、プリンタ及びプリンタヘッドの製造方法 - Google Patents
プリンタヘッド、プリンタ及びプリンタヘッドの製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタヘッド、
プリンタ及びプリンタヘッドの製造方法に関し、特にサ
ーマルヘッドによるプリンタに適用することができる。
本発明は、発熱素子のインク液室側面に、配線パターン
形成時のドライエッチングより発熱素子を保護する保護
層を形成することにより、エレクトロマイグレーション
耐性を強化した配線材料により配線パターンを作成する
場合でも、十分な信頼性を確保することができるように
する。
プリンタ及びプリンタヘッドの製造方法に関し、特にサ
ーマルヘッドによるプリンタに適用することができる。
本発明は、発熱素子のインク液室側面に、配線パターン
形成時のドライエッチングより発熱素子を保護する保護
層を形成することにより、エレクトロマイグレーション
耐性を強化した配線材料により配線パターンを作成する
場合でも、十分な信頼性を確保することができるように
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、画像処理等の分野においては、ハ
ードコピーのカラー化に対するニーズが高まっている。
このようなニーズに対して、従来、昇華型熱転写方式、
溶融熱転写方式、インクジェット方式、電子写真方式、
熱現像銀塩方式等のカラーハードコピー方式が提案され
ている。
ードコピーのカラー化に対するニーズが高まっている。
このようなニーズに対して、従来、昇華型熱転写方式、
溶融熱転写方式、インクジェット方式、電子写真方式、
熱現像銀塩方式等のカラーハードコピー方式が提案され
ている。
【０００３】これらの方式のうちインクジェット方式
は、記録ヘッドに設けられたノズルから記録液（イン
ク）の小滴を飛び出させ、記録対象に付着してドットを
形成するのもであり、簡単な構成により高画質の画像を
出力することができる。このインクジェット方式は、イ
ンクを飛び出させる方式の相違により、静電引力方式、
連続振動発生方式（ピエゾ方式）、サーマル方式等に分
類される。
は、記録ヘッドに設けられたノズルから記録液（イン
ク）の小滴を飛び出させ、記録対象に付着してドットを
形成するのもであり、簡単な構成により高画質の画像を
出力することができる。このインクジェット方式は、イ
ンクを飛び出させる方式の相違により、静電引力方式、
連続振動発生方式（ピエゾ方式）、サーマル方式等に分
類される。
【０００４】これらの方式のうちサーマル方式は、イン
クの局所的な加熱により気泡を発生させ、この気泡によ
り吐出口からインクを押し出して印刷対象に飛翔させる
方式であり、簡易な構成によりカラー画像を印刷するこ
とができる。
クの局所的な加熱により気泡を発生させ、この気泡によ
り吐出口からインクを押し出して印刷対象に飛翔させる
方式であり、簡易な構成によりカラー画像を印刷するこ
とができる。
【０００５】このサーマル方式によるプリンタは、いわ
ゆるプリンタヘッドを用いて構成され、このプリンタヘ
ッドには、インクを加熱する発熱素子、発熱素子を駆動
するロジック集積回路による駆動回路等が半導体製造技
術を利用して半導体基板上に形成されるようになされて
いる。
ゆるプリンタヘッドを用いて構成され、このプリンタヘ
ッドには、インクを加熱する発熱素子、発熱素子を駆動
するロジック集積回路による駆動回路等が半導体製造技
術を利用して半導体基板上に形成されるようになされて
いる。
【０００６】すなわちサーマルヘッドは、シリコン基板
上にＭＯＳ型トランジスタ又はバイポーラトランジスタ
によるロジック集積回路、このロジック集積回路により
駆動される駆動用トランジスタが作成される。さらにス
パッタリング法によりＴａ、Ｔａ2 Ｎ、ＴａＡｌ等によ
る薄膜が作成され、この薄膜により発熱素子が作成され
る。さらにアルミニューム等の配線材料が堆積された
後、ウエットエッチングによりパターンニングされ、こ
れにより各トランジスタ、発熱素子が接続され、さらに
シリコン窒化膜等による保護層、Ｔａ膜によるキャビテ
ーション防止層が形成される。さらにサーマルヘッド
は、各発熱素子に対応して、インクを保持するインク液
室、インク液室にインクを導くインク流路等が作成され
る。これによりサーマルヘッドは、ロジック駆動回路に
よる制御により駆動用トランジスタで発熱素子を駆動し
て、ノズルよりインク液滴を飛び出させることができる
ようになされている。
上にＭＯＳ型トランジスタ又はバイポーラトランジスタ
によるロジック集積回路、このロジック集積回路により
駆動される駆動用トランジスタが作成される。さらにス
パッタリング法によりＴａ、Ｔａ2 Ｎ、ＴａＡｌ等によ
る薄膜が作成され、この薄膜により発熱素子が作成され
る。さらにアルミニューム等の配線材料が堆積された
後、ウエットエッチングによりパターンニングされ、こ
れにより各トランジスタ、発熱素子が接続され、さらに
シリコン窒化膜等による保護層、Ｔａ膜によるキャビテ
ーション防止層が形成される。さらにサーマルヘッド
は、各発熱素子に対応して、インクを保持するインク液
室、インク液室にインクを導くインク流路等が作成され
る。これによりサーマルヘッドは、ロジック駆動回路に
よる制御により駆動用トランジスタで発熱素子を駆動し
て、ノズルよりインク液滴を飛び出させることができる
ようになされている。
【０００７】サーマルヘッドでは、高解像度による印刷
結果を得るために発熱素子を高密度で配置することが求
