JPH0473162A - Silicon substrate having porous silicon oxide layer and manufacture thereof - Google Patents

Silicon substrate having porous silicon oxide layer and manufacture thereof

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JPH0473162A
JPH0473162A JP15031890A JP15031890A JPH0473162A JP H0473162 A JPH0473162 A JP H0473162A JP 15031890 A JP15031890 A JP 15031890A JP 15031890 A JP15031890 A JP 15031890A JP H0473162 A JPH0473162 A JP H0473162A
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JP
Japan
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layer
silicon substrate
substrate
pos
porous
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JP15031890A
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Japanese (ja)
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Masakazu Kato
雅一 加藤
Takatoshi Ishikawa
隆稔 石川
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make a warp of a silicon substrate small by studding layers consisting of porous silicon oxide on the surface of the silicon substrate. CONSTITUTION:On the surface of a silicon substrate 20, POS layers 26 consisting of porous silicon oxide are studded. A plane figure of the POS layer 26 is a square made by rounding corners 20a. A radius of the rounded corner 20a is set to 30mum or more. The magnitude of the POS layer 26 is to be width Xlength = about 1mm X 50mm. The interval between those POS layers 26 is set to be 2mm or more. In this silicon substrate 20, since the POS layers 26 are studded, residual internal stress generated in the POS layers 26 is dispersed. Accordingly, a warp of the whole substrate 20 becomes small in this silicon substrate 20.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、熱転写式プリンターや感熱式プリンターを構
成するサーマルヘッド、光IC1先スイツチ等の基板、
すなわち断熱性と放熱性とを同時に要求される基板に好
適に私用できるシリコン基板とその製造方法に係り、特
にサーマルヘットの蓄熱層や光スィッチの断熱層等をな
す部分か多孔質酸化シリコンによって形成されたノリコ
ン基板およびその製造方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention "Field of Industrial Application" The present invention is applicable to substrates such as thermal heads, optical IC single switches, etc. that constitute thermal transfer printers and thermal printers;
In other words, it relates to a silicon substrate that can be suitably used as a substrate that requires both heat insulation and heat dissipation properties, and a manufacturing method thereof.In particular, it relates to a silicon substrate that can be suitably used as a substrate that requires both heat insulation and heat dissipation properties. The present invention relates to a formed Noricon substrate and a manufacturing method thereof.

「従来の技術」 第18図は、従来のサーマルヘッドを示すものである。"Conventional technology" FIG. 18 shows a conventional thermal head.

このサーマルヘッドは、アルミナ基板l上に部分的にガ
ラスグレーズ製の蓄熱層2が形成されたものである。こ
れら蓄熱層2と基板lの上には、発熱抵抗体層3が形成
されている。この発熱抵抗体層3の上には、この層3に
電流を供給するための導体層4が形成されている。そし
て基板1上には、これら導体層4と抵抗体層3とよって
発熱部6がドツト状に形成されている。そしてこれらの
上には、これらを酸化ならびに摩耗から保護するための
保護層5が積層されている。
This thermal head has a heat storage layer 2 made of glass glaze partially formed on an alumina substrate l. A heating resistor layer 3 is formed on the heat storage layer 2 and the substrate l. A conductor layer 4 for supplying current to this layer 3 is formed on this heating resistor layer 3 . On the substrate 1, a heating section 6 is formed in a dot shape by the conductor layer 4 and the resistor layer 3. A protective layer 5 is laminated on these to protect them from oxidation and wear.

このサーマルヘッドは、インクリボンあるいは感熱紙な
どの記録媒体(図示せず)に押し付けられた状態で使用
される。そしてサーマルヘッドの発熱部6に電流を印加
して発熱させると、インクリホンのインクを熱転写した
り、記録媒体を発色させることができる。
This thermal head is used while being pressed against a recording medium (not shown) such as an ink ribbon or thermal paper. When a current is applied to the heat generating section 6 of the thermal head to generate heat, it is possible to thermally transfer the ink of the ink printer or to color the recording medium.

このようなサーマルヘッドの熱効率を向上する手段とし
ては、カラスグレーズ製の蓄熱層2を厚くして熱容量を
増加せしめ、蓄熱量を増加させる手段がある。
As a means of improving the thermal efficiency of such a thermal head, there is a means of increasing the heat storage amount by increasing the heat capacity by increasing the thickness of the heat storage layer 2 made of glass glaze.

ところがこのようにガラスグレーズ製蓄熱層2を厚くす
ると、発熱後の温度降下に要する時間が長くなり、サー
マルヘッドの熱応答性が損なわれるという問題が生じる
However, when the heat storage layer 2 made of glass glaze is made thicker in this manner, the time required for the temperature to drop after heat generation becomes longer, resulting in a problem that the thermal responsiveness of the thermal head is impaired.

