JPH0694213B2 - 薄膜型サ−マルヘツド - Google Patents
薄膜型サ−マルヘツドInfo
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- JPH0694213B2 JPH0694213B2 JP61099631A JP9963186A JPH0694213B2 JP H0694213 B2 JPH0694213 B2 JP H0694213B2 JP 61099631 A JP61099631 A JP 61099631A JP 9963186 A JP9963186 A JP 9963186A JP H0694213 B2 JPH0694213 B2 JP H0694213B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N97/00—Electric solid-state thin-film or thick-film devices, not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明、熱印字記録に用いる薄膜型サーマルヘッド、特
にその薄膜発熱抵抗体に関するものである。
にその薄膜発熱抵抗体に関するものである。
従来の技術 一般に、熱印字記録に用いられるサーマルヘッドは、絶
縁性基板上に複数個の発熱抵抗体および発熱抵抗体に電
力を供給する為の電極を設け、個々の発熱抵抗体に電力
を供給することにより、ジュール熱を発生させ、これに
より、印字記録を行なう構成となっている。
縁性基板上に複数個の発熱抵抗体および発熱抵抗体に電
力を供給する為の電極を設け、個々の発熱抵抗体に電力
を供給することにより、ジュール熱を発生させ、これに
より、印字記録を行なう構成となっている。
これらに用いる発熱抵抗体としては、薄膜発熱抵抗体が
熱応答性が良く、高解像度化でき、信頼性が高く、ま
た、消費電力が小さい等の点で、優れている。
熱応答性が良く、高解像度化でき、信頼性が高く、ま
た、消費電力が小さい等の点で、優れている。
従来薄膜発熱抵抗体としては、例えば、特開昭52−1438
41号公報にある。Ta−Si合金等が、耐熱性に優れてい
る。しかしながら、近年のサーマルヘッドの熱印字記録
の高速化を実現させる為には、数ミリ秒の短かい印字パ
ルスにより、記録を行なわなければならず、その為に
は、薄膜発熱抵抗体に大電力を投入し、400℃以上もの
温度を発生させる必要がある。加えて、高電力化は、薄
膜発熱抵抗体の抵抗値を大きくしない限り、必然的に電
流が大きくなる為次の２つの問題を生じる。１つは、薄
膜発熱抵抗体の抵抗値に対して、薄膜発熱抵抗体に電力
を供給する電極の抵抗値が無視できなくなる為、電極の
長さの差異により、各薄膜発熱抵抗体の発熱量が異な
り、記録パターンに濃度差を生じたり、また特に高解像
度化した際に、電極における電力消費が問題になる。こ
れを避けるには、電極の厚さを極端に大きくすることが
考えられるが、このとき構造上、大きな不都合を生じ
る。もう１つは、加熱用電源，スイッチング回路等の駆
動系の電流容量を大きくしなければならない等の問題が
生じる。
41号公報にある。Ta−Si合金等が、耐熱性に優れてい
る。しかしながら、近年のサーマルヘッドの熱印字記録
の高速化を実現させる為には、数ミリ秒の短かい印字パ
ルスにより、記録を行なわなければならず、その為に
は、薄膜発熱抵抗体に大電力を投入し、400℃以上もの
温度を発生させる必要がある。加えて、高電力化は、薄
膜発熱抵抗体の抵抗値を大きくしない限り、必然的に電
流が大きくなる為次の２つの問題を生じる。１つは、薄
膜発熱抵抗体の抵抗値に対して、薄膜発熱抵抗体に電力
を供給する電極の抵抗値が無視できなくなる為、電極の
長さの差異により、各薄膜発熱抵抗体の発熱量が異な