められ、６００〔ＤＰＩ〕相当のプリンターヘッドで
は、発熱抵抗素子を４２．３３３〔μｍ〕間隔で配置す
るようになされている。
結果を得るために発熱素子を高密度で配置することが求
められ、６００〔ＤＰＩ〕相当のプリンターヘッドで
は、発熱抵抗素子を４２．３３３〔μｍ〕間隔で配置す
るようになされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで駆動用トラン
ジスタと対応する発熱素子との接続において、純粋なア
ルミニュームを配線材料として使用する場合、燐酸等を
主成分とした薬液を用いたウェットエッチングにより、
何ら発熱素子に影響を与えることなく、簡易かつ確実に
アルミニュームをパターンニングすることができる。
ジスタと対応する発熱素子との接続において、純粋なア
ルミニュームを配線材料として使用する場合、燐酸等を
主成分とした薬液を用いたウェットエッチングにより、
何ら発熱素子に影響を与えることなく、簡易かつ確実に
アルミニュームをパターンニングすることができる。
【０００９】しかしながらアルミニュームは、電流を流
すと、電子がアルミニューム原子と衝突してアルミニュ
ーム原子が移動し、これにより配線の一部に欠損が発生
する場合があり、さらにこの欠損により断線する恐れが
ある（いわゆるエレクトロマイグレーション不良であ
る）。これにより半導体製造工程においては、純粋なア
ルミニュームに代えて、アルミニュームにシリコン、銅
等を添加することによりアルミニューム粒界をこれら添
加物で補強し、エレクトロマイグレーション耐性を強化
するようになされている。
すと、電子がアルミニューム原子と衝突してアルミニュ
ーム原子が移動し、これにより配線の一部に欠損が発生
する場合があり、さらにこの欠損により断線する恐れが
ある（いわゆるエレクトロマイグレーション不良であ
る）。これにより半導体製造工程においては、純粋なア
ルミニュームに代えて、アルミニュームにシリコン、銅
等を添加することによりアルミニューム粒界をこれら添
加物で補強し、エレクトロマイグレーション耐性を強化
するようになされている。
【００１０】サーマルヘッドにおいても、このようにエ
レクトロマイグレーション耐性を強化してなる配線材料
を使用することにより、さらに一段と信頼性を向上でき
ると考えられる。すなわちこの場合、例えば図７（Ａ）
に示すように、駆動用トランジスタ等を作成してなる半
導体基板１上に、絶縁層等を作成した後、発熱素子２、
Ａｌ−Ｓｉ又はＡｌ−Ｃｕ等の配線材料による配線層３
を順次作成し、この配線層をウエットエッチングにより
パターニングすることにより、エレクトロマイグレーシ
ョン耐性を強化することができると考えられる。
レクトロマイグレーション耐性を強化してなる配線材料
を使用することにより、さらに一段と信頼性を向上でき
ると考えられる。すなわちこの場合、例えば図７（Ａ）
に示すように、駆動用トランジスタ等を作成してなる半
導体基板１上に、絶縁層等を作成した後、発熱素子２、
Ａｌ−Ｓｉ又はＡｌ−Ｃｕ等の配線材料による配線層３
を順次作成し、この配線層をウエットエッチングにより
パターニングすることにより、エレクトロマイグレーシ
ョン耐性を強化することができると考えられる。
【００１１】しかしながら配線材料の添加物であるＳ
ｉ、Ｃｕ等は、エッチングの薬剤に溶解しない欠点があ
り、この場合、図７（Ｂ）に示すように薬剤により配線
層を取り除いた部位に、Ｓｉ、Ｃｕ等の残渣４が残るこ
とになる。これによりサーマルヘッドに適用した場合、
配線層を取り除いた部位が、半導体製造工程にて極めて
有害な発塵源となる。
ｉ、Ｃｕ等は、エッチングの薬剤に溶解しない欠点があ
り、この場合、図７（Ｂ）に示すように薬剤により配線
層を取り除いた部位に、Ｓｉ、Ｃｕ等の残渣４が残るこ
とになる。これによりサーマルヘッドに適用した場合、
配線層を取り除いた部位が、半導体製造工程にて極めて
有害な発塵源となる。
【００１２】この問題を解決する１つの方法として、ウ
エットエッチングに代えて、ハロゲン系ガスのプラズマ
を利用してＡｌ−Ｓｉ配線、Ａｌ−Ｃｕ配線をパターニ
ングする方法（すなわちドライエッチング法である）が
考えられる。しかしながらこのようなハロゲン系ガスに
よるドライエッチングにおいては、発熱素子材料である
Ｔａ、Ｔａ2 Ｎ、ＴａＡｌもエッチングしてしまう欠点
があり、これにより発熱素子の信頼性が著しく劣化す
る。
エットエッチングに代えて、ハロゲン系ガスのプラズマ
を利用してＡｌ−Ｓｉ配線、Ａｌ−Ｃｕ配線をパターニ
ングする方法（すなわちドライエッチング法である）が
考えられる。しかしながらこのようなハロゲン系ガスに
よるドライエッチングにおいては、発熱素子材料である
Ｔａ、Ｔａ2 Ｎ、ＴａＡｌもエッチングしてしまう欠点
があり、これにより発熱素子の信頼性が著しく劣化す
る。
【００１３】これらによりサーマルヘッドにおいては、
エレクトロマイグレーション耐性を強化した配線材料を
使用して、十分な信頼性を確保することが困難な問題が
あった。
エレクトロマイグレーション耐性を強化した配線材料を
使用して、十分な信頼性を確保することが困難な問題が
あった。
【００１４】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、エレクトロマイグレーション耐性を強化した配線材
料により配線パターンを形成する場合でも、十分な信頼
性を確保することができるプリンタヘッド、プリンタ及
びプリンタヘッドの製造方法を提案しようとするもので
ある。
で、エレクトロマイグレーション耐性を強化した配線材
