JP5222005B2 - Recording head manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、記録ヘッド、液体吐出装置、及び記録ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a recording head, a liquid ejection apparatus, and a method for manufacturing a recording head.

特許文献１に示された技術では、発熱抵抗体におけるインクを加熱する領域（以下、加熱領域とする）と酸化膜を介して半導体基板中の対向する位置に選択的に不純物を注入することにより、半導体基板中に半導体拡散抵抗体を形成している。この半導体拡散抵抗体は、発熱抵抗体がインクを加熱した際にその抵抗値が変化する。これにより、特許文献１によれば、発熱抵抗体付近の温度を正確に検知することができるとされている。   In the technique disclosed in Patent Document 1, an impurity is selectively injected into an opposing position in a semiconductor substrate via a region (hereinafter referred to as a heating region) and an oxide film that heats ink in a heating resistor. A semiconductor diffusion resistor is formed in the semiconductor substrate. The resistance value of the semiconductor diffusion resistor changes when the heating resistor heats the ink. Thereby, according to patent document 1, it is supposed that the temperature of the heating resistor vicinity can be detected correctly.

また特許文献２には、複数のヒータが基板上に設けられ、ヒータの各々の直下には、層間絶縁膜を介して温度検知素子が形成された構成が開示されている。
特開２００１−１２９９９５号公報 特開２００７-２９０３６１号公報 Patent Document 2 discloses a configuration in which a plurality of heaters are provided on a substrate, and a temperature detection element is formed immediately below each heater via an interlayer insulating film.
JP 2001-129995 A JP 2007-290361 A

しかし、特許文献１に示された技術では、半導体拡散抵抗体が半導体基板中に形成されており、半導体拡散抵抗体の熱伝導率と半導体基板の熱伝導率とは略等しい。これにより、発熱抵抗体がインクを加熱した際に酸化膜を介して半導体拡散抵抗体に伝達された熱は、半導体拡散抵抗体から半導体基板へ拡散する可能性がある。この結果、半導体拡散抵抗体が発熱抵抗体付近の温度を検知する際の精度が低下することがある。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, the semiconductor diffusion resistor is formed in the semiconductor substrate, and the thermal conductivity of the semiconductor diffusion resistor and the thermal conductivity of the semiconductor substrate are substantially equal. As a result, the heat transferred to the semiconductor diffusion resistor through the oxide film when the heating resistor heats the ink may diffuse from the semiconductor diffusion resistor to the semiconductor substrate. As a result, the accuracy when the semiconductor diffusion resistor detects the temperature in the vicinity of the heating resistor may be reduced.

また特許文献２においては、温度検知素子を設けたことによる、電気熱エネルギー変換体下における絶縁層の平坦性に関しては検討が充分ではなかった。   Moreover, in patent document 2, examination was not enough about the flatness of the insulating layer under an electrothermal energy converter by providing the temperature detection element.

本発明の目的は、電気熱エネルギー変換体の温度を検知する際の精度を向上と、電気熱エネルギー変換体下における絶縁性表面の平坦性の向上とを両立することにある。   An object of the present invention is to achieve both improvement in accuracy in detecting the temperature of an electrothermal energy converter and improvement in flatness of an insulating surface under the electrothermal energy converter.

本発明の第１側面に係る記録ヘッドの製造方法は、液体に熱エネルギーを作用させることにより、前記液体を吐出口から吐出させる記録ヘッドの製造方法であって、半導体基板の上に第１の絶縁層を形成する第１の工程と、前記第１の絶縁層の上に、配線パターンを形成する第２の工程と、前記第１の絶縁層の上に、前記配線パターンを覆うように金属薄膜を形成する第３の工程と、前記金属薄膜のパターニングを行うことによって、前記第１の絶縁層の上には薄膜温度検知素子としての薄膜抵抗体を形成し、前記配線パターンの上面および側面には保護膜を形成する第４の工程と、前記第１の絶縁層の上に、前記配線パターン、前記保護膜および前記薄膜抵抗体を覆うように第２の絶縁層を形成する第５の工程と、前記第２の絶縁層の上に、電気エネルギーを受けて前記液体に作用させるための熱エネルギーを加熱領域に発生させる電気熱エネルギー変換体を形成する第６の工程と、を含むことを特徴とすることを特徴とする。 A recording head manufacturing method according to a first aspect of the present invention is a recording head manufacturing method in which thermal energy is applied to a liquid to cause the liquid to be discharged from an ejection port. A first step of forming an insulating layer, a second step of forming a wiring pattern on the first insulating layer, and a metal so as to cover the wiring pattern on the first insulating layer A thin film resistor as a thin film temperature sensing element is formed on the first insulating layer by performing a third step of forming a thin film and patterning of the metal thin film, and an upper surface and side surfaces of the wiring pattern. a fourth step of forming a protective film on, on the first insulating layer, the wiring pattern, the fifth forming the second insulating layer so as to cover the protective film and the thin film resistor And on the second insulating layer Characterized by comprising a sixth step of forming an electrothermal energy transducer for generating thermal energy to act on the liquid receiving electrical energy to the heating region.

