JP3594808B2 - Inkjet head - Google Patents

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    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/18Electrical connection established using vias

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッド、より詳細には、インクジェット記録装置のプリントヘッドに関し、例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の記録に使用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
図16は、特開平7−125196号公報に開示されたインクジェットヘッドの一例を説明するための断面図で、図16(A)は要部断面図、16(B)は図16(A)のB−B線断面図で、図中、1は第1の基板、2は第2の基板、3は第3の基板で、これらの基板を図示のごとく接合することによって、ノズル孔4、インク室6、オリフィス7、インクキャビティ8等が形成される。第1の基板1には、振動板5が一体的に形成され、第2の基板2には、該振動板5に対して、ギャップGを介して個別電極9が形成されている。個別電極9と振動板5の共通電極との間には、駆動回路11が接続され、該駆動回路11より、個別電極9と共通電極(振動板5)との間に電圧を印加すると、これら個別電極9と振動板5との間にギャップGを介して静電引力が働き、印加電圧を解除した時に、振動板5が跳ね返り、インク室6内のインクを加圧し、ノズル孔4よりインク滴を噴射し、記録紙12上に印写するものである。而して、このインクジェットヘッドにおいては、個別電極と振動板電極とは、それぞれの同一の平面1,2上に引き出され、そこで電圧が印加されるようになっている。
【0003】
図17は、特開平5−169660号公報に開示されたインクジェットヘッドの一例を説明するための要部断面図で、このインクジェットヘッドは、支持体21と、該支持体21に沿って配置され、記録信号に応じて吐出口22からインクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生手段が設けられたエネルギー基板23と、前記支持体21に沿って配置され、接続端子24を介して記録装置本体からの前記記録信号を前記エネルギー基板23に伝達するための配線基板25とを有し、前記支持体21の前記エネルギー基板23が配置されている側とは反対側に前記接続端子24が配置されている。
【0004】
図18は、本出願人の先に提案したインクジェットヘッド(特開平7−1251956号公報)の一例を説明するための要部断面図で、このインクジェットヘッドは、ガラス基板31へ導体埋め込み用スルーホール32が形成され、ここに導体を埋め込み、振動板33の対向電極34をスルーホール32内に埋め込まれた導体(図示せず)を通してガラス基板31の裏面に引出し、バンプ状導体35を介して実装し、電圧をかけられるようにしている。なお、37はインク導入口、38はインク室、39はノズルで、図16に示したインクジェットヘッドと同様、対向電極(個別電極)34と振動板33との間に電圧を印加して、振動板33を撓ませ、その反動力でインク室38内のインクをノズル39より吐出させるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特開平7−125195号公報のインクジェットヘッド構造では、個別電極側の実装表面高さIと振動板側の実装表面高さIIが異なるため、それぞれに実装工程を行なう必要がある。また、それぞれ個別電極、振動板から実装する領域まで電極を引出して実装する必要があるとともに、個別電極を実装する領域は振動板側の電極へ実装する領域よりも外側に張り出す必要があり、必然的に基板のサイズが大きくなる。
【0006】
特開平5−169660号公報のインクジェットヘッド構造では、インクにエネルギーを伝達するためにエネルギー基板部と駆動回路部分をフレキシブル基板やワイヤーボンディング、半田等を用いて接続するが、その際、
1)エネルギーを伝達するための配線基板であるフレキシブル基板の曲がる範囲が限定され、支持体の厚みが必要とされる。
2)支持体裏側まで電極を引出すために、ワイヤーボンディング、配線基板、半田接続を用いる工程を踏んでおり、実装にかかる時間を要し、また、コスト高になる。
【0007】
特開平7−125195号公報のインクジェットヘッド構造では、ガラス基板に対してスルーホールを開けて導体を埋め込むという困難な工程を要する。
【0008】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、基板サイズの小サイズ化、実装工程の簡略化及び低価格化、振動板の対向電極の高密度化、工程の簡略化等を図ることを目的としてなされたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、ノズルと、該ノズルに連通するインク流路と、該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に対向して設けられた個別電極とを有し、前記振動板に取り付けられた共通電極と前記個別電極間に駆動電圧を印加し、前記振動板を静電力により変形させ、前記ノズルからインク液滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記個別電極は第1導電型の単結晶シリコン基板表面に形成されており、該個別電極に外部から電位を与えるための電極取り出しパッドが前記単結晶シリコン基板の前記振動板側と反対の面に設けられており、前記個別電極と前記個別電極取り出しパッド間が、前記単結晶シリコン基板中に埋め込まれた第2導電型の多結晶シリコンで電気的に接続されていることを特徴としたものである。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1において、前記第1導電型の単結晶シリコン基板は表面が(110)方向となるような単結晶シリコンであって、該単結晶シリコン基板中に埋め込まれた前記第2導電型多結晶シリコンとの界面が(111)面となっていることを特徴としたものである。
【0011】
請求項3の発明は、ノズルと、該ノズルに連通するインク流路と、該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に対向して設けられた個別電極とを有し、前記振動板に取り付けられた共通電極と前記個別電極間に駆動電圧を印加し、前記振動板を静電力により変形させ、前記ノズルからインク液滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記個別電極が単結晶シリコン基板表面に形成されており、前記個別電極に外部から電位を与えるための電極取り出しパッドが前記単結晶シリコン基板の前記振動板側と反対の面に設けられており、前記個別電極と前記個別電極取り出しパッド間が、前記単結晶シリコン基板中に絶縁膜を介して埋め込まれた多結晶シリコンで電気的に接続されていることを特徴としたものである。
【0012】
請求項4の発明は、請求項3において、前記単結晶シリコン基板は表面が(110)方向となるような単結晶シリコンであって、前記絶縁膜を介して前記単結晶シリコン基板中に埋め込まれた前記多結晶シリコンとの界面が(111)面となっていることを特徴としたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
(実施例1)
図1は、本発明の請求項1および2のインクジェットヘッドの構成を示す図で、ウエハサイズで振動板基板110、振動板120の対向電極220をなす電極基板210を加工、組立後に個別のチェップに切り出した状態を示している。図1(A)は、ヘッドの主要部をノズル側から見たときの平面図、図1(B)は、図1(A)のB−B断面図、図1(C)は、図1(B)のC−C断面図、図1(D)は、図1(B)のD−D断面図である。振動板基板110は、例えば、(100)面もしくは(110)面を基板表面に有するSiウエハからなり、そのSiウエハを加圧液室の形状に合わせて溝加工し、板厚5μmの振動板120を構成している。
【0014】
振動板120の対向電極220が形成されている電極基板210は、本実施例においては(110)面を基板表面に有するシリコン基板からなり、その電極基板210には、振動板120に対向させた位置に対向電極220が配置され、振動板120とその対向電極220間には微小間隔(ギャップ)150を確保してある。電極基板210中に、対向電極220の位置に整合させて、電極基板210の導電型と異なる導電型の多結晶シリコン240を形成し、その多結晶シリコン240を介して、電極基板210表側にある振動板120に対向する対向電極220の電位を電極基板210の裏側に引出している。さらに、電極基板210の対向電極が形成されている面とは反対側の面(以後、この面を電極基板裏面(第1表面)と称す。また、対向電極が形成されている面を電極基板表面(第2表面)と称す)に多結晶シリコン240に接続するように外部接続用パッドメタル250が形成されている。
【0015】
本実施例においては、多結晶シリコン中の不純物はプロセス中の熱履歴により単結晶シリコン基板中にも拡散していき、PN接合は単結晶シリコン中にできる。そのため、PN接合の逆方向リークも単結晶シリコンのみで作成した通常のものと比べて遜色ない。これらの構成の振動板基板110と電極基板210は直接接合などにより張り合されており、さらにはインク供給口320とインク吐出口であるノズル孔330を形成したノズル基板310が振動板基板110上に張り合わされている。
【0016】
このようなインクジェットヘッドにおいて振動板120と対向電極220の間に電圧を印加すると、振動板120と電極220間に静電引力が働き、振動板120は対向電極220の方向にたわむ。このとき液室130は引圧となりインク供給のための流路160を経て共通液室140から個別液室130へとインクが供給される。電圧を切ると振動板120はSiの剛性によりもとの位置へと戻り、このとき個別液室130内のインクが加圧され、ノズル孔330を経て記録紙上へとインクが吐出される。
【0017】
図2は、本発明のインクジェットヘッドのパッド取り出し部分のレイアウトについて概略(電極基板210の裏面側から見た図)を示したものである。前述したように、第1導電型半導体からなる電極基板210中には、対向電極220に接するように第2導電型多結晶シリコン240が形成されていて、電極基板210の裏面側ではコンタクトホールを介して第2導電型多結晶シリコン240に接するようにパッドメタル250が形成されている。また、パッドメタル上に形成されたパッシベーション膜270の1部にパッド取り出し孔271が開口している。
【0018】
このとき、図2(A)に示すように第2導電型多結晶シリコン240直上もしくはその付近にパッド取り出し孔271が開口されている場合もあれば、図2(B)に示すように第2導電型不純物拡散領域240とパッドメタル250のコンタクト領域からメタル280を引き延ばして、別の場所にパット取り出し孔272を開口することもできる。また、場合によっては多層メタル構造にしてもかまわない。また、電極基板の表面にトランジスタ等を作り込んで、スイッチやドライブ回路等を一体化することも可能である。
【0019】