料により配線パターンを形成する場合でも、十分な信頼
性を確保することができるプリンタヘッド、プリンタ及
びプリンタヘッドの製造方法を提案しようとするもので
ある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め請求項１の発明においては、プリンタヘッドに適用し
て、金属あるいは金属化合物から成る発熱素子のインク
液室側の面に、配線パターン形成時のドライエッチング
より発熱素子を保護する保護層を形成する。
め請求項１の発明においては、プリンタヘッドに適用し
て、金属あるいは金属化合物から成る発熱素子のインク
液室側の面に、配線パターン形成時のドライエッチング
より発熱素子を保護する保護層を形成する。
【００１６】 また請求項４の発明においては、プリン
タに適用して、プリンタヘッドにおいて、金属あるいは
金属化合物から成る発熱素子のインク液室側の面に、配
線パターン形成時のドライエッチングより発熱素子を保
護する保護層を形成する。
タに適用して、プリンタヘッドにおいて、金属あるいは
金属化合物から成る発熱素子のインク液室側の面に、配
線パターン形成時のドライエッチングより発熱素子を保
護する保護層を形成する。
【００１７】 また請求項５の発明においては、プリン
タヘッドの製造方法に適用して、金属あるいは金属化合
物から成る発熱素子のインク液室側の面に、配線パター
ン形成時のドライエッチングより発熱素子を保護する保
護層を形成する保護層形成のステップを有するようにす
る。
タヘッドの製造方法に適用して、金属あるいは金属化合
物から成る発熱素子のインク液室側の面に、配線パター
ン形成時のドライエッチングより発熱素子を保護する保
護層を形成する保護層形成のステップを有するようにす
る。
【００１８】 請求項１の構成によれば、プリンタヘッ
ドに適用して、金属あるいは金属化合物から成る発熱素
子のインク液室側の面に、配線パターン形成時のドライ
エッチングより発熱素子を保護する保護層を形成するこ
とにより、この保護層によって配線パターン形成時のド
ライエッチングにより発熱素子が影響を受けないように
することができる。これによりエレクトロマイグレーシ
ョン耐性を強化した配線材料により配線パターンを形成
する場合でも、発熱素子の信頼性の低下を有効に回避す
ることができ、その分、十分な信頼性を確保することが
できる。
ドに適用して、金属あるいは金属化合物から成る発熱素
子のインク液室側の面に、配線パターン形成時のドライ
エッチングより発熱素子を保護する保護層を形成するこ
とにより、この保護層によって配線パターン形成時のド
ライエッチングにより発熱素子が影響を受けないように
することができる。これによりエレクトロマイグレーシ
ョン耐性を強化した配線材料により配線パターンを形成
する場合でも、発熱素子の信頼性の低下を有効に回避す
ることができ、その分、十分な信頼性を確保することが
できる。
【００１９】これにより請求項４の構成によれば、エレ
クトロマイグレーション耐性を強化した配線材料により
プリンタヘッドの配線パターンを形成する場合でも、十
分な信頼性を確保してなるプリンタを提供することがで
きる。
クトロマイグレーション耐性を強化した配線材料により
プリンタヘッドの配線パターンを形成する場合でも、十
分な信頼性を確保してなるプリンタを提供することがで
きる。
【００２０】また請求項５の構成によれば、エレクトロ
マイグレーション耐性を強化した配線材料により配線パ
ターンを形成する場合でも、十分な信頼性を確保してな
るプリンタヘッドを生成することができるプリンタヘッ
ドの製造方法を提供することができる。
マイグレーション耐性を強化した配線材料により配線パ
ターンを形成する場合でも、十分な信頼性を確保してな
るプリンタヘッドを生成することができるプリンタヘッ
ドの製造方法を提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。
発明の実施の形態を詳述する。
【００２２】（１）実施の形態の構成
図１〜図４は、本発明の実施の形態に係るプリンタヘッ
ドの製造工程の説明に供する断面図である。この製造工
程は（図１（Ａ））、Ｐ型シリコン基板１１を洗浄した
後、シリコン窒化膜を堆積する。この製造工程は、続い
てリソグラフィー工程、リアクティブイオンエッチング
工程によりシリコン基板１１を処理し、これによりトラ
ンジスタを形成する所定領域以外の領域よりシリコン窒
化膜を取り除く。これらによりこの製造工程は、シリコ
ン基板１１上のトランジスタを形成する領域にシリコン
窒化膜を形成する。
ドの製造工程の説明に供する断面図である。この製造工
程は（図１（Ａ））、Ｐ型シリコン基板１１を洗浄した
後、シリコン窒化膜を堆積する。この製造工程は、続い
てリソグラフィー工程、リアクティブイオンエッチング
工程によりシリコン基板１１を処理し、これによりトラ
ンジスタを形成する所定領域以外の領域よりシリコン窒
化膜を取り除く。これらによりこの製造工程は、シリコ
ン基板１１上のトランジスタを形成する領域にシリコン
窒化膜を形成する。
【００２３】この製造工程は、続いて熱酸化工程によ
り、シリコン窒化膜が除去されている領域に熱シリコン
酸化膜を形成し、この熱シリコン酸化膜によりトランジ
スタを分離するための素子分離領域（ＬＯＣＯＳ：Loca
l oxidation of silicon）１２を形成する。この製造工
程は、続いてシリコン基板１１を洗浄した後、トランジ
スタ形成領域にタングステンシリサイド／ポリシリコン