り、記録パターンに濃度差を生じたり、また特に高解像
度化した際に、電極における電力消費が問題になる。こ
れを避けるには、電極の厚さを極端に大きくすることが
考えられるが、このとき構造上、大きな不都合を生じ
る。もう１つは、加熱用電源，スイッチング回路等の駆
動系の電流容量を大きくしなければならない等の問題が
生じる。
以上の点から、薄膜発熱抵抗体としては、高温安定性
と、高抵抗値の実現が可能であることの２つが最低限必
要である。これらの点から前記Ta−Si合金を考えるとTa
−Si合金は、耐熱性が安定な組成域において、比抵抗が
200〜250μΩ−cm程度と小さく、従って、大きな抵抗
値、例えば、1000Ωの抵抗値（最近の技術の流れでは、
これ以上の抵抗値も要求されている）を得る為には、L/
W＝２（Ｌは発熱抵抗体長さ、Ｗは幅）として、膜厚が5
0Å程度と薄く、製造時の制御が極めて難しい上に、こ
の程度の膜厚になると、薄膜のサイズ効果により、膜の
再現性が得られなかったり、また膜質としても不安定と
なる。これを避ける為には、Ta−Si合金の厚みを大きく
し、蛇行形状等にパターン形成し、前記Ｌ長を増すこと
により抵抗値を上げることも可能であるが、高解像度化
する際、この方法は、製造上極めて難しい。また、Ta−
Si合金は、短パルス巾駆動時の耐熱性が尚十分でなく、
従って、Ta−Si合金は、サーマルヘッドに要求される高
速化・高耐熱化の点で十分なものではなかった。
と、高抵抗値の実現が可能であることの２つが最低限必
要である。これらの点から前記Ta−Si合金を考えるとTa
−Si合金は、耐熱性が安定な組成域において、比抵抗が
200〜250μΩ−cm程度と小さく、従って、大きな抵抗
値、例えば、1000Ωの抵抗値（最近の技術の流れでは、
これ以上の抵抗値も要求されている）を得る為には、L/
W＝２（Ｌは発熱抵抗体長さ、Ｗは幅）として、膜厚が5
0Å程度と薄く、製造時の制御が極めて難しい上に、こ
の程度の膜厚になると、薄膜のサイズ効果により、膜の
再現性が得られなかったり、また膜質としても不安定と
なる。これを避ける為には、Ta−Si合金の厚みを大きく
し、蛇行形状等にパターン形成し、前記Ｌ長を増すこと
により抵抗値を上げることも可能であるが、高解像度化
する際、この方法は、製造上極めて難しい。また、Ta−
Si合金は、短パルス巾駆動時の耐熱性が尚十分でなく、
従って、Ta−Si合金は、サーマルヘッドに要求される高
速化・高耐熱化の点で十分なものではなかった。
以上の点を解決する為には、高耐熱で、高比抵抗な薄膜
発熱抵抗体が必要であり、この為に、遷移金属・炭素・
珪素・酸素よりなるもの、例えばチタン炭化物と酸化珪
素でなる薄膜発熱抵抗体を用いれば、高耐熱性・高比抵
抗のいずれも満足できるわけであるが、ここで、次の問
題が存在する。
発熱抵抗体が必要であり、この為に、遷移金属・炭素・
珪素・酸素よりなるもの、例えばチタン炭化物と酸化珪
素でなる薄膜発熱抵抗体を用いれば、高耐熱性・高比抵
抗のいずれも満足できるわけであるが、ここで、次の問
題が存在する。
（１） 耐酸化性 （２） 製造プロセスにおけるシート抵抗の変動 （１）については、例えば、チタン炭化物と酸化珪素で
なる薄膜発熱抵抗体（以後TiC−SiO2と略記）は、通
常、TiCとSiO2の焼結体をターゲットとし、スパッタリ
ングによって形成される。その際、スパッタリング時の
エネルギーによる解離現像の為、形成される薄膜の組成
は、必ずしも化学量論的組成のTiCとSiO2の混合物では
なく、また、スパッタリングで形成した膜は、一般にア
ルモファス状態でガスを内蔵しやすい等の為組成のズレ
が生じる。これにより、耐酸化性が劣る。通常、サーマ
ルヘッドは、薄膜発熱抵抗体上に、紙に印字する際の接
触摩耗を防ぎ、且つ酸化を防止する為の保護層を形成す
る為、酸素が遮断され、TiC−SiO2は、極めて良好な耐
