JP3628182B2 - インクジェットヘッド及びその作成方法 - Google Patents
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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及びその作製方法、より詳細には、振動板を静電引力によって駆動する静電型アクチュエータの個別電極構造及びその作製方法に関し、例えば、オンデマンド方式のインクジェットプリンタヘッド、マイクロポンプ等に適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
オンデマンド方式のインクジェットプリンタに用いられる振動板を静電引力によって駆動する静電型インクジェットヘッドは、例えば、特開平６−７１８８２号公報に開示されている。振動板に変形を生じさせる静電型インクジェットヘッドは、振動板と対向するｎ型又はｐ型の拡散層の個別電極が単結晶Ｓｉ基板に形成され、ｐｎ接合により絶縁分離された、或いは、個別電極がガラス基板に形成したギャップ溝内部に形成され、個別電極に電圧を印加し、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が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、特開平６−７１８８２号公報に開示されている静電型インクジェットヘッドの構造は、振動板に対向するｎ型、又は、ｐ型拡散層で形成されている個別電極に駆動電圧を印加し、この駆動電圧の印加によって生じた静電力によって駆動する静電型インクジェットヘッドであって、個別電極はｎ型又はｐ型の拡散層で形成されており、ｐｎ接合分離で個別電極間と単結晶Ｓｉ基板を分離している。この様なｐｎ分離で個別電極間を分離したインクジェットヘッドは、その動作温度環境や、接合形成プロセスにより接合のリーク電流が大きく変化し、消費電力の増大や、不安定な動作、駆動ドライバーのドライブ不足等、ｐｎ接合リークやｐｎ接合容量に関わる問題が多発する。
【０００４】
また、ｎ型、又は、ｐ型の伝導型を示す不純物を導入して形成した拡散層からなる個別電極を用いてインクジェットヘッドの駆動電圧を印加した場合、印加できる駆動電圧は空乏層幅により制限されるため比較的低い駆動電圧しか印加できなかった。通常、接合破壊電圧に対して駆動電圧は十分、余裕を持たせるのが一般的であるが、この空乏層の広がりに制限された比較的低い電圧しか印加出来ないため、印加できる駆動電圧のマージンが狭いといった問題があった。
【０００５】
更に、ｐｎ接合分離を利用した個別電極を有するインクジェットヘッド以外に、ガラス基板に形成したギャップ溝内部に個別電極を形成した例が示されている。このような個別電極の場合、ギャップ溝をドライ、又は、ウェットエッチング法により形成しているため個別電極と振動板のギャップの精密な制御が困難であり、ウエハー面内のギャップ均一性が確保出来ない。このギャップはインクジェットヘッド駆動特性を決める重要な設計パラメータであって、このバラツキが、インクジェットヘッド特性のバラツキを大きくしていた。
【０００６】
本発明の目的は上記のような問題点を解決し、インクジェットヘッドの駆動電圧のマージンを広げると共に、特性のバラツキの少ないインクジェットヘッドを提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、インク滴を吐出する単一又は複数のインクノズル孔と、このノズルに連通するインク流路と、流路と接して設けられた振動板と、この振動板に空間を経て対向して設けられた個別電極に電圧を印加することにより、前記振動板に変形を生じさせるインクジェットヘッドであって、前記振動板と個別電極との間にギャップを形成するための絶縁物からなるギャップスペーサを形成し、個別電極に電圧を印加し、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、個別電極は互いに絶縁分離されたｎ型又はｐ型の伝導型を示す不純物原子を含むシリコンであって、単結晶シリコン基板上に形成された絶縁物上に配置され、かつ、前記絶縁物のギャップスペーサ内に配置されたことを特徴としたものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、個別電極は、ｎ型又はｐ型の伝導型を示す不純物濃度が１Ｅ１８／ｃｍ３以上含まれたシリコンで形成されていることを特徴としたものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、シリコンからなる個別電極はリン（Ｐ）、又は、砒素（Ａｓ）が含まれていることを特徴としたものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、シリコンからなる個別電極はボロン（Ｂ）が含まれていることを特徴としたものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、個別電極はｎ型又はｐ型の不純物を含むシリコンと該シリコン上に順次形成されたシリサイドから構成されていることを特徴としたものである。
【００１２】
請求項６の発明は、インク滴を吐出する単一又は複数のインクノズル孔と、このノズルに連通するインク流路と、流路と接して設けられた振動板と、この振動板に空間を経て対向して設けられた個別電極に電圧を印加することにより、前記振動板に変型を生じさせるインクジェットヘッドであって、前記振動板と個別電極との間にギャップを形成するための絶縁物からなるギャップスペーサを形成し、個別電極に電圧を印加し、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、個別電極は互いに絶縁分離されたｎ型又はｐ型の伝導型を示す不純物原子を含まないシリコンと該単結晶シリコン基板上に順次形成されたシリサイドであって、絶縁物上に配置され、かつ、前記絶縁物のギャップスペーサ内に配置されたことを特徴としたものである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項５又は６記載のインクジェットヘッドにおいて、個別電極に配置されるシリサイドはチタンシリサイドであることを特徴としたものである。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの個別電極において、シリコン上、又は、該シリコン上に順次形成されたシリサイド上に絶縁物が形成されてなることを特徴としたものでる。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項８記載のインクジェットヘッドの個別電極において、多結晶シリコン上、又は、シリコン上に順次形成されたシリサイド上に配置される絶縁物はシリコン窒化膜であることを特徴としたものである。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項８記載のインクジェットヘッドの個別電極において、多結晶シリコン上、又は、シリコン上に順次形成されたシリサイド上に配置される絶縁物はシリコン酸化膜であることを特徴としたものである。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドの作製方法において、順次、単結晶シリコン基板を熱酸化する工程と不純物を含むシリコンを形成する工程と該シリコン上にパターニングされたシリコン窒化膜を形成する工程と該多結晶シリコンを熱酸化によりシリコン酸化膜へ変質する電極基板形成の第一工程と、前記電極基板とシリコン基板を接合した後に振動板とインク液室、インクノズルを形成する工程、或いは、シリコン基板に振動板を形成した後に前記電極基板と接合しインク液室とインクノズルを形成する第二の工程を有し順次、作製することを特徴としたものである。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項１又は６記載のインクジェットヘッドの作製方法において、順次、単結晶シリコン基板を熱酸化する工程と不純物を含まないシリコン、或いは、ｎ型又はｐ型の伝導型を示す不純物原子を含むシリコンを形成する工程と前記シリコン上にパターニングされたシリコン窒化膜を形成する工程とシリコンを熱酸化によりシリコン酸化膜へ変質する工程とシリコン窒化膜を除去しチタンを成膜し、熱処理とエッチングにより前記シリコン上にのみチタンシリサイドを形成する電極基板形成の第一の工程と、前記電極基板とシリコン基板を接合した後に振動板とインク液室、インクノズルを形成する工程、或いは、シリコン基板に振動板を形成した後に前記電極基板と接合しインク液室とインクノズルを形成する第二の工程を有し順次、作製することを特徴としたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるインクジェットヘッドの構成及び動作を説明するための図で、図１（Ａ）は本発明のインクジェットヘッドの上面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）中のＢ−Ｂ線断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）中のＣ−Ｃ線断面図で、本発明のインクジェットヘッドは、大別して、振動板を形成したインク液室基板１０と電極基板２０の２つの部分から構成されている。インク液室基板１０のインク液室を構成する単結晶Ｓｉ基板には、異方性ウェットエッチングで形成した個々のインクノズルに対応して、静電引力によって駆動するシリコン薄膜振動板を備えた異方性エッチングで形成された個別液室と、そこへインクを供給するための共通液室が形成されており、これら個別液室と共通液室とは異方性ウェットエッチングで形成した流路によって連通されている。前述のように、個々のインクノズルに対応したインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板は、更に、電極基板２０の個別電極に対向して配置されている。
【００２０】
電極基板について詳細に説明すると、図１（Ｂ），図１（Ｃ）において、２１はｎ型、又は、ｐ型の不純物原子を含む単結晶Ｓｉ基板である。通常は、面配向（１００）の単結晶Ｓｉ基板を用いるが、プロセスに応じて（１１０）、又は（１１１）の単結晶Ｓｉ基板を用いても何ら問題はない。２３ｂはｎ型、又は、ｐ型の多結晶シリコン、或いは単結晶シリコンからなる互いに絶縁分離された個別電極である。この個別電極２３ｂは、イオン注入法、塗布拡散法、固体拡散法等の種々の不純物導入法により形成した不純物原子を望ましくは１Ｅ１８／ｃｍ３以上導入され、単結晶シリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜２２上に配置され、かつシリコン酸化膜で構成される絶縁物ギャップスペーサ２３ａ内に配置されている。
【００２１】
２４は、インク液室基板１０に形成された振動板と前記個別電極との絶縁を確保するための絶縁膜であって、ＣＶＤ法、スパッタ法により望ましくは形成されるシリコン窒化膜等の絶縁物である。尚、この絶縁物を配置しなくても何ら問題はない。２３ａは熱酸化法等により形成したＳｉ酸化膜からなる絶縁膜ギャップスペーサであって、インク液室と個別電極が形成された単結晶Ｓｉ基板に対してギャップ（空隙）を形成するためのものである。このギャップスペーサ２３ａによって形成されるギャップを介して個別電極２３ｂと対向したインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板に静電引力を発生させる。
【００２２】
２５は個別電極２３ｂに対して導通するような電圧印加パッドである。インク液室基板１０には、振動板を形成した個々のインクノズルに対応して、静電引力によって駆動するシリコン薄膜振動板を備えた異方性エッチングで形成される液室と、そこへインクを供給するための共通液室が形成されている。両者は異方性ウェットエッチングで形成した流路によって連通されている。前述のように個々のインクノズルに対してインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板は、更に、電極基板２１の個別電極２３ｂに対向して配置されている。
【００２３】
図１（Ｂ）に示すｂ領域は電極基板に形成したパッドに外部から電圧を印加するＦＰＣやワイヤーボンディング等の実装を行うためのインク液室に開孔したパッド取り出し部である。Ｘ又はＹはインクノズルの配置方向によって決まるインクの吐出方向である。電極基板の法線方向にインクノズルを配置した場合はＹの方向にインクを吐出し、電極基板に平行にインクノズルを配置した場合は、Ｘの方向にインクを吐出する。本発明のインクジェットヘッドにおいてはインクの吐出方向は何れでもよい。
【００２４】
図２は、個別電極が別構成のインクジェットヘッドの構成例を説明するための図で、図２（Ａ）は本発明のインクジェットヘッドの上面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）中のＢ−Ｂ線断面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。本発明のインクジェットヘッドは振動板を形成したインク液室基板３０と電極基板４０の２つの部分から構成されている。インク液室基板３０を構成する単結晶Ｓｉ基板には、異方性ウェットエッチングで形成した個々のインクノズルに対応して、静電引力によって駆動するシリコン薄膜振動板を備えた異方性エッチングで形成された液室と、そこへインクを供給するための共通液室が形成されており、両者は異方性ウェットエッチングで形成した流路によって連通されている。前述のように個々のインクノズルに対応したインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板は、更に、電極基板４０の個別電極に対向して配置されている。
【００２５】
電極基板について詳細に説明すると、図２（Ｂ），図２（Ｃ）において、４１はｎ型、又は、ｐ型不純物原子を含む単結晶Ｓｉ基板である。通常は、面配向（１００）の単結晶Ｓｉ基板を用いるが、プロセスに応じて（１１０）、又は（１１１）の単結晶Ｓｉ基板を用いても何ら問題はない。４３ｂはｎ型、又は、ｐ型の多結晶シリコン、或いは、単結晶シリコンからなる互いに絶縁分離された個別電極である。この個別電極は、イオン注入法、塗布拡散法、固体拡散法等の種々の不純物導入法により形成した不純物原子を望ましくは１Ｅ１８／ｃｍ３ （ただし、１Ｅ１８＝１×１０ 18 ）以上導入され、単結晶シリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜４２上に配置され、かつシリコン酸化膜で構成される絶縁物ギャップスペーサ内に配置されている。４５はインク液室基板３０に形成された振動板と前記個別電極の絶縁を確保するための熱酸化法により得られる個別電極上に形成したシリコン酸化膜である。なお、この絶縁物を配置しなくても何ら問題はない。
【００２６】
４３ａは熱酸化法等により形成したＳｉ酸化膜からなる絶縁膜ギャップスペーサであって、インク液室基板３０と個別電極４３ｂが形成された単結晶Ｓｉ基板に対してギャップ（空隙）を形成するためのものである。このギャップスペーサによって形成されるギャップを介して個別電極４３ｂと対向したインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板に静電引力を発生させる。４６は個別電極４３ｂに対して導通するような電圧印加パッドである。３０は振動板を形成したインク液室基板であって、該インク液室を構成する単結晶Ｓｉ基板には、異方性エッチングで形成した個々のインクノズルに対応して、静電引力によって駆動するシリコン薄膜振動板を備えた異方性エッチングで形成される液室と、そこへインクを供給するための共通液室が形成されている。両者は異方性ウェットエッチングで形成した流路によって連通されている。前述のように個々のインクノズルに対してインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板は、更に、電極基板の個別電極４３ｂに対向して配置される。
【００２７】
図２（Ｂ）に示すｂ領域は電極基板に形成したパッドに外部から電圧を印加するＦＰＣやワイヤーボンディング等の実装を行うためのインク液室基板３０のインク液室に開孔したパッド取り出し部である。Ｘ又はＹインクノズルの配置方向によって決まるインクの吐出方向である。電極基板の法線方向にインクノズルを配置した場合はＹの方向にインクを吐出し、電極基板に平行にインクノズルを配置した場合はＸの方向にインクを吐出する。本発明のインクジェットヘッドにおいてはインクの吐出方向は何れでもよい。
【００２８】
図３は、個別電極が別構成のインクジェットヘッドの他の構成例を説明するための図で、図３（Ａ）は本発明のインクジェットヘッドの上面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図を示す。本発明のインクジェットヘッドは振動板を形成したインク液室基板５０と電極基板６０の２つの部分から構成されている。インク液室基板５０を構成する単結晶Ｓｉ基板には、異方性ウェットエッチングで形成した個々のインクノズルに対応して、静電引力によって駆動するシリコン溝膜振動板を備えた異方性エッチングで形成された液室と、そこへインクを供給するための共通液室が形成されており、両者は異方性ウェットエッチングで形成した流路によって連通されている。前述のように個々のインクノズルに対応したインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板は更に、電極基板６０の個別電極に対向して配置されている。電極基板について順を追って説明する。
【００２９】
電極基板について詳細に説明すると、図３（Ｂ），図３（Ｃ）において、６１はｎ型、又は、ｐ型の不純物原子が１Ｅ１４／ｃｍ３〜１Ｅ１６／ｃｍ３含まれる単結晶Ｓｉ基板である。通常は、面配向（１００）の単結晶Ｓｉ基板を用いるが、プロセスに応じて（１１０）、又は（１１１）の単結晶Ｓｉ基板を用いても何ら問題はない。６３ｂはｎ型、又は、ｐ型の多結晶シリコン、或いは、単結晶シリコンからなる互いに絶縁分離された個別電極である。この個別電極は、イオン注入法、塗布拡散法、固体拡散法等の種々の不純物導入法により形成した不純物原子を望ましくは１Ｅ１８／ｃｍ３以上導入されている。６７は前記シリコン上に順次形成されたシリサイド、望ましくは、チタンシリサイドである。このように個別電極は６３ｂ，６７から構成されており、単結晶シリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜６２上に配置され、かつシリコン酸化膜で構成される絶縁物ギャップスペーサ６３ａ内に配置されている。６８はインク液室基板５０に形成された振動板と前記個別電極の絶縁を確保するための望ましくはＣＶＤ法、スパッタ法により形成されるシリコン窒化膜等の絶縁物である。この絶縁物を配置しなくてもインクジェットヘッド動作特性には影響しない。６３ａは熱酸化法等により形成したＳｉ酸化膜からなる絶縁膜ギャップスペーサであって、インク液室基板５０のインク液室と個別電極が形成された単結晶Ｓｉ基板に対してギャップ（空隙）を形成するためのものである。このギャップスペーサによって形成されるギャップを介して個別電極と対向したインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板に静電引力を発生させる。