本発明によれば、電気熱エネルギー変換体の温度を検知する際の精度を向上することができ、且つ、電気熱エネルギー変換体下における絶縁性表面の平坦性を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the precision at the time of detecting the temperature of an electrothermal energy converter can be improved, and the flatness of the insulating surface under an electrothermal energy converter can be improved.

本発明は、電気熱エネルギー変換体の熱エネルギーを記録用インクに作用させて吐出口から吐出させるタイプの記録ヘッドに関する。また、本発明は、該記録ヘッドにより記録用インク液滴を紙等の被記録材に吐出して付着させることにより各種情報の記録を行う液体吐出装置に関する。特に、フルライン型記録ヘッド及び該記録ヘッドを用いた液体吐出装置に好適な吐出不良を検出して画像の補正や回復作業に反映させ、なおかつ吐出量制御のできる記録ヘッドおよび液体吐出装置に関するものである。
本発明の実施形態に係る記録ヘッド１を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の断面図（図１のａで示す）及び平面図（図１のｂで示す）である。図１では、吐出ノズル（吐出口、図示せず）の図示が省略されている。 The present invention relates to a recording head of a type in which thermal energy of an electrothermal energy converter is applied to recording ink and discharged from an ejection port. The present invention also relates to a liquid ejecting apparatus that records various information by ejecting recording ink droplets onto a recording material such as paper by using the recording head. In particular, the present invention relates to a full-line type recording head and a recording head and a liquid ejecting apparatus capable of detecting ejection defects suitable for a liquid ejecting apparatus using the recording head and reflecting them in image correction and recovery operations and controlling the ejection amount. It is.
A recording head 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view (indicated by a in FIG. 1) and a plan view (indicated by b in FIG. 1) of a recording head 1 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the discharge nozzle (discharge port, not shown) is not shown.

記録ヘッド１は、インク（液体）に熱エネルギーを作用させることにより、インクを吐出ノズルから吐出させる。記録ヘッド１は、図１のａに示すように、シリコン基板（半導体基板）１１、蓄熱層（第１の絶縁層）１２、電気熱エネルギー変換体１６、層間絶縁膜（第２の絶縁層）１５、温度検知素子１４、及び配線３１、３２（図１のｂ参照）を備える。記録ヘッド１は、第１のメタル配線層１３、第２のメタル配線層１７、パッシベーション膜１８、及び耐キャビテーション膜１９を備える。更に、不図示の電気熱エネルギー変換体に電流を供給するためのスイッチ素子を有している。第１のメタル配線層１３、第２のメタル配線層１７の一部は、前記スイッチ素子に接続され、スイッチ素子の駆動もしくは電気エネルギーの供給を行なう。   The recording head 1 causes ink to be ejected from the ejection nozzles by applying thermal energy to the ink (liquid). As shown in FIG. 1a, the recording head 1 includes a silicon substrate (semiconductor substrate) 11, a heat storage layer (first insulating layer) 12, an electrothermal energy converter 16, an interlayer insulating film (second insulating layer). 15, the temperature detection element 14, and the wiring 31, 32 (refer b of FIG. 1). The recording head 1 includes a first metal wiring layer 13, a second metal wiring layer 17, a passivation film 18, and an anti-cavitation film 19. Furthermore, it has the switch element for supplying an electric current to the electrothermal energy converter (not shown). Part of the first metal wiring layer 13 and the second metal wiring layer 17 is connected to the switch element, and drives the switch element or supplies electric energy.