このような問題が生じるのを避けつつ、サーマルヘッド
の熱効率を向上するためには、熱伝導率か小さくかつ熱
容量が小さい蓄熱層を設けると良い そのような蓄熱層を形成できる材料としては、多孔質酸
化シリコン(Porous 0xidized 5il
icon以下POSと略称する)か知られている。PO
Sは、耐熱性が高く、十分な機械的強度も有している。
In order to avoid such problems and improve the thermal efficiency of the thermal head, it is recommended to provide a heat storage layer with low thermal conductivity and low heat capacity.Porous materials are suitable for forming such a heat storage layer. Porous Oxidized 5il
icon (hereinafter abbreviated as POS) is known. P.O.
S has high heat resistance and sufficient mechanical strength.

POSを用いて蓄熱層を形成したサーマルヘッドとして
は、特開昭63−257652号にて提案されたものが
ある。このサーマルヘッドは、第19図に示すように、
POSによって形成された蓄熱層12がシリコン基板1
1の表面全域に形成されたものである。そしてこのPO
S製の蓄熱層12の上には、無孔質酸化ノリコン層I3
、発熱抵抗体層3、導体層4、保護層5が順次積層され
ている。
As a thermal head in which a heat storage layer is formed using POS, there is one proposed in JP-A-63-257652. This thermal head, as shown in Fig. 19,
The heat storage layer 12 formed by POS is attached to the silicon substrate 1.
It is formed over the entire surface of 1. And this P.O.
On the heat storage layer 12 made of S, a non-porous silicon oxide layer I3 is provided.
, a heating resistor layer 3, a conductor layer 4, and a protective layer 5 are sequentially laminated.

このサーマルヘッドをなすシリコン基板11の製造方法
としては、フッ酸とアルコールと水とからなる電解液(
フッ化水素酸水溶液)中でシリコン基板11を陽極化成
して多孔質シリコン(P orousSilicon;
以下、PSと略称する)からなる層を形成し、ついでこ
のPSからなる層を熱酸化する方法が知られている。
As a method for manufacturing the silicon substrate 11 that forms this thermal head, an electrolytic solution consisting of hydrofluoric acid, alcohol, and water (
The silicon substrate 11 is anodized in a hydrofluoric acid aqueous solution to form porous silicon.
A method is known in which a layer made of PS (hereinafter abbreviated as PS) is formed and then this layer made of PS is thermally oxidized.

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上記シリコン基板!lにおいては、PSを熱
酸化してPOSにする際に体積が約22倍増加するたぬ
、形成された蓄熱層I2に内部応力(圧縮応力)か残留
して、ノリコン基板11が大きく反る問題がある。
"Problem to be solved by the invention" By the way, the silicon substrate mentioned above! In 1, the volume increases approximately 22 times when PS is thermally oxidized to become POS, and internal stress (compressive stress) remains in the formed heat storage layer I2, causing the Noricon substrate 11 to warp greatly. There's a problem.

実際に上記基板IIを製造すると、POSからなる層(
蓄熱層+2)を厚さ25μmに形成した場合、基板11
は1インチ当たり1mm反る。この反りは、市販のアル
ミナセラミックス製基板の反りの約10倍である。この
ような大きな反りが生じるため上記ノリコン基板IIは
実用性に欠けるものであった。
When the substrate II is actually manufactured, a layer consisting of POS (
When the heat storage layer +2) is formed to have a thickness of 25 μm, the substrate 11
warps 1 mm per inch. This warpage is about 10 times that of a commercially available alumina ceramic substrate. Because such large warpage occurs, the above-mentioned Noricon substrate II lacks practicality.

本発明の目的は、多孔質酸化シリコン(P OS )製
の層を有するシリコン基板で反りの小さなものを提供す
ること、およびその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a silicon substrate having a layer made of porous silicon oxide (POS) with less warpage, and to provide a manufacturing method thereof.

「課題を解決するための手段」 本発明の多孔質酸化シリコン層を有するシリコン基板は
、シリコン基板の表面部分に、多孔質酸化ノリコンから
なる層を点在させたものである。
"Means for Solving the Problems" A silicon substrate having a porous silicon oxide layer according to the present invention has a layer made of porous silicon oxide interspersed on the surface portion of the silicon substrate.