【００３０】
６９は個別電極に対して導通するような電圧印加パッドである。インク液室を構成する単結晶Ｓｉ基板５０には、異方性ウェットエッチングで形成した個々のインクノズルに対応して、静電引力によって駆動するシリコン薄膜振動板を備えた異方性エッチンで形成される液室と、そこへインクを供給するための共通液室が形成されており、両者は異方性ウェットエッチングで形成された流路によって連通されている。前述のように個々のインクノズルに対応してインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板は、更に、電極基板６０の個別電極に対向して配置される。
【００３１】
図３（Ｂ）に示すｂ領域は電極基板に形成したパッドに外部から電圧を印加するＦＰＣワイヤーボンディング等の実装を行うためのインク液室基板５０に開孔したパッド取り出し部である。Ｘ又はＹはインクノズルの配置方向によって決まるインクの吐出方向である。電極基板の法線方向にインクノズルを配置した場合はＹの方向にインクを吐出し、電極基板に平行にインクノズルを配置した場合は、Ｘの方向にインクを吐出する。本発明のインクジェットヘッドにおいてはインクの吐出方向は何れでもよい。
【００３２】
次に、図４を参照して図１に示したインクジェットヘッドの作製工程について説明する。図４において、左側は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面を示し、右側には、図４の左側の図のＩ−Ｉ線断面を各工程に対応させて示した。最初に、厚さ４００μｍ〜７００μｍ、抵抗率５〜３０Ω−ｃｍ、面配向（１００）又は（１１１）、（１１０）、ｐ型、又は、ｎ型の単結晶シリコン基板２１の上に熱酸化法、ＣＶＤ法、スパッタ法等の手段により酸化Ｓｉ膜等の絶縁膜２２を形成する（図４（Ａ））。この絶縁膜２２は本発明のインクジェットヘッドの個別電極と単結晶シリコン基板２１の絶縁を確保する。
【００３３】
次に、イオン注入法、塗布拡散法、固体拡散法等の種々の不純物導入法より形成した不純物原子を望ましくは１Ｅ１８／ｃｍ３以上導入したｎ型、又は、ｐ型の多結晶シリコン、単結晶シリコン２３を絶縁膜２２上に形成する（図４（Ｂ））。
【００３４】
前記シリコン２３上にシリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜２４をＣＶＤ法、スパッタ法により順次形成し、通常のフォトリソグラフィーとドライエッチング又はウェットエッチングにより絶縁膜２４をパターンニングし個別電極領域を形成する（図４（Ｃ））。
【００３５】
次に、少なくとも酸素ガスを含む電気炉で前記シリコン２３を酸化する。この時、シリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜２４の無い第一の領域の前記シリコン２３は全て酸化し厚い酸化シリコン膜２３ａが形成され、一方、シリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜２４が有る第二の領域では前記シリコン２３の酸化が進行しないためシリコン膜２３と等しい膜厚のシリコン膜２３ｂが形成されている。この時、第一の領域の酸化シリコン膜２３ａと第二の領域のシリコン膜２３ｂの膜厚が各々異なるため領域間で段差ができる（図４（Ｄ））。この段差は本発明のインクジェットヘッドの振動板と個別電極のギャップとなる。ここで、前記酸素拡散防止の絶縁膜２４を除去しても何ら問題はないが、本説明では除去しない工程で説明する。
【００３６】
次に、伝導型がｐ型、又は、ｎ型、面方位（１１０）の単結晶シリコン基板１１の片面に振動板膜厚に等しくなる深さまでｐ型、或いは、ｎ型の伝導型を示す不純物を１Ｅ１９／ｃｍ３以上拡散させた拡散領域１２と、この拡散領域の反対の面にインク液室とインクノズルを規定する酸化Ｓｉ膜、窒化Ｓｉ膜、五酸化タンタル等の単結晶Ｓｉエッチングマスクパターン１３が形成されたインク液室基板１０を前記図４（Ｄ）に示した電極基板２０と接合する（図４（Ｅ））。この時、（１１０）単結晶Ｓｉ基板の上にＳｉ酸化膜を介し、振動板膜厚に等しい単結晶薄膜Ｓｉが形成されているＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ）基板と電極基板を接合しても良い。
【００３７】
電極基板とインク液室基板の接合は８００℃以上の温度で減圧又は常圧の酸素雰囲気で接合を行う直接接合法やＮａイオン、Ｈイオン等の可動イオンを含む絶縁膜を（１１０）単結晶Ｓｉ基板上にスパッタ法で全面形成した後、電界を印加しながら２００℃〜５００℃望ましくは３５０℃〜４５０℃の温度で接合する陽極接合法で行う。また、前記接合を行う前には電極基板のシリコン酸化膜２３ａの表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎ）等により研磨し接合表面を平滑にすることが望ましい。
【００３８】
電極基板２０とインク液室基板１０が接合された基板を単結晶Ｓｉエッチングマスクパターン１３が形成された側からＫＯＨ，ＴＭＡＨ等によって（１１０）単結晶Ｓｉ基板を異方性エッチングする。この時、高濃度に不純物を含む拡散領域１２でエッチングは自発的にストップし振動板１２が形成される（図４（Ｆ））。ＳＯＩ基板を異方性エッチングした場合はＳｉ酸化膜上でエッチングはストップする。なお、その場合は、ＳＯＩ基板のＳｉ酸化膜を除去しても何ら問題はない。
【００３９】
接合された基板上部にサンドブラスト加工やレーザ加工でインク供給用の流路１５が形成されているガラス板や金属板からなるインク液室カバー１４を張り付ける。パッド領域（ｂ領域）のみＳｉ薄膜振動板１２をエッチングにより除去し、Ａｕ等の電圧印加用パッド２５を形成し、本発明のインクジェットヘッドは完成する（図４（Ｇ））。
【００４０】
この時点で、インク液室側は異方性エッチングにより形成される個々のノズル１９に対応して個別液室１８とそこへインクを供給するための共通液室１６が形成され、両者は異方性エッチングで形成した流路１７で連通された構造となる。このインクジェットヘッドの個別電極パッド２５に電圧を印加した時、単結晶Ｓｉ振動板１２と個別電極２３ｂの間に静電力が働き、振動板１２は個別電極２３ｂ方向にたわみ、液室１８は引圧となりインク供給のための流路１７を経て共通液室１６から個別液室１８へとインクが供給される。電圧を切ると単結晶Ｓｉ振動板１２はＳｉの剛性によって元の位置へ戻り、このとき個別液室１８は加圧されノズル１９を経て矢印方向（Ｘ方向）にインクが吐出され、記録紙上へ着弾する。
【００４１】
なお、ここではインクの吐出方向は基板に対して水平方向の例で示したが、インクノズルの方向を変更することで基板の法線方向（Ｙ方向）にインクを吐出させることも出来る。また、本インクジェットヘッド作製フローでは、振動板とインク液室を形成する単結晶シリコン基板と電極基板を接合した後に異方性エッチングを行い振動板とインク液室とノズル部を形成した例を示したが、異方性エッチングを行いインク液室と振動板を形成した単結晶シリコン基板と電極基板を接合してからノズル部を形成してもよい。
【００４２】
次に、図５を参照して、図２に示したインクジェットヘッドの作製工程について説明する。図５において、左側の図は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面を、右側の図は図５の左側の図のＩ−Ｉ線断面を各工程に対応させて示した。最初に、厚さ４００μｍ〜７００μｍ、抵抗率５〜３０Ω−ｃｍ、面配向（１００）又は（１１１）、（１１０）、ｐ型、又は、ｎ型の単結晶Ｓｉ基板４１の上に熱酸化法、ＣＶＤ法、スパッタ法等の手段により酸化Ｓｉ膜等の絶縁膜４２を形成する（図５（Ａ））。この絶縁膜４２は本発明のインクジェットヘッドの個別電極と単結晶シリコン基板４１の絶縁を確保する。
【００４３】
次に、イオン注入法、塗布拡散法、固体拡散法等の種々の不純物導入法より形成した不純物原子を望ましくは１Ｅ１８／ｃｍ３以上導入したｎ型、又は、ｐ型の多結晶シリコン、単結晶シリコン４３を絶縁膜４２の上に形成する（図５（Ｂ））。
【００４４】
次に、前記シリコン４３の上にシリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜４４をＣＶＤ法、スパッタ法により順次形成し、通常のフォトリソグラフィーとドライエッチング又はウェットエッチングによりパターンニングし個別電極領域を形成する（図５（Ｃ））。
【００４５】
次に、少なくとも酸素ガスを含む電気炉で前記シリコン４３を酸化する。この時、シリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜４４の無い第一の領域の前記シリコン４３は全て酸化し厚い酸化シリコン膜４３ａが形成され、一方、シリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜４４が有る第二の領域では前記シリコン４３の酸化が進行しないため該シリコン膜４３と等しい膜厚のシリコン膜４３ｂが形成される。この時、第一の領域の酸化シリコン膜４３ａと第二の領域のシリコン膜４３ｂの膜厚が各々異なるため領域間で段差ができる（図５（Ｄ））。この段差は本発明のインクジェットヘッドの振動板と個別電極のギャップとなる。ここで、酸素拡散防止の絶縁膜４４を除去した後で酸素ガスを含む電気炉で前記シリコン４３を酸化し該シリコン４３の上に酸化シリコン膜４５を形成する（図５（Ｅ））。ここで、前記酸化膜４５を形成しなくても何ら問題ないが、本説明では該酸化シリコン酸化膜４５を形成した場合で説明する。
【００４６】
次に、伝導型がｐ型、又は、ｎ型、面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板３１の片面に振動板膜厚に等しくなる深さまでｐ型、或いは、ｎ型の伝導型を示す不純物を１Ｅ１９／ｃｍ３以上拡散させた拡散領域３２と、この拡散領域の反対の面にインク液室とインクノズルを規定する酸化Ｓｉ膜、窒化Ｓｉ膜、五酸化タンタル等の単結晶Ｓｉエッチングマスクパターン３３が形成されたインク液室基板３０を前述のごとくして作成した図５（Ｅ）に示す電極基板４０と接合する。この時、（１１０）単結晶Ｓｉ基板の上にＳｉ酸化膜を介し、振動板膜厚に等しい単結晶薄膜Ｓｉが形成されている、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ）基板と電極基板を接合しても良い。
【００４７】
電極基板４０とインク液室基板３０の接合は８００℃以上の温度で減圧又は常圧の酸素雰囲気で接合を行う直接接合法やＮａイオン、Ｈイオン等の可動イオンを含む絶縁膜を（１１０）単結晶Ｓｉ基板上にスパッタ法で全面形成した後、電界を印加しながら２００℃〜５００℃望ましくは３５０℃〜４５０℃の温度で接合する陽極接合法で行う。また、前記接合を行う前には電極基板のシリコン酸化膜４３ａの表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎ）等により研磨し接合表面を平滑にすることが望ましい（図５（Ｆ））。
【００４８】
電極基板４０とインク液室基板３０が接合された基板を単結晶Ｓｉエッチングマスクパターン３３が形成された側からＫＯＨ，ＴＭＡＨ等によって（１１０）単結晶Ｓｉ基板を異方性エッチングする。この時、高濃度に不純物を含む拡散領域でエッチングは自発的にストップし振動板３２が形成される（図５（Ｇ））。ＳＯＩ基板を異方性エッチングした場合はＳｉ酸化膜上でエッチングはストップする。この場合、ＳＯＩ基板のＳｉ酸化膜を除去しても何ら問題はない。
【００４９】
接合された基板上部にサンドブラスト加工やレーザ加工でインク供給用の流路３５が形成されているガラス板や金属板からなるインク液室カバー３４を張り付ける。パッド領域（ｂ領域）のみＳｉ薄膜振動板３２をエッチングにより除去し、Ａｕ等の電圧印加用パッド４６を形成し、本発明のインクジェットヘッドは完成する（図５（Ｈ））。
【００５０】
この時点で、インク液室側は異方性エッチングにより形成される個々のノズル３９に対応して個別液室３８とそこへインクを供給するための共通液室３６が形成され、両者は異方性エッチングで形成した流路３７で連通された構造となる。このインクジェットヘッドの個別電極パッド４６に電圧を印加した時、単結晶Ｓｉ振動板３２と個別電極４３ｂとの間に静電力が働き、振動板３２は個別電極４３ｂの方向にたわみ、液室３８は引圧となりインク供給のための流路３７を経て共通液室３６から個別液室３８へとインクが供給される。電圧を切ると単結晶Ｓｉ振動板３２はＳｉの剛性によって元の位置へ戻り、このとき個別液室３８は加圧されノズル３９を経て矢印Ｘ方向にインクを吐出し、記録紙上へ着弾する。
【００５１】
なお、ここではインクの吐出方向は基板に対して水平方向の例で示したが、インクノズルの方向を変更することで基板の法線方向（Ｙ方向）にインクを吐出させることも出来る。また、本インクジェットヘッド作製フローでは、振動板とインク液室を形成する単結晶シリコン基板と電極基板を接合した後で異方性エッチングを行い振動板とインク液室とノズル部を形成した例を示したが、異方性エッチングを行いインク液室と振動板を形成した単結晶シリコン基板と電極基板を接合してからノズル部を形成してもよい。
【００５２】
次に、図６を参照して図３に示したインクジェットヘッドの作製工程について説明する。図６において、左側の図は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面を、右側の図は図６の左側の図のＩ−Ｉ線断面を各工程に対応させて示した。最初に、厚さ４００μｍ〜７００μｍ、抵抗率５〜３０Ω−ｃｍ、面配向（１００）又は（１１１）、（１１０）、ｐ型、又は、ｎ型の単結晶Ｓｉ基板６１の上に熱酸化法、ＣＶＤ法、スパッタ法等の手段により酸化Ｓｉ膜等の絶縁膜６２を形成する（図６（Ａ））。この絶縁膜６２は本発明のインクジェットヘッドの個別電極と単結晶シリコン基板６１の絶縁を確保する。
【００５３】
次に、イオン注入法、塗布拡散法、固体拡散法等の種々の不純物導入法より形成した不純物原子を望ましくは１Ｅ１８／ｃｍ３以上導入したｎ型、又は、ｐ型の多結晶シリコン、単結晶シリコン６３を６２上に形成する（図６（Ｂ））。
【００５４】
前記シリコン６３上にシリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜６４をＣＶＤ法、スパッタ法により順次形成し、通常のフォトリソグラフィーとドライエッチング又はウェットエッチングによりパターンニングし個別電極領域を形成する（図６（Ｃ））。
【００５５】
次に、少なくとも酸素ガスを含む電気炉で前記シリコン６３を酸化する。この時、シリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜６４の無い第一の領域の前記シリコン６３は全て酸化し厚い酸化シリコン膜６３ａが形成され、一方、シリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜６４が有る第二の領域では前記シリコン６３の酸化が進行しないため、該シリコン６３と等しい膜厚のシリコン膜６３ｂが形成される。この時、第一の領域の酸化シリコン膜６３ａと第二の領域のシリコン膜６３ｂの膜厚が各々異なるため領域間で段差ができる（図６（Ｄ））。この段差は本発明のインクジェットヘッドの振動板と個別電極のギャップとなる。
【００５６】
次に、前記酸素拡散防止の絶縁膜６４を除去し、シリコンとシリサイドを形成するような金属６６、望ましくはチタンを全面に成膜し、窒素雰囲気でＲＴＡ装置、或いは、ファーネスを用いたアニールを行う。この時、Ｓｉ表面が露出している個別電極６３ｂでシリサイド化反応がおき、シリサイド６７、望ましくはチタンシリサイドが前記シリコン６３ｂ上に形成され、前記第一の酸化シリコン膜６３ａ上ではシリサイド化反応は起きない（図６（Ｅ））。
【００５７】
次に、ウェットエッチングによりシリサイド層６７以外のシリサイド化反応が起きない領域の金属を全面、同時に除去する。チタンを用いた場合、アンモニア水と過酸化水素水と水の混合溶液が用いられる（図６（Ｆ））。
【００５８】
次に、全面に振動板と前記個別電極の絶縁を確保するための望ましくはＣＶＤ法、スパッタ法により形成されるシリコン窒化膜等の絶縁物を形成し通常のフォトリソ、エッチングを行い、シリサイド６７上にのみ絶縁物６８をパターニングする（図６（Ｇ））。ここで、前記絶縁膜６８を形成しなくても何ら問題はないが、本説明では前記絶縁物６８を形成する工程で説明する。
【００５９】
次に、伝導型がｐ型、又は、ｎ型、面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板５１の片面に振動板膜厚に等しくなる深さまでｐ型、或いは、ｎ型の伝導型を示す不純物を１Ｅ１９／ｃｍ３以上拡散させた拡散領域５２と、この拡散領域の反対の面にインク液室とインクノズルを規定する酸化Ｓｉ膜、窒化Ｓｉ膜、五酸化タンタル等の単結晶Ｓｉエッチングマスクパターン５３が形成されたインク液室基板５０を図６（Ｇ）に示した電極基板６０と接合する。この時、（１１０）単結晶Ｓｉ基板の上にＳｉ酸化膜を介し、振動板膜厚に等しい単結晶薄膜Ｓｉが形成されている、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ）基板と電極基板を接合しても良い。
【００６０】
電極基板とインク液室基板の接合は８００℃以上の温度で減圧又は常圧の酸素雰囲気で接合を行う直接接合法やＮａイオン、Ｈイオン等の可動イオンを含む絶縁膜を（１１０）単結晶Ｓｉ基板上にスパッタ法で全面形成した後、電界を印加しながら２００℃〜５００℃望ましくは３５０℃〜４５０℃の温度で接合する陽極接合法で行う。また、前記接合を行う前には電極基板のシリコン酸化膜６３ａの表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎ）等により研磨し接合表面を平滑にすることが望ましい（図６（Ｈ））。