熱性を有する。しかし保護層にピンホール等の形成不良
がある際、そこを通して薄膜発熱抵抗体が酸化され、寿
命が著しく劣化する等の問題があった。これは、前述し
た保護層の欠陥を除去すれば、防げるが、ここで、
（２）の問題が存在する。（２）は、具体的には、薄膜
発熱抵抗体上に前述した様に、電力供給用の電極を形成
するわけであるが、この際、この電極層と薄膜発熱抵抗
体の界面には付着する為の転移層（反応層）ができ、パ
ターニングプロセスで、この転位層が削り取られる為、
薄膜発熱抵抗体膜の形成時のシート抵抗と、これにパタ
ーニングを施した後の仕上りの抵抗値から算出されるシ
ート抵抗の間に、良好な再現性が得られない等の問題が
あった。
なる薄膜発熱抵抗体（以後TiC−SiO2と略記）は、通
常、TiCとSiO2の焼結体をターゲットとし、スパッタリ
ングによって形成される。その際、スパッタリング時の
エネルギーによる解離現像の為、形成される薄膜の組成
は、必ずしも化学量論的組成のTiCとSiO2の混合物では
なく、また、スパッタリングで形成した膜は、一般にア
ルモファス状態でガスを内蔵しやすい等の為組成のズレ
が生じる。これにより、耐酸化性が劣る。通常、サーマ
ルヘッドは、薄膜発熱抵抗体上に、紙に印字する際の接
触摩耗を防ぎ、且つ酸化を防止する為の保護層を形成す
る為、酸素が遮断され、TiC−SiO2は、極めて良好な耐
熱性を有する。しかし保護層にピンホール等の形成不良
がある際、そこを通して薄膜発熱抵抗体が酸化され、寿
命が著しく劣化する等の問題があった。これは、前述し
た保護層の欠陥を除去すれば、防げるが、ここで、
（２）の問題が存在する。（２）は、具体的には、薄膜
発熱抵抗体上に前述した様に、電力供給用の電極を形成
するわけであるが、この際、この電極層と薄膜発熱抵抗
体の界面には付着する為の転移層（反応層）ができ、パ
ターニングプロセスで、この転位層が削り取られる為、
薄膜発熱抵抗体膜の形成時のシート抵抗と、これにパタ
ーニングを施した後の仕上りの抵抗値から算出されるシ
ート抵抗の間に、良好な再現性が得られない等の問題が
あった。
発明が解決しようとする問題点 上述した様に従来のサーマルヘッドの薄膜発熱抵抗体材
料であるTa−Si合金は、サーマルヘッドの高速化・高耐
熱化の為には尚十分な特性を有していない。遷移金属・
炭素・珪素・酸素でなる薄膜発熱抵抗体は、この高速化
・高耐熱化には十分対応できるが、尚、保護層にピンホ
ール等の欠陥がある際、酸化され寿命の劣化が著しいと
共に、製造プロセス変動によるシート抵抗の良好な再現
性が得られないなどの問題があった。
料であるTa−Si合金は、サーマルヘッドの高速化・高耐
熱化の為には尚十分な特性を有していない。遷移金属・
炭素・珪素・酸素でなる薄膜発熱抵抗体は、この高速化
・高耐熱化には十分対応できるが、尚、保護層にピンホ
ール等の欠陥がある際、酸化され寿命の劣化が著しいと
共に、製造プロセス変動によるシート抵抗の良好な再現
性が得られないなどの問題があった。
かかる点から本発明は、サーマルヘッドの高速化・高耐
熱化の為に必要な条件、即ち高抵抗値従って高比抵抗で
高温安定性に優れ、高耐熱性を有し、かつ耐酸化性に富
み、作成時の再現性の良好な薄膜発熱抵抗体を備えた薄
膜型サーマルヘッドを提供することを目的とするもので
ある。
熱化の為に必要な条件、即ち高抵抗値従って高比抵抗で
高温安定性に優れ、高耐熱性を有し、かつ耐酸化性に富
み、作成時の再現性の良好な薄膜発熱抵抗体を備えた薄
膜型サーマルヘッドを提供することを目的とするもので
ある。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、薄膜発熱抵抗
体を二層構造とし、下層は、遷移金属・炭素・珪素・酸
素でなるもの、特に、チタン炭化物と酸化珪素でなるも