図3乃至図5は、図1の構成のインクジェットヘッドを形成する製造工程を説明するための要部断面概略図で、製造工程を工程順に従って(A)〜(H)にて示す。なお、各工程に2つの断面図を示したが、上の図は、図1(A)のB−B線断面図、下の図は、図1(A)のC−C線断面に対応する断面図である。
【0020】
工程(A)(図3(A)):電極基板210用ウエハとして厚さ400μm程度のP型(110)シリコンウエハを用い、その表面に約500nmの熱酸化膜260を成長させる。続いて、電極基板210の裏側表面上にフォトリソグラフィー技術を用いて所定の場所が開口するようなレジストマスクを形成し、そのレジストマスクを用いて先に成長させた酸化膜260をエッチングした後レジストマスクを除去して、酸化膜からなるウエットエッチング用のマスクを形成する。そのマスクを用いてTMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)にてシリコンの異方性エッチングを行ない、電極基板に貫通孔211を開ける(この時点ではエッチングマスクに用いた酸化膜が残っているが後の工程で除去される)。TMAHを用いて(110)ウエハを異方性エッチすると、(110)面に比べて(111)面のエッチング速度が非常に遅いため、(111)面がエッチストップ面として現れる。その結果、エッチングマスクの開口方向を特定の方向にすることにより、図に示したように垂直にエッチングされる面とテーパがついてエッチングされる面の両方が現れる。このとき隣接するビット間の壁面が垂直なエッチング面になるようにすることにより、ビット間隔が高密度になった場合においても、隣接するビット用の貫通孔を分離させて開けることができる。
【0021】
なお、上記実施例において、基板210としてp型のものを用いたが、n型基板を用いることも可能である。また、基板210の厚みも前述した値に限ったものではない。また、本実施例では基板に貫通孔を開けたが、完全に貫通させるのではなく、シリコン層を残しておいても良い。
【0022】
工程(B)(図3(B)):工程(A)で貫通孔211を開けたシリコン基板210上に、マスクに用いた酸化膜を除去した後に、CVD法により多結晶シリコン240を成長させる。工程(A)で開けた貫通孔の短手方向幅の概ね1/2の膜厚を成長させることにより、貫通孔は多結晶シリコン240で埋められる。このとき、反応ガスに、例えば、PH3を混ぜることにより、n型の多結晶シリコンを成長することができる。n型不純物を導入する方法は、これ以外にも、ノンドープの多結晶シリコンを貫通孔が埋まらない程度に成長させた後に、リンデポによって不純物導入を行い、その後、貫通孔が埋まるように再度多結晶シリコンを成長させることによっても可能である。その後の熱拡散により、埋め込まれた多結晶シリコン中にほぼ均一に不純物が導入される。また、本実施例では、p型基板210を用いているので、n型の多結晶シリコン240を貫通孔211中に埋め込んだが、n型基板を用いた場合にはp型の多結晶シリコンを貫通孔中に埋めるようにする。
【0023】
工程(C)(図3(C)):シリコン基板表面に成長した多結晶シリコン240を研磨によって除去する。本実施例においては研磨により基板表面の多結晶シリコンを除去したが、エッチングによって除去しても良い。また、工程(A)で完全に貫通孔を開けるのではなくシリコン層を残しておいた場合には、この時点で(もしくは後の工程で)残っていたシリコン層も多結晶シリコン層に続けて除去することにより、貫通孔を開けた場合と同様の構造を得ることができる。
【0024】
工程(D)(図4(D)):工程(C)において表面に成長した多結晶シリコンを除去した基板表面に、約500nmの熱酸化膜261を成長させる。
工程(E)(図4(E)):その後、フォトリソ・エッチング技術を用いて、対向電極220の一部が先に形成したシリコン基板210中に埋め込まれたn型多結晶シリコン240に接するように整合させて対向電極220が形成される部分の酸化膜261を開口させ、続いてイオン注入法によりn型導電型領域を形成するような不純物、例えば、リンを注入する。ここで注入されたリンは後の熱工程によって活性化され、n型導電型領域を形成し、このn型導電型領域が振動板120の対向電極220となる。また、先に成長した熱酸化膜261は振動板120と振動板120の対向電極220とのギャップ150を形成する。
【0025】
本実施例において、n型導電型領域を形成するための不純物としてリンを用いたが、ヒ素やアンチモンなどn型の導電型領域を形成する不純物であれば他の元素でもかまわない。また、電極基板にn型基板を用いた場合には電極部分にはp型の導電型領域を形成するような不純物、たとえば、ボロンやアルミ等を注入すればよい。また、本実施例ではイオン注入法を用いたが、気相拡散法や固相拡散法を用いて不純物導入を行ってもかまわない。また、本実施例ではギャップ形成のパターンと同一パターンで不純物導入をおこなったが、ギャップ形成用マスクとは別のマスクで不純物導入してもかまわない。また、不純物をイオン注入法にて導入する場合には薄い酸化膜、例えば、250nm程度の酸化膜をとおして注入することもできる。また、本実施例では省いたが、対向電極220と振動板120の絶縁のために、対向電極220の表面に絶縁膜を形成したり、その絶縁膜表面を凹凸形状に加工したりすることも、成膜及びフォトリソ・エッチング技術を用いて行うことが可能である。また、本実施例ではギャップは電極基板側に形成したが、液室・振動板基板側に形成してもよい。
【0026】
工程(F)(図4(F)):工程(E)でギャップ150及び対向電極220が形成された電極基板210と液室・振動板基板110を直接接合法を用いて張り合わせたのち、電極基板210の裏面に第2導電型多結晶シリコン240に整合させてコンタクトホールを開口し、外部接続用パッドメタル250形成、バッシベーション膜270の成膜、パッド開口を行う。コンタクトホール形成以降の工程は通常半導体プロセスで用いられている成膜およびフォトリソ・エッチング工程によってなされる。また、本実施例ではこの時点でこれらの工程を行ったが、後述する液室形成後やノズル張り付け後にこれらの工程のすべてまたは1部を行うことも可能である。
【0027】
工程(G)(図5(G)):TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)にて振動板・液室基板110のシリコン異方性エッチングを行ない共通液室140および個別液室130を形成する。共通液室140から個別液室130へインクを供給するための流路160となる部分はエッチングであらかじめくぼませておく。異方性エッチングのマスクは電極基板210と振動板・液室基板110の接合の前に形成しておくか、接合後に形成するか、もしくは電極基板のメタライゼーション工程後のいずれであっても可能である。また、あらかじめ振動板と液室を形成した基板を電極基板と接合しても良い。
【0028】
工程(H)(図5(H)):ノズル孔330、インク供給口320を形成したノズル基板310を振動板基板110に位置整合させ、エポキシ系接着剤を用いて接着し、インクジェットヘッドは完成する。
なお、本実施例では説明を省略したが、電極基板210の電位固定のための電極も形成しておくことはもちろんである。
【0029】
(実施例2)
図6は、請求項1または2のインクジェットヘッドの第2の実施例を説明するための図で、図6(A)は、図1(A)のC−C線に相当する場所の断面図である。前述の第1の実施例では、電極基板210の貫通孔は多結晶シリコン240でのみ埋められていたが、以下で説明する第2の実施例では多結晶シリコン240に加え酸化膜241で埋め込まれている。動作としては、第1の実施例と同様に対向電極220、第2導電型多結晶シリコン240、メタル250が導通していて、外部からメタル250にパット接続することにより対向電極220の電位がとられる。
【0030】
図7は、図6の構成のインクジェットヘッドを形成するための電極基板の製造工程を説明するための断面図であり、製造工程を工程順に従って(A)〜(C)にて示す。
【0031】
工程(A)(図7(A)):電極基板210用ウエハとして厚さ400μm程度のp型(110)シリコンウエハを用て、基板210の第1表面(裏面)に約200nmの熱酸化膜260からなるエッチングマスクを形成したのち、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)にてシリコンの異方性エッチングを行ない電極基板210に孔211を開ける。本実施例において基板210はp型のものを用いたが、n型基板を用いることも可能である。また、エッチングマスクは、第1の実施例と同様に、熱酸化膜を成長後フォトリソ・エッチングを行うことにより形成する。
【0032】
工程(B)(図7(B)):工程(A)で孔211を開けたシリコン基板210に、マスクに用いた酸化膜260を除去した後、CVD法によりリンドープの多結晶シリコン240を成長させ、続いてSOG(Spin on GlAss)241をスピンコートし、続いてキュアーする。n型基板を用いた時にはリンドープ多結晶シリコンの代わりにボロンドープの多結晶シリコンを成長させる。
【0033】
工程(C)(図7(C)):第1表面(裏面)については、SOG241および多結晶シリコン240を研磨によって除去する。第2表面(表面)については多結晶シリコン層240を研磨で除去し、続けてシリコン基板210を、埋め込まれた多結晶シリコン240が表面に現れるまで研磨する。
その後、第1の実施例と同様にギャップおよび対向電極形成、液室・振動板基板との張り合わせ、電極基板裏面のメタライゼーション、液室形成、ノズル張り付け等の工程を経て図6に示したインクジェットヘッドが完成する。このような構成および製造方法によると、第1の実施例に比べ多結晶シリコンの成長厚みを薄くすることが可能である。
【0034】
(実施例3)
図8は、請求項1または2のインクジェットヘッドの第3の実施例を示すもので、図8は、図1(A)のC−C線に相当する場所の断面図である。第2の実施例との違いは、多結晶シリコン240とメタル250とのコンタクト面積を増大するために、多結晶シリコン240を基板貫通孔部分だけでなく、基板裏面上にも設けたことである。
【0035】
図9は、図8に示した構成のインクジェットヘッドを形成するための電極基板の製造工程を説明するための断面図であり、製造工程を工程順に従って(A)〜(D)にて示す。
【0036】
工程(A)(図9(A)):電極基板210用ウエハとして厚さ400μm程度のp型(110)シリコンウエハを用い、その表面に約500nmの熱酸化膜からなるエッチングマスク260を形成したのち、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)にてシリコンの異方性エッチングを行ない電極基板210に孔211を開ける。本実施例において基板210はp型のものを用いたが、n型基板を用いることも可能である。また、エッチングマスクは熱酸化膜を成長後、フォトリソ・エッチングにより形成する。
【0037】
工程(B)(図9(B)):工程(A)で孔211を開けたシリコン基板210に、マスクに用いた酸化膜260を除去した後、CVD法によりリンドープの多結晶シリコン240を成長させ、続いてSOG(Spin on GlAss)241をスピンコートし、続いてキュアーする。n型基板210を用いた時にはリンドープ多結晶シリコンの代わりにボロンドープの多結晶シリコンを成長させる。
【0038】
工程(C)(図9(C)):表面(表面)については、SOG241を研磨によって除去し、多結晶シリコン240は完全に除去せずに一部残しておく。第1表面(裏面)については多結晶シリコン層240およびシリコン基板210に埋め込まれた多結晶シリコン240が表面に現れるまで研磨する。