【００６１】
電極基板６０とインク液室基板５０が接合された基板を単結晶Ｓｉエッチングマスクパターン５３が形成された側からＫＯＨ，ＴＭＡＨ等によって（１１０）単結晶Ｓｉ基板５１を異方性エッチングする。この時、高濃度に不純物を含む拡散領域でエッチングは自発的にストップし振動板５２が形成される。ＳＯＩ基板を異方性エッチングした場合はＳｉ酸化膜上でエッチングはストップする。なお、その場合、ＳＯＩ基板のＳｉ酸化膜を除去しても何ら問題はない（図６（Ｉ））。
【００６２】
接合された基板上部にサンドブラスト加工やレーザ加工でインク供給用の流路５５が形成されているガラス板や金属板からなるインク液室カバー５４を張り付ける。パッド領域（ｂ領域）のみＳｉ薄膜振動板５２をエッチングにより除去し、Ａｕ等の電圧印加用パッド６９を形成し、本発明のインクジェットヘッドは完成する（図６（Ｊ））。この時点で、インク液室側は異方性エッチングにより形成される個々のノズル５９に対応した個別液室５８とそこへインクを供給するための共通液室５６が形成され、両者は異方性エッチングで形成した流路５７で連通された構造となる。
【００６３】
このインクジェットヘッドの個別電極パッド６９に電圧を印加した時、単結晶Ｓｉ振動板５２と個別電極６３ｂ，６７との間に静電力が働き、振動板５２は個別電極６３ｂ，６７方向にたわみ、液室５８は引圧となりインク供給のための流路５７を経て共通液室５６から個別液室５８へとインクが供給される。電圧を切ると単結晶Ｓｉ振動板５２はＳｉの剛性によって元の位置へ戻り、このとき個別液室５８は加圧されノズル５９を経て矢印Ｘ方向にインクが吐出され、記録紙上へ着弾する。なお、ここではインクの吐出方向は基板に対して水平方向の例で示したが、インクノズルの方向を変更することで基板の法線方向（Ｙ方向）にインクを吐出させることも出来る。また、本インクジェットヘッド作製フローでは、振動板とインク液室を形成する単結晶シリコン基板と電極基板を接合した後に異方性エッチングを行い振動板とインク液室とノズル部を形成した例を示したが、異方性エッチングを行いインク液室と振動板を形成した単結晶シリコン基板と電極基板を接合してからノズル部を形成してもよい。
【００６４】
（実施例１）
図７は、本発明の実施例１を説明するための図で、図７（Ａ）は図２（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を、図７（Ｂ）は図２（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットヘッドは前述の図５に示した作製フローで作製した。４１は面方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｐ型単結晶Ｓｉ基板である。４３ａは振動板３２と個別電極４３ｂのギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。この時、シリコン酸化膜厚は個別電極４３ｂ上で２００ｎｍ、個別電極４３ｂと単結晶シリコン基板４１間で３００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。４３ｂはイオン注入法により形成したリン原子を不純物濃度１Ｅ２０／ｃｍ３含む厚さ５００ｎｍのｎ型多結晶シリコンからなる個別電極である。４６はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極４３ｂに印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板３１をＫＯＨで異方性エッチングして形成したボロン不純物原子を１Ｅ２０／ｃｍ３以上含む膜厚３μｍの振動板３２がギャップスペーサのＳｉ酸化膜４３ａと直接接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板３１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室３８と、そこへインクを供給する共通液室３６が形成され、両者が流路３７によって連通されている。
【００６５】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路３５が形成されたガラス板３４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板３２を電気的に接地し電極パッド４６を介して個別電極４３ｂに正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板３２と個別電極間４３ｂとの間に静電引力が働き、振動板３２は個別電極４３ｂの方向に引かれた。このときインク液室３８は引圧となり、インク供給のための流路３７を経て共通液室３６から個別液室３８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板３２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室３８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル３９を経てインクが矢印Ｘ方向へ吐出され、記録紙上へ着弾し、記録された。
【００６６】
（実施例２）
図８は、本発明の実施例２を説明するための図で、図８（Ａ）は図１（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を示し、図８（Ｂ）は図１（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットは前述の図４に示したフローに従って作製した。２１は面方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｎ型単結晶Ｓｉ基板である。２３ａは振動板１２と個別電極２３ｂのギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。個別電極２３ｂと単結晶シリコン基板２１と間のＳｉ酸化膜２２は厚さ３００ｎｍであってギャップは０．５μｍである。２３ｂはイオン注入法により形成したボロン原子を不純物濃度１Ｅ２０／ｃｍ３含む厚さ５００ｎｍのｐ型多結晶シリコンからなる個別電極である。個別電極２３ｂ上にはＬＰＣＶＤ法により形成した、厚さ１００ｎｍの窒化シリコン膜２４が配置されている。２５はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極２３ｂに印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板１１をＫＯＨで異方性エッチングして形成したリン不純物原子を１Ｅ２０／ｃｍ３以上含む膜厚３μｍの振動板１２がギャップスペーサのＳｉ酸化膜２３ａと静電界印加によって陽極接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板１１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室１８と、そこへインクを供給する共通液室１６が形成され、両者が流路１７によって連通されている。
【００６７】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路１５とインクノズル１９が形成されたガラス板１４がインク液室１８の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板１２を電気的に接地し、電極パッド２５を介して個別電極２３ｂに正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板１２と個別電極２３ｂ間に静電引力が働き、振動板１２は個別電極２３ｂ方向に引かれた。このときインク液室１８は引圧となり、インク供給のための流路１７を経て共通液室１６から個別液室１８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板１２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室１８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル１９を経てインクが矢印Ｙ方向へ吐出され、記録紙上へ着弾し記録された。
【００６８】
（実施例３）
図９は、本発明の実施例３を説明するための図で、図９（Ａ）は図３（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を、図９（Ｂ）は図３（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットは前述の図６に示したフローに従って作製した。６１は面方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｎ型単結晶Ｓｉ基板である。６３ａは振動板５２と個別電極のギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。個別電極と単結晶シリコン基板６１との間のシリコン酸化膜厚は厚さで３００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。６３ｂはｐ型、又は、ｎ型の伝導型を示す不純物原子を含まない多結晶シリコンからなる個別電極である。６７は前記多結晶シリコン６３ｂ上に順次形成された厚さ６０ｎｍのチタンシリサイドである。このように、本実施例の個別電極は多結晶シリコン６３ｂとチタンシリサイド６７で構成されている。
【００６９】
更に、個別電極６３ｂ，６７上にはＬＰＣＶＤ法により形成した厚さ１００ｎｍの酸化シリコン膜６８が形成されている。６９はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極６３ｂ，６７に印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板５１をＫＯＨで異方性エッチングして形成したリン不純物原子を１Ｅ２０／ｃｍ３以上含む膜厚３μｍの振動板５２がギャップスペーサのＳｉ酸化膜６３ａと静電界印加によって陽極接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板５１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室５８と、そこへインクを供給する共通液室５６が形成され、両者が流路５７によって連通されている。
【００７０】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路５５が形成されたガラス板５４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板５２を電気的に接地し電極パッド６９を介して個別電極６３ｂ，６７に正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板５２と個別電極間６３ｂ，６７に静電引力が働き、振動板５２は個別電極６３ｂ，６７方向に引かれた。このときインク液室５８は引圧となり、インク供給のための流路５７を経て共通液室５６から個別液室５８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板５２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室５８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル５９を経てインクが矢印Ｘ方向へ吐出され、記録紙上へ着弾し記録された。
【００７１】
（実施例４）
図１０は、本発明の実施例４を説明するための図で、図１０（Ａ）は図２（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を、図１０（Ｂ）は図２（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットは前述の図５に示した作製フローを基本に作製した。４１は面方方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｐ型単結晶Ｓｉ基板である。４３ａは振動板３２と個別電極４３ｂとの間のギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。個別電極４３ｂと単結晶シリコン基板４１との間の酸化膜シリコン膜４２の厚さは３００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。４３ｂはイオン注入法により形成したリン原子を不純物濃度１Ｅ２０／ｃｍ３含む厚さ３００ｎｍのｐ型多結晶シリコンからなる個別電極である。個別電極４３ｂ上には保護膜であるシリコン酸化膜は形成しなかった。４６はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極４３ｂに印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板３１を厚さ１５０ｎｍのＳｉ酸化膜３２ｂ上までＫＯＨで異方性エッチングで形成した厚さ３μｍの単結晶Ｓｉ振動板３２ａがギャップスペーサのＳｉ酸化膜４３ａと直接接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板３１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室３８と、そこへインクを供給する共通液室３６が形成され、両者が流路３７によって連通されている。
【００７２】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路３５が形成されたガラス板３４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板３２を電気的に接地し、電極パッド４６を介して個別電極４３ｂに正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板３２と個別電極間４３ｂとの間に静電引力が働き、振動板３２は個別電極４３ｂの方向に引かれた。このときインク液室３８は引圧となり、インク供給のための流路３７を経て共通液室３６から個別液室３８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板３２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室３８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル３９を経てインクが矢印Ｘ方向へ吐出され記録紙上へ着弾し記録された。
【００７３】
（実施例５）
図１１は、本発明の実施例５を説明するための図で、図１１（Ａ）は図３（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を、図１１（Ｂ）は図３（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットは前述の図６に示したフローに従って作製した。６１は面方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｎ型単結晶Ｓｉ基板である。６３ａは振動板５２と個別電極のギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。個別電極６３ｂと単結晶シリコン基板６１間のシリコン酸化膜厚は厚さで３００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。６３ｂはイオン注入法により形成したリン原子を不純物濃度１Ｅ２０／ｃｍ３含む厚さ３００ｎｍのｎ型単結晶シリコンの個別電極である。６７は前記単結晶シリコン６３ｂ上に順次形成された厚さ１００ｎｍのチタンシリサイドである。このように、本実施例の個別電極は単結晶シリコン６３ｂとチタンシリサイド６７で構成されている。個別電極上には保護膜であるシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の絶縁物は形成しなかった。６９はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極に印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板５１をＫＯＨで異方性エッチングして形成したボロン不純物原子を１Ｅ２０／ｃｍ３以上含む膜厚３μｍの振動板５２がギャップスペーサのＳｉ酸化膜６３ａと直接接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板５１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室５８と、そこへインクを供給する共通液室５６が形成され、両者が流路５７によって連通されている。
【００７４】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路５５とインクノズル５９が形成されたガラス板５４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板５２を電気的に接地し電極パッド６９を介して個別電極に正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板５２と個別電極間に静電引力が働き、振動板５２は個別電極の方向に引かれた。このときインク液室５８は引圧となり、インク供給のための流路５７を経て共通液室５６から個別液室５８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板５２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室５８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル５９を経てインクが矢印Ｙ方向へ吐出され記録紙上へ着弾し記録された。
【００７５】
（実施例６）