／熱酸化膜構造のゲートを形成する。さらにソース・ド
レイン領域を形成するためのイオン注入工程、熱処理工
程によりシリコン基板１１を処理し、ＭＯＳ型によるス
イッチングトランジスタ１４、１５等を形成する。なお
ここでスイッチングトランジスタ１４は、３０〔Ｖ〕軽
度の耐圧を有するＭＯＳ型ドライバートランジスタであ
り、発熱素子の駆動に供するものである。これに対して
トランジスタ１５は、このドライバートランジスタを制
御する集積回路を構成するトランジスタであり、５
〔Ｖ〕の電圧により動作するものである。この工程は、
続いてＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法により
ＢＰＳＧ（BoroPhosepho Silicate Glass ）膜１６を堆
積し、層間絶縁膜を作成する。
り、シリコン窒化膜が除去されている領域に熱シリコン
酸化膜を形成し、この熱シリコン酸化膜によりトランジ
スタを分離するための素子分離領域（ＬＯＣＯＳ：Loca
l oxidation of silicon）１２を形成する。この製造工
程は、続いてシリコン基板１１を洗浄した後、トランジ
スタ形成領域にタングステンシリサイド／ポリシリコン
／熱酸化膜構造のゲートを形成する。さらにソース・ド
レイン領域を形成するためのイオン注入工程、熱処理工
程によりシリコン基板１１を処理し、ＭＯＳ型によるス
イッチングトランジスタ１４、１５等を形成する。なお
ここでスイッチングトランジスタ１４は、３０〔Ｖ〕軽
度の耐圧を有するＭＯＳ型ドライバートランジスタであ
り、発熱素子の駆動に供するものである。これに対して
トランジスタ１５は、このドライバートランジスタを制
御する集積回路を構成するトランジスタであり、５
〔Ｖ〕の電圧により動作するものである。この工程は、
続いてＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法により
ＢＰＳＧ（BoroPhosepho Silicate Glass ）膜１６を堆
積し、層間絶縁膜を作成する。
【００２４】続いてこの工程は、フォトリソグラフィー
工程、ＣＦｘ系ガスを用いたリアクティブイオンエッチ
ング法により、シリコン半導体拡散層（ソース・ドレイ
ン）上に接続孔（コンタクトホール）を作成する。さら
にシリコン基板１１を希フッ酸により洗浄し、スパッタ
リング法にて順次、膜厚２０〔ｎｍ〕のチタン膜、膜厚
５０〔ｎｍ〕の窒化チタンバリアメタルを椎積する。さ
らにこの工程は、シリコンを１〔ａｔ％〕添加してなる
アルミニュームを６００〔ｎｍ〕堆積する。さらに続い
てフォトリソグラフィー工程、ドライエッチング工程を
経、これにより１層目の配線パターン１８を作成する。
これによりこの工程は、エレクトロマイグレーション耐
性を強化してなる配線材料による配線パターン１８によ
り、駆動回路を構成するＭＯＳ型トランジスタ１５を接
続してロジック集積回路を形成するようになされてい
る。
工程、ＣＦｘ系ガスを用いたリアクティブイオンエッチ
ング法により、シリコン半導体拡散層（ソース・ドレイ
ン）上に接続孔（コンタクトホール）を作成する。さら
にシリコン基板１１を希フッ酸により洗浄し、スパッタ
リング法にて順次、膜厚２０〔ｎｍ〕のチタン膜、膜厚
５０〔ｎｍ〕の窒化チタンバリアメタルを椎積する。さ
らにこの工程は、シリコンを１〔ａｔ％〕添加してなる
アルミニュームを６００〔ｎｍ〕堆積する。さらに続い
てフォトリソグラフィー工程、ドライエッチング工程を
経、これにより１層目の配線パターン１８を作成する。
これによりこの工程は、エレクトロマイグレーション耐
性を強化してなる配線材料による配線パターン１８によ
り、駆動回路を構成するＭＯＳ型トランジスタ１５を接
続してロジック集積回路を形成するようになされてい
る。
【００２５】続いてこの工程は、ＣＶＤ法により層間絶
縁膜であるシリコン酸化膜（いわゆるＴＥＯＳである）
１９を堆積し、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishin
g ）工程により、またはレジストエッチバック法によ
り、このシリコン酸化膜１９を平滑化する。
縁膜であるシリコン酸化膜（いわゆるＴＥＯＳである）
１９を堆積し、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishin
g ）工程により、またはレジストエッチバック法によ
り、このシリコン酸化膜１９を平滑化する。
【００２６】この工程は、続いて図１（Ｂ）に示すよう
に、層間絶縁膜を形成した後、スパッタリング法により
所定膜厚でＴａ、Ｔａ2 Ｎ、ＴａＡｌ等による発熱抵抗
素子材料を堆積し、フォトリソグラフィー工程、ドライ
エッチング工程により余剰な発熱抵抗素子材料を除去す
ることにより、発熱素子２０を作成する。
に、層間絶縁膜を形成した後、スパッタリング法により
所定膜厚でＴａ、Ｔａ2 Ｎ、ＴａＡｌ等による発熱抵抗
素子材料を堆積し、フォトリソグラフィー工程、ドライ
エッチング工程により余剰な発熱抵抗素子材料を除去す
ることにより、発熱素子２０を作成する。
【００２７】続いてこの工程は、図２（Ｃ）に示すよう
に、ＣＶＤ法により所定膜厚でＳｉＮ又はＳｉＣを堆積
し、これにより配線材料のドライエッチングから発熱素
子２０を保護する保護層２２を作成する。ここでこの保
護層２２は、十分な膜厚（１００〔ｎｍ〕以上）により
作成される。
に、ＣＶＤ法により所定膜厚でＳｉＮ又はＳｉＣを堆積
し、これにより配線材料のドライエッチングから発熱素