このノリコン基板を製造する方法としては、点在する被
処理部分を除いてノリコン基板の表面をマスつて覆い、
このンリコン基板ヲフッ化水素酸水溶液中で陽極化成し
て、マスクで覆われない被処理部分に多孔質ノリコンを
生成させ、この後、形成された多孔質ノリコノを酸化さ
せる方法か好適である。
The method for manufacturing this Noricon board is to cover the surface of the Noricon board with a mask, except for the scattered parts to be processed.
A suitable method is to anodize the silicone substrate in an aqueous hydrofluoric acid solution to form porous silicone in the portion to be treated that is not covered with a mask, and then oxidize the formed porous silicone.

前記マスクとしては、フォトレノストや酸化膜が好適に
用いられる。
As the mask, photorenost or an oxide film is suitably used.

フォトレジストとしては、耐酸性に優れfこものが用い
られる。耐酸性に優れたフォトレノストとしては、環化
ブタジェンゴム系ポリマー(例えば、環化ポリブタノエ
ン)、環化イソプレンゴム系ポ。
As the photoresist, a photoresist is used because it has excellent acid resistance. Photorenosts with excellent acid resistance include cyclized butadiene rubber-based polymers (eg, cyclized polybutanoene) and cyclized isoprene rubber-based polymers.

リマー(例えば、環化ポリイソプレン)等の環化炭化水
素系ポリマーを主成分とするメサエッチ用ネガレジスト
等が好適に用いられる。
A negative resist for mesa etch, etc. whose main component is a cyclized hydrocarbon polymer such as remer (for example, cyclized polyisoprene) is preferably used.

また前記酸化膜としては、酸化タンタル(Ta20s)
からなる膜や、酸化クロム(c rto 3)からなる
膜や、好適に用いられる。
Further, as the oxide film, tantalum oxide (Ta20s)
or a film made of chromium oxide (CRTO 3).

多孔質シリコンを酸化させて多孔質酸化ノリコンにする
方法には、酸素が存在する雰囲気下で、基板を850〜
〜1000℃に加熱する熱酸化法や、プラズマに基板を
さらす方法などが好適に利用できる。
The method of oxidizing porous silicon to make porous silicon oxide involves heating the substrate to 850~
A thermal oxidation method in which the substrate is heated to ~1000° C., a method in which the substrate is exposed to plasma, etc. can be suitably used.

なお、本発明のシリコン基板の製造方法において、マス
クとして使用できる物質としては、前記酸化タンタルや
酸化クロム、フォトレジストに限定されるものではなく
、種々の不働態膜やフッ化水素酸に侵されない絶縁物で
ある窒化ケイ素、サイアロン等も用いることもできる。
In the method for manufacturing a silicon substrate of the present invention, materials that can be used as a mask are not limited to the tantalum oxide, chromium oxide, and photoresist, but also various passive films and materials that are not attacked by hydrofluoric acid. Insulators such as silicon nitride and sialon can also be used.

マスクとして窒化ケイ素膜やサイアロン膜を用いた場合
、窒化ケイ素のパターン形成や除去はドライエツチング
によって行うことができる。また、フッ化水素酸に侵さ
れないマスク用材料としては、モリブデン(Mo)、タ
ングステン(W)なども利用できる。これらMOやWを
マスク材に用いる場合は、マスクを厚く形成することが
望ましい。
When a silicon nitride film or a sialon film is used as a mask, pattern formation and removal of the silicon nitride can be performed by dry etching. Furthermore, molybdenum (Mo), tungsten (W), and the like can be used as mask materials that are not attacked by hydrofluoric acid. When using MO or W as a mask material, it is desirable to form the mask thick.

「作用」 この発明のシリコン基板にあっては、PO8からなる層
が点在されているので、POS層中に生しる残留内部応
力(圧縮応力)が分散される。
"Function" In the silicon substrate of the present invention, since layers made of PO8 are scattered, residual internal stress (compressive stress) occurring in the POS layer is dispersed.

「実施例」 (実施例I) 第1図は、本発明の多孔質酸化ノリコン層を有するノリ
コン基゛板の一実施例を示すものである。
``Example'' (Example I) FIG. 1 shows an example of a silicone substrate having a porous oxidized silicone layer according to the present invention.

このノリコン基板20の表面部分には、多孔質酸化ノリ
コンからなる層(以下、PO9層と記す)26・・が点
在されている。各PO5層26の平面形状は、第2図に
示すように隅部20aか丸められた四角形状とされてい
る。丸められた隅部20aの半径は、30μm以上に設
定されている。また各POS層26の大きさは、幅×長
さ一約lmmX50mmとされている。またこれら20
8層26間の間隔は、2mm以上に設定されている。
A layer 26 made of porous oxidized silicone (hereinafter referred to as PO9 layer) 26 is scattered on the surface portion of the noricon substrate 20. The planar shape of each PO5 layer 26 is a rectangular shape with rounded corners 20a, as shown in FIG. The radius of the rounded corner 20a is set to 30 μm or more. Further, the size of each POS layer 26 is approximately 1 mm in width x 1 mm in length x 50 mm. Also these 20
The interval between the eight layers 26 is set to 2 mm or more.