図１２は、本発明の実施例６を説明するための図で、図１２（Ａ）は図３（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を、図１２（Ｂ）は図３（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ断面を各々示している。インクジェットは前述の図６に示したフローに従って作製した。６１は面方方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｐ型単結晶Ｓｉ基板である。６３ａは振動板５２と個別電極とのギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。個別電極と単結晶シリコン基板６１との間の酸化膜厚は３００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。６３ｂはｐ型、又は、ｎ型の伝導型を示す不純物原子を含まない単結晶シリコンからなる個別電極である。６７は前記単結晶シリコン６３ｂ上に順次形成された厚さ５０ｎｍのチタンシリサイドである。このように、本実施例の個別電極は単結晶シリコン６３ｂとチタンシリサイド６７で構成されている。
【００７６】
更に、個別電極上にはＬＰＣＶＤ法により形成した、厚さ１５０ｎｍの窒化シリコン膜６８が形成されている。６９はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極に印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板５１を厚さ１５０ｎｍのＳｉ酸化膜５２ｂ上までＫＯＨで異方性エッチングで形成した厚さ２μｍの単結晶Ｓｉ振動板５２ａがギャップスペーサのＳｉ酸化膜６３ａと静電界印加によって陽極接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板５１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室５８と、そこへインクを供給する共通液室５６が形成され、両者が流路５７によって連通されている。
【００７７】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路５５が形成されたガラス板５４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板５２を電気的に接地し電極パッド６９を介して個別電極に正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板５２と個別電極間に静電引力が働き、振動板５２は個別電極の方向に引かれた。このときインク液室５８は引圧となり、インク供給のための流路５７を経て共通液室５６から個別液室５８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板５２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室５８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル５９を経てインクが矢印Ｘ方向へ吐出され記録紙上へ着弾し記録された。
【００７８】
（実施例７）
図１３は、本発明の実施例７を説明するための図で、図１３（Ａ）は図２（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を、図１３（Ｂ）は図２（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットは前述の図５に示した作製フローで作製した。４１は面方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｎ型単結晶Ｓｉ基板である。４３ａは振動板３２と個別電極４３ｂのギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。この時、シリコン酸化膜は個別電極４３ｂ上で２００ｎｍ、個別電極と単結晶シリコン基板４１間で３００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。４３ｂはイオン注入法により形成したリン原子を不純物濃度１Ｅ２０／ｃｍ３含む厚さ３００ｎｍのｎ型単結晶シリコンの個別電極である。４６はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極４３ｂに印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板３１をＫＯＨで異方性エッチングして形成したボロン不純物原子を１Ｅ２０／ｃｍ３以上含む膜厚２μｍの振動板３２がギャップスペーサのＳｉ酸化膜４３ａと直接接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板３１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室３８と、そこへインクを供給する共通液室３６が形成され、両者が流路３７によって連通されている。
【００７９】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路３５が形成されたガラス板３４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板３２を電気的に接地し電極パッド４６を介して個別電極４３ｂに正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板３２と個別電極間４３ｂとの間に静電引力が働き、振動板３２は個別電極４３ｂの方向に引かれた。このときインク液室３８は引圧となり、インク供給のための流路３７を経て共通液室３６から個別液室３８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板３２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室３８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル３９を経てインクが矢印Ｘ方向へ吐出され記録紙上へ着弾し記録された。
【００８０】
（実施例８）
図１４は、本発明の実施例８を説明するための図で、図１４（Ａ）は図２（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を示し、図１４（Ｂ）は図２（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットは前述の図５に示した作製フローを基本に作製した。４１は面方方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｐ型単結晶Ｓｉ基板である。４３ａは振動板３２と個別電極４３ｂのギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。個別電極４３ｂと単結晶シリコン基板４１との間の酸化シリコン膜厚は２００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。４３ｂはＣＶＤ法による形成したボロン原子を不純物濃度１Ｅ２０／ｃｍ３含む厚さ３００ｎｍのｐ型の非晶質シリコンからなる個別電極である。個別電極４３ｂ上には保護膜であるシリコン酸化膜は形成しなかった。４６はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極４３ｂに印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板３１を厚さ１５０ｎｍのＳｉ酸化膜３２ｂ上までＫＯＨで異方性エッチングで形成した厚さ２μｍの単結晶Ｓｉ振動板３２ａがギャップスペーサのＳｉ酸化膜４３ａと静電界印加で陽極接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板３１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室３８と、そこへインクを供給する共通液室３６が形成され、両者が流路３７によって連通されている。
【００８１】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路３５が形成されたガラス板３４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板３２を電気的に接地し電極パッド４６を介して個別電極４３ｂに正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板３２と個別電極間４３ｂに静電引力が働き、振動板３２は個別電極４３ｂ方向に引かれた。このときインク液室３８は引圧となり、インク供給のための流路３７を経て共通液室３６から個別液室３８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板３２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室３８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル３９を経てインクが矢印Ｘ方向へ吐出され記録紙上へ着弾し記録された。
【００８２】
【発明の効果】
請求項１記載のインクジェットヘッドにおいては、単結晶シリコン基板上に形成された個別電極は、互いに絶縁物で分離されているので、個別電極間や個別電極と支持体である単結晶シリコン基板間のリーク電流を抑制でき低消費電力のインクジェットヘッドが実現できる。また、個別電極間の耐圧マージンが向上しインクジェットの駆動電圧の自由度が広がる。更に、少なくともｎ型、又は、ｐ型の伝導型を示す不純物原子を含むシリコンで個別電極が形成されるので、個別電極の抵抗を低減することができ、高速動作が可能となる。
【００８３】
請求項２記載のインクジェットヘッドにおいては、個別電極は、ｎ型、又は、ｐ型の伝導型を示す不純物濃度が１Ｅ１８／ｃｍ３以上含まれたシリコンで形成されているので、駆動電圧を印加する電極パッドと個別電極で容易にオーミックコンタクトが得られ、信頼性が向上する。また、個別電極のシート抵抗が減少するため高速動作が可能となる。
【００８４】
請求項３記載のインクジェットヘッドにおいては、個別電極を形成しているシリコンに含まれる不純物原子はリン（Ｐ）、又は、砒素（Ａｓ）であるので既存のＬＳＩ半導体デバイスのプロセスラインが使用できるため、製造コストを低減できる。
【００８５】
請求項４記載のインクジェットヘッドにおいては、個別電極を形成しているシリコンに含まれる不純物原子はボロン（Ｂ）であるので既存のＬＳＩ半導体デバイスのプロセスラインが使用できるため、製造コストを低減できる。
【００８６】
請求項５記載のインクジェットヘッドにおいては、個別電極は、シリコンと該シリコン上に順次形成されたシリサイドから構成されているので個別電極のシート抵抗を大幅に低減でき、高速動作が可能となる。
【００８７】
請求項６記載のインクジェットヘッドにおいては、単結晶シリコン基板上に形成された個別電極は、互いに絶縁物で分離されているので、個別電極間や個別電極と支持体である単結晶シリコン基板間のリーク電流を抑制でき低消費電力のインクジェットヘッドが実現できる。また、個別電極間の耐圧マージンが向上し、インクジェットの駆動電圧の自由度が広がる。更に、シリコンとその上に順次形成されたシリサイドから個別電極が構成されるので、不純物原子を導入することなしに個別電極のシート抵抗が低減でき、高速動作が可能となる。
【００８８】
請求項７記載のインクジェットヘッドにおいては、個別電極に形成されるシリサイドはチタンシリサイドであるので、耐熱性に優れるため、後工程における熱処理の制限が少なくなりプロセス設計の自由度が広がる。また、既存のＬＳＩ半導体デバイスのプロセスラインが使用でき、製造コストが低減できる。
【００８９】
請求項８記載のインクジェットヘッドの個別電極においては、シリコン上、又はシリコン上に形成されたシリサイド上に絶縁層が形成されているのでインクジェット動作時に振動板と個別電極間の短絡による動作不良を防止することが出来る。
【００９０】
請求項９記載のインクジェットヘッドの個別電極においては、シリコン上、又は、シリコン上に順次形成されたシリサイド上に配置される絶縁物はシリコン窒化膜であるので絶縁性に優れ、インクジェット動作時に振動板と個別電極間の短絡による動作不良を防止することが出来る。また、既存のＬＳＩ半導体デバイスのプロセスラインが使用できることや、本発明のインクジェットヘッドの作製工程において、シリコンからなる個別電極を形成する時の酸化マスクとして用いたシリコン窒化膜をそのまま個別電極上の絶縁物として用いることが出来るため、工程が短縮できる。
【００９１】
請求項１０記載のインクジェットヘッドの個別電極においては、シリコン上、又は、シリコン上に順次形成されたシリサイド上に配置される絶縁物はシリコン酸化膜であるので絶縁性に優れ、インクジェット動作時に振動板と個別電極間の短絡による動作不良を防止することが出来る。また、既存のＬＳＩ半導体デバイスのプロセスラインが使用できるので製造コストを低減できる。
【００９２】
請求項１１記載のインクジェットヘッドの作製方法においては、順次、単結晶シリコン基板を熱酸化する工程と不純物を含むシリコンを形成する工程と該シリコン上にパターニングされたシリコン窒化膜を形成する工程と該シリコンを熱酸化によりシリコン酸化膜へ変質する電極基板形成の第一工程と、前記電極基板とシリコン基板を接合した後に振動板とインク液室、インクノズルを形成する工程、或いは、シリコン基板に振動板を形成した後に前記電極基板と接合しインク液室とインクノズルを形成する第二の工程を有し、順次、作製するので個別電極と振動板のギャップの精密な制御が可能となる。また、ウェハー面内のギャップ均一性を容易に確保出来るため、チップ間のインクジェットヘッド特性のバラツキを小さくすることが出来る。
【００９３】
請求項１２記載のインクジェットヘッドの作成方法は、請求項１又は請求項６記載のインクジェットヘッドを作成する作製方法において、順次、単結晶シリコン基板を熱酸化する工程と不純物を含まないシリコン、或いは、ｎ型、又は、ｐ型の伝導型を示す不純物原子を含むシリコンを形成する工程と前記シリコン上にパターニングされたシリコン窒化膜を形成する工程とシリコンを熱酸化によりシリコン酸化膜へ変質する工程とシリコン窒化膜を除去しチタンを成膜し、熱処理とエッチングにより前記シリコン上にのみチタンシリサイドを形成する電極基板形成の第一の工程と、前記電極基板とシリコン基板を接合した後に振動板とインク液室、インクノズルを形成する工程、或いは、シリコン基板に振動板を形成した後に前記電極基板と接合しインク液室とインクノズルを形成する第二の工程を有し、順次作製するので、個別電極と振動板のギャップの精密な制御が可能となる。また、ウェハー面内のギャップ均一性を容易に確保出来るため、チップ間のインクジェットヘッド特性のバラツキが小さくなるばかりでなく、低いシート抵抗の個別電極を制御性良く容易に形成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるインクジェットヘッドの一構成例を説明するための要部断面図である。
【図２】本発明によるインクジェットヘッドの他の構成例を説明するための要部断面図である。
【図３】本発明によるインクジェットヘッドの他の構成例を説明するための要部断面図である。
【図４】図１に示したインクジェットヘッドの作製工程を説明するための要部断面図である。
【図５】図２に示したインクジェットヘッドの作製工程を説明するための要部断面図である。
【図６】図３に示したインクジェットヘッドの作製工程を説明するための要部断面図である。
【図７】本発明の実施例１を説明するための要部断面図である。
【図８】本発明の実施例２を説明するための要部断面図である。
【図９】本発明の実施例３を説明するための要部断面図である。
【図１０】本発明の実施例４を説明するための要部断面図である。
【図１１】本発明の実施例５を説明するための要部断面図である。
【図１２】本発明の実施例６を説明するための要部断面図である。
【図１３】本発明の実施例７を説明するための要部断面図である。
【図１４】本発明の実施例８を説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
１０，３０，５０…インク液室基板、２０，４０，６０…電極基板、１１，３１，５１…シリコン基板、１２，３２，５２…振動板、１８，３８，５８…加圧液室、２１，４１，６１…シリコン基板、２２，４２，６２…絶縁膜、２３ａ，４３ａ，５３ａ…ギャップスペーサ、２３ｂ，４３ｂ，６３ｂ…個別電極、６７…シリサイド。
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッド及びその作製方法、より詳細には、振動板を静電引力によって駆動する静電型アクチュエータの個別電極構造及びその作製方法に関し、例えば、オンデマンド方式のインクジェットプリンタヘッド、マイクロポンプ等に適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
オンデマンド方式のインクジェットプリンタに用いられる振動板を静電引力によって駆動する静電型インクジェットヘッドは、例えば、特開平６−７１８８２号公報に開示されている。振動板に変形を生じさせる静電型インクジェットヘッドは、振動板と対向するｎ型又はｐ型の拡散層の個別電極が単結晶Ｓｉ基板に形成され、ｐｎ接合により絶縁分離された、或いは、個別電極がガラス基板に形成したギャップ溝内部に形成され、個別電極に電圧を印加し、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が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、特開平６−７１８８２号公報に開示されている静電型インクジェットヘッドの構造は、振動板に対向するｎ型、又は、ｐ型拡散層で形成されている個別電極に駆動電圧を印加し、この駆動電圧の印加によって生じた静電力によって駆動する静電型インクジェットヘッドであって、個別電極はｎ型又はｐ型の拡散層で形成されており、ｐｎ接合分離で個別電極間と単結晶Ｓｉ基板を分離している。この様なｐｎ分離で個別電極間を分離したインクジェットヘッドは、その動作温度環境や、接合形成プロセスにより接合のリーク電流が大きく変化し、消費電力の増大や、不安定な動作、駆動ドライバーのドライブ不足等、ｐｎ接合リークやｐｎ接合容量に関わる問題が多発する。
【０００４】
また、ｎ型、又は、ｐ型の伝導型を示す不純物を導入して形成した拡散層からなる個別電極を用いてインクジェットヘッドの駆動電圧を印加した場合、印加できる駆動電圧は空乏層幅により制限されるため比較的低い駆動電圧しか印加できなかった。通常、接合破壊電圧に対して駆動電圧は十分、余裕を持たせるのが一般的であるが、この空乏層の広がりに制限された比較的低い電圧しか印加出来ないため、印加できる駆動電圧のマージンが狭いといった問題があった。