シリコン基板１１は、シリコンで形成された基板であり、Ｐ型の不純物を含む。   The silicon substrate 11 is a substrate formed of silicon and contains P-type impurities.

蓄熱層１２は、シリコン基板１１の上に配されている。蓄熱層１２は、例えば、熱酸化膜としてのＳｉＯ２で形成される。 The heat storage layer 12 is disposed on the silicon substrate 11. The heat storage layer 12 is made of, for example, SiO 2 as a thermal oxide film.

電気熱エネルギー変換体１６は、電気エネルギーを受けて、インクに作用させるための熱エネルギーを加熱領域Ａｈに発生させる。電気熱エネルギー変換体１６は、例えば、ＴａＳｉＮで形成される。   The electrothermal energy converter 16 receives the electrical energy and generates thermal energy in the heating area Ah to act on the ink. The electrothermal energy converter 16 is made of, for example, TaSiN.

層間絶縁膜１５は、蓄熱層１２と電気熱エネルギー変換体１６との間に配されている。層間絶縁膜１５の上面は、電気熱エネルギー変換体１６に接している。層間絶縁膜１５の上面における電気熱エネルギー変換体１６に接する部分１５ａが平坦である。   The interlayer insulating film 15 is disposed between the heat storage layer 12 and the electrothermal energy converter 16. The upper surface of the interlayer insulating film 15 is in contact with the electrothermal energy converter 16. A portion 15 a in contact with the electrothermal energy converter 16 on the upper surface of the interlayer insulating film 15 is flat.

温度検知素子１４は、蓄熱層１２と層間絶縁膜１５との間に配されている。温度検知素子１４は、電気熱エネルギー変換体１６の温度を検知する。温度検知素子１４は、電気熱エネルギー変換体１６の加熱領域Ａｈの中心を通る法線ＮＬ１が蓄熱層１２の上面と交差する位置に配されている。すなわち、温度検知素子１４は、電気熱エネルギー変換体１６の各々の加熱領域Ａｈの直下に分離独立して配置される（図１のｂ参照）。温度検知素子１４は、薄膜抵抗体である。温度検知素子１４は、例えば、Ａｌ、ＡｌＣｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、ＴａＣｒ、Ｃｒ、ＣｒＳｉＮ、Ｗで形成される。温度検知素子１４は、配線層と同一の材料で形成するのが好ましい。更に、温度検知素子１４は、配線材料を成膜する工程は同一工程で形成するのが好ましい。温度検知素子１４は、薄膜抵抗体で形成されているため、薄膜温度検知素子とよぶこともできる。   The temperature detection element 14 is disposed between the heat storage layer 12 and the interlayer insulating film 15. The temperature detection element 14 detects the temperature of the electrothermal energy converter 16. The temperature detection element 14 is arranged at a position where the normal line NL1 passing through the center of the heating region Ah of the electrothermal energy converter 16 intersects the upper surface of the heat storage layer 12. That is, the temperature detection element 14 is separately and independently disposed immediately below each heating region Ah of the electrothermal energy converter 16 (see b in FIG. 1). The temperature detection element 14 is a thin film resistor. The temperature detection element 14 is made of, for example, Al, AlCu, Pt, Ti, TiN, TiSi, Ta, TaN, TaSiN, TaCr, Cr, CrSiN, or W. The temperature detection element 14 is preferably formed of the same material as the wiring layer. Further, the temperature detecting element 14 is preferably formed in the same step as the step of forming the wiring material. Since the temperature detection element 14 is formed of a thin film resistor, it can also be called a thin film temperature detection element.

また、温度検知素子１４は、上面視における形状が矩形状である（図１のｂ参照）。これにより、温度検知素子１４の上面を平坦にすることが容易である。また、温度検知素子の膜厚を配線の膜厚よりも薄くしている。これにより、層間絶縁膜１５の上面における電気熱エネルギー変換体１６に接する部分１５ａを平坦にすることが容易である。このため、後述のように、吐出の安定性をより容易に確保できる。   The temperature detection element 14 has a rectangular shape when viewed from above (see b in FIG. 1). Thereby, it is easy to make the upper surface of the temperature detection element 14 flat. Further, the film thickness of the temperature detecting element is made thinner than the film thickness of the wiring. Thereby, it is easy to flatten the portion 15 a in contact with the electrothermal energy converter 16 on the upper surface of the interlayer insulating film 15. For this reason, as will be described later, the ejection stability can be more easily ensured.