このシリコン基板20においては、PO5層26・・が
点在されているので、POS層26 内に生じる残留内
部応力(圧縮応力)が分散される。従ってこのシリコン
基板20ては、基板20全体の反りが小となる。
In this silicon substrate 20, since the PO5 layers 26 are scattered, the residual internal stress (compressive stress) generated in the POS layer 26 is dispersed. Therefore, in this silicon substrate 20, the warpage of the entire substrate 20 is reduced.

またこのシリコン基板20では、POS層26の隅部2
0aが丸められているので、PO5層26に隅部20a
からクラックが入るのを防止てきる。
Further, in this silicon substrate 20, the corner 2 of the POS layer 26
Since 0a is rounded, there is a corner 20a on the PO5 layer 26.
This will prevent cracks from forming.

(実施例2) 次に前記実施例Iのノリコン基板20を酸化タンタル製
のマスクを用いて製造する方法およびこのシリコン基板
20を用いたサーマルヘッドを、第3図ないし第9図に
沿って説明する。
(Example 2) Next, a method for manufacturing the silicon substrate 20 of Example I using a tantalum oxide mask and a thermal head using this silicon substrate 20 will be explained with reference to FIGS. 3 to 9. do.

この製造方法では ■ まず、第3図に示すノリコン基板20を用意した。This manufacturing method ■ First, a Noricon board 20 shown in FIG. 3 was prepared.

このシリコン基板20には、抵抗率が0.O19・cm
のP型基板を用いた。
This silicon substrate 20 has a resistivity of 0. O19・cm
A P-type substrate was used.

■ 次に第4図に示すように、このシリコン基板20上
にタンタル[21をスパッタリングした。
(2) Next, as shown in FIG. 4, tantalum [21] was sputtered onto this silicon substrate 20.

このタンタル膜21の膜厚は、0.1〜0,5μm程度
が好適であった。フォトリソグラフィーによって蓄熱層
形成予定領域22の部分にあるタンタル膜21をエツチ
ングして、シリコン基板20の表面を露出させた。
The thickness of this tantalum film 21 was preferably about 0.1 to 0.5 μm. The tantalum film 21 in the region 22 where the heat storage layer is to be formed was etched by photolithography to expose the surface of the silicon substrate 20.

■ 次に大気中で500〜1000℃の温度で熱酸化を
行い、第5図に示すように前記タンタル膜21の表面部
分に酸化タンタル膜23を形成した。
(2) Next, thermal oxidation was performed in the atmosphere at a temperature of 500 to 1000 DEG C. to form a tantalum oxide film 23 on the surface of the tantalum film 21, as shown in FIG.

この酸化タンタル膜23の厚さは酸化処理する際の温度
に依存する。また、この際に前記蓄熱層形成領域22の
ノリコンの表面も酸化されて5iOz膜24が形成され
た。
The thickness of this tantalum oxide film 23 depends on the temperature during the oxidation treatment. Further, at this time, the surface of the silicone in the heat storage layer forming region 22 was also oxidized, and a 5iOz film 24 was formed.

■ 次に白金板を陰極にした電解槽に濃度2(lvt%
のフッ化水素酸水溶液を入れ、上記ノリコノ基板20を
陽極として白金板と対向させ、直流で陽極化成処理しに
。処理条件は、電流密度50 m A /″cm’、処
理時間20分であった。
■ Next, a concentration of 2 (lvt%) is placed in an electrolytic tank with a platinum plate as the cathode.
A hydrofluoric acid aqueous solution was added thereto, and the above-mentioned Norikono substrate 20 was used as an anode to face the platinum plate, and anodization treatment was performed using direct current. The treatment conditions were a current density of 50 mA/''cm' and a treatment time of 20 minutes.

酸化タンタルは不動態であり、フッ化水素酸によって腐
食されないため、ノリコン基板20上に形成された前記
酸化タンタル膜23はマスクの役割を確実に果たす。そ
してノリコン基板20上の酸化タンタル膜23の形成さ
れていない部分、すなわち蓄熱層形成予定領域22のみ
に、厚さ40μm、気孔率80%の多孔質ノリコン層(
以下、28層と記す)25が形成された。このPS層2
5の厚さは陽極化成処理する時間によって自由に制御す
ることが可能であった。
Since tantalum oxide is passive and is not corroded by hydrofluoric acid, the tantalum oxide film 23 formed on the Noricon substrate 20 reliably serves as a mask. Then, a porous Noricon layer with a thickness of 40 μm and a porosity of 80% (
Hereinafter, 25 layers (hereinafter referred to as 28 layers) were formed. This PS layer 2
The thickness of No. 5 could be freely controlled by changing the anodization treatment time.