【０００５】
更に、ｐｎ接合分離を利用した個別電極を有するインクジェットヘッド以外に、ガラス基板に形成したギャップ溝内部に個別電極を形成した例が示されている。このような個別電極の場合、ギャップ溝をドライ、又は、ウェットエッチング法により形成しているため個別電極と振動板のギャップの精密な制御が困難であり、ウエハー面内のギャップ均一性が確保出来ない。このギャップはインクジェットヘッド駆動特性を決める重要な設計パラメータであって、このバラツキが、インクジェットヘッド特性のバラツキを大きくしていた。
【０００６】
本発明の目的は上記のような問題点を解決し、インクジェットヘッドの駆動電圧のマージンを広げると共に、特性のバラツキの少ないインクジェットヘッドを提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、インク滴を吐出する単一又は複数のインクノズル孔と、このノズルに連通するインク流路と、流路と接して設けられた振動板と、この振動板に空間を経て対向して設けられた個別電極に電圧を印加することにより、前記振動板に変形を生じさせるインクジェットヘッドであって、前記振動板と個別電極との間にギャップを形成するための絶縁物からなるギャップスペーサを形成し、個別電極に電圧を印加し、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、個別電極は互いに絶縁分離されたｎ型又はｐ型の伝導型を示す不純物原子を含むシリコンであって、単結晶シリコン基板上に形成された絶縁物上に配置され、かつ、前記絶縁物のギャップスペーサ内に配置されたことを特徴としたものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、個別電極は、ｎ型又はｐ型の伝導型を示す不純物濃度が１Ｅ１８／ｃｍ３以上含まれたシリコンで形成されていることを特徴としたものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、シリコンからなる個別電極はリン（Ｐ）、又は、砒素（Ａｓ）が含まれていることを特徴としたものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、シリコンからなる個別電極はボロン（Ｂ）が含まれていることを特徴としたものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、個別電極はｎ型又はｐ型の不純物を含むシリコンと該シリコン上に順次形成されたシリサイドから構成されていることを特徴としたものである。
【００１２】
請求項６の発明は、インク滴を吐出する単一又は複数のインクノズル孔と、このノズルに連通するインク流路と、流路と接して設けられた振動板と、この振動板に空間を経て対向して設けられた個別電極に電圧を印加することにより、前記振動板に変型を生じさせるインクジェットヘッドであって、前記振動板と個別電極との間にギャップを形成するための絶縁物からなるギャップスペーサを形成し、個別電極に電圧を印加し、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、個別電極は互いに絶縁分離されたｎ型又はｐ型の伝導型を示す不純物原子を含まないシリコンと該単結晶シリコン基板上に順次形成されたシリサイドであって、絶縁物上に配置され、かつ、前記絶縁物のギャップスペーサ内に配置されたことを特徴としたものである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項５又は６記載のインクジェットヘッドにおいて、個別電極に配置されるシリサイドはチタンシリサイドであることを特徴としたものである。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの個別電極において、シリコン上、又は、該シリコン上に順次形成されたシリサイド上に絶縁物が形成されてなることを特徴としたものでる。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項８記載のインクジェットヘッドの個別電極において、多結晶シリコン上、又は、シリコン上に順次形成されたシリサイド上に配置される絶縁物はシリコン窒化膜であることを特徴としたものである。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項８記載のインクジェットヘッドの個別電極において、多結晶シリコン上、又は、シリコン上に順次形成されたシリサイド上に配置される絶縁物はシリコン酸化膜であることを特徴としたものである。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドの作製方法において、順次、単結晶シリコン基板を熱酸化する工程と不純物を含むシリコンを形成する工程と該シリコン上にパターニングされたシリコン窒化膜を形成する工程と該多結晶シリコンを熱酸化によりシリコン酸化膜へ変質する電極基板形成の第一工程と、前記電極基板とシリコン基板を接合した後に振動板とインク液室、インクノズルを形成する工程、或いは、シリコン基板に振動板を形成した後に前記電極基板と接合しインク液室とインクノズルを形成する第二の工程を有し順次、作製することを特徴としたものである。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項１又は６記載のインクジェットヘッドの作製方法において、順次、単結晶シリコン基板を熱酸化する工程と不純物を含まないシリコン、或いは、ｎ型又はｐ型の伝導型を示す不純物原子を含むシリコンを形成する工程と前記シリコン上にパターニングされたシリコン窒化膜を形成する工程とシリコンを熱酸化によりシリコン酸化膜へ変質する工程とシリコン窒化膜を除去しチタンを成膜し、熱処理とエッチングにより前記シリコン上にのみチタンシリサイドを形成する電極基板形成の第一の工程と、前記電極基板とシリコン基板を接合した後に振動板とインク液室、インクノズルを形成する工程、或いは、シリコン基板に振動板を形成した後に前記電極基板と接合しインク液室とインクノズルを形成する第二の工程を有し順次、作製することを特徴としたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるインクジェットヘッドの構成及び動作を説明するための図で、図１（Ａ）は本発明のインクジェットヘッドの上面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）中のＢ−Ｂ線断面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）中のＣ−Ｃ線断面図で、本発明のインクジェットヘッドは、大別して、振動板を形成したインク液室基板１０と電極基板２０の２つの部分から構成されている。インク液室基板１０のインク液室を構成する単結晶Ｓｉ基板には、異方性ウェットエッチングで形成した個々のインクノズルに対応して、静電引力によって駆動するシリコン薄膜振動板を備えた異方性エッチングで形成された個別液室と、そこへインクを供給するための共通液室が形成されており、これら個別液室と共通液室とは異方性ウェットエッチングで形成した流路によって連通されている。前述のように、個々のインクノズルに対応したインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板は、更に、電極基板２０の個別電極に対向して配置されている。
【００２０】
電極基板について詳細に説明すると、図１（Ｂ），図１（Ｃ）において、２１はｎ型、又は、ｐ型の不純物原子を含む単結晶Ｓｉ基板である。通常は、面配向（１００）の単結晶Ｓｉ基板を用いるが、プロセスに応じて（１１０）、又は（１１１）の単結晶Ｓｉ基板を用いても何ら問題はない。２３ｂはｎ型、又は、ｐ型の多結晶シリコン、或いは単結晶シリコンからなる互いに絶縁分離された個別電極である。この個別電極２３ｂは、イオン注入法、塗布拡散法、固体拡散法等の種々の不純物導入法により形成した不純物原子を望ましくは１Ｅ１８／ｃｍ３以上導入され、単結晶シリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜２２上に配置され、かつシリコン酸化膜で構成される絶縁物ギャップスペーサ２３ａ内に配置されている。
【００２１】
２４は、インク液室基板１０に形成された振動板と前記個別電極との絶縁を確保するための絶縁膜であって、ＣＶＤ法、スパッタ法により望ましくは形成されるシリコン窒化膜等の絶縁物である。尚、この絶縁物を配置しなくても何ら問題はない。２３ａは熱酸化法等により形成したＳｉ酸化膜からなる絶縁膜ギャップスペーサであって、インク液室と個別電極が形成された単結晶Ｓｉ基板に対してギャップ（空隙）を形成するためのものである。このギャップスペーサ２３ａによって形成されるギャップを介して個別電極２３ｂと対向したインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板に静電引力を発生させる。
【００２２】
２５は個別電極２３ｂに対して導通するような電圧印加パッドである。インク液室基板１０には、振動板を形成した個々のインクノズルに対応して、静電引力によって駆動するシリコン薄膜振動板を備えた異方性エッチングで形成される液室と、そこへインクを供給するための共通液室が形成されている。両者は異方性ウェットエッチングで形成した流路によって連通されている。前述のように個々のインクノズルに対してインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板は、更に、電極基板２１の個別電極２３ｂに対向して配置されている。
【００２３】
図１（Ｂ）に示すｂ領域は電極基板に形成したパッドに外部から電圧を印加するＦＰＣやワイヤーボンディング等の実装を行うためのインク液室に開孔したパッド取り出し部である。Ｘ又はＹはインクノズルの配置方向によって決まるインクの吐出方向である。電極基板の法線方向にインクノズルを配置した場合はＹの方向にインクを吐出し、電極基板に平行にインクノズルを配置した場合は、Ｘの方向にインクを吐出する。本発明のインクジェットヘッドにおいてはインクの吐出方向は何れでもよい。
【００２４】
図２は、個別電極が別構成のインクジェットヘッドの構成例を説明するための図で、図２（Ａ）は本発明のインクジェットヘッドの上面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）中のＢ−Ｂ線断面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。本発明のインクジェットヘッドは振動板を形成したインク液室基板３０と電極基板４０の２つの部分から構成されている。インク液室基板３０を構成する単結晶Ｓｉ基板には、異方性ウェットエッチングで形成した個々のインクノズルに対応して、静電引力によって駆動するシリコン薄膜振動板を備えた異方性エッチングで形成された液室と、そこへインクを供給するための共通液室が形成されており、両者は異方性ウェットエッチングで形成した流路によって連通されている。前述のように個々のインクノズルに対応したインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板は、更に、電極基板４０の個別電極に対向して配置されている。
【００２５】
電極基板について詳細に説明すると、図２（Ｂ），図２（Ｃ）において、４１はｎ型、又は、ｐ型不純物原子を含む単結晶Ｓｉ基板である。通常は、面配向（１００）の単結晶Ｓｉ基板を用いるが、プロセスに応じて（１１０）、又は（１１１）の単結晶Ｓｉ基板を用いても何ら問題はない。４３ｂはｎ型、又は、ｐ型の多結晶シリコン、或いは、単結晶シリコンからなる互いに絶縁分離された個別電極である。この個別電極は、イオン注入法、塗布拡散法、固体拡散法等の種々の不純物導入法により形成した不純物原子を望ましくは１Ｅ１８／ｃｍ３ （ただし、１Ｅ１８＝１×１０ 18 ）以上導入され、単結晶シリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜４２上に配置され、かつシリコン酸化膜で構成される絶縁物ギャップスペーサ内に配置されている。４５はインク液室基板３０に形成された振動板と前記個別電極の絶縁を確保するための熱酸化法により得られる個別電極上に形成したシリコン酸化膜である。なお、この絶縁物を配置しなくても何ら問題はない。
【００２６】
４３ａは熱酸化法等により形成したＳｉ酸化膜からなる絶縁膜ギャップスペーサであって、インク液室基板３０と個別電極４３ｂが形成された単結晶Ｓｉ基板に対してギャップ（空隙）を形成するためのものである。このギャップスペーサによって形成されるギャップを介して個別電極４３ｂと対向したインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板に静電引力を発生させる。４６は個別電極４３ｂに対して導通するような電圧印加パッドである。３０は振動板を形成したインク液室基板であって、該インク液室を構成する単結晶Ｓｉ基板には、異方性エッチングで形成した個々のインクノズルに対応して、静電引力によって駆動するシリコン薄膜振動板を備えた異方性エッチングで形成される液室と、そこへインクを供給するための共通液室が形成されている。両者は異方性ウェットエッチングで形成した流路によって連通されている。前述のように個々のインクノズルに対してインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板は、更に、電極基板の個別電極４３ｂに対向して配置される。
【００２７】
図２（Ｂ）に示すｂ領域は電極基板に形成したパッドに外部から電圧を印加するＦＰＣやワイヤーボンディング等の実装を行うためのインク液室基板３０のインク液室に開孔したパッド取り出し部である。Ｘ又はＹインクノズルの配置方向によって決まるインクの吐出方向である。電極基板の法線方向にインクノズルを配置した場合はＹの方向にインクを吐出し、電極基板に平行にインクノズルを配置した場合はＸの方向にインクを吐出する。本発明のインクジェットヘッドにおいてはインクの吐出方向は何れでもよい。
【００２８】
図３は、個別電極が別構成のインクジェットヘッドの他の構成例を説明するための図で、図３（Ａ）は本発明のインクジェットヘッドの上面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図を示す。本発明のインクジェットヘッドは振動板を形成したインク液室基板５０と電極基板６０の２つの部分から構成されている。インク液室基板５０を構成する単結晶Ｓｉ基板には、異方性ウェットエッチングで形成した個々のインクノズルに対応して、静電引力によって駆動するシリコン溝膜振動板を備えた異方性エッチングで形成された液室と、そこへインクを供給するための共通液室が形成されており、両者は異方性ウェットエッチングで形成した流路によって連通されている。前述のように個々のインクノズルに対応したインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板は更に、電極基板６０の個別電極に対向して配置されている。電極基板について順を追って説明する。
【００２９】
電極基板について詳細に説明すると、図３（Ｂ），図３（Ｃ）において、６１はｎ型、又は、ｐ型の不純物原子が１Ｅ１４／ｃｍ３〜１Ｅ１６／ｃｍ３含まれる単結晶Ｓｉ基板である。通常は、面配向（１００）の単結晶Ｓｉ基板を用いるが、プロセスに応じて（１１０）、又は（１１１）の単結晶Ｓｉ基板を用いても何ら問題はない。６３ｂはｎ型、又は、ｐ型の多結晶シリコン、或いは、単結晶シリコンからなる互いに絶縁分離された個別電極である。この個別電極は、イオン注入法、塗布拡散法、固体拡散法等の種々の不純物導入法により形成した不純物原子を望ましくは１Ｅ１８／ｃｍ３以上導入されている。６７は前記シリコン上に順次形成されたシリサイド、望ましくは、チタンシリサイドである。このように個別電極は６３ｂ，６７から構成されており、単結晶シリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜６２上に配置され、かつシリコン酸化膜で構成される絶縁物ギャップスペーサ６３ａ内に配置されている。６８はインク液室基板５０に形成された振動板と前記個別電極の絶縁を確保するための望ましくはＣＶＤ法、スパッタ法により形成されるシリコン窒化膜等の絶縁物である。この絶縁物を配置しなくてもインクジェットヘッド動作特性には影響しない。６３ａは熱酸化法等により形成したＳｉ酸化膜からなる絶縁膜ギャップスペーサであって、インク液室基板５０のインク液室と個別電極が形成された単結晶Ｓｉ基板に対してギャップ（空隙）を形成するためのものである。このギャップスペーサによって形成されるギャップを介して個別電極と対向したインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板に静電引力を発生させる。
【００３０】
６９は個別電極に対して導通するような電圧印加パッドである。インク液室を構成する単結晶Ｓｉ基板５０には、異方性ウェットエッチングで形成した個々のインクノズルに対応して、静電引力によって駆動するシリコン薄膜振動板を備えた異方性エッチンで形成される液室と、そこへインクを供給するための共通液室が形成されており、両者は異方性ウェットエッチングで形成された流路によって連通されている。前述のように個々のインクノズルに対応してインク液室を構成しているＳｉ薄膜振動板は、更に、電極基板６０の個別電極に対向して配置される。
【００３１】
図３（Ｂ）に示すｂ領域は電極基板に形成したパッドに外部から電圧を印加するＦＰＣワイヤーボンディング等の実装を行うためのインク液室基板５０に開孔したパッド取り出し部である。Ｘ又はＹはインクノズルの配置方向によって決まるインクの吐出方向である。電極基板の法線方向にインクノズルを配置した場合はＹの方向にインクを吐出し、電極基板に平行にインクノズルを配置した場合は、Ｘの方向にインクを吐出する。本発明のインクジェットヘッドにおいてはインクの吐出方向は何れでもよい。
【００３２】
次に、図４を参照して図１に示したインクジェットヘッドの作製工程について説明する。図４において、左側は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面を示し、右側には、図４の左側の図のＩ−Ｉ線断面を各工程に対応させて示した。最初に、厚さ４００μｍ〜７００μｍ、抵抗率５〜３０Ω−ｃｍ、面配向（１００）又は（１１１）、（１１０）、ｐ型、又は、ｎ型の単結晶シリコン基板２１の上に熱酸化法、ＣＶＤ法、スパッタ法等の手段により酸化Ｓｉ膜等の絶縁膜２２を形成する（図４（Ａ））。この絶縁膜２２は本発明のインクジェットヘッドの個別電極と単結晶シリコン基板２１の絶縁を確保する。