ここで、温度検知素子１４とシリコン基板１１との間に配される蓄熱層１２の熱伝導率は、シリコン基板１１の熱伝導率より低い。これにより、電気熱エネルギー変換体１６がインクを加熱した際に層間絶縁膜１５を介して温度検知素子１４に伝達された熱は、温度検知素子１４からシリコン基板１１へ拡散しにくい。この結果、温度検知素子１４が電気熱エネルギー変換体１６の温度を検知する際の精度を向上できる。   Here, the thermal conductivity of the heat storage layer 12 disposed between the temperature detection element 14 and the silicon substrate 11 is lower than the thermal conductivity of the silicon substrate 11. Thereby, when the electrothermal energy converter 16 heats the ink, the heat transmitted to the temperature detection element 14 via the interlayer insulating film 15 is difficult to diffuse from the temperature detection element 14 to the silicon substrate 11. As a result, the accuracy when the temperature detection element 14 detects the temperature of the electrothermal energy converter 16 can be improved.

配線３１、３２（図１のｂ参照）は、各温度検知素子１４を検出回路（図示せず）へ接続する。これにより、検出回路は、温度検知素子１４の温度に応じて変化する物理量（例えば、抵抗値）を検出することにより、温度検知素子１４を介して電気熱エネルギー変換体１６の温度を検知する。配線３１、３２は、例えば、Ａｌで形成される。   Wirings 31 and 32 (see b in FIG. 1) connect each temperature detection element 14 to a detection circuit (not shown). Thereby, the detection circuit detects the temperature of the electrothermal energy conversion body 16 via the temperature detection element 14 by detecting a physical quantity (for example, a resistance value) that changes according to the temperature of the temperature detection element 14. The wirings 31 and 32 are made of, for example, Al.

第１のメタル配線層１３は、電気熱エネルギー変換体１６を外部の制御回路（供給部、図示せず）へ接続する。これにより、制御回路は、第１のメタル配線層１３を介して電気熱エネルギー変換体に電気エネルギーを供給する。なお、記録ヘッド１と制御回路とは、液体吐出装置を構成する。第１のメタル配線層１３は、例えば、Ａｌで形成される。   The first metal wiring layer 13 connects the electrothermal energy converter 16 to an external control circuit (supply unit, not shown). As a result, the control circuit supplies electric energy to the electrothermal energy converter through the first metal wiring layer 13. The recording head 1 and the control circuit constitute a liquid ejection device. The first metal wiring layer 13 is made of, for example, Al.

第２のメタル配線層１７は、電気熱エネルギー変換体１６を第１のメタル配線層１３へ接続する。第２のメタル配線層１７は、電気熱エネルギー変換体１６とパッシベーション膜１８との間であって電気熱エネルギー変換体１６の図面上の左右端の位置に配される。これにより、第２のメタル配線層１７は、電気熱エネルギー変換体１６における加熱領域Ａｈを規定している。第２のメタル配線層１７は、例えば、Ａｌで形成される。   The second metal wiring layer 17 connects the electrothermal energy converter 16 to the first metal wiring layer 13. The second metal wiring layer 17 is disposed between the electrothermal energy converter 16 and the passivation film 18 and at the left and right ends of the electrothermal energy converter 16 in the drawing. Thereby, the second metal wiring layer 17 defines the heating region Ah in the electrothermal energy converter 16. The second metal wiring layer 17 is made of, for example, Al.

パッシベーション膜１８は、電気熱エネルギー変換体１６及び第２のメタル配線層１７を保護する。パッシベーション膜１８は、例えば、ＳｉＮで形成される。   The passivation film 18 protects the electrothermal energy converter 16 and the second metal wiring layer 17. The passivation film 18 is made of, for example, SiN.