子２０を保護する保護層２２を作成する。ここでこの保
護層２２は、十分な膜厚（１００〔ｎｍ〕以上）により
作成される。
【００２８】この工程は、続いて図２（Ｄ）に示すよう
に、リソグラフィー工程の後、ＣＦｘ系ガスを主体とし
たプラズマによるドライエッチング工程によりこの保護
層２２を処理し、配線パターンにより接続する部位を除
いて、保護層２２が発熱素子２０上に局所的に配置され
なるようにする。
に、リソグラフィー工程の後、ＣＦｘ系ガスを主体とし
たプラズマによるドライエッチング工程によりこの保護
層２２を処理し、配線パターンにより接続する部位を除
いて、保護層２２が発熱素子２０上に局所的に配置され
なるようにする。
【００２９】続いてこの工程は、図３（Ｅ）に示すよう
に、フォトリソグラフィー工程、ＣＦｘ系ガスを用いた
リアクティブイオンエッチング法により接続孔（コンタ
クトホール）を作成する。さらにシリコン基板１１を希
フッ酸により洗浄し、スパッタリング法にて順次、膜厚
２０〔ｎｍ〕のチタン膜、膜厚５０〔ｎｍ〕の窒化チタ
ンバリアメタルを堆積する。さらにこの工程は、シリコ
ンを１〔ａｔ％〕添加してなるアルミニュームをスパッ
タリング法により所定膜厚だけ堆積する。これによりこ
の工程は、１層目の配線パターンとコンタクトホールに
より接続して、また発熱素子２０が露出してなる部位で
発熱素子２０と接続して、配線材料膜２４を作成するよ
うになされている。
に、フォトリソグラフィー工程、ＣＦｘ系ガスを用いた
リアクティブイオンエッチング法により接続孔（コンタ
クトホール）を作成する。さらにシリコン基板１１を希
フッ酸により洗浄し、スパッタリング法にて順次、膜厚
２０〔ｎｍ〕のチタン膜、膜厚５０〔ｎｍ〕の窒化チタ
ンバリアメタルを堆積する。さらにこの工程は、シリコ
ンを１〔ａｔ％〕添加してなるアルミニュームをスパッ
タリング法により所定膜厚だけ堆積する。これによりこ
の工程は、１層目の配線パターンとコンタクトホールに
より接続して、また発熱素子２０が露出してなる部位で
発熱素子２０と接続して、配線材料膜２４を作成するよ
うになされている。
【００３０】このようにして配線材料膜２４を作成する
と、この工程は、図３（Ｆ）に示すように、フォトレジ
スト工程の後、塩素系ガス主体のプラズマを利用した異
方性ドライエッチングにより、２層目の配線パターン２
５を作成する。この工程はこの２層目の配線パターン２
５により、電源用の配線パターン、アース用の配線パタ
ーンを作成し、またドライブトランジスタ１４を発熱素
子２０に接続する。
と、この工程は、図３（Ｆ）に示すように、フォトレジ
スト工程の後、塩素系ガス主体のプラズマを利用した異
方性ドライエッチングにより、２層目の配線パターン２
５を作成する。この工程はこの２層目の配線パターン２
５により、電源用の配線パターン、アース用の配線パタ
ーンを作成し、またドライブトランジスタ１４を発熱素
子２０に接続する。
【００３１】この処理において、この工程は、配線材料
膜２４を十分にオーバーエッチングするように、エッチ
ングの時間が設定され、このオーバーエッチングによ
り、段差の部分に、配線材料が取り残されないように
し、このような配線材料が取り残されてなることによる
配線パターン間のショートを十分に防止するようになさ
れている。
膜２４を十分にオーバーエッチングするように、エッチ
ングの時間が設定され、このオーバーエッチングによ
り、段差の部分に、配線材料が取り残されないように
し、このような配線材料が取り残されてなることによる
配線パターン間のショートを十分に防止するようになさ
れている。
【００３２】続いてこの工程は、図４（Ｇ）に示すよう
に、インク保護層として機能するシリコン窒化膜２７を
膜厚３００〔ｎｍ〕により堆積する。続いて図４（Ｈ）
に示すように、スパッタ法により膜厚２００〔ｎｍ〕の
タンタル膜を堆積し、このタンタル膜により耐キャビテ
ーション層２８を形成する。続いてこの工程は、ドライ
フィルム２９、ノズルシート３０が順次積層される。こ
こでドライフィルム２９は、例えば炭素系樹脂により構
成され、インク液室、インク流路の隔壁を所定の高さに
より構成するように、所定形状、所定膜厚により硬化し
て作成される。これに対してノズルシート３０は、発熱
素子２０の上に微小なインク吐出口であるノズル３３を
形成するように、所定形状に加工されたシート材であ
り、ドライフィルム２９上に接着により保持される。こ
れによりこの工程は、これらドライフィルム２９、ノズ
ルシート３０によりインク液室３１、このインク液室３
１にインクを導く流路、ノズル３３が形成されるように
なされている。
に、インク保護層として機能するシリコン窒化膜２７を
膜厚３００〔ｎｍ〕により堆積する。続いて図４（Ｈ）
に示すように、スパッタ法により膜厚２００〔ｎｍ〕の
タンタル膜を堆積し、このタンタル膜により耐キャビテ
ーション層２８を形成する。続いてこの工程は、ドライ
フィルム２９、ノズルシート３０が順次積層される。こ
こでドライフィルム２９は、例えば炭素系樹脂により構
成され、インク液室、インク流路の隔壁を所定の高さに
より構成するように、所定形状、所定膜厚により硬化し
て作成される。これに対してノズルシート３０は、発熱
素子２０の上に微小なインク吐出口であるノズル３３を
形成するように、所定形状に加工されたシート材であ
り、ドライフィルム２９上に接着により保持される。こ
れによりこの工程は、これらドライフィルム２９、ノズ
ルシート３０によりインク液室３１、このインク液室３
１にインクを導く流路、ノズル３３が形成されるように