【0039】
工程(D)(図9(D)):フォトリソ・エッチングにて、第1表面(裏面)の貫通孔周辺の所定領域に多結晶シリコン層240を残して、該多結晶シリコン240を除去する。その後、この第1表面が基板210の電極基板の裏面になるようにして、第1の実施例と同様にギャップ150および対向電極220の形成、液室・振動板基板110との張り合わせ、電極基板210の裏面のメタライゼーション250、液室130,140の形成、ノズル基板310の張り付け等の工程を経て図8に示したインクジェットヘッドが完成する。
【0040】
なお、本実施例であげた電極基板裏面上に設けるコンタクト用の多結晶シリコン240は、図8に示した場所以外にも、例えば、図10に示すように他の場所に設けることも可能である。
【0041】
(実施例4)
図11,図12は、請求項1または2のインクジェットヘッドの第4の実施例を説明するための図で、ウエハサイズで振動板基板110、振動板120の対向電極220をなす電極基板210を加工、組立後に、個別のチップに切り出した状態を示している。図11(A)は平面図であり、図12(A)は図11のA−A線断面図、図12(B)は図11のB−B線断面図、図12(C)は図11のC−C線断面図である。
【0042】
基本的な構成・動作は第1の実施例と同様である。第1の実施例との違いについて述べると、第1の実施例では、第2導電型多結晶シリコン240は、対向電極220と外部接続用パッドメタル250を電気的に接続するためにだけ形成されていて、その形成領域は対向電極220が形成されている領域に対して部分的であったのに対し、この第4の実施例では、第2導電型多結晶シリコン240が対向電極220が形成されるべき全領域にわたって形成され、対向電極220としても用いられているものである。
【0043】
図13は、第4の実施例のインクジェットヘッドを形成するための製造工程を説明するための図で、(A)〜(E)の工程順に従って説明する。なお、各図の左側の図は、図1(A)のB−B線に相当する断面図、右側の図は、図1(A)のC−C線に相当する断面図である。
【0044】
工程(A)(図13(A)):電極基板210用ウエハとして厚さ400μm程度のp型(110)シリコンウエハを用い、その表面に約500nmの熱酸化膜260からなるエッチングマスクを形成した後、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)にてシリコンの異方性エッチングを行ない電極基板に貫通孔211を開ける(この時点ではエッチングマスクの酸化膜が残っているが後の工程で除去される)。
【0045】
TMAHを用いて(110)ウエハを異方性エッチすると、(111)面のエッチング速度が遅いために右側の図に示したように垂直にエッチングされる面と、左側の図に示したようにテーパがついてエッチングされる面の両方が現れる。右側の図のように隣接するビット間の壁が垂直な面になるようにすることにより、隣接するビット用の貫通孔を分離させて開けることができる。また、本実施例では貫通孔の基板表面での開口部のうち、テーパがついていることにより、長さが短くなっている方の開口が、のちに対向電極220となるようにあらかじめマスクを作成する。基板の導電型、厚みはこれに限ったものではない。
【0046】
工程(B)(図3(B)):工程(A)で貫通孔211を開けたシリコン基板210上に、マスクに用いた酸化膜260を除去した後に、CVD法によりリンドープの多結晶シリコン240を成長させる。工程(A)で開けた貫通孔211の短手方向の幅の概ね1/2の膜厚を成長させることにより、貫通孔211は多結晶シリコン240で埋められる。リンドープの方法に関しては第1の実施例と同様である。
【0047】
工程(C)(図13(C)):シリコン基板表面に成長した多結晶シリコン240を研磨によって除去する。
工程(D)(図13(D)):工程(C)において表面に成長した多結晶シリコンを除去した基板表面に約500nmの熱酸化膜261を成長させたのち、フォトリソ・エッチング技術を用いて対向電極220上の酸化膜を開口させ、ギャップ150を形成する。本実施例ではギャップ150は電極基板210側に形成したが、液室・振動板基板側に形成してもよい。
【0048】
工程(E)(図13(E)):工程(D)でギャップ150が形成された電極基板210と液室・振動板基板110を直接接合法を用いて張り合わせたのち、電極基板210の裏面に第2導電型多結晶シリコン240に整合させてコンタクトホールを開口し、外部接続用パッドメタル250形成、パッシベーション膜270の成膜、パット開口を行う。
【0049】
コンタクトホール形成以降の工程は通常半導体プロセスで用いられているようなフォトリソ・エッチング工程によってなされる。後述する液室形成後やノズル張り付け後にこれらの工程のすべてまたは1部を行うことも可能である。その後、第1の実施例と同様に液室形成、ノズル張り付けを行い本実施例のインクジェットヘッドは完成する。なお、本実施例では説明を省略したが、電極基板210の電位固定のための電極も形成しておくことはもちろんである。
【0050】
(実施例5)
図14は、請求項3または4のインクジェットヘッドの構成を説明するための図で、ウエハサイズで振動板基板110、振動板120の対向電極220をなす電極基板210を加工、組立後に個別のチップに切り出した状態を示している。図14(A)はヘッドの主要部をノズル側から見たときの平面図、図14(B)は図14(A)のB−B線断面図、図14(C)は図14(A)のC−C線断面図、図14(D)は図14(A)のD−D線断面図である。
【0051】
振動板基板110は、例えば、(100)面もしくは(110)面を基板表面に有するSiウエハからなり、そのSiウエハを加圧液室の形状に合わせて溝加工し、板厚5μmの振動板120を構成している。振動板120の対向電極220が形成されている電極基板210は、本実施例においては、(110)面を基板表面に有するシリコン基板からなり、その電極基板210には、振動板120に対向させた位置に対向電極220が配置され、振動板120とその対向電極220間には微小間隔150を確保してある。電極基板210中に絶縁膜(酸化膜)264を介して多結晶シリコン240が形成されていて、さらに多結晶シリコン240は対向電極220の位置に整合させて配置されている。その多結晶シリコン240を介して、電極基板210の表面にある対向電極220の電位を電極基板210の裏面に引出している。さらに、電極基板210の裏面には多結晶シリコン240に接続するように外部接続用パッドメタル250が形成されている。
【0052】
本実施例の構造によると多結晶シリコン240と電極基板220の間は絶縁膜(酸化膜)264で絶縁されているため、絶縁耐圧が高く、リーク電流も少なく、信頼性の高い分離が可能となっている。これらの構成の振動板基板110と電極基板210は直接接合などにより張り合されており、さらにはインク供給口320とインク突出口であるノズル孔330を形成したノズル基板310を振動板基板110上に張り合わされている。
【0053】
図15は、図14の構成のインクジェットヘッドを形成する製造工程を説明するための図で、各図とも図14(A)のC−C線断面図で、製造工程を工程順に従って(A)〜(E)に示す。
【0054】
工程(A)(図15(A)):電極基板210作成用ウエハとして厚さ400μm程度のp型(110)シリコンウエハを用い、その表面に約500nmの熱酸化膜260からなるエッチングマスクを形成した後、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)にてシリコンの異方性エッチングを行ない電極基板に貫通孔211を開ける(この時点ではエッチングマスクの酸化膜が残っているが後の工程で除去される)。なお、本発明において基板はp型のものを用いたが、n型基板を用いることも可能である。また、基板の厚みも前述した値に限ったものではない。また、本実施例では基板に貫通孔を開けたが、完全に貫通させるのではなく、シリコン層を残しておいても良い。
【0055】
工程(B)(図15(B)):工程(A)で貫通孔211を開けたシリコン基板210上に、エッチングマスクに用いた酸化膜を除去した後に、熱酸化により約500nmのシリコン酸化膜264を成長させ、続いてCVD法により多結晶シリコン240を成長させる。工程(A)で開けた貫通孔211の短手方向の幅の概ね1/2の膜厚を成長させることにより、貫通孔は多結晶シリコンで埋められる。
【0056】
工程(C)(図15(C)):シリコン基板210の表面に成長した多結晶シリコン層240および絶縁膜264を研磨によって除去する。なお、本実施例においては研磨により基板表面の多結晶シリコン層および絶縁膜層を除去したが、エッチングによって除去しても良い。また、工程(A)で完全に貫通孔を開けるのではなくシリコン層を残しておいた場合には、この時点(もしくは後の工程で)残っていたシリコン層も除去することにより、貫通孔を開けた場合と同様の構造を得ることができる。
【0057】
工程(D)(図15(D)):工程(C)において表面に成長した多結晶シリコンを除去した基板表面に約900nmの熱酸化膜261を成長させたのち、フォトリソ・エッチング技術を用いて対向電極の形成される部分の酸化膜を開口させ、ギャップ150を形成する。本実施例ではギャップは電極基板側に形成したが、液室・振動板基板側にギャップ形成してもよい。
【0058】
工程(E)(図15(E)):工程(D)でギャップ形成を行った電極基板210上に300nmの熱酸化膜(絶縁膜)265を成長させ、続いて電極基板に埋め込まれた多結晶シリコン240に整合させてコンタクトホール開口を行い、コンタクトホールにて多結晶シリコン240に接続するようにWSi/poly−Siからなる対向電極220を形成する。コンタクトホール形成はフォトリソ・エッチング技術によってなされ、また、WSi/poly−Siからなる対向電極の形成はCVD法にてpoly−Siを成長後にスパッタもしくはCVD法によりWSiを成膜し、続いてフォトリソ・エッチングを行うことにより形成される。このとき対向電極上に酸化膜等のキャップを設けることも可能である。
以後は、実施例1と同様な工程で、液室・振動板基板と接合し、電極基板裏面のメタライゼーションを行い、エッチングにて液室形成を行い、ノズル基板を張り付けることにより、実施例5のインクジェットヘッドが完成する。
【0059】
【発明の効果】
請求項1のインクジェットヘッドは、電極基板の電極を電極基板内に埋め込まれた多結晶シリコンを通して電極基板裏側に取出すことで、電極基板裏側で電圧印加に必要な実装ができるので、インクジェットヘッドに必要なチップの表面積が小さくなり低価格化が可能となる。また、実装表面上部に積層するものが無いので、実装が容易に出来る。製造工程に関しても、単結晶シリコンのエッチング、多結晶シリコンの成長および基板研磨またはエッチバックという、半導体プロセスで一般的に行われている工程を用いて製造可能であるため、微細化にも有利であり歩留まりや信頼性も高い。また、電極基板裏面の形状も平坦であり、材料の耐熱温度も高いために、その後の工程での制約が生じない。
【0060】
請求項2のインクジェットヘッドでは、(110)シリコンウエハを電極基板として用いるので、異方性ウェットエッチング技術を用いた時に、(110)面と比較してエッチングレートが遅く、停止面として機能する(111)面が、基板表面に対して垂直になるため、請求項1のインクジェットヘッドをより高密度、高精度に形成することが可能となる。
【0061】
請求項3のインクジェットヘッドは、電極基板と電極基板内に埋め込まれた多結晶シリコン領域が絶縁体で分離されているため、絶縁耐圧が高く、リークも少ない、高信頼性の分離が可能となる。また、対向電極の電位も両極性が使え振動制御性がより広がる。