耐キャビテーション膜１９は、電気熱エネルギー変換体１６上の耐キャビテーション性を高める為に設けられている。耐キャビテーション膜１９は、例えば、半導体プロセスによりＴａが高密度に積層されて形成される。耐キャビテーション膜１９における加熱領域Ａｈに対応する部分の上面ＳＦは、層間絶縁膜１５の上面における電気熱エネルギー変換体１６に接する部分１５ａが平坦であることに対応して、平坦になっている。すなわち、インクが吐出される面ＳＦが平坦になっているので、インクの吐出性能の劣化を抑制できる。   The anti-cavitation film 19 is provided in order to improve the anti-cavitation property on the electrothermal energy converter 16. The anti-cavitation film 19 is formed by, for example, stacking Ta with a high density by a semiconductor process. The upper surface SF of the portion corresponding to the heating region Ah in the anti-cavitation film 19 is flat corresponding to the flatness of the portion 15 a in contact with the electrothermal energy converter 16 on the upper surface of the interlayer insulating film 15. That is, since the surface SF on which ink is ejected is flat, it is possible to suppress deterioration in ink ejection performance.

保護膜２１は、第１のメタル配線層１３を保護する。保護膜２１は、例えば、Ａｌ、ＡｌＣｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、ＴａＣｒ、Ｃｒ、ＣｒＳｉＮ、Ｗで形成される。   The protective film 21 protects the first metal wiring layer 13. The protective film 21 is made of, for example, Al, AlCu, Pt, Ti, TiN, TiSi, Ta, TaN, TaSiN, TaCr, Cr, CrSiN, or W.

次に、本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の製造方法を、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の製造方法を示す工程断面図である。   Next, a method for manufacturing the recording head 1 according to the embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a process cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the recording head 1 according to the embodiment of the invention.

図２のＡに示す工程（第１の工程）では、シリコン基板１１に、上述の検出回路や制御回路を構成するトランジスタを形成する。具体的には、イオン注入法により、シリコン基板１１におけるトランジスタのソース・ドレインとなるべき領域にＮ型の不純物を注入する。その後、注入された不純物を熱処理する（熱拡散させる）。そして、トランジスタのゲート酸化膜となるべき酸化膜をシリコン基板１１の上に形成した後、ゲート及びゲート酸化膜をパターニングして形成する。   In the step shown in FIG. 2A (first step), the transistors constituting the detection circuit and the control circuit described above are formed on the silicon substrate 11. Specifically, an N-type impurity is implanted into regions of the silicon substrate 11 that are to be the source and drain of the transistor by ion implantation. Thereafter, the implanted impurities are heat-treated (thermally diffused). Then, after an oxide film to be a gate oxide film of the transistor is formed on the silicon substrate 11, the gate and the gate oxide film are formed by patterning.

次に、シリコン基板１１の表面を熱酸化することにより、蓄熱層１２を数μｍ程度の厚さで形成する。蓄熱層１２は、熱酸化膜としてのＳｉＯ２で形成される。そして、スパッタリング法などにより、蓄熱層１２の上に第１のメタル配線層１３となるべき膜１３ｉを４００ｎｍ程度の厚さで成膜する。 Next, the surface of the silicon substrate 11 is thermally oxidized to form the heat storage layer 12 with a thickness of about several μm. The heat storage layer 12 is formed of SiO 2 as a thermal oxide film. Then, a film 13i to be the first metal wiring layer 13 is formed on the heat storage layer 12 with a thickness of about 400 nm by a sputtering method or the like.

図２のＢに示す工程では、フォトリソグラフィー法により、温度検知素子１４が形成されるべき領域及びその周辺領域が開口されたレジストマスクを形成する。そのレジストマスクを用いて、ドライエッチング法により、膜１３ｉにおける温度検知素子１４が形成されるべき領域及びその周辺領域を選択的にエッチングする。これにより、第１のメタル配線層１３を形成する。   In the step shown in FIG. 2B, a resist mask in which a region where the temperature detection element 14 is to be formed and a peripheral region thereof are formed by photolithography. Using the resist mask, the region where the temperature detecting element 14 is to be formed in the film 13i and its peripheral region are selectively etched by dry etching. Thereby, the first metal wiring layer 13 is formed.