なされている。
【００３３】（２）実施の形態の動作
以上の構成において、この実施の形態に係るプリンタヘ
ッドの製造工程では、半導体基板１１を処理してトラン
ジスタ１４、１５を配置してなる半導体基板１１が作成
され（図１（Ａ））、この半導体基板１１に層間絶縁膜
１９、配線パターン１８、２５、ドライフィルム２９、
ノズルシート３０等を順次積層してプリンタヘッドを製
造する（図１（Ｂ）〜図４（Ｈ））。
ッドの製造工程では、半導体基板１１を処理してトラン
ジスタ１４、１５を配置してなる半導体基板１１が作成
され（図１（Ａ））、この半導体基板１１に層間絶縁膜
１９、配線パターン１８、２５、ドライフィルム２９、
ノズルシート３０等を順次積層してプリンタヘッドを製
造する（図１（Ｂ）〜図４（Ｈ））。
【００３４】この製造工程では、このようにして順次積
層材料を積層する際に、第１層目の配線パターン１８
が、エレクトロマイグレーション耐性を強化してなるＡ
ｌ−Ｓｉにより作成された後、絶縁層１９を間に挟んで
発熱素子２０が形成される。さらにこの発熱素子２０の
上層に、ドライエッチングに対する保護層であるシリコ
ン窒化膜２２が十分な膜厚により作成され、エレクトロ
マイグレーション耐性を強化してなるＡｌ−Ｓｉによる
配線材料膜２４が形成された後、この配線材料膜２４が
ドライエッチングにより除去されて２層目の配線パター
ン２５が作成される。
層材料を積層する際に、第１層目の配線パターン１８
が、エレクトロマイグレーション耐性を強化してなるＡ
ｌ−Ｓｉにより作成された後、絶縁層１９を間に挟んで
発熱素子２０が形成される。さらにこの発熱素子２０の
上層に、ドライエッチングに対する保護層であるシリコ
ン窒化膜２２が十分な膜厚により作成され、エレクトロ
マイグレーション耐性を強化してなるＡｌ−Ｓｉによる
配線材料膜２４が形成された後、この配線材料膜２４が
ドライエッチングにより除去されて２層目の配線パター
ン２５が作成される。
【００３５】これによりこの工程により作成されるプリ
ンタヘッドにおいては、２層目の配線パターンをドライ
エッチングにより作成する際に、発熱素子２０の部位が
ドライエッチングに係る塩素系プラズマに暴露されるこ
とになる。しかしながらこの実施の形態においては、こ
の暴露される部位に、ドライエッチングに対する保護層
である窒化シリコン（又は炭化シリコン）による保護層
２２が十分な膜厚により作成されていることにより、塩
素系プラズマによる発熱素子２０への直接の影響を防止
することができる。これによりこの実施の形態に係るプ
リンタヘッドにおいては、エレクトロマイグレーション
耐性を強化してなる配線材料による配線パターンを形成
するようにしても、発熱素子における信頼性の低下を有
効に回避することができ、その分十分な信頼性を確保す
ることができる。
ンタヘッドにおいては、２層目の配線パターンをドライ
エッチングにより作成する際に、発熱素子２０の部位が
ドライエッチングに係る塩素系プラズマに暴露されるこ
とになる。しかしながらこの実施の形態においては、こ
の暴露される部位に、ドライエッチングに対する保護層
である窒化シリコン（又は炭化シリコン）による保護層
２２が十分な膜厚により作成されていることにより、塩
素系プラズマによる発熱素子２０への直接の影響を防止
することができる。これによりこの実施の形態に係るプ
リンタヘッドにおいては、エレクトロマイグレーション
耐性を強化してなる配線材料による配線パターンを形成
するようにしても、発熱素子における信頼性の低下を有
効に回避することができ、その分十分な信頼性を確保す
ることができる。
【００３６】さらにこの実施の形態においては、この第
２層目の配線パターンを作成するドライエッチングの処
理において、十分にオーバエッチングし、これにより段
差部等に配線残量が取り残されないようになされる。こ
れによりこのプリンタヘッドにおいては、このような配
線材料の取り残しによる配線パターン間のショートを有
効に回避することができ、これによっても信頼性を向上
することができる。
２層目の配線パターンを作成するドライエッチングの処
理において、十分にオーバエッチングし、これにより段
差部等に配線残量が取り残されないようになされる。こ
れによりこのプリンタヘッドにおいては、このような配
線材料の取り残しによる配線パターン間のショートを有
効に回避することができ、これによっても信頼性を向上
することができる。
【００３７】かくするにつきこのようにして保護層２２
を配置すると、保護層２２の厚み分、プリンタヘッドに
おいては、インク液室２３から遠ざかった位置に発熱素
子２０が配置されることになる。しかしながら保護層２
２を構成するＳｉＮ、ＳｉＣにおいては、シリコン酸化
膜（ＳｉＯ2 ）に比して熱伝導性が良く、これによりこ
のように保護層２２を配置した場合であっても、十分に
効率良くインク液室のインクを加熱してインク液滴を飛
び出させることができる。
を配置すると、保護層２２の厚み分、プリンタヘッドに
おいては、インク液室２３から遠ざかった位置に発熱素
子２０が配置されることになる。しかしながら保護層２
２を構成するＳｉＮ、ＳｉＣにおいては、シリコン酸化
膜（ＳｉＯ2 ）に比して熱伝導性が良く、これによりこ
のように保護層２２を配置した場合であっても、十分に
効率良くインク液室のインクを加熱してインク液滴を飛
び出させることができる。
【００３８】かくするにつき図５及び図６は、このよう
にして作成した保護層２２の信頼性を確認するために実
施した試験結果である。これらは１辺１８〔μｍ〕によ