【0062】
請求項4のインクジェットヘッドでは、(110)シリコンウエハを電極基板として用いるので、異方性ウェットエッチング技術を用いた時に、(110)面と比較してエッチングレートが遅く停止面として機能する(111)面が、基板表面に対して垂直になるため、請求項3のインクジェットヘッドをより高密度、高精度に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1および2のインクジェットヘッドの構成を示す図である。
【図2】本発明のインクジェットヘッドのパッド取り出し部分のレイアウトについて概略を示す図である。
【図3】図1の構成のインクジェットヘッドを形成する製造工程を説明するための要部断面概略図である。
【図4】図1の構成のインクジェットヘッドを形成する製造工程を説明するための要部断面概略図である。
【図5】図1の構成のインクジェットヘッドを形成する製造工程を説明するための要部断面概略図である。
【図6】請求項1または2のインクジェットヘッドの第2の実施例を説明するための図である。
【図7】図6の構成のインクジェットヘッドを形成するための電極基板の製造工程を説明するための断面図である。
【図8】請求項1または2のインクジェットヘッドの第3の実施例を説明するための図である。
【図9】図8に示した構成のインクジェットヘッドを形成するための電極基板の製造工程を説明するための断面図である。
【図10】図8に示したインクジェットヘッドの変形例を示す要部断面図である。
【図11】請求項1または2のインクジェットヘッドの第4の実施例を説明するための図である。
【図12】請求項1または2のインクジェットヘッドの第4の実施例を説明するための図である。
【図13】第4の実施例のインクジェットヘッドを形成するための製造工程を説明するための図である。
【図14】請求項3または4のインクジェットヘッドの構成を説明するための図である。
【図15】図14の構成のインクジェットヘッドを形成する製造工程を説明するための図である。
【図16】特開平7−125196号公報に開示されたインクジェットヘッドの一例を説明するための要部断面図である。
【図17】特開平5−169660号公報に開示されたインクジェットヘッドの一例を説明するための要部断面図である。
【図18】特開平7−1251956号公報の一例を説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
110…振動板基板、120…振動板、130…個別液室、140…共通液室、150…ギャップ、160…流路、210…電極基板、220…対向電極、240…多結晶シリコン、250…パッドメタル、261…絶縁膜、270…パッシベーション膜、310…ノズル基板、320…インク供給口、330…ノズル孔。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet head, and more particularly, to a print head of an ink jet recording apparatus, which is suitable for use in recording of a printer, a facsimile, a copying machine, and the like.
[0002]
[Prior art]
16A and 16B are cross-sectional views illustrating an example of an ink jet head disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-125196. FIG. 16A is a cross-sectional view of a main part, and FIG. In the figure, 1 is a first substrate, 2 is a second substrate, 3 is a third substrate, and these substrates are joined as shown in FIG. A chamber 6, an orifice 7, an ink cavity 8, and the like are formed. A diaphragm 5 is integrally formed on the first substrate 1, and an individual electrode 9 is formed on the second substrate 2 via a gap G with respect to the diaphragm 5. A drive circuit 11 is connected between the individual electrode 9 and the common electrode of the diaphragm 5, and when a voltage is applied between the individual electrode 9 and the common electrode (diaphragm 5) by the drive circuit 11, An electrostatic attractive force acts between the individual electrode 9 and the diaphragm 5 via a gap G, and when the applied voltage is released, the diaphragm 5 rebounds, pressurizes the ink in the ink chamber 6, and pressurizes the ink from the nozzle hole 4. The droplet is ejected and printed on the recording paper 12. Thus, in this ink jet head, the individual electrode and the diaphragm electrode are drawn out on the same planes 1 and 2 respectively, and a voltage is applied there.
[0003]
FIG. 17 is a cross-sectional view of an essential part for describing an example of an ink jet head disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-169660. The ink jet head is provided along a support 21 and the support 21. An energy substrate 23 provided with energy generating means for generating energy used for discharging ink from the discharge port 22 in accordance with a recording signal; and an energy substrate 23 disposed along the support 21 and via a connection terminal 24 A wiring board 25 for transmitting the recording signal from the recording apparatus main body to the energy substrate 23; and a connection terminal 24 on a side of the support 21 opposite to the side on which the energy substrate 23 is disposed. Is arranged.
[0004]
FIG. 18 is a sectional view of an essential part for explaining an example of an ink jet head (JP-A-7-1251956) previously proposed by the present applicant. This ink jet head has a through hole for embedding a conductor in a glass substrate 31. 32, a conductor is buried therein, the counter electrode 34 of the diaphragm 33 is drawn out to the back surface of the glass substrate 31 through a conductor (not shown) embedded in the through hole 32, and mounted via the bump-shaped conductor 35. So that voltage can be applied. Reference numeral 37 denotes an ink inlet, 38 denotes an ink chamber, and 39 denotes a nozzle. Similar to the ink jet head shown in FIG. 16, a voltage is applied between the opposing electrode (individual electrode) 34 and the diaphragm 33 to vibrate. The plate 33 is bent, and the ink in the ink chamber 38 is ejected from the nozzle 39 by the reaction force.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the ink jet head structure disclosed in JP-A-7-125195, since the mounting surface height I on the individual electrode side and the mounting surface height II on the diaphragm side are different, it is necessary to perform a mounting step for each. In addition, it is necessary to draw out the electrodes from the individual electrodes and the area to be mounted from the diaphragm to the mounting area, and the area for mounting the individual electrodes needs to protrude outside the area to be mounted on the electrode on the diaphragm side, Inevitably, the size of the substrate increases.