図２のＣに示す工程（第２の工程）では、スパッタリング法などにより、温度検知素子１４となるべき膜１４ｉを約３０ｎｍ程度の厚さで堆積する。この膜１４ｉは、Ａｌ、ＡｌＣｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、ＴａＣｒ、Ｃｒ、ＣｒＳｉＮ、Ｗ等で形成される。   In the step shown in FIG. 2C (second step), a film 14i to be the temperature detecting element 14 is deposited with a thickness of about 30 nm by sputtering or the like. The film 14i is formed of Al, AlCu, Pt, Ti, TiN, TiSi, Ta, TaN, TaSiN, TaCr, Cr, CrSiN, W, or the like.

図２のＤに示す工程（第２の工程）では、フォトリソグラフィー法により、温度検知素子１４及び第１のメタル配線層１３を除く領域が開口されたレジストマスクを形成する。そのレジストマスクを用いて、ドライエッチング法により、膜１４ｉにおける温度検知素子１４及び第１のメタル配線層１３を除く領域を選択的にエッチングし、温度検知素子１４及び保護膜２１を形成する。   In the step shown in FIG. 2D (second step), a resist mask having an opening except for the temperature detecting element 14 and the first metal wiring layer 13 is formed by photolithography. Using the resist mask, the temperature sensing element 14 and the protective film 21 are formed by selectively etching a region of the film 14 i excluding the temperature sensing element 14 and the first metal wiring layer 13 by dry etching.

ここで、温度検知素子１４は電気熱エネルギー変換体１６の加熱領域Ａｈの直下に所望の形状で形成する。また、使用するドライエッチング条件は高選択比の条件を使用しているため、温度検知素子１４部の下地である蓄熱層１２を大きくエッチングしないようにしている。その為、蓄熱層１２の表面１２ａを平坦に保ちやすい。   Here, the temperature detection element 14 is formed in a desired shape directly under the heating region Ah of the electrothermal energy converter 16. Further, since the dry etching conditions used are those with a high selection ratio, the heat storage layer 12 which is the base of the temperature detection element 14 is not greatly etched. Therefore, it is easy to keep the surface 12a of the heat storage layer 12 flat.

図２のＥに示す工程（第３の工程）では、蓄熱層１２及び温度検知素子１４の上に絶縁膜を９００ｎｍ程度の厚さで成膜する（成膜工程）。この絶縁膜は、例えば、Ｐ−ＳｉＯで形成する。ＣＭＰ法などにより、成膜工程で成膜された絶縁膜の上面を平坦化し、層間絶縁層１５を形成する（平坦化工程）。   In the step shown in FIG. 2E (third step), an insulating film is formed to a thickness of about 900 nm on the heat storage layer 12 and the temperature detection element 14 (film formation step). This insulating film is formed of P-SiO, for example. By the CMP method or the like, the upper surface of the insulating film formed in the film forming step is flattened to form the interlayer insulating layer 15 (flattening step).

次に（第４の工程）、スパッタリング法などにより、層間絶縁層１５の上に、電気熱エネルギー変換体１６となるべき第１の膜を形成する。第１の膜は、ＴａＳｉＮで形成される。第１の膜の上に、第２のメタル配線層１７となるべき第２の膜を形成する。第２の膜は、Ａｌで形成される。   Next (fourth step), a first film to be the electrothermal energy converter 16 is formed on the interlayer insulating layer 15 by sputtering or the like. The first film is made of TaSiN. A second film to be the second metal wiring layer 17 is formed on the first film. The second film is made of Al.

その後、フォトリソグラフィー法により、電気熱エネルギー変換体１６を除く領域が開口されたレジストマスクを形成する。そのレジストマスクを用いて、ウェットエッチング法により、第１の膜における電気熱エネルギー変換体１６を除く領域を選択的にエッチングして、電気熱エネルギー変換体１６を形成する。   Thereafter, a resist mask having an opening in the region excluding the electrothermal energy converter 16 is formed by photolithography. Using the resist mask, the region excluding the electrothermal energy converter 16 in the first film is selectively etched by wet etching to form the electrothermal energy converter 16.