る正方形形状に発熱素子を形成し、各電力によるパルス
を繰り返し印加した結果である。なお試験には、インク
バリア層としてのＳｉＮ層を３００〔ｎｍ〕堆積し、さ
らにタンタル耐キャビテーション層を２００〔ｎｍ〕堆
積させてヘッドチップを形成した。図５は、ドライエッ
チングにより最も膜厚が薄くなった部位で、保護層２２
が３０〔ｎｍ〕の膜厚により取り残されるように、保護
層２２を作成した場合であり、０．８〔Ｗ〕のパルスを
繰り返し印加した場合、発熱素子の抵抗値が著しく上昇
し、１０7 回程度の印加により試料の１つが断線した。
これに対して図６の結果は、ドライエッチングにより最
も膜厚が薄くなった部位で、保護層２２が１００〔ｎ
ｍ〕の膜厚により取り残されるように、保護層２２を作
成した場合であり、０．８〔Ｗ〕のパルスを繰り返し印
加した場合、さらには０．９〔Ｗ〕のパルスを繰り返し
印加した場合の双方において、抵抗率の変化を初期値の
５〔％〕程度に抑えることができた。
にして作成した保護層２２の信頼性を確認するために実
施した試験結果である。これらは１辺１８〔μｍ〕によ
る正方形形状に発熱素子を形成し、各電力によるパルス
を繰り返し印加した結果である。なお試験には、インク
バリア層としてのＳｉＮ層を３００〔ｎｍ〕堆積し、さ
らにタンタル耐キャビテーション層を２００〔ｎｍ〕堆
積させてヘッドチップを形成した。図５は、ドライエッ
チングにより最も膜厚が薄くなった部位で、保護層２２
が３０〔ｎｍ〕の膜厚により取り残されるように、保護
層２２を作成した場合であり、０．８〔Ｗ〕のパルスを
繰り返し印加した場合、発熱素子の抵抗値が著しく上昇
し、１０7 回程度の印加により試料の１つが断線した。
これに対して図６の結果は、ドライエッチングにより最
も膜厚が薄くなった部位で、保護層２２が１００〔ｎ
ｍ〕の膜厚により取り残されるように、保護層２２を作
成した場合であり、０．８〔Ｗ〕のパルスを繰り返し印
加した場合、さらには０．９〔Ｗ〕のパルスを繰り返し
印加した場合の双方において、抵抗率の変化を初期値の
５〔％〕程度に抑えることができた。
【００３９】（３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、発熱素子のインク液室側面に、配
線パターン形成時のドライエッチングより発熱素子を保
護する保護層を形成することにより、エレクトロマイグ
レーション耐性を強化した配線材料により配線パターン
を作成する場合でも、十分な信頼性を確保することがで
きる。
線パターン形成時のドライエッチングより発熱素子を保
護する保護層を形成することにより、エレクトロマイグ
レーション耐性を強化した配線材料により配線パターン
を作成する場合でも、十分な信頼性を確保することがで
きる。
【００４０】また保護層を窒化シリコン又は炭化シリコ
ンにより形成することにより、このような保護層を介在
させてインク液室のインクを加熱する場合でも、効率良
くインクを加熱することができる。
ンにより形成することにより、このような保護層を介在
させてインク液室のインクを加熱する場合でも、効率良
くインクを加熱することができる。
【００４１】（４）他の実施の形態なお上述の実施の形
態においては、窒化シリコン又は炭化シリコンにより保
護層を作成する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、実用上十分に効率よくインク液室のインクを加
熱することができる場合、例えば酸化シリコン等により
保護層を作成するようにしてもよい。
態においては、窒化シリコン又は炭化シリコンにより保
護層を作成する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、実用上十分に効率よくインク液室のインクを加
熱することができる場合、例えば酸化シリコン等により
保護層を作成するようにしてもよい。
【００４２】また上述の実施の形態においては、エレク
トロマイグレーション耐性を強化した配線材料により配
線パターンを作成する場合について述べたが、本発明は
これに限らず、種々の配線材料を用いてドライエッチン
グにより配線パターンを作成する場合に広く適用するこ
とができる。
トロマイグレーション耐性を強化した配線材料により配
線パターンを作成する場合について述べたが、本発明は
これに限らず、種々の配線材料を用いてドライエッチン
グにより配線パターンを作成する場合に広く適用するこ
とができる。
【００４３】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、発熱素子
のインク液室側面に、配線パターン形成時のドライエッ
チングより発熱素子を保護する保護層を形成することに
より、エレクトロマイグレーション耐性を強化した配線
材料により配線パターンを作成する場合でも、十分な信
頼性を確保することができる。
のインク液室側面に、配線パターン形成時のドライエッ
チングより発熱素子を保護する保護層を形成することに
より、エレクトロマイグレーション耐性を強化した配線
材料により配線パターンを作成する場合でも、十分な信
頼性を確保することができる。
【図１】本発明の実施の形態に係るプリンタヘッドの製
造工程の説明に供する断面図である。
造工程の説明に供する断面図である。
【図２】図１の続きの説明に供する断面図である。
【図３】図２の続きの説明に供する断面図である。
【図４】図３の続きの説明に供する断面図である。
【図５】発熱素子の抵抗値の変化を示す特性曲線図であ
る。
る。
【図６】図５の場合とは異なる条件による発熱素子の抵