[0006]
In the ink-jet head structure disclosed in JP-A-5-169660, an energy substrate portion and a drive circuit portion are connected using a flexible substrate, wire bonding, solder, or the like in order to transmit energy to ink.
1) The bending range of the flexible substrate, which is a wiring substrate for transmitting energy, is limited, and the thickness of the support is required.
2) In order to lead the electrode to the back side of the support, a process using wire bonding, a wiring board, and solder connection is performed, which requires time for mounting and increases costs.
[0007]
The structure of the ink jet head disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-125195 requires a difficult process of making a through hole in a glass substrate and embedding a conductor.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and aims at reducing the size of the substrate, simplifying and reducing the cost of the mounting process, increasing the density of the counter electrode of the diaphragm, simplifying the process, and the like. This is done for the purpose of doing so.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 includes a nozzle, an ink flow path communicating with the nozzle, a vibration plate provided in a part of the flow path, and an individual electrode provided to face the vibration plate. A driving voltage is applied between a common electrode attached to the diaphragm and the individual electrodes, the diaphragm is deformed by electrostatic force, and the inkjet head ejects ink droplets from the nozzles. An electrode take-out pad for applying a potential from the outside to the individual electrode is provided on a surface of the single-crystal silicon substrate opposite to the diaphragm side; The individual electrode and the individual electrode extraction pad are electrically connected by a second conductivity type polycrystalline silicon embedded in the single crystal silicon substrate.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the first conductivity type single crystal silicon substrate is a single crystal silicon having a surface oriented in a (110) direction, and is embedded in the single crystal silicon substrate. The interface with the second conductivity type polycrystalline silicon is a (111) plane.
[0011]
The invention according to claim 3 has a nozzle, an ink flow path communicating with the nozzle, a vibration plate provided in a part of the flow path, and an individual electrode provided to face the vibration plate. A driving voltage is applied between a common electrode attached to the diaphragm and the individual electrode, the diaphragm is deformed by electrostatic force, and the inkjet head ejects ink droplets from the nozzles. An electrode extraction pad is formed on the surface of the crystalline silicon substrate, and an electrode extraction pad for applying an external potential to the individual electrode is provided on a surface of the single crystal silicon substrate opposite to the diaphragm side, and the individual electrode and the The individual electrode extraction pads are electrically connected by polycrystalline silicon embedded in the single crystal silicon substrate via an insulating film.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the single-crystal silicon substrate is single-crystal silicon whose surface is oriented in the (110) direction, and is embedded in the single-crystal silicon substrate via the insulating film. The interface with the polycrystalline silicon is a (111) plane.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Example 1)
FIG. 1 is a view showing the configuration of an ink jet head according to claims 1 and 2 of the present invention. The electrode substrate 210 which forms the diaphragm substrate 110 and the counter electrode 220 of the diaphragm 120 in a wafer size is individually checked after assembly. Shows the state cut out. 1A is a plan view of a main part of the head when viewed from the nozzle side, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1A, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line CC in FIG. 1B, and FIG. 1D is a cross-sectional view taken along a line DD in FIG. The diaphragm substrate 110 is made of, for example, a Si wafer having a (100) plane or a (110) plane on the substrate surface, and the Si wafer is grooved according to the shape of the pressurized liquid chamber, and a diaphragm having a thickness of 5 μm 120.
[0014]
In this embodiment, the electrode substrate 210 on which the counter electrode 220 of the diaphragm 120 is formed is a silicon substrate having a (110) plane on the substrate surface, and the electrode substrate 210 is opposed to the diaphragm 120. A counter electrode 220 is disposed at a position, and a minute interval (gap) 150 is secured between the diaphragm 120 and the counter electrode 220. A polycrystalline silicon 240 having a conductivity type different from the conductivity type of the electrode substrate 210 is formed in the electrode substrate 210 so as to match the position of the counter electrode 220, and the polycrystalline silicon 240 is located on the front side of the electrode substrate 210 via the polycrystalline silicon 240. The potential of the counter electrode 220 facing the diaphragm 120 is drawn to the back side of the electrode substrate 210. Further, a surface of the electrode substrate 210 opposite to the surface on which the counter electrode is formed (hereinafter, this surface is referred to as the back surface (first surface) of the electrode substrate. The surface on which the counter electrode is formed is referred to as the electrode substrate. An external connection pad metal 250 is formed on the surface (referred to as a second surface) so as to be connected to polycrystalline silicon 240.
[0015]
In this embodiment, the impurities in the polycrystalline silicon also diffuse into the single crystal silicon substrate due to the thermal history during the process, and a PN junction is formed in the single crystal silicon. Therefore, the reverse leakage of the PN junction is inferior to that of a normal one made only of single crystal silicon. The diaphragm substrate 110 and the electrode substrate 210 having these configurations are bonded by direct bonding or the like, and the nozzle substrate 310 having the ink supply port 320 and the nozzle hole 330 serving as an ink discharge port is placed on the diaphragm substrate 110. It is stuck to.
[0016]
When a voltage is applied between the diaphragm 120 and the counter electrode 220 in such an ink jet head, an electrostatic attraction acts between the diaphragm 120 and the electrode 220, and the diaphragm 120 bends in the direction of the counter electrode 220. At this time, the liquid chamber 130 is under pressure, and the ink is supplied from the common liquid chamber 140 to the individual liquid chamber 130 via the flow path 160 for supplying ink. When the voltage is turned off, the diaphragm 120 returns to its original position due to the rigidity of Si. At this time, the ink in the individual liquid chamber 130 is pressurized, and the ink is ejected onto the recording paper via the nozzle hole 330.
[0017]
FIG. 2 schematically shows the layout of the pad take-out portion of the ink jet head of the present invention (a diagram viewed from the back surface side of the electrode substrate 210). As described above, the second conductivity type polycrystalline silicon 240 is formed in the electrode substrate 210 made of the first conductivity type semiconductor so as to be in contact with the counter electrode 220, and a contact hole is formed on the back surface side of the electrode substrate 210. Pad metal 250 is formed so as to be in contact with second conductivity type polycrystalline silicon 240 through the same. Further, a pad extraction hole 271 is opened in a part of the passivation film 270 formed on the pad metal.
[0018]
At this time, the pad extraction hole 271 may be opened immediately above or near the second conductivity type polycrystalline silicon 240 as shown in FIG. 2A, or the second hole as shown in FIG. 2B. The metal 280 can be extended from the contact region between the conductive impurity diffusion region 240 and the pad metal 250, and the pad extraction hole 272 can be opened at another location. In some cases, a multilayer metal structure may be used. It is also possible to integrate a switch, a drive circuit, and the like by forming a transistor or the like on the surface of the electrode substrate.
[0019]
3 to 5 are schematic cross-sectional views of a main part for describing a manufacturing process for forming the ink jet head having the configuration shown in FIG. 1, and the manufacturing processes are shown in (A) to (H) in the order of the processes. Although two cross-sectional views are shown in each step, the upper figure corresponds to a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1A, and the lower figure corresponds to a cross-sectional view taken along line CC of FIG. FIG.
[0020]
Step (A) (FIG. 3A): A P-type (110) silicon wafer having a thickness of about 400 μm is used as a wafer for the electrode substrate 210, and a thermal oxide film 260 of about 500 nm is grown on the surface thereof. Subsequently, a resist mask is formed on the back surface of the electrode substrate 210 by using photolithography technology so that a predetermined place is opened, and the oxide film 260 previously grown is etched using the resist mask. The mask is removed to form a wet etching mask made of an oxide film. Using the mask, anisotropic etching of silicon is performed with TMAH (tetramethylammonium hydroxide), and a through hole 211 is opened in the electrode substrate (at this point, the oxide film used as the etching mask remains, but the Removed in the process). When the (110) wafer is anisotropically etched using TMAH, the (111) plane appears as an etch stop plane because the etching rate of the (111) plane is much lower than that of the (110) plane. As a result, by setting the opening direction of the etching mask to a specific direction, both a surface to be etched vertically and a surface to be etched with a taper appear as shown in the figure. At this time, by making the wall surface between the adjacent bits a vertical etching surface, even when the bit interval becomes high, the through holes for the adjacent bits can be separated and opened.
[0021]
Although a p-type substrate is used as the substrate 210 in the above embodiment, an n-type substrate may be used. Further, the thickness of the substrate 210 is not limited to the value described above. Further, in the present embodiment, a through hole is formed in the substrate, but the silicon layer may be left instead of completely penetrating the substrate.