前記のように陽極化成するときに、酸化タンクル膜23
が絶縁破壊されることが懸念されるが、蓄熱層形成予定
領域22の面積か小さいので、約0.4Vという小さい
電圧を印加するだけで、この領域22のノリコン基板表
面を陽極化成する際に必要な電流密度、約50 mA 
/ cm”を得ることができる。従って、陽極化成の際
に絶縁破壊か起こることはない。
When anodizing as described above, the oxide tank film 23
However, since the area 22 where the heat storage layer is to be formed is small, applying a small voltage of approximately 0.4 V will be sufficient to anodize the surface of the Noricon substrate in this area 22. Required current density, approximately 50 mA
/cm". Therefore, dielectric breakdown does not occur during anodization.

■ 次に、十分洗浄を行った後、第7図に示すように、
前記シリコン基板20上のタンタル膜21および酸化タ
ンタル膜23をドライエツチングによって除去した。
■ Next, after thorough cleaning, as shown in Figure 7,
The tantalum film 21 and tantalum oxide film 23 on the silicon substrate 20 were removed by dry etching.

■ 次に十分洗浄を行った後、加湿酸素中において85
0℃〜1000℃で熱酸化を行い、前記28層25を酸
化した。
■ Next, after thorough cleaning, place in humidified oxygen at 85%
Thermal oxidation was performed at 0°C to 1000°C to oxidize the 28 layers 25.

このPS層25を酸化処理したとき、多孔質シリコン(
PS)が多孔質酸化シリコン(P OS )に変化する
のに伴って体積が増加し、第8図に示すように、凸条の
POS層26が形成された。この208層26の凸部の
突出高さは3〜5μmである。
When this PS layer 25 is oxidized, porous silicon (
As PS) changed to porous silicon oxide (POS), the volume increased, and as shown in FIG. 8, a protruding POS layer 26 was formed. The protruding height of the convex portion of this 208 layer 26 is 3 to 5 μm.

この酸化処理の際にノリコン基板20の表面も酸化され
て、POS層26の周囲には厚さ0.2〜05μmの8
10.膜24か形成された。
During this oxidation treatment, the surface of the Noricon substrate 20 is also oxidized, and an 8-layer film with a thickness of 0.2 to 05 μm is formed around the POS layer 26.
10. A film 24 was formed.

このように形成されfニンリコン基板20には必要に応
じて無孔質酸化シリコンやサイアロン等の無孔質絶縁膜
をスパッタリングによって被覆してもよい。
The silicon substrate 20 formed in this manner may be coated with a nonporous insulating film such as nonporous silicon oxide or sialon by sputtering, if necessary.

第9図は、前述のようにして製作されたシリコン基板2
0の208層26・・・を蓄熱層に用いたサーマルヘッ
ドを示すものである。このサーマルヘッドは、Ta2N
、Ta  Cr  N、Ta  5ift等をスパッタ
することによりシリコン基板20上に厚さ0.05〜0
3μmの発熱抵抗体層3が形成されたものである。この
発熱抵抗体層3の上には、AQNi−Cr/Auを蒸着
して形成された厚さ1〜2μmの導体層4が設けられて
いる。POS層26の突出した部分では、導体層4がフ
ォトリソグラフィによってエツチングされて除去されて
発熱部6が形成されている。そしてPOS層26の両側
部で発熱抵抗体層3と導体層4とが接続された構造とな
っている。このサーマルヘットの最外部によ、S +O
t/ T a205.サイアロン等をスパッタリングす
ることによって形成された厚さ5〜7μmの保護層5か
設けられている。
FIG. 9 shows the silicon substrate 2 manufactured as described above.
This figure shows a thermal head using 208 layers 26 of 0 as the heat storage layer. This thermal head is Ta2N
, Ta Cr N, Ta 5ift, etc. to a thickness of 0.05 to 0 on the silicon substrate 20.
A heating resistor layer 3 having a thickness of 3 μm is formed. On this heating resistor layer 3, a conductor layer 4 having a thickness of 1 to 2 μm is provided by vapor-depositing AQNi-Cr/Au. At the protruding portion of the POS layer 26, the conductor layer 4 is etched and removed by photolithography to form the heat generating portion 6. The heating resistor layer 3 and the conductor layer 4 are connected to each other on both sides of the POS layer 26. By the outermost part of this thermal head, S +O
t/T a205. A protective layer 5 having a thickness of 5 to 7 μm formed by sputtering SiAlON or the like is provided.