そして、フォトリソグラフィー法により、第２のメタル配線層１７を除く領域が開口されたレジストマスクを形成する。そのレジストマスクを用いて、ウェットエッチング法により、第２の膜における第２のメタル配線層１７を除く領域を選択的にエッチングして、第２のメタル配線層１７を形成する。   Then, a resist mask having an opening in the region excluding the second metal wiring layer 17 is formed by photolithography. Using the resist mask, a region other than the second metal wiring layer 17 in the second film is selectively etched by wet etching to form the second metal wiring layer 17.

次に、ＣＶＤ法により、電気熱エネルギー変換体１６及び第２のメタル配線層１７の上にパッシベーション膜１８を３００ｎｍ程度の厚さで成膜する。このパッシベーション膜１８は、Ｐ−ＳｉＮで形成される。   Next, a passivation film 18 is formed to a thickness of about 300 nm on the electrothermal energy converter 16 and the second metal wiring layer 17 by CVD. The passivation film 18 is made of P-SiN.

その後、スパッタリング法により、パッシベーション膜１８上に、耐キャビテーション膜１９となるべき第３の膜を２３０ｎｍ程度の厚さで形成する。第３の膜は、Ｔａで形成される。   Thereafter, a third film to be the anti-cavitation film 19 is formed on the passivation film 18 with a thickness of about 230 nm by a sputtering method. The third film is made of Ta.

そして、フォトリソグラフィー法により、耐キャビテーション膜１９を除く領域が開口されたレジストマスクを形成する。そのレジストマスクを用いて、ドライエッチング法により、第３の膜における耐キャビテーション膜１９を除く領域を選択的にエッチングして、耐キャビテーション膜１９を形成する。   Then, a resist mask having an opening in a region excluding the cavitation resistant film 19 is formed by photolithography. Using the resist mask, the region other than the anti-cavitation film 19 in the third film is selectively etched by dry etching to form the anti-cavitation film 19.

さらに、耐キャビテーション膜１９の上方に、吐出ノズル（図示せず）を形成する。このようにして、記録ヘッドを製造することができる。具体的には、ノズル壁や天板等を回路基板上に設けて、吐出ノズル及びインク流路を備えた吐出部を作ればよい。   Further, a discharge nozzle (not shown) is formed above the anti-cavitation film 19. In this way, a recording head can be manufactured. Specifically, a nozzle wall, a top plate, and the like may be provided on the circuit board to form a discharge unit including a discharge nozzle and an ink flow path.

以上のように、本実施形態によれば、温度検知素子がシリコン基板内でなくシリコン基板と電気熱エネルギー変換体１６との間に配されるので、温度検知素子と電気熱エネルギー変換体１６との距離を容易に近づけることができる。さらに、温度検知素子１４とシリコン基板１１との間に配される蓄熱層１２の熱伝導率は、シリコン基板１１の熱伝導率より低い。これにより、電気熱エネルギー変換体１６がインクを加熱した際に層間絶縁膜１５を介して温度検知素子１４に伝達された熱は、温度検知素子１４からシリコン基板１１へ拡散しにくい。この結果、温度検知素子１４が電気熱エネルギー変換体１６の温度を検知する際の精度を向上できる。   As described above, according to the present embodiment, the temperature detection element is arranged not between the silicon substrate but between the silicon substrate and the electrothermal energy converter 16, so that the temperature detection element and the electrothermal energy converter 16 Can be easily brought close. Furthermore, the thermal conductivity of the heat storage layer 12 disposed between the temperature detection element 14 and the silicon substrate 11 is lower than the thermal conductivity of the silicon substrate 11. Thereby, when the electrothermal energy converter 16 heats the ink, the heat transmitted to the temperature detection element 14 via the interlayer insulating film 15 is difficult to diffuse from the temperature detection element 14 to the silicon substrate 11. As a result, the accuracy when the temperature detection element 14 detects the temperature of the electrothermal energy converter 16 can be improved.

また、従来の記録ヘッド構造やその製造方法を大幅に変えることがなく、電気熱エネルギー変換体１６の直下、すなわち層間絶縁膜１５の上面における電気熱エネルギー変換体１６に接する部分１５ａは、大きな凹凸がなく平坦性を保てる状態になっている。これにより、耐キャビテーション膜１９におけるインクが吐出される面ＳＦも平坦にすることができるので、インクの吐出性能の劣化を抑制できる。   Further, a portion 15a in contact with the electrothermal energy converter 16 directly below the electrothermal energy converter 16, that is, the upper surface of the interlayer insulating film 15, has a large unevenness without greatly changing the conventional recording head structure and the manufacturing method thereof. No flatness can be maintained. As a result, the surface SF on which ink is ejected in the anti-cavitation film 19 can also be made flat, so that deterioration in ink ejection performance can be suppressed.