[0022]
Step (B) (FIG. 3B): After removing the oxide film used as the mask on the silicon substrate 210 having the through hole 211 formed in the step (A), the polycrystalline silicon 240 is grown by the CVD method. . The through-hole is filled with the polycrystalline silicon 240 by growing a film thickness of approximately 1 / of the width in the short direction of the through-hole opened in the step (A). At this time, for example, by mixing PH3 into the reaction gas, n-type polycrystalline silicon can be grown. Another method of introducing an n-type impurity is to grow non-doped polycrystalline silicon to such an extent that the through-hole is not filled, then introduce the impurity by phosphorus deposition, and then re-polycrystalline to fill the through-hole. It is also possible by growing silicon. Subsequent thermal diffusion introduces impurities almost uniformly into the buried polycrystalline silicon. In this embodiment, the p-type substrate 210 is used, so the n-type polycrystalline silicon 240 is buried in the through hole 211. However, when the n-type substrate is used, the p-type polycrystalline silicon is penetrated. Fill in the holes.
[0023]
Step (C) (FIG. 3C): The polycrystalline silicon 240 grown on the surface of the silicon substrate is removed by polishing. In this embodiment, the polycrystalline silicon on the substrate surface is removed by polishing, but may be removed by etching. If the silicon layer is left in step (A) instead of completely opening the through hole, the silicon layer remaining at this point (or in a later step) is also continued to the polycrystalline silicon layer. By removing it, the same structure as when the through hole is formed can be obtained.
[0024]
Step (D) (FIG. 4D): A thermal oxide film 261 of about 500 nm is grown on the substrate surface from which the polycrystalline silicon grown on the surface in the step (C) has been removed.
Step (E) (FIG. 4E): Then, by using a photolithographic etching technique, a part of the counter electrode 220 is brought into contact with the n-type polycrystalline silicon 240 buried in the silicon substrate 210 previously formed. The oxide film 261 at the portion where the counter electrode 220 is to be formed is opened in accordance with the above conditions, and then an impurity such as phosphorus for forming an n-type conductivity type region is implanted by ion implantation. The phosphorus implanted here is activated by a subsequent thermal process to form an n-type conductivity type region, and this n-type conductivity type region becomes the counter electrode 220 of the diaphragm 120. In addition, the thermal oxide film 261 grown earlier forms a gap 150 between the diaphragm 120 and the counter electrode 220 of the diaphragm 120.
[0025]
In the present embodiment, phosphorus is used as an impurity for forming the n-type conductivity type region, but other elements such as arsenic and antimony may be used as long as they are impurities for forming the n-type conductivity type region. Further, when an n-type substrate is used as the electrode substrate, an impurity which forms a p-type conductivity type region, for example, boron or aluminum may be implanted into the electrode portion. In this embodiment, the ion implantation method is used, but the impurity may be introduced by using a vapor phase diffusion method or a solid phase diffusion method. Further, in the present embodiment, the impurity is introduced in the same pattern as the gap formation pattern. However, the impurity may be introduced using a mask different from the gap formation mask. When the impurity is introduced by an ion implantation method, the impurity can be implanted through a thin oxide film, for example, an oxide film of about 250 nm. Although omitted in the present embodiment, an insulating film may be formed on the surface of the counter electrode 220 or the surface of the insulating film may be processed into an uneven shape for insulation between the counter electrode 220 and the diaphragm 120. , Film formation and photolithography / etching techniques. Further, in this embodiment, the gap is formed on the electrode substrate side, but may be formed on the liquid chamber / vibration plate substrate side.
[0026]
Step (F) (FIG. 4F): The electrode substrate 210 on which the gap 150 and the counter electrode 220 are formed in the step (E) and the liquid chamber / diaphragm substrate 110 are bonded by a direct bonding method, and then the electrodes are formed. A contact hole is opened on the back surface of the substrate 210 so as to match the second conductivity type polycrystalline silicon 240, a pad metal 250 for external connection is formed, a passivation film 270 is formed, and a pad opening is performed. Steps subsequent to the formation of the contact holes are performed by film formation and photolithography / etching steps usually used in a semiconductor process. Further, in this embodiment, these steps are performed at this time, but it is also possible to perform all or a part of these steps after forming a liquid chamber to be described later or after attaching the nozzle.
[0027]
Step (G) (FIG. 5G): The silicon / anisotropic etching of the diaphragm / liquid chamber substrate 110 is performed by TMAH (tetramethylammonium hydroxide) to form a common liquid chamber 140 and an individual liquid chamber 130. A portion serving as a flow path 160 for supplying ink from the common liquid chamber 140 to the individual liquid chamber 130 is recessed in advance by etching. The mask for anisotropic etching can be formed before the electrode substrate 210 and the diaphragm / liquid chamber substrate 110 are bonded, after the bonding, or after the electrode substrate metallization process. It is. Further, a substrate in which a vibration plate and a liquid chamber are formed in advance may be joined to an electrode substrate.
[0028]
Step (H) (FIG. 5H): The nozzle substrate 310 having the nozzle holes 330 and the ink supply ports 320 is aligned with the diaphragm substrate 110 and bonded using an epoxy-based adhesive, and the ink jet head is completed. I do.
Although the description is omitted in the present embodiment, it goes without saying that an electrode for fixing the potential of the electrode substrate 210 is also formed.
[0029]
(Example 2)
FIG. 6 is a view for explaining a second embodiment of the ink jet head according to claim 1 or 2. FIG. 6 (A) is a cross-sectional view taken along a line corresponding to line CC in FIG. 1 (A). It is. In the first embodiment described above, the through holes of the electrode substrate 210 are filled only with the polycrystalline silicon 240, but in the second embodiment described below, in addition to the polycrystalline silicon 240, the through holes are filled with the oxide film 241. ing. In operation, the counter electrode 220, the second conductivity type polycrystalline silicon 240, and the metal 250 are conducting as in the first embodiment, and the potential of the counter electrode 220 is reduced by externally connecting to the metal 250 with a pad. Can be
[0030]
7A to 7C are cross-sectional views for explaining a manufacturing process of an electrode substrate for forming the ink jet head having the configuration of FIG. 6, and the manufacturing processes are shown in (A) to (C) in the order of the processes.
[0031]
Step (A) (FIG. 7A): A p-type (110) silicon wafer having a thickness of about 400 μm is used as a wafer for the electrode substrate 210, and a thermal oxide film of about 200 nm is formed on the first surface (back surface) of the substrate 210. After an etching mask consisting of 260 is formed, silicon is anisotropically etched with TMAH (tetramethylammonium hydroxide) to make a hole 211 in the electrode substrate 210. In this embodiment, a p-type substrate is used as the substrate 210, but an n-type substrate may be used. The etching mask is formed by growing a thermal oxide film and then performing photolithographic etching, as in the first embodiment.
[0032]
Step (B) (FIG. 7B): After removing the oxide film 260 used as a mask on the silicon substrate 210 having the hole 211 formed in the step (A), a phosphorus-doped polycrystalline silicon 240 is grown by a CVD method. Then, SOG (Spin on GlAss) 241 is spin-coated, followed by curing. When an n-type substrate is used, boron-doped polycrystalline silicon is grown instead of phosphorus-doped polycrystalline silicon.
[0033]
Step (C) (FIG. 7C): On the first surface (back surface), the SOG 241 and the polycrystalline silicon 240 are removed by polishing. On the second surface (surface), the polycrystalline silicon layer 240 is removed by polishing, and the silicon substrate 210 is subsequently polished until the embedded polycrystalline silicon 240 appears on the surface.
Thereafter, similarly to the first embodiment, the inkjet shown in FIG. 6 is performed through processes such as formation of a gap and a counter electrode, bonding with a liquid chamber / diaphragm substrate, metallization of the back surface of the electrode substrate, formation of a liquid chamber, and nozzle bonding. The head is completed. According to such a configuration and a manufacturing method, it is possible to reduce the growth thickness of polycrystalline silicon as compared with the first embodiment.
[0034]
(Example 3)
FIG. 8 shows a third embodiment of the ink jet head according to claim 1 or 2, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along a line corresponding to line CC in FIG. 1 (A). The difference from the second embodiment is that in order to increase the contact area between the polycrystalline silicon 240 and the metal 250, the polycrystalline silicon 240 is provided not only on the substrate through-hole portion but also on the back surface of the substrate. .
[0035]
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the electrode substrate for forming the ink jet head having the configuration shown in FIG. 8, and the manufacturing processes are shown in (A) to (D) in the order of the processes.
[0036]
Step (A) (FIG. 9A): A p-type (110) silicon wafer having a thickness of about 400 μm was used as a wafer for the electrode substrate 210, and an etching mask 260 made of a thermal oxide film of about 500 nm was formed on the surface thereof. Thereafter, silicon is anisotropically etched with TMAH (tetramethylammonium hydroxide), and a hole 211 is formed in the electrode substrate 210. In this embodiment, a p-type substrate is used as the substrate 210, but an n-type substrate may be used. The etching mask is formed by photolithographic etching after growing a thermal oxide film.
[0037]
Step (B) (FIG. 9B): After removing the oxide film 260 used as a mask on the silicon substrate 210 having the hole 211 formed in the step (A), grow phosphorus-doped polycrystalline silicon 240 by CVD. Then, SOG (Spin on GlAss) 241 is spin-coated, followed by curing. When the n-type substrate 210 is used, boron-doped polycrystalline silicon is grown instead of phosphorus-doped polycrystalline silicon.