この実施例の製造方法によれば、マスクとなる酸化タン
タル膜が陽極化成処理の際に用いられたフッ化水素酸水
溶液に対して耐性を有するので、実施例1のノリコン基
板を確実に製造できる。
According to the manufacturing method of this example, the tantalum oxide film serving as a mask is resistant to the hydrofluoric acid aqueous solution used during anodizing treatment, so the Noricon substrate of Example 1 can be reliably manufactured. .

(実施例3) 次に、シリコン基板の製造方法の第二実施例を説明する
(Example 3) Next, a second example of the method for manufacturing a silicon substrate will be described.

この製造方法の前半の工程は、前記実施例2の■〜■の
工程と同一である。
The first half of this manufacturing method is the same as steps (1) to (4) of Example 2 above.

この例の製造方法が前記実施例2の方法と異なる点は、
シリコン基板20を陽極化成して前記第6図に示された
ようにPSFi25を形成した後、タンタル膜21およ
び酸化タンタル膜23を除去せずに(前記■工程を行わ
ずに)、直ちにPS層25を850℃〜10.00℃で
熱酸化処理してPO5層26とした点である。
The manufacturing method of this example differs from the method of Example 2 as follows:
After the silicon substrate 20 is anodized to form the PSFi 25 as shown in FIG. 6, the PS layer is immediately formed without removing the tantalum film 21 and tantalum oxide film 23 (without performing the step 25 was thermally oxidized at 850° C. to 10.00° C. to form the PO5 layer 26.

このようにして製造されたシリコン基板20は、第1O
図に示すように、208層26の外周部および208層
26か形成されていない部分に、タンタル膜21および
酸化タンタル膜23によって覆われたものとなる。
The silicon substrate 20 manufactured in this way is
As shown in the figure, the outer periphery of the 208 layer 26 and the portion where the 208 layer 26 is not formed are covered with the tantalum film 21 and the tantalum oxide film 23.

このシリコン基板20の上に、実施例2と同様の方法で
発熱抵抗体層3、導体層4および保護層5を形成すると
、第11図に示すサーマルヘッドか得られる。
When a heating resistor layer 3, a conductor layer 4, and a protective layer 5 are formed on this silicon substrate 20 in the same manner as in Example 2, a thermal head shown in FIG. 11 is obtained.

この製造方法によれば、POS層26・が点在するシリ
コン基板20を効率良く製造できる。
According to this manufacturing method, the silicon substrate 20 on which the POS layers 26 are scattered can be efficiently manufactured.

(実施例4) 実施例3の製造方法と比較して、タンタルの代わりにク
ロムをスパッタリングした点のみ異なる方法でシリコン
基板を製造した。
(Example 4) A silicon substrate was manufactured using a method different from that of Example 3 except that chromium was sputtered instead of tantalum.

この製造方法によれば、シリコン基板20に形成された
クロム膜を酸化して得られた酸化クロム膜が、陽極化成
処理に用いたフッ化水素酸水溶液に対して耐性を有する
ので、208層26・が点在したシリコン基板20を効
率良く製造できる。
According to this manufacturing method, the chromium oxide film obtained by oxidizing the chromium film formed on the silicon substrate 20 is resistant to the hydrofluoric acid aqueous solution used in the anodization treatment, so the 208 layer 26 It is possible to efficiently manufacture a silicon substrate 20 dotted with .

(実施例5) 第12図〜第17図は、シリコン基板の第4の製造方法
の各工程を示すものである。
(Example 5) FIGS. 12 to 17 show each step of a fourth method for manufacturing a silicon substrate.

■ この実施例では、まず第12図に示すシリコン基板
20を用意した。この基板20としては、抵抗率が0.
010cmのP型基板を用いた。
(2) In this example, first, a silicon substrate 20 shown in FIG. 12 was prepared. This substrate 20 has a resistivity of 0.
A P-type substrate with a diameter of 0.010 cm was used.

■ 次に第13図に示す様に、シリコン基板20にフォ
トレジスト32、例えばネガレジスト(CBR−M90
1 :日本合成ゴム製)を塗布し、フォトリソグラフィ
ーによってバターニングした。
■ Next, as shown in FIG. 13, a photoresist 32, for example a negative resist (CBR-M90
1: manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was applied and patterned by photolithography.