【００３３】
次に、イオン注入法、塗布拡散法、固体拡散法等の種々の不純物導入法より形成した不純物原子を望ましくは１Ｅ１８／ｃｍ３以上導入したｎ型、又は、ｐ型の多結晶シリコン、単結晶シリコン２３を絶縁膜２２上に形成する（図４（Ｂ））。
【００３４】
前記シリコン２３上にシリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜２４をＣＶＤ法、スパッタ法により順次形成し、通常のフォトリソグラフィーとドライエッチング又はウェットエッチングにより絶縁膜２４をパターンニングし個別電極領域を形成する（図４（Ｃ））。
【００３５】
次に、少なくとも酸素ガスを含む電気炉で前記シリコン２３を酸化する。この時、シリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜２４の無い第一の領域の前記シリコン２３は全て酸化し厚い酸化シリコン膜２３ａが形成され、一方、シリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜２４が有る第二の領域では前記シリコン２３の酸化が進行しないためシリコン膜２３と等しい膜厚のシリコン膜２３ｂが形成されている。この時、第一の領域の酸化シリコン膜２３ａと第二の領域のシリコン膜２３ｂの膜厚が各々異なるため領域間で段差ができる（図４（Ｄ））。この段差は本発明のインクジェットヘッドの振動板と個別電極のギャップとなる。ここで、前記酸素拡散防止の絶縁膜２４を除去しても何ら問題はないが、本説明では除去しない工程で説明する。
【００３６】
次に、伝導型がｐ型、又は、ｎ型、面方位（１１０）の単結晶シリコン基板１１の片面に振動板膜厚に等しくなる深さまでｐ型、或いは、ｎ型の伝導型を示す不純物を１Ｅ１９／ｃｍ３以上拡散させた拡散領域１２と、この拡散領域の反対の面にインク液室とインクノズルを規定する酸化Ｓｉ膜、窒化Ｓｉ膜、五酸化タンタル等の単結晶Ｓｉエッチングマスクパターン１３が形成されたインク液室基板１０を前記図４（Ｄ）に示した電極基板２０と接合する（図４（Ｅ））。この時、（１１０）単結晶Ｓｉ基板の上にＳｉ酸化膜を介し、振動板膜厚に等しい単結晶薄膜Ｓｉが形成されているＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ）基板と電極基板を接合しても良い。
【００３７】
電極基板とインク液室基板の接合は８００℃以上の温度で減圧又は常圧の酸素雰囲気で接合を行う直接接合法やＮａイオン、Ｈイオン等の可動イオンを含む絶縁膜を（１１０）単結晶Ｓｉ基板上にスパッタ法で全面形成した後、電界を印加しながら２００℃〜５００℃望ましくは３５０℃〜４５０℃の温度で接合する陽極接合法で行う。また、前記接合を行う前には電極基板のシリコン酸化膜２３ａの表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎ）等により研磨し接合表面を平滑にすることが望ましい。
【００３８】
電極基板２０とインク液室基板１０が接合された基板を単結晶Ｓｉエッチングマスクパターン１３が形成された側からＫＯＨ，ＴＭＡＨ等によって（１１０）単結晶Ｓｉ基板を異方性エッチングする。この時、高濃度に不純物を含む拡散領域１２でエッチングは自発的にストップし振動板１２が形成される（図４（Ｆ））。ＳＯＩ基板を異方性エッチングした場合はＳｉ酸化膜上でエッチングはストップする。なお、その場合は、ＳＯＩ基板のＳｉ酸化膜を除去しても何ら問題はない。
【００３９】
接合された基板上部にサンドブラスト加工やレーザ加工でインク供給用の流路１５が形成されているガラス板や金属板からなるインク液室カバー１４を張り付ける。パッド領域（ｂ領域）のみＳｉ薄膜振動板１２をエッチングにより除去し、Ａｕ等の電圧印加用パッド２５を形成し、本発明のインクジェットヘッドは完成する（図４（Ｇ））。
【００４０】
この時点で、インク液室側は異方性エッチングにより形成される個々のノズル１９に対応して個別液室１８とそこへインクを供給するための共通液室１６が形成され、両者は異方性エッチングで形成した流路１７で連通された構造となる。このインクジェットヘッドの個別電極パッド２５に電圧を印加した時、単結晶Ｓｉ振動板１２と個別電極２３ｂの間に静電力が働き、振動板１２は個別電極２３ｂ方向にたわみ、液室１８は引圧となりインク供給のための流路１７を経て共通液室１６から個別液室１８へとインクが供給される。電圧を切ると単結晶Ｓｉ振動板１２はＳｉの剛性によって元の位置へ戻り、このとき個別液室１８は加圧されノズル１９を経て矢印方向（Ｘ方向）にインクが吐出され、記録紙上へ着弾する。
【００４１】
なお、ここではインクの吐出方向は基板に対して水平方向の例で示したが、インクノズルの方向を変更することで基板の法線方向（Ｙ方向）にインクを吐出させることも出来る。また、本インクジェットヘッド作製フローでは、振動板とインク液室を形成する単結晶シリコン基板と電極基板を接合した後に異方性エッチングを行い振動板とインク液室とノズル部を形成した例を示したが、異方性エッチングを行いインク液室と振動板を形成した単結晶シリコン基板と電極基板を接合してからノズル部を形成してもよい。
【００４２】
次に、図５を参照して、図２に示したインクジェットヘッドの作製工程について説明する。図５において、左側の図は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面を、右側の図は図５の左側の図のＩ−Ｉ線断面を各工程に対応させて示した。最初に、厚さ４００μｍ〜７００μｍ、抵抗率５〜３０Ω−ｃｍ、面配向（１００）又は（１１１）、（１１０）、ｐ型、又は、ｎ型の単結晶Ｓｉ基板４１の上に熱酸化法、ＣＶＤ法、スパッタ法等の手段により酸化Ｓｉ膜等の絶縁膜４２を形成する（図５（Ａ））。この絶縁膜４２は本発明のインクジェットヘッドの個別電極と単結晶シリコン基板４１の絶縁を確保する。
【００４３】
次に、イオン注入法、塗布拡散法、固体拡散法等の種々の不純物導入法より形成した不純物原子を望ましくは１Ｅ１８／ｃｍ３以上導入したｎ型、又は、ｐ型の多結晶シリコン、単結晶シリコン４３を絶縁膜４２の上に形成する（図５（Ｂ））。
【００４４】
次に、前記シリコン４３の上にシリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜４４をＣＶＤ法、スパッタ法により順次形成し、通常のフォトリソグラフィーとドライエッチング又はウェットエッチングによりパターンニングし個別電極領域を形成する（図５（Ｃ））。
【００４５】
次に、少なくとも酸素ガスを含む電気炉で前記シリコン４３を酸化する。この時、シリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜４４の無い第一の領域の前記シリコン４３は全て酸化し厚い酸化シリコン膜４３ａが形成され、一方、シリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜４４が有る第二の領域では前記シリコン４３の酸化が進行しないため該シリコン膜４３と等しい膜厚のシリコン膜４３ｂが形成される。この時、第一の領域の酸化シリコン膜４３ａと第二の領域のシリコン膜４３ｂの膜厚が各々異なるため領域間で段差ができる（図５（Ｄ））。この段差は本発明のインクジェットヘッドの振動板と個別電極のギャップとなる。ここで、酸素拡散防止の絶縁膜４４を除去した後で酸素ガスを含む電気炉で前記シリコン４３を酸化し該シリコン４３の上に酸化シリコン膜４５を形成する（図５（Ｅ））。ここで、前記酸化膜４５を形成しなくても何ら問題ないが、本説明では該酸化シリコン酸化膜４５を形成した場合で説明する。
【００４６】
次に、伝導型がｐ型、又は、ｎ型、面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板３１の片面に振動板膜厚に等しくなる深さまでｐ型、或いは、ｎ型の伝導型を示す不純物を１Ｅ１９／ｃｍ３以上拡散させた拡散領域３２と、この拡散領域の反対の面にインク液室とインクノズルを規定する酸化Ｓｉ膜、窒化Ｓｉ膜、五酸化タンタル等の単結晶Ｓｉエッチングマスクパターン３３が形成されたインク液室基板３０を前述のごとくして作成した図５（Ｅ）に示す電極基板４０と接合する。この時、（１１０）単結晶Ｓｉ基板の上にＳｉ酸化膜を介し、振動板膜厚に等しい単結晶薄膜Ｓｉが形成されている、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ）基板と電極基板を接合しても良い。
【００４７】
電極基板４０とインク液室基板３０の接合は８００℃以上の温度で減圧又は常圧の酸素雰囲気で接合を行う直接接合法やＮａイオン、Ｈイオン等の可動イオンを含む絶縁膜を（１１０）単結晶Ｓｉ基板上にスパッタ法で全面形成した後、電界を印加しながら２００℃〜５００℃望ましくは３５０℃〜４５０℃の温度で接合する陽極接合法で行う。また、前記接合を行う前には電極基板のシリコン酸化膜４３ａの表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎ）等により研磨し接合表面を平滑にすることが望ましい（図５（Ｆ））。
【００４８】
電極基板４０とインク液室基板３０が接合された基板を単結晶Ｓｉエッチングマスクパターン３３が形成された側からＫＯＨ，ＴＭＡＨ等によって（１１０）単結晶Ｓｉ基板を異方性エッチングする。この時、高濃度に不純物を含む拡散領域でエッチングは自発的にストップし振動板３２が形成される（図５（Ｇ））。ＳＯＩ基板を異方性エッチングした場合はＳｉ酸化膜上でエッチングはストップする。この場合、ＳＯＩ基板のＳｉ酸化膜を除去しても何ら問題はない。
【００４９】
接合された基板上部にサンドブラスト加工やレーザ加工でインク供給用の流路３５が形成されているガラス板や金属板からなるインク液室カバー３４を張り付ける。パッド領域（ｂ領域）のみＳｉ薄膜振動板３２をエッチングにより除去し、Ａｕ等の電圧印加用パッド４６を形成し、本発明のインクジェットヘッドは完成する（図５（Ｈ））。
【００５０】
この時点で、インク液室側は異方性エッチングにより形成される個々のノズル３９に対応して個別液室３８とそこへインクを供給するための共通液室３６が形成され、両者は異方性エッチングで形成した流路３７で連通された構造となる。このインクジェットヘッドの個別電極パッド４６に電圧を印加した時、単結晶Ｓｉ振動板３２と個別電極４３ｂとの間に静電力が働き、振動板３２は個別電極４３ｂの方向にたわみ、液室３８は引圧となりインク供給のための流路３７を経て共通液室３６から個別液室３８へとインクが供給される。電圧を切ると単結晶Ｓｉ振動板３２はＳｉの剛性によって元の位置へ戻り、このとき個別液室３８は加圧されノズル３９を経て矢印Ｘ方向にインクを吐出し、記録紙上へ着弾する。
【００５１】
なお、ここではインクの吐出方向は基板に対して水平方向の例で示したが、インクノズルの方向を変更することで基板の法線方向（Ｙ方向）にインクを吐出させることも出来る。また、本インクジェットヘッド作製フローでは、振動板とインク液室を形成する単結晶シリコン基板と電極基板を接合した後で異方性エッチングを行い振動板とインク液室とノズル部を形成した例を示したが、異方性エッチングを行いインク液室と振動板を形成した単結晶シリコン基板と電極基板を接合してからノズル部を形成してもよい。
【００５２】
次に、図６を参照して図３に示したインクジェットヘッドの作製工程について説明する。図６において、左側の図は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面を、右側の図は図６の左側の図のＩ−Ｉ線断面を各工程に対応させて示した。最初に、厚さ４００μｍ〜７００μｍ、抵抗率５〜３０Ω−ｃｍ、面配向（１００）又は（１１１）、（１１０）、ｐ型、又は、ｎ型の単結晶Ｓｉ基板６１の上に熱酸化法、ＣＶＤ法、スパッタ法等の手段により酸化Ｓｉ膜等の絶縁膜６２を形成する（図６（Ａ））。この絶縁膜６２は本発明のインクジェットヘッドの個別電極と単結晶シリコン基板６１の絶縁を確保する。
【００５３】
次に、イオン注入法、塗布拡散法、固体拡散法等の種々の不純物導入法より形成した不純物原子を望ましくは１Ｅ１８／ｃｍ３以上導入したｎ型、又は、ｐ型の多結晶シリコン、単結晶シリコン６３を６２上に形成する（図６（Ｂ））。
【００５４】
前記シリコン６３上にシリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜６４をＣＶＤ法、スパッタ法により順次形成し、通常のフォトリソグラフィーとドライエッチング又はウェットエッチングによりパターンニングし個別電極領域を形成する（図６（Ｃ））。
【００５５】
次に、少なくとも酸素ガスを含む電気炉で前記シリコン６３を酸化する。この時、シリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜６４の無い第一の領域の前記シリコン６３は全て酸化し厚い酸化シリコン膜６３ａが形成され、一方、シリコン窒化膜等の酸素拡散防止の絶縁膜６４が有る第二の領域では前記シリコン６３の酸化が進行しないため、該シリコン６３と等しい膜厚のシリコン膜６３ｂが形成される。この時、第一の領域の酸化シリコン膜６３ａと第二の領域のシリコン膜６３ｂの膜厚が各々異なるため領域間で段差ができる（図６（Ｄ））。この段差は本発明のインクジェットヘッドの振動板と個別電極のギャップとなる。
【００５６】
次に、前記酸素拡散防止の絶縁膜６４を除去し、シリコンとシリサイドを形成するような金属６６、望ましくはチタンを全面に成膜し、窒素雰囲気でＲＴＡ装置、或いは、ファーネスを用いたアニールを行う。この時、Ｓｉ表面が露出している個別電極６３ｂでシリサイド化反応がおき、シリサイド６７、望ましくはチタンシリサイドが前記シリコン６３ｂ上に形成され、前記第一の酸化シリコン膜６３ａ上ではシリサイド化反応は起きない（図６（Ｅ））。
【００５７】
次に、ウェットエッチングによりシリサイド層６７以外のシリサイド化反応が起きない領域の金属を全面、同時に除去する。チタンを用いた場合、アンモニア水と過酸化水素水と水の混合溶液が用いられる（図６（Ｆ））。
【００５８】
次に、全面に振動板と前記個別電極の絶縁を確保するための望ましくはＣＶＤ法、スパッタ法により形成されるシリコン窒化膜等の絶縁物を形成し通常のフォトリソ、エッチングを行い、シリサイド６７上にのみ絶縁物６８をパターニングする（図６（Ｇ））。ここで、前記絶縁膜６８を形成しなくても何ら問題はないが、本説明では前記絶縁物６８を形成する工程で説明する。
【００５９】
次に、伝導型がｐ型、又は、ｎ型、面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板５１の片面に振動板膜厚に等しくなる深さまでｐ型、或いは、ｎ型の伝導型を示す不純物を１Ｅ１９／ｃｍ３以上拡散させた拡散領域５２と、この拡散領域の反対の面にインク液室とインクノズルを規定する酸化Ｓｉ膜、窒化Ｓｉ膜、五酸化タンタル等の単結晶Ｓｉエッチングマスクパターン５３が形成されたインク液室基板５０を図６（Ｇ）に示した電極基板６０と接合する。この時、（１１０）単結晶Ｓｉ基板の上にＳｉ酸化膜を介し、振動板膜厚に等しい単結晶薄膜Ｓｉが形成されている、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ）基板と電極基板を接合しても良い。
【００６０】
電極基板とインク液室基板の接合は８００℃以上の温度で減圧又は常圧の酸素雰囲気で接合を行う直接接合法やＮａイオン、Ｈイオン等の可動イオンを含む絶縁膜を（１１０）単結晶Ｓｉ基板上にスパッタ法で全面形成した後、電界を印加しながら２００℃〜５００℃望ましくは３５０℃〜４５０℃の温度で接合する陽極接合法で行う。また、前記接合を行う前には電極基板のシリコン酸化膜６３ａの表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎ）等により研磨し接合表面を平滑にすることが望ましい（図６（Ｈ））。
【００６１】
電極基板６０とインク液室基板５０が接合された基板を単結晶Ｓｉエッチングマスクパターン５３が形成された側からＫＯＨ，ＴＭＡＨ等によって（１１０）単結晶Ｓｉ基板５１を異方性エッチングする。この時、高濃度に不純物を含む拡散領域でエッチングは自発的にストップし振動板５２が形成される。ＳＯＩ基板を異方性エッチングした場合はＳｉ酸化膜上でエッチングはストップする。なお、その場合、ＳＯＩ基板のＳｉ酸化膜を除去しても何ら問題はない（図６（Ｉ））。
【００６２】
接合された基板上部にサンドブラスト加工やレーザ加工でインク供給用の流路５５が形成されているガラス板や金属板からなるインク液室カバー５４を張り付ける。パッド領域（ｂ領域）のみＳｉ薄膜振動板５２をエッチングにより除去し、Ａｕ等の電圧印加用パッド６９を形成し、本発明のインクジェットヘッドは完成する（図６（Ｊ））。この時点で、インク液室側は異方性エッチングにより形成される個々のノズル５９に対応した個別液室５８とそこへインクを供給するための共通液室５６が形成され、両者は異方性エッチングで形成した流路５７で連通された構造となる。
【００６３】
このインクジェットヘッドの個別電極パッド６９に電圧を印加した時、単結晶Ｓｉ振動板５２と個別電極６３ｂ，６７との間に静電力が働き、振動板５２は個別電極６３ｂ，６７方向にたわみ、液室５８は引圧となりインク供給のための流路５７を経て共通液室５６から個別液室５８へとインクが供給される。電圧を切ると単結晶Ｓｉ振動板５２はＳｉの剛性によって元の位置へ戻り、このとき個別液室５８は加圧されノズル５９を経て矢印Ｘ方向にインクが吐出され、記録紙上へ着弾する。なお、ここではインクの吐出方向は基板に対して水平方向の例で示したが、インクノズルの方向を変更することで基板の法線方向（Ｙ方向）にインクを吐出させることも出来る。また、本インクジェットヘッド作製フローでは、振動板とインク液室を形成する単結晶シリコン基板と電極基板を接合した後に異方性エッチングを行い振動板とインク液室とノズル部を形成した例を示したが、異方性エッチングを行いインク液室と振動板を形成した単結晶シリコン基板と電極基板を接合してからノズル部を形成してもよい。
【００６４】
（実施例１）