[0038]
Step (C) (FIG. 9C): On the surface (surface), the SOG 241 is removed by polishing, and the polycrystalline silicon 240 is not completely removed but is partially left. The first surface (back surface) is polished until the polycrystalline silicon layer 240 and the polycrystalline silicon 240 embedded in the silicon substrate 210 appear on the front surface.
[0039]
Step (D) (FIG. 9D): The polycrystalline silicon 240 is removed by photolithography etching while leaving the polycrystalline silicon layer 240 in a predetermined region around the through hole on the first surface (back surface). Then, the gap 150 and the counter electrode 220 are formed in the same manner as in the first embodiment, and the first substrate is bonded to the liquid chamber / diaphragm substrate 110 such that the first surface is the rear surface of the electrode substrate of the substrate 210. The ink jet head shown in FIG. 8 is completed through processes such as formation of metallization 250 on the back surface of 210, formation of liquid chambers 130 and 140, and attachment of nozzle substrate 310.
[0040]
Note that the contact polycrystalline silicon 240 provided on the back surface of the electrode substrate described in the present embodiment can be provided, for example, in another place as shown in FIG. 10 in addition to the place shown in FIG. is there.
[0041]
(Example 4)
FIGS. 11 and 12 are views for explaining a fourth embodiment of the ink jet head according to the first or second embodiment, in which the electrode substrate 210 forming the counter electrode 220 of the diaphragm substrate 110 and the diaphragm 120 in wafer size is used. This shows a state in which individual chips have been cut out after processing and assembly. 11A is a plan view, FIG. 12A is a sectional view taken along line AA of FIG. 11, FIG. 12B is a sectional view taken along line BB of FIG. 11, and FIG. It is CC sectional view taken on the line of 11.
[0042]
The basic configuration and operation are the same as in the first embodiment. The difference from the first embodiment will be described. In the first embodiment, the second conductivity type polycrystalline silicon 240 is formed only for electrically connecting the counter electrode 220 and the pad metal 250 for external connection. In the fourth embodiment, the second conductive type polycrystalline silicon 240 is formed by forming the opposing electrode 220 in the fourth embodiment. This is formed over the entire region to be formed, and is also used as the counter electrode 220.
[0043]
FIG. 13 is a diagram for explaining a manufacturing process for forming the ink-jet head of the fourth embodiment, which will be described in the order of steps (A) to (E). Note that the left side of each figure is a cross-sectional view corresponding to line BB in FIG. 1A, and the right side view is a cross-sectional view corresponding to line CC in FIG. 1A.
[0044]
Step (A) (FIG. 13A): A p-type (110) silicon wafer having a thickness of about 400 μm was used as a wafer for the electrode substrate 210, and an etching mask formed of a thermal oxide film 260 of about 500 nm was formed on the surface thereof. Thereafter, silicon is anisotropically etched with TMAH (tetramethylammonium hydroxide) to form through holes 211 in the electrode substrate (at this point, the oxide film of the etching mask remains but is removed in a later step). .
[0045]
When the (110) wafer is anisotropically etched using TMAH, the etching speed of the (111) plane is slow, so that the surface to be etched vertically as shown in the right figure and the plane to be etched as shown in the left figure. Both tapered and etched surfaces appear. By making the wall between adjacent bits vertical as shown in the right-hand drawing, the through holes for adjacent bits can be separated and opened. Further, in this embodiment, a mask is prepared in advance so that the opening having a shorter length becomes the counter electrode 220 later because the opening of the through hole on the substrate surface is tapered. I do. The conductivity type and thickness of the substrate are not limited to these.
[0046]
Step (B) (FIG. 3B): After removing the oxide film 260 used as a mask on the silicon substrate 210 having the through hole 211 formed in the step (A), phosphorus-doped polycrystalline silicon 240 is formed by a CVD method. Grow. The through-hole 211 is filled with the polycrystalline silicon 240 by growing a film thickness of approximately 1 / of the width of the through-hole 211 opened in the step (A) in the lateral direction. The phosphorus doping method is the same as in the first embodiment.
[0047]
Step (C) (FIG. 13C): The polycrystalline silicon 240 grown on the surface of the silicon substrate is removed by polishing.
Step (D) (FIG. 13D): After growing a thermal oxide film 261 of about 500 nm on the surface of the substrate from which the polycrystalline silicon grown in the step (C) has been removed, using a photolithographic etching technique The oxide film on the counter electrode 220 is opened to form a gap 150. In this embodiment, the gap 150 is formed on the electrode substrate 210 side, but may be formed on the liquid chamber / diaphragm substrate side.
[0048]
Step (E) (FIG. 13E): After bonding the electrode substrate 210 having the gap 150 formed therein and the liquid chamber / diaphragm substrate 110 in the step (D) using a direct bonding method, the back surface of the electrode substrate 210 Next, a contact hole is opened in alignment with the second conductivity type polycrystalline silicon 240, a pad metal 250 for external connection is formed, a passivation film 270 is formed, and a pad opening is performed.
[0049]
Steps subsequent to the formation of the contact holes are performed by a photolithography / etching step as generally used in a semiconductor process. It is also possible to carry out all or a part of these steps after the formation of the liquid chamber described later or after the nozzle attachment. Thereafter, a liquid chamber is formed and nozzles are attached in the same manner as in the first embodiment, and the ink jet head of this embodiment is completed. Although the description is omitted in the present embodiment, it goes without saying that an electrode for fixing the potential of the electrode substrate 210 is also formed.
[0050]
(Example 5)
FIG. 14 is a view for explaining the configuration of the ink jet head according to claim 3 or 4. The electrode board 210 which forms the diaphragm electrode 110 and the counter electrode 220 of the diaphragm 120 in wafer size, and individual chips are assembled after assembly. Shows the state cut out. 14A is a plan view of a main part of the head when viewed from the nozzle side, FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 14A, and FIG. 14) is a sectional view taken along line CC, and FIG. 14D is a sectional view taken along line DD in FIG.
[0051]
The diaphragm substrate 110 is made of, for example, a Si wafer having a (100) plane or a (110) plane on the substrate surface. The Si wafer is grooved according to the shape of the pressurized liquid chamber, and a diaphragm having a thickness of 5 μm is formed. 120. In the present embodiment, the electrode substrate 210 on which the counter electrode 220 of the vibration plate 120 is formed is made of a silicon substrate having a (110) plane on the surface of the substrate. The counter electrode 220 is disposed at a position where the diaphragm 120 is located, and a minute interval 150 is secured between the diaphragm 120 and the counter electrode 220. Polycrystalline silicon 240 is formed in electrode substrate 210 via an insulating film (oxide film) 264, and polycrystalline silicon 240 is arranged in alignment with the position of counter electrode 220. The potential of the counter electrode 220 on the surface of the electrode substrate 210 is drawn out to the back surface of the electrode substrate 210 via the polycrystalline silicon 240. Further, an external connection pad metal 250 is formed on the back surface of electrode substrate 210 so as to be connected to polycrystalline silicon 240.
[0052]
According to the structure of the present embodiment, since the polycrystalline silicon 240 and the electrode substrate 220 are insulated by the insulating film (oxide film) 264, the withstand voltage is high, the leak current is small, and the separation with high reliability is possible. Has become. The vibrating plate substrate 110 and the electrode substrate 210 having these configurations are adhered by direct bonding or the like, and the nozzle substrate 310 having the ink supply port 320 and the nozzle hole 330 serving as an ink ejection port is placed on the vibrating plate substrate 110. It is stuck to.
[0053]
FIG. 15 is a view for explaining a manufacturing process for forming the ink jet head having the configuration of FIG. 14. Each drawing is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. To (E).
[0054]
Step (A) (FIG. 15A): A p-type (110) silicon wafer having a thickness of about 400 μm is used as a wafer for forming the electrode substrate 210, and an etching mask made of a thermal oxide film 260 of about 500 nm is formed on the surface thereof. After that, anisotropic etching of silicon is performed by TMAH (tetramethylammonium hydroxide), and a through hole 211 is opened in the electrode substrate (at this point, an oxide film of an etching mask remains but is removed in a later step). ). Although a p-type substrate is used in the present invention, an n-type substrate can be used. Further, the thickness of the substrate is not limited to the value described above. Further, in the present embodiment, a through hole is formed in the substrate, but the silicon layer may be left instead of completely penetrating the substrate.
[0055]
Step (B) (FIG. 15B): After removing the oxide film used as the etching mask on the silicon substrate 210 having the through hole 211 formed in the step (A), a silicon oxide film of about 500 nm is formed by thermal oxidation. After that, polycrystalline silicon 240 is grown by CVD. The through-hole is filled with polycrystalline silicon by growing the film thickness to be approximately の of the width in the lateral direction of the through-hole 211 opened in the step (A).
[0056]
Step (C) (FIG. 15C): The polycrystalline silicon layer 240 and the insulating film 264 grown on the surface of the silicon substrate 210 are removed by polishing. In the present embodiment, the polycrystalline silicon layer and the insulating film layer on the substrate surface are removed by polishing, but may be removed by etching. In the case where the silicon layer is left instead of completely forming the through hole in the step (A), the silicon layer remaining at this time (or in a later step) is also removed, thereby forming the through hole. The same structure as when opened can be obtained.