■ ついで白金板を陰極にした電解槽に20wt%のフ
ッ化水素酸水溶液を入れ、・シリコン基板20を陽極と
して、直流50 mA / cm’の電流密度で16分
間陽極化成を行ったところ、第14図に示すように、フ
、1 )レジスト32の開口部での深さが32μm1気
孔率80%のPS層25が形成された。
■ Next, a 20 wt % aqueous solution of hydrofluoric acid was placed in an electrolytic cell with a platinum plate as a cathode, and anodization was performed for 16 minutes at a current density of 50 mA/cm' direct current with the silicon substrate 20 as an anode. As shown in FIG. 14, 1) A PS layer 25 was formed with a depth of 32 μm at the opening of the resist 32 and a porosity of 80%.

形成されたPS層25の周囲は、フォトレジスト32に
覆われた部分に若干進出していた。この部分の深さは、
フォトレジスト32の開口部から離れるに従って徐々に
浅くなっていた。
The periphery of the formed PS layer 25 slightly extended into the area covered with the photoresist 32. The depth of this part is
The depth gradually became shallower as the distance from the opening of the photoresist 32 increased.

■ 次にフォトレジスト32を除去して、第15図に示
す状態とした。フォトレジスト32の除去は市販の剥離
液、熱硫酸(硫酸+過酸化水素水)によって簡単に行う
ことができた。
(2) Next, the photoresist 32 was removed to obtain the state shown in FIG. 15. The photoresist 32 could be easily removed using a commercially available stripping solution, hot sulfuric acid (sulfuric acid + hydrogen peroxide solution).

■ この後、十分に洗浄を行って、加湿酸素中で、85
0℃〜1000℃の熱酸化を行ない、PS層25を酸化
した。この酸化によってPS層25の体積が増大し、基
板20表面から隆起したPOS層26が形成された。こ
のPO5層26の周囲は、徐々に薄くなっていた。PO
8層26の高さは3〜5μmであった。またこのPOS
層26の周囲のシリコン基板20の表面には、第16図
に示すように、厚さ0.2〜0.5μmのSin、層が
形成されていた。
■ After this, thoroughly wash and store in humidified oxygen for 85 minutes.
Thermal oxidation was performed at 0°C to 1000°C to oxidize the PS layer 25. This oxidation increased the volume of the PS layer 25 and formed a POS layer 26 protruding from the surface of the substrate 20. The surrounding area of this PO5 layer 26 was gradually becoming thinner. P.O.
The height of the eight layers 26 was 3 to 5 μm. Also this POS
As shown in FIG. 16, a 0.2-0.5 μm thick Sin layer was formed on the surface of the silicon substrate 20 around the layer 26.

この後シリコン基板20に発熱抵抗体層3、導体層4、
保護層5を順次積層すると、第17図に示すサーマルヘ
ッドが得られる。
After that, a heating resistor layer 3, a conductor layer 4,
By sequentially laminating the protective layers 5, the thermal head shown in FIG. 17 is obtained.

この製造方法によれば、フォトレジスト32のシリコン
基板20に対する接着力が適度に弱いので、陽極化成時
にフォトレジスト32によって覆われた部分に電解液か
若干浸透して、この部分も浅く陽極化成処理される。こ
の結果、形成されるPS層25およびこれを酸化して得
られるPO8層26は、周辺部が外方に向かって徐々に
薄くなった形状となり、POS層2層内6内じる内部応
力がPO9層26の外周部に集中するのを避けることが
できる。このためこの製造方法で製作されたシリコン基
板20は、POS層26の周囲においても反りが小さく
、実用的なものとなる。
According to this manufacturing method, since the adhesive force of the photoresist 32 to the silicon substrate 20 is moderately weak, the electrolyte slightly penetrates into the part covered by the photoresist 32 during anodization, and this part is also shallowly anodized. be done. As a result, the formed PS layer 25 and the PO8 layer 26 obtained by oxidizing it have a shape in which the peripheral portion gradually becomes thinner toward the outside, and the internal stress within the POS layer 2 layer 6 is reduced. Concentration on the outer periphery of the PO9 layer 26 can be avoided. Therefore, the silicon substrate 20 manufactured by this manufacturing method has little warpage even around the POS layer 26, making it practical.

「発明の効果」 以上説明したように、本発明の多孔質酸化シリコン層を
有するシリコン基板は、シリコン基板の表面部分に多孔
質酸化シリコンからなる層を点在させたものなので、多
孔質酸化シリコン層中に生じる残留内7部応力(圧縮応
力)が分散される。従って本発明の多孔質酸化シリコン
層を有するシリコン基板は、シリコン基板全体の反りが
非常に小さいものとなる。
"Effects of the Invention" As explained above, the silicon substrate having a porous silicon oxide layer of the present invention has a layer made of porous silicon oxide dotted on the surface portion of the silicon substrate. Residual internal stresses (compressive stresses) occurring in the layer are dispersed. Therefore, in the silicon substrate having the porous silicon oxide layer of the present invention, the warpage of the entire silicon substrate is extremely small.