抗値の変化を示す特性曲線図である。
抗値の変化を示す特性曲線図である。
【図７】配線パターンのウエットエチングによる残渣の
説明に供する断面図である。
説明に供する断面図である。
１……配線基板、１８、２５……配線パターン、２０…
…発熱素子、２２……保護層、２４……配線材料層
…発熱素子、２２……保護層、２４……配線材料層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B41J 2/05
B41J 2/16
B41J 2/335
Claims (12)
- 【請求項１】配線パターンを介して半導体基板上に形成
された発熱素子を駆動し、前記発熱素子の発熱によりイ
ンク液室のインクを加熱して所定のノズルよりインク液
滴を飛び出させるプリンタヘッドにおいて、前記発熱素子は、金属あるいは金属化合物から成り、 前記発熱素子の前記インク液室側の面に、前記配線パタ
ーン形成時のドライエッチングより前記発熱素子を保護
する保護層が形成されたことを特徴とするプリンタヘッ
ド。 - 【請求項２】前記保護層が、 窒化シリコン又は炭化シリコンにより形成されたことを
特徴とする請求項１に記載のプリンタヘッド。 - 【請求項３】前記保護層が、 前記発熱素子の前記インク液室側の面に、前記配線パタ
ーンと接続する部位を除いて局所的に形成されたことを
特徴とする請求項１に記載のプリンタヘッド。 - 【請求項４】プリンタヘッドより飛び出すインク液滴を
印刷対象に付着させて印刷物を形成するプリンタにおい
て、 前記プリンタヘッドは、 配線パターンを介して半導体基板上に形成された発熱素
子を駆動し、前記発熱素子の発熱によりインク液室のイ
ンクを加熱して所定のノズルよりインク液滴を飛び出さ
せ、前記発熱素子は、金属あるいは金属化合物から成り、 前記発熱素子の前記インク液室側の面に、前記配線パタ
ーン形成時のドライエッチングより前記発熱素子を保護
する保護層が形成されたことを特徴とするプリンタ。 - 【請求項５】配線パターンを介して半導体基板上に形成
された発熱素子を駆動し、前記発熱素子の発熱によりイ
ンク液室のインクを加熱して所定のノズルよりインク液
滴を飛び出させるプリンタヘッドの製造方法において、 前記半導体基板に、金属あるいは金属化合物から成る前
記発熱素子を形成する発熱素子作成のステップと、 前記発熱素子の前記インク液室側の面に、前記配線パタ
ーン形成時のドライエッチングより前記発熱素子を保護
する保護層を形成する保護層形成のステップと、 前記保護層の前記インク液室側に、前記配線パターンの
配線材料による配線材料膜を形成する配線膜形成のステ
ップと、 前記配線材料膜をドライエッチングによりパターニング
して前記配線パターンを作成するエッチングのステップ
とを有することを特徴とするプリンタヘッドの製造方
法。 - 【請求項６】前記金属あるいは金属化合物は、 タンタルあるいはタンタルを有する化合物であることを
特徴とする請求項１に記載のプリンタヘッド。 - 【請求項７】前記保護層の前記液室側の面に、前記液体
から前記発熱素子を保護する液体保護層が形成されたこ
とを特徴とする請求項１に記載のプリンタヘッド。 - 【請求項８】前記金属あるいは金属化合物は、 タンタルあるいはタンタルを有する化合物であることを
特徴とする請求項４に記載のプリンタ。 - 【請求項９】前記保護層が、 窒化シリコン又は炭化シリコンにより形成されたことを
特徴とする請求項４に記載のプリンタ。 - 【請求項１０】前記保護層の前記液室側の面に、前記液
体から前記発熱素子を保護する液体保護層が形成された
ことを特徴とする請求項４に記載のプリンタ。 - 【請求項１１】前記配線パターンを作成するエッチング
のステップの後に、前記保護層の前記液室側の面に、前
記液体から前記発熱素子を保護する液体保護層形成のス
テップを有することを特徴とする請求項５に記載のプリ
ンタヘッドの製造方法。 - 【請求項１２】配線パターンを介して半導体基板上に形
成された発熱素子を駆動し、前記発熱素子の発熱により
液室のインクを加熱して所定のノズルより液滴を飛び出
せるプリンタヘッドにおいて、 前記発熱素子を駆動する為の駆動回路を接続する第１の
配線パターン層と、 前記発熱素子と前記第１の配線パターン層とを接続する
第２の配線パターン層とを有し、 前記発熱素子は、金属あるいは金属化合物からなり、 前記発熱素子の前記液室側の面に、前記第２の配線パタ
ーン層形成時のドライエッチングより前記発熱素子を保
護する保護層が形成されたことを特徴とするプリンタヘ
ッド。
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| PCT/JP2002/003597 WO2002083424A1 (fr) | 2001-04-13 | 2002-04-11 | Tete d'injection de liquide, dispositif d'injection de liquide et procede de fabrication d'une tete d'injection de liquide |
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- 2005-08-29 US US11/214,208 patent/US7836598B2/en not_active Expired - Fee Related
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