図７は、本発明の実施例１を説明するための図で、図７（Ａ）は図２（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を、図７（Ｂ）は図２（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットヘッドは前述の図５に示した作製フローで作製した。４１は面方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｐ型単結晶Ｓｉ基板である。４３ａは振動板３２と個別電極４３ｂのギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。この時、シリコン酸化膜厚は個別電極４３ｂ上で２００ｎｍ、個別電極４３ｂと単結晶シリコン基板４１間で３００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。４３ｂはイオン注入法により形成したリン原子を不純物濃度１Ｅ２０／ｃｍ３含む厚さ５００ｎｍのｎ型多結晶シリコンからなる個別電極である。４６はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極４３ｂに印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板３１をＫＯＨで異方性エッチングして形成したボロン不純物原子を１Ｅ２０／ｃｍ３以上含む膜厚３μｍの振動板３２がギャップスペーサのＳｉ酸化膜４３ａと直接接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板３１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室３８と、そこへインクを供給する共通液室３６が形成され、両者が流路３７によって連通されている。
【００６５】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路３５が形成されたガラス板３４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板３２を電気的に接地し電極パッド４６を介して個別電極４３ｂに正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板３２と個別電極間４３ｂとの間に静電引力が働き、振動板３２は個別電極４３ｂの方向に引かれた。このときインク液室３８は引圧となり、インク供給のための流路３７を経て共通液室３６から個別液室３８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板３２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室３８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル３９を経てインクが矢印Ｘ方向へ吐出され、記録紙上へ着弾し、記録された。
【００６６】
（実施例２）
図８は、本発明の実施例２を説明するための図で、図８（Ａ）は図１（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を示し、図８（Ｂ）は図１（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットは前述の図４に示したフローに従って作製した。２１は面方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｎ型単結晶Ｓｉ基板である。２３ａは振動板１２と個別電極２３ｂのギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。個別電極２３ｂと単結晶シリコン基板２１と間のＳｉ酸化膜２２は厚さ３００ｎｍであってギャップは０．５μｍである。２３ｂはイオン注入法により形成したボロン原子を不純物濃度１Ｅ２０／ｃｍ３含む厚さ５００ｎｍのｐ型多結晶シリコンからなる個別電極である。個別電極２３ｂ上にはＬＰＣＶＤ法により形成した、厚さ１００ｎｍの窒化シリコン膜２４が配置されている。２５はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極２３ｂに印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板１１をＫＯＨで異方性エッチングして形成したリン不純物原子を１Ｅ２０／ｃｍ３以上含む膜厚３μｍの振動板１２がギャップスペーサのＳｉ酸化膜２３ａと静電界印加によって陽極接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板１１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室１８と、そこへインクを供給する共通液室１６が形成され、両者が流路１７によって連通されている。
【００６７】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路１５とインクノズル１９が形成されたガラス板１４がインク液室１８の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板１２を電気的に接地し、電極パッド２５を介して個別電極２３ｂに正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板１２と個別電極２３ｂ間に静電引力が働き、振動板１２は個別電極２３ｂ方向に引かれた。このときインク液室１８は引圧となり、インク供給のための流路１７を経て共通液室１６から個別液室１８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板１２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室１８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル１９を経てインクが矢印Ｙ方向へ吐出され、記録紙上へ着弾し記録された。
【００６８】
（実施例３）
図９は、本発明の実施例３を説明するための図で、図９（Ａ）は図３（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を、図９（Ｂ）は図３（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットは前述の図６に示したフローに従って作製した。６１は面方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｎ型単結晶Ｓｉ基板である。６３ａは振動板５２と個別電極のギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。個別電極と単結晶シリコン基板６１との間のシリコン酸化膜厚は厚さで３００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。６３ｂはｐ型、又は、ｎ型の伝導型を示す不純物原子を含まない多結晶シリコンからなる個別電極である。６７は前記多結晶シリコン６３ｂ上に順次形成された厚さ６０ｎｍのチタンシリサイドである。このように、本実施例の個別電極は多結晶シリコン６３ｂとチタンシリサイド６７で構成されている。
【００６９】
更に、個別電極６３ｂ，６７上にはＬＰＣＶＤ法により形成した厚さ１００ｎｍの酸化シリコン膜６８が形成されている。６９はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極６３ｂ，６７に印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板５１をＫＯＨで異方性エッチングして形成したリン不純物原子を１Ｅ２０／ｃｍ３以上含む膜厚３μｍの振動板５２がギャップスペーサのＳｉ酸化膜６３ａと静電界印加によって陽極接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板５１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室５８と、そこへインクを供給する共通液室５６が形成され、両者が流路５７によって連通されている。
【００７０】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路５５が形成されたガラス板５４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板５２を電気的に接地し電極パッド６９を介して個別電極６３ｂ，６７に正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板５２と個別電極間６３ｂ，６７に静電引力が働き、振動板５２は個別電極６３ｂ，６７方向に引かれた。このときインク液室５８は引圧となり、インク供給のための流路５７を経て共通液室５６から個別液室５８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板５２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室５８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル５９を経てインクが矢印Ｘ方向へ吐出され、記録紙上へ着弾し記録された。
【００７１】
（実施例４）
図１０は、本発明の実施例４を説明するための図で、図１０（Ａ）は図２（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を、図１０（Ｂ）は図２（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットは前述の図５に示した作製フローを基本に作製した。４１は面方方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｐ型単結晶Ｓｉ基板である。４３ａは振動板３２と個別電極４３ｂとの間のギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。個別電極４３ｂと単結晶シリコン基板４１との間の酸化膜シリコン膜４２の厚さは３００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。４３ｂはイオン注入法により形成したリン原子を不純物濃度１Ｅ２０／ｃｍ３含む厚さ３００ｎｍのｐ型多結晶シリコンからなる個別電極である。個別電極４３ｂ上には保護膜であるシリコン酸化膜は形成しなかった。４６はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極４３ｂに印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板３１を厚さ１５０ｎｍのＳｉ酸化膜３２ｂ上までＫＯＨで異方性エッチングで形成した厚さ３μｍの単結晶Ｓｉ振動板３２ａがギャップスペーサのＳｉ酸化膜４３ａと直接接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板３１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室３８と、そこへインクを供給する共通液室３６が形成され、両者が流路３７によって連通されている。
【００７２】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路３５が形成されたガラス板３４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板３２を電気的に接地し、電極パッド４６を介して個別電極４３ｂに正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板３２と個別電極間４３ｂとの間に静電引力が働き、振動板３２は個別電極４３ｂの方向に引かれた。このときインク液室３８は引圧となり、インク供給のための流路３７を経て共通液室３６から個別液室３８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板３２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室３８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル３９を経てインクが矢印Ｘ方向へ吐出され記録紙上へ着弾し記録された。
【００７３】
（実施例５）
図１１は、本発明の実施例５を説明するための図で、図１１（Ａ）は図３（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を、図１１（Ｂ）は図３（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットは前述の図６に示したフローに従って作製した。６１は面方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｎ型単結晶Ｓｉ基板である。６３ａは振動板５２と個別電極のギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。個別電極６３ｂと単結晶シリコン基板６１間のシリコン酸化膜厚は厚さで３００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。６３ｂはイオン注入法により形成したリン原子を不純物濃度１Ｅ２０／ｃｍ３含む厚さ３００ｎｍのｎ型単結晶シリコンの個別電極である。６７は前記単結晶シリコン６３ｂ上に順次形成された厚さ１００ｎｍのチタンシリサイドである。このように、本実施例の個別電極は単結晶シリコン６３ｂとチタンシリサイド６７で構成されている。個別電極上には保護膜であるシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の絶縁物は形成しなかった。６９はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極に印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板５１をＫＯＨで異方性エッチングして形成したボロン不純物原子を１Ｅ２０／ｃｍ３以上含む膜厚３μｍの振動板５２がギャップスペーサのＳｉ酸化膜６３ａと直接接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板５１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室５８と、そこへインクを供給する共通液室５６が形成され、両者が流路５７によって連通されている。
【００７４】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路５５とインクノズル５９が形成されたガラス板５４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板５２を電気的に接地し電極パッド６９を介して個別電極に正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板５２と個別電極間に静電引力が働き、振動板５２は個別電極の方向に引かれた。このときインク液室５８は引圧となり、インク供給のための流路５７を経て共通液室５６から個別液室５８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板５２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室５８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル５９を経てインクが矢印Ｙ方向へ吐出され記録紙上へ着弾し記録された。
【００７５】
（実施例６）
図１２は、本発明の実施例６を説明するための図で、図１２（Ａ）は図３（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を、図１２（Ｂ）は図３（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ断面を各々示している。インクジェットは前述の図６に示したフローに従って作製した。６１は面方方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｐ型単結晶Ｓｉ基板である。６３ａは振動板５２と個別電極とのギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。個別電極と単結晶シリコン基板６１との間の酸化膜厚は３００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。６３ｂはｐ型、又は、ｎ型の伝導型を示す不純物原子を含まない単結晶シリコンからなる個別電極である。６７は前記単結晶シリコン６３ｂ上に順次形成された厚さ５０ｎｍのチタンシリサイドである。このように、本実施例の個別電極は単結晶シリコン６３ｂとチタンシリサイド６７で構成されている。
【００７６】
更に、個別電極上にはＬＰＣＶＤ法により形成した、厚さ１５０ｎｍの窒化シリコン膜６８が形成されている。６９はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極に印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板５１を厚さ１５０ｎｍのＳｉ酸化膜５２ｂ上までＫＯＨで異方性エッチングで形成した厚さ２μｍの単結晶Ｓｉ振動板５２ａがギャップスペーサのＳｉ酸化膜６３ａと静電界印加によって陽極接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板５１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室５８と、そこへインクを供給する共通液室５６が形成され、両者が流路５７によって連通されている。
【００７７】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路５５が形成されたガラス板５４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板５２を電気的に接地し電極パッド６９を介して個別電極に正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板５２と個別電極間に静電引力が働き、振動板５２は個別電極の方向に引かれた。このときインク液室５８は引圧となり、インク供給のための流路５７を経て共通液室５６から個別液室５８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板５２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室５８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル５９を経てインクが矢印Ｘ方向へ吐出され記録紙上へ着弾し記録された。