また本発明のシリコン基板の製造方法として、点在する
被処理部分を除いてシリコン基板の表面をマスクで覆い
、このシリコン基板をフッ化水素酸水溶液中で陽極化成
して、マスクで覆われない被処理部分に多孔質ノリコン
を生成させ、この後形成された多孔質ノリコンを酸化さ
ける製造方法を採用すると、孔質酸化ノリフン層か点在
されたノリコン基板を確実に製造できる。
In addition, as a method for manufacturing a silicon substrate of the present invention, the surface of the silicon substrate is covered with a mask except for the scattered portions to be treated, and the silicon substrate is anodized in a hydrofluoric acid aqueous solution so that the silicon substrate is not covered with the mask. If a manufacturing method is adopted in which porous glue is generated in the portion to be treated and then the formed porous glue is prevented from being oxidized, it is possible to reliably produce a glue board with porous oxidized glue layers interspersed thereon.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の多孔質酸化ノリコン層を有するシリコ
ン基板の一実施例を示す平面図である。 第2図は第1図中A部を示す拡大図である。 第3図ないし第8図は実施例2の製造方法の各工程を説
明するための断面図である。 第9図は実施例2て製造されたサーマルヘッドを示す断
面図である。 第10図は実施例3の製造方法の一工程を示す断面図で
ある。 第11図は実施例3で製造されたサーマルヘッドを示す
断面図である。 第12図ないし第16図は実施例5の製造方法の各工程
を示す断面図である。 第17図は実施例5で製造されたサーマルヘッドを示す
断面図である。 第18図は蓄熱層がガラスグレーズで形成された従来の
サーマルヘッドを示す断面図である。 第19図は蓄熱層が多孔質酸化シリコンによって形成さ
れに従来のサーマルヘッドを示す断面図である。 20・・・・シリコン基板、23・・・・・・酸化タン
タル膜、25・・・・・多孔質ンリコン層(PS層)、
26・・・多孔質酸化ノリコン層(P OS層)、32
・・・・・・フォトレジスト。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a silicon substrate having a porous oxidized silicone layer according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged view showing section A in FIG. 1. 3 to 8 are cross-sectional views for explaining each step of the manufacturing method of Example 2. FIG. FIG. 9 is a sectional view showing a thermal head manufactured in Example 2. FIG. 10 is a sectional view showing one step of the manufacturing method of Example 3. FIG. 11 is a sectional view showing the thermal head manufactured in Example 3. 12 to 16 are cross-sectional views showing each step of the manufacturing method of Example 5. FIG. FIG. 17 is a sectional view showing the thermal head manufactured in Example 5. FIG. 18 is a sectional view showing a conventional thermal head in which the heat storage layer is formed of glass glaze. FIG. 19 is a sectional view showing a conventional thermal head in which the heat storage layer is formed of porous silicon oxide. 20... Silicon substrate, 23... Tantalum oxide film, 25... Porous silicon layer (PS layer),
26...Porous silicon oxide layer (POS layer), 32
...Photoresist.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)シリコン基板の表面部分に、多孔質酸化シリコン
からなる層を点在させたことことを特徴とする多孔質酸
化シリコン層を有するシリコン基板。
(1) A silicon substrate having a porous silicon oxide layer, characterized in that the surface portion of the silicon substrate is dotted with a layer made of porous silicon oxide.
(2)点在する被処理部分を除いてシリコン基板の表面
をマスクで覆い、このシリコン基板をフッ化水素酸水溶
液中で陽極化成して、マスクで覆われない被処理部分に
多孔質シリコンを生成させ、この後、形成された多孔質
シリコンを酸化させることを特徴とする多孔質酸化シリ
コン層を有するシリコン基板の製造方法。
(2) Cover the surface of the silicon substrate with a mask, except for scattered areas to be treated, and anodize the silicon substrate in an aqueous solution of hydrofluoric acid to form porous silicon on the areas to be treated that are not covered with the mask. 1. A method for producing a silicon substrate having a porous silicon oxide layer, the method comprising: forming a porous silicon oxide layer, and then oxidizing the formed porous silicon.
JP15031890A 1989-08-03 1990-06-08 Silicon substrate having porous silicon oxide layer and manufacture thereof Pending JPH0473162A (en)

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DE19904024743 DE4024743C2 (en) 1989-08-03 1990-08-03 Use of a silicon substrate with layer areas of porous, oxidized silicon for a thermal head and method for producing this silicon substrate
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