[0057]
Step (D) (FIG. 15D): After growing a thermal oxide film 261 of about 900 nm on the substrate surface from which the polycrystalline silicon grown in the step (C) has been removed, a photolithography etching technique is used. The oxide film at the portion where the counter electrode is to be formed is opened, and a gap 150 is formed. In this embodiment, the gap is formed on the electrode substrate side, but may be formed on the liquid chamber / diaphragm substrate side.
[0058]
Step (E) (FIG. 15E): A thermal oxide film (insulating film) 265 having a thickness of 300 nm is grown on the electrode substrate 210 on which the gap has been formed in the step (D). A contact hole opening is made in alignment with the crystalline silicon 240, and a counter electrode 220 made of WSi / poly-Si is formed so as to connect to the polycrystalline silicon 240 at the contact hole. The contact hole is formed by a photolithographic etching technique, and the counter electrode made of WSi / poly-Si is formed by growing poly-Si by a CVD method and then forming a WSi film by sputtering or a CVD method. It is formed by performing etching. At this time, it is also possible to provide a cap such as an oxide film on the counter electrode.
Thereafter, in the same process as in Example 1, the liquid substrate is joined to the liquid chamber / diaphragm substrate, the metallization on the back surface of the electrode substrate is performed, the liquid chamber is formed by etching, and the nozzle substrate is attached. 5 inkjet heads are completed.
[0059]
【The invention's effect】
According to the inkjet head of claim 1, the electrodes required for voltage application can be mounted on the back side of the electrode substrate by extracting the electrodes of the electrode substrate to the back side of the electrode substrate through the polycrystalline silicon embedded in the electrode substrate. The surface area of the chip is small, and the cost can be reduced. In addition, since there is nothing laminated on the upper surface of the mounting surface, mounting can be easily performed. As for the manufacturing process, it can be manufactured using the steps commonly performed in semiconductor processes, such as etching of single crystal silicon, growth of polycrystalline silicon, and polishing or etching back of a substrate. Yield and reliability are high. Further, since the shape of the back surface of the electrode substrate is flat and the heat resistant temperature of the material is high, there is no restriction in the subsequent steps.
[0060]
In the inkjet head according to the second aspect, since the (110) silicon wafer is used as the electrode substrate, when the anisotropic wet etching technique is used, the etching rate is lower than that of the (110) plane and functions as a stop surface ( Since the (111) plane is perpendicular to the substrate surface, the inkjet head according to claim 1 can be formed with higher density and higher accuracy.
[0061]
In the ink-jet head according to the third aspect, since the electrode substrate and the polycrystalline silicon region embedded in the electrode substrate are separated by the insulator, high withstand voltage, low leakage, and highly reliable separation can be achieved. . In addition, the potential of the counter electrode can be bipolar, and the vibration controllability is further expanded.
[0062]
In the inkjet head according to the fourth aspect, since the (110) silicon wafer is used as the electrode substrate, when the anisotropic wet etching technique is used, the etching rate is lower than that of the (110) plane and functions as a stop surface (111). Since the surface is perpendicular to the substrate surface, the inkjet head according to claim 3 can be formed with higher density and higher accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an inkjet head according to claims 1 and 2 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a layout of a pad take-out portion of the inkjet head of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing a manufacturing process for forming the inkjet head having the configuration of FIG.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing a manufacturing process for forming the inkjet head having the configuration of FIG.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing a manufacturing process for forming the ink jet head having the configuration of FIG.
FIG. 6 is a view for explaining a second embodiment of the ink jet head according to claim 1 or 2;
7 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an electrode substrate for forming the ink jet head having the configuration of FIG.
FIG. 8 is a view for explaining a third embodiment of the ink jet head according to claim 1 or 2;
9 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an electrode substrate for forming the ink jet head having the configuration shown in FIG.
FIG. 10 is a sectional view of a main part showing a modification of the ink jet head shown in FIG.
FIG. 11 is a view for explaining a fourth embodiment of the ink jet head according to claim 1 or 2;
FIG. 12 is a view for explaining a fourth embodiment of the ink jet head according to claim 1 or 2;
FIG. 13 is a diagram for explaining a manufacturing process for forming the ink jet head of the fourth embodiment.
FIG. 14 is a view for explaining a configuration of an ink jet head according to claim 3 or 4;
15 is a diagram for explaining a manufacturing process for forming the inkjet head having the configuration of FIG.
FIG. 16 is a sectional view of an essential part for explaining an example of an ink jet head disclosed in JP-A-7-125196.
FIG. 17 is a sectional view of an essential part for explaining an example of an ink jet head disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-169660.
FIG. 18 is a sectional view of an essential part for explaining an example of JP-A-7-1251956.
[Explanation of symbols]
110: diaphragm substrate, 120: diaphragm, 130: individual liquid chamber, 140: common liquid chamber, 150: gap, 160: channel, 210: electrode substrate, 220: counter electrode, 240: polycrystalline silicon, 250 ... Pad metal, 261, insulating film, 270, passivation film, 310, nozzle substrate, 320, ink supply port, 330, nozzle hole.

Claims (4)

ノズルと、該ノズルに連通するインク流路と、該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に対向して設けられた個別電極とを有し、前記振動板に取り付けられた共通電極と前記個別電極間に駆動電圧を印加し、前記振動板を静電力により変形させ、前記ノズルからインク液滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記個別電極は第1導電型の単結晶シリコン基板表面に形成されており、該個別電極に外部から電位を与えるための電極取り出しパッドが前記単結晶シリコン基板の前記振動板側と反対の面に設けられており、前記個別電極と前記個別電極取り出しパッド間が、前記単結晶シリコン基板中に埋め込まれた第2導電型の多結晶シリコンで電気的に接続されていることを特徴とするインクジェットヘッド。A nozzle, an ink flow path communicating with the nozzle, a vibration plate provided in a part of the flow path, and an individual electrode provided facing the vibration plate, and attached to the vibration plate. A driving voltage is applied between the common electrode and the individual electrodes, the diaphragm is deformed by electrostatic force, and the ink droplets are ejected from the nozzles. An electrode extraction pad formed on the surface of the substrate and for applying an electric potential to the individual electrode from the outside is provided on a surface of the single crystal silicon substrate opposite to the diaphragm side, and the individual electrode and the individual electrode An ink jet head, wherein the take-out pads are electrically connected by a second conductivity type polycrystalline silicon embedded in the single crystal silicon substrate. 請求項1において、前記第1導電型の単結晶シリコン基板は表面が(110)方向となるような単結晶シリコンであって、該単結晶シリコン基板中に埋め込まれた前記第2導電型多結晶シリコンとの界面が(111)面となっていることを特徴とするインクジェットヘッド。2. The polycrystalline silicon substrate according to claim 1, wherein the first conductivity type single crystal silicon substrate is a single crystal silicon having a surface oriented in a (110) direction, and the second conductivity type polycrystal embedded in the single crystal silicon substrate. An ink jet head, wherein an interface with silicon is a (111) plane. ノズルと、該ノズルに連通するインク流路と、該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に対向して設けられた個別電極とを有し、前記振動板に取り付けられた共通電極と前記個別電極間に駆動電圧を印加し、前記振動板を静電力により変形させ、前記ノズルからインク液滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記個別電極が単結晶シリコン基板表面に形成されており、前記個別電極に外部から電位を与えるための電極取り出しパッドが前記単結晶シリコン基板の前記振動板側と反対の面に設けられており、前記個別電極と前記個別電極取り出しパッド間が、前記単結晶シリコン基板中に絶縁膜を介して埋め込まれた多結晶シリコンで電気的に接続されていることを特徴とするインクジェットヘッド。A nozzle, an ink flow path communicating with the nozzle, a vibration plate provided in a part of the flow path, and an individual electrode provided facing the vibration plate, and attached to the vibration plate. A drive voltage is applied between the common electrode and the individual electrode, the diaphragm is deformed by electrostatic force, and the inkjet head ejects ink droplets from the nozzle, wherein the individual electrode is formed on the surface of a single crystal silicon substrate. An electrode extraction pad for applying an electric potential to the individual electrode from the outside is provided on a surface of the single crystal silicon substrate opposite to the diaphragm side, and between the individual electrode and the individual electrode extraction pad, An ink-jet head, wherein the ink-jet head is electrically connected to polycrystalline silicon embedded in the single-crystal silicon substrate via an insulating film. 請求項3において、前記単結晶シリコン基板は表面が(110)方向となるような単結晶シリコンであって、前記絶縁膜を介して前記単結晶シリコン基板中に埋め込まれた前記多結晶シリコンとの界面が(111)面となっていることを特徴とするインクジェットヘッド。4. The single crystal silicon substrate according to claim 3, wherein the single crystal silicon substrate is a single crystal silicon having a surface oriented in a (110) direction, and the single crystal silicon substrate is embedded in the single crystal silicon substrate via the insulating film. An ink jet head, wherein the interface is a (111) plane.
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WO2001060621A1 (en) 2000-02-18 2001-08-23 Fujitsu Limited Ink-jet recording head and method for manufacturing the same
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