【００７８】
（実施例７）
図１３は、本発明の実施例７を説明するための図で、図１３（Ａ）は図２（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を、図１３（Ｂ）は図２（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットは前述の図５に示した作製フローで作製した。４１は面方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｎ型単結晶Ｓｉ基板である。４３ａは振動板３２と個別電極４３ｂのギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。この時、シリコン酸化膜は個別電極４３ｂ上で２００ｎｍ、個別電極と単結晶シリコン基板４１間で３００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。４３ｂはイオン注入法により形成したリン原子を不純物濃度１Ｅ２０／ｃｍ３含む厚さ３００ｎｍのｎ型単結晶シリコンの個別電極である。４６はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極４３ｂに印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板３１をＫＯＨで異方性エッチングして形成したボロン不純物原子を１Ｅ２０／ｃｍ３以上含む膜厚２μｍの振動板３２がギャップスペーサのＳｉ酸化膜４３ａと直接接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板３１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室３８と、そこへインクを供給する共通液室３６が形成され、両者が流路３７によって連通されている。
【００７９】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路３５が形成されたガラス板３４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板３２を電気的に接地し電極パッド４６を介して個別電極４３ｂに正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板３２と個別電極間４３ｂとの間に静電引力が働き、振動板３２は個別電極４３ｂの方向に引かれた。このときインク液室３８は引圧となり、インク供給のための流路３７を経て共通液室３６から個別液室３８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板３２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室３８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル３９を経てインクが矢印Ｘ方向へ吐出され記録紙上へ着弾し記録された。
【００８０】
（実施例８）
図１４は、本発明の実施例８を説明するための図で、図１４（Ａ）は図２（Ａ）の個別電極部の断面であるＢ−Ｂ線断面を示し、図１４（Ｂ）は図２（Ａ）のパッド部の断面であるＣ−Ｃ線断面を各々示している。インクジェットは前述の図５に示した作製フローを基本に作製した。４１は面方方位（１００）、抵抗率１０〜２０Ω−ｃｍのｐ型単結晶Ｓｉ基板である。４３ａは振動板３２と個別電極４３ｂのギャップスペーサであって、Ｈ２ガスとＯ２ガス雰囲気のパイロ酸化炉で形成したＳｉ酸化膜である。個別電極４３ｂと単結晶シリコン基板４１との間の酸化シリコン膜厚は２００ｎｍであって、ギャップは０．５μｍである。４３ｂはＣＶＤ法による形成したボロン原子を不純物濃度１Ｅ２０／ｃｍ３含む厚さ３００ｎｍのｐ型の非晶質シリコンからなる個別電極である。個別電極４３ｂ上には保護膜であるシリコン酸化膜は形成しなかった。４６はスパッタ法により形成したＡｕであって駆動電圧を個別電極４３ｂに印加する電極パッドである。面方位（１１０）の単結晶Ｓｉ基板３１を厚さ１５０ｎｍのＳｉ酸化膜３２ｂ上までＫＯＨで異方性エッチングで形成した厚さ２μｍの単結晶Ｓｉ振動板３２ａがギャップスペーサのＳｉ酸化膜４３ａと静電界印加で陽極接合されている。面方位（１１０）単結晶Ｓｉ基板３１には、ＫＯＨの異方性エッチングで形成したインク液室３８と、そこへインクを供給する共通液室３６が形成され、両者が流路３７によって連通されている。
【００８１】
更に、サンドブラスト加工でインク供給用の流路３５が形成されたガラス板３４がインク液室の上に張り付けられている。このようなインクジェットヘッドにおいて、振動板３２を電気的に接地し電極パッド４６を介して個別電極４３ｂに正の駆動電圧を印加し、一定周波数で駆動した。電圧を印加したとき振動板３２と個別電極間４３ｂに静電引力が働き、振動板３２は個別電極４３ｂ方向に引かれた。このときインク液室３８は引圧となり、インク供給のための流路３７を経て共通液室３６から個別液室３８へインクが供給された。駆動電圧の周波数に対応して振動板３２はＳｉの剛性により元の位置へと戻り、このとき個別液室３８は加圧され、単結晶Ｓｉ基板中に形成されたノズル３９を経てインクが矢印Ｘ方向へ吐出され記録紙上へ着弾し記録された。
【００８２】
【発明の効果】
請求項１記載のインクジェットヘッドにおいては、単結晶シリコン基板上に形成された個別電極は、互いに絶縁物で分離されているので、個別電極間や個別電極と支持体である単結晶シリコン基板間のリーク電流を抑制でき低消費電力のインクジェットヘッドが実現できる。また、個別電極間の耐圧マージンが向上しインクジェットの駆動電圧の自由度が広がる。更に、少なくともｎ型、又は、ｐ型の伝導型を示す不純物原子を含むシリコンで個別電極が形成されるので、個別電極の抵抗を低減することができ、高速動作が可能となる。
【００８３】
請求項２記載のインクジェットヘッドにおいては、個別電極は、ｎ型、又は、ｐ型の伝導型を示す不純物濃度が１Ｅ１８／ｃｍ３以上含まれたシリコンで形成されているので、駆動電圧を印加する電極パッドと個別電極で容易にオーミックコンタクトが得られ、信頼性が向上する。また、個別電極のシート抵抗が減少するため高速動作が可能となる。
【００８４】
請求項３記載のインクジェットヘッドにおいては、個別電極を形成しているシリコンに含まれる不純物原子はリン（Ｐ）、又は、砒素（Ａｓ）であるので既存のＬＳＩ半導体デバイスのプロセスラインが使用できるため、製造コストを低減できる。
【００８５】
請求項４記載のインクジェットヘッドにおいては、個別電極を形成しているシリコンに含まれる不純物原子はボロン（Ｂ）であるので既存のＬＳＩ半導体デバイスのプロセスラインが使用できるため、製造コストを低減できる。
【００８６】
請求項５記載のインクジェットヘッドにおいては、個別電極は、シリコンと該シリコン上に順次形成されたシリサイドから構成されているので個別電極のシート抵抗を大幅に低減でき、高速動作が可能となる。
【００８７】
請求項６記載のインクジェットヘッドにおいては、単結晶シリコン基板上に形成された個別電極は、互いに絶縁物で分離されているので、個別電極間や個別電極と支持体である単結晶シリコン基板間のリーク電流を抑制でき低消費電力のインクジェットヘッドが実現できる。また、個別電極間の耐圧マージンが向上し、インクジェットの駆動電圧の自由度が広がる。更に、シリコンとその上に順次形成されたシリサイドから個別電極が構成されるので、不純物原子を導入することなしに個別電極のシート抵抗が低減でき、高速動作が可能となる。
【００８８】
請求項７記載のインクジェットヘッドにおいては、個別電極に形成されるシリサイドはチタンシリサイドであるので、耐熱性に優れるため、後工程における熱処理の制限が少なくなりプロセス設計の自由度が広がる。また、既存のＬＳＩ半導体デバイスのプロセスラインが使用でき、製造コストが低減できる。
【００８９】
請求項８記載のインクジェットヘッドの個別電極においては、シリコン上、又はシリコン上に形成されたシリサイド上に絶縁層が形成されているのでインクジェット動作時に振動板と個別電極間の短絡による動作不良を防止することが出来る。
【００９０】
請求項９記載のインクジェットヘッドの個別電極においては、シリコン上、又は、シリコン上に順次形成されたシリサイド上に配置される絶縁物はシリコン窒化膜であるので絶縁性に優れ、インクジェット動作時に振動板と個別電極間の短絡による動作不良を防止することが出来る。また、既存のＬＳＩ半導体デバイスのプロセスラインが使用できることや、本発明のインクジェットヘッドの作製工程において、シリコンからなる個別電極を形成する時の酸化マスクとして用いたシリコン窒化膜をそのまま個別電極上の絶縁物として用いることが出来るため、工程が短縮できる。
【００９１】
請求項１０記載のインクジェットヘッドの個別電極においては、シリコン上、又は、シリコン上に順次形成されたシリサイド上に配置される絶縁物はシリコン酸化膜であるので絶縁性に優れ、インクジェット動作時に振動板と個別電極間の短絡による動作不良を防止することが出来る。また、既存のＬＳＩ半導体デバイスのプロセスラインが使用できるので製造コストを低減できる。
【００９２】
請求項１１記載のインクジェットヘッドの作製方法においては、順次、単結晶シリコン基板を熱酸化する工程と不純物を含むシリコンを形成する工程と該シリコン上にパターニングされたシリコン窒化膜を形成する工程と該シリコンを熱酸化によりシリコン酸化膜へ変質する電極基板形成の第一工程と、前記電極基板とシリコン基板を接合した後に振動板とインク液室、インクノズルを形成する工程、或いは、シリコン基板に振動板を形成した後に前記電極基板と接合しインク液室とインクノズルを形成する第二の工程を有し、順次、作製するので個別電極と振動板のギャップの精密な制御が可能となる。また、ウェハー面内のギャップ均一性を容易に確保出来るため、チップ間のインクジェットヘッド特性のバラツキを小さくすることが出来る。
【００９３】
請求項１２記載のインクジェットヘッドの作成方法は、請求項１又は請求項６記載のインクジェットヘッドを作成する作製方法において、順次、単結晶シリコン基板を熱酸化する工程と不純物を含まないシリコン、或いは、ｎ型、又は、ｐ型の伝導型を示す不純物原子を含むシリコンを形成する工程と前記シリコン上にパターニングされたシリコン窒化膜を形成する工程とシリコンを熱酸化によりシリコン酸化膜へ変質する工程とシリコン窒化膜を除去しチタンを成膜し、熱処理とエッチングにより前記シリコン上にのみチタンシリサイドを形成する電極基板形成の第一の工程と、前記電極基板とシリコン基板を接合した後に振動板とインク液室、インクノズルを形成する工程、或いは、シリコン基板に振動板を形成した後に前記電極基板と接合しインク液室とインクノズルを形成する第二の工程を有し、順次作製するので、個別電極と振動板のギャップの精密な制御が可能となる。また、ウェハー面内のギャップ均一性を容易に確保出来るため、チップ間のインクジェットヘッド特性のバラツキが小さくなるばかりでなく、低いシート抵抗の個別電極を制御性良く容易に形成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるインクジェットヘッドの一構成例を説明するための要部断面図である。
【図２】本発明によるインクジェットヘッドの他の構成例を説明するための要部断面図である。
【図３】本発明によるインクジェットヘッドの他の構成例を説明するための要部断面図である。
【図４】図１に示したインクジェットヘッドの作製工程を説明するための要部断面図である。
【図５】図２に示したインクジェットヘッドの作製工程を説明するための要部断面図である。
【図６】図３に示したインクジェットヘッドの作製工程を説明するための要部断面図である。
【図７】本発明の実施例１を説明するための要部断面図である。
【図８】本発明の実施例２を説明するための要部断面図である。
【図９】本発明の実施例３を説明するための要部断面図である。
【図１０】本発明の実施例４を説明するための要部断面図である。
【図１１】本発明の実施例５を説明するための要部断面図である。
【図１２】本発明の実施例６を説明するための要部断面図である。
【図１３】本発明の実施例７を説明するための要部断面図である。
【図１４】本発明の実施例８を説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
１０，３０，５０…インク液室基板、２０，４０，６０…電極基板、１１，３１，５１…シリコン基板、１２，３２，５２…振動板、１８，３８，５８…加圧液室、２１，４１，６１…シリコン基板、２２，４２，６２…絶縁膜、２３ａ，４３ａ，５３ａ…ギャップスペーサ、２３ｂ，４３ｂ，６３ｂ…個別電極、６７…シリサイド。
Claims (12)
- インク滴を吐出する単一又は複数のノズルと、該ノズルに連通するインク流路と、該流路と接して設けられた振動板と、該振動板に空間を経て対向して設けられた個別電極とを有し、該個別電極と前記振動板との間に電圧を印加することにより、前記振動板に変形を生じさせるインクジェットヘッドであって、前記振動板と個別電極との間にギャップを形成するための絶縁物からなるギャップスペーサを形成し、該個別電極に電圧を印加して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、前記個別電極は互いに絶縁分離されたｎ型又はｐ型の伝導型を示す不純物原子を含むシリコンであって、単結晶シリコン基板に形成された絶縁物上に配置され、かつ、前記絶縁物のギャップスペーサ内に配置されたことを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、個別電極は、ｎ型又はｐ型の伝導型を示す不純物原子が１Ｅ１８／ｃｍ３以上含まれたシリコンで形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、シリコンからなる個別電極はリン（Ｐ）、又は、砒素（Ａｓ）が含まれていることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、シリコンからなる個別電極はボロン（Ｂ）が含まれていることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、個別電極はｎ型又はｐ型の不純物を含むシリコンと該シリコン上に順次形成されたシリサイドから構成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
- インク滴を吐出する単一又は複数のノズルと、該ノズルに連通するインク流路と、該流路と接して設けられた振動板と、該振動板に空間を経て対向して設けられた個別電極とを有し、該個別電極と前記振動板との間に電圧を印加することにより、前記振動板に変型を生じさせるインクジェットヘッドであって、前記振動板と個別電極との間にギャップを形成するための絶縁物からなるギャップスペーサを形成し、該個別電極に電圧を印加し、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、前記個別電極は互いに絶縁分離されたｎ型又はｐ型の伝導型を示す不純物原子を含まないシリコンと前記単結晶シリコン基板上に順次形成されたシリサイドであって、絶縁物上に配置され、かつ、前記絶縁物のギャップスペーサ内に配置されたことを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項５又は６記載のインクジェットヘッドにおいて、前記個別電極に配置されるシリサイドはチタンシリサイドであることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項１乃至７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの個別電極において、シリコン上、又は、該シリコン上に順次形成されたシリサイド上に絶縁物が形成されてなることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項８記載のインクジェットヘッドの個別電極において、多結晶シリコン上、又は、シリコン上に順次形成されたシリサイド上に配置される絶縁物はシリコン窒化膜であることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項８記載のインクジェットヘッドの個別電極において、多結晶シリコン上、又は、シリコン上に順次形成されたシリサイド上に配置される絶縁物はシリコン酸化膜であることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 請求項１記載のインクジェットヘッドの作製方法において、順次、単結晶シリコン基板を熱酸化する工程と不純物を含むシリコンを形成する工程と該シリコン上にパターニングされたシリコン窒化膜を形成する工程と該多結晶シリコンを熱酸化によりシリコン酸化膜へ変質する電極基板形成の第一工程と、前記電極基板とシリコン基板を接合した後に振動板とインク液室、インクノズルを形成する工程、或いは、シリコン基板に振動板を形成した後に前記電極基板と接合しインク液室とインクノズルを形成する第二の工程を有し、第一及び第二の工程に従って、順次、作製することを特徴とするインクジェットヘッドの作製方法。
- 請求項１又は６記載のインクジェットヘッドの作製方法において、順次、単結晶シリコン基板を熱酸化する工程と不純物を含まないシリコン、或いは、ｎ型又はｐ型の伝導型を示す不純物原子を含むシリコンを形成する工程と前記シリコン上にパターニングされたシリコン窒化膜を形成する工程とシリコンを熱酸化によりシリコン酸化膜へ変質する工程とシリコン窒化膜を除去しチタンを成膜し、熱処理とエッチングにより前記シリコン上にのみチタンシリサイドを形成する電極基板形成の第一の工程と、前記電極基板とシリコン基板を接合した後に振動板とインク液室、インクノズルを形成する工程、或いは、シリコン基板に振動板を形成した後に前記電極基板と接合しインク液室とインクノズルを形成する第二の工程を有し、第一及び第二の工程に従って、順次、作製することを特徴とするインクジェットヘッドの作製方法。
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