したがって、インクの吐出性能の劣化を抑制しながら、電気熱エネルギー変換体の温度を検知する際の精度を向上することができる。これにより、温度検知素子が十分に不吐出情報を検知することができ、工業生産的にも機能的にも大きな効果がもたらせることになる。   Therefore, it is possible to improve the accuracy when detecting the temperature of the electrothermal energy converter while suppressing the deterioration of the ink ejection performance. As a result, the temperature detecting element can sufficiently detect the non-ejection information, and a great effect can be brought about both industrially and functionally.

なお、温度検知素子１４は、上面視における形状が、矩形状以外の形状であっても良い。例えば、温度検知素子１４は、図１のｃに示すように、スネーク形状であってもよい。この場合、温度検知素子の抵抗値を大きく設定することが容易になるため、より微小の温度変化を精度良く検出できる。   The temperature detection element 14 may have a shape other than a rectangular shape when viewed from above. For example, the temperature detection element 14 may have a snake shape as shown in FIG. In this case, since it becomes easy to set the resistance value of the temperature detection element large, it is possible to detect a more minute temperature change with high accuracy.

本発明を説明する記録ヘッドの断面図と平面図。2A and 2B are a cross-sectional view and a plan view of a recording head for explaining the present invention. 本発明を説明する記録ヘッドの製造方法を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a method for manufacturing a recording head for explaining the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 記録ヘッド
１４ 温度検知素子 1 Recording head 14 Temperature sensing element

Claims (2)

液体に熱エネルギーを作用させることにより、前記液体を吐出口から吐出させる記録ヘッドの製造方法であって、
半導体基板の上に第１の絶縁層を形成する第１の工程と、
前記第１の絶縁層の上に、配線パターンを形成する第２の工程と、
前記第１の絶縁層の上に、前記配線パターンを覆うように金属薄膜を形成する第３の工程と、
前記金属薄膜のパターニングを行うことによって、前記第１の絶縁層の上には薄膜温度検知素子としての薄膜抵抗体を形成し、前記配線パターンの上面および側面には保護膜を形成する第４の工程と、
前記第１の絶縁層の上に、前記配線パターン、前記保護膜および前記薄膜抵抗体を覆うように第２の絶縁層を形成する第５の工程と、
前記第２の絶縁層の上に、電気エネルギーを受けて前記液体に作用させるための熱エネルギーを加熱領域に発生させる電気熱エネルギー変換体を形成する第６の工程と、を含む
ことを特徴とする記録ヘッドの製造方法。 A method of manufacturing a recording head that discharges the liquid from a discharge port by applying thermal energy to the liquid,
A first step of forming a first insulating layer on a semiconductor substrate;
A second step of forming a wiring pattern on the first insulating layer ;
A third step of forming a metal thin film on the first insulating layer so as to cover the wiring pattern;
By performing the patterning of the metal thin film, on the first insulating layer to form a thin film resistor as a thin film temperature sensing element, the fourth forming a protective film on the upper surface and side surfaces of the wiring pattern Process,
On the first insulating layer, and a fifth step of forming a second insulating layer to cover the wiring pattern, the protective film and the thin-
On the second insulating layer, and wherein a sixth step of forming an electrothermal energy transducer for generating thermal energy to act on the liquid receiving electrical energy to the heating region, to include Recording head manufacturing method. 前記第５の工程は、
前記第１の絶縁層及び前記薄膜抵抗体の上に絶縁膜を成膜する成膜工程と、
前記成膜工程で成膜された絶縁膜の上面を平坦化することにより、前記第２の絶縁層を形成する平坦化工程と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッドの製造方法。 The fifth step includes
A film forming step of forming an insulating film on the first insulating layer and the thin film resistor;
By flattening the top surface of the formed insulating film in the film forming step, the recording head according to claim 1, characterized in that it comprises a flattening step of forming the second insulating layer Production method.
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