のを選び、上層が、珪素・酸化珪素・炭化珪素・窒化珪
素のいずれかよりなるもの、特に珪素もしくは珪素酸化
物でなり、該上層膜厚が100Å以下であるものを用いた
薄膜型サーマルヘッドを構成したものである。
体を二層構造とし、下層は、遷移金属・炭素・珪素・酸
素でなるもの、特に、チタン炭化物と酸化珪素でなるも
のを選び、上層が、珪素・酸化珪素・炭化珪素・窒化珪
素のいずれかよりなるもの、特に珪素もしくは珪素酸化
物でなり、該上層膜厚が100Å以下であるものを用いた
薄膜型サーマルヘッドを構成したものである。
作用 上述した構成における下層のチタン炭化物と酸化珪素で
なる材料層（以降TiC−SiO2と略記）は高温安定性に優
れ、耐熱性も良好である。しかしながら、保護層にピン
ホール等の欠陥がある場合、酸化により寿命の劣化が著
しい。また、パターン形成時に、電極との転移層（反応
層）がエッチングによって削り取られたり、また、TiC
−SiO2自体が電極のエッチング液によってエッチングさ
れる等により、シート抵抗の再現性が得られない等の問
題がある為に、TiC−SiO2上に、上層として珪素もしく
は、酸化珪素を形成する。このとき、珪素は、その自然
酸化膜が、極めて堅ろうで（酸化珪素は言うまでもな
い）あるため、その酸化防止効果により、下層を保護す
るため、耐酸化性が向上すると共に、この上層の珪素，
酸化珪素が、エッチング液に対するバッファー層になる
ため、上述した下層のTiC−SiO2は、エッチングされ
ず、極めて良好なシート抵抗の再現性を得ることができ
る。ところで、上層の珪素，酸化珪素は、各々半導体絶
縁物であるため、ある程度以上厚くなると、電極と下層
の間にバリアとして存在する為、（コンタクト抵抗が上
がる）上層厚みは、このバリアのトンネル効果が可能な
100Å以下にすることが必要となる。
なる材料層（以降TiC−SiO2と略記）は高温安定性に優
れ、耐熱性も良好である。しかしながら、保護層にピン
ホール等の欠陥がある場合、酸化により寿命の劣化が著
しい。また、パターン形成時に、電極との転移層（反応
層）がエッチングによって削り取られたり、また、TiC
−SiO2自体が電極のエッチング液によってエッチングさ
れる等により、シート抵抗の再現性が得られない等の問
題がある為に、TiC−SiO2上に、上層として珪素もしく
は、酸化珪素を形成する。このとき、珪素は、その自然
酸化膜が、極めて堅ろうで（酸化珪素は言うまでもな
い）あるため、その酸化防止効果により、下層を保護す
るため、耐酸化性が向上すると共に、この上層の珪素，
酸化珪素が、エッチング液に対するバッファー層になる
ため、上述した下層のTiC−SiO2は、エッチングされ
ず、極めて良好なシート抵抗の再現性を得ることができ
る。ところで、上層の珪素，酸化珪素は、各々半導体絶
縁物であるため、ある程度以上厚くなると、電極と下層
の間にバリアとして存在する為、（コンタクト抵抗が上
がる）上層厚みは、このバリアのトンネル効果が可能な
100Å以下にすることが必要となる。
以上の通り、下層にTiC−SiO2、上層に該珪素もしく
は、酸化珪素でなる材料層でなる二層構造の薄膜発熱抵
抗体を用いることで、再現性良く、高抵抗値で、高温安
定性・耐酸化性に優れ、高耐熱性に富んだ薄膜型サーマ
ルヘッドが構成できる。
は、酸化珪素でなる材料層でなる二層構造の薄膜発熱抵
抗体を用いることで、再現性良く、高抵抗値で、高温安
定性・耐酸化性に優れ、高耐熱性に富んだ薄膜型サーマ
ルヘッドが構成できる。
実施例 第１図に本発明における薄膜型サーマルヘッドの基本構
成を示す。本実施例では、下層材料としてTiC−SiO2、
上層が、珪素（以後Siと略記）でなる二層構造の薄膜発
熱抵抗体を用いた。
成を示す。本実施例では、下層材料としてTiC−SiO2、
上層が、珪素（以後Siと略記）でなる二層構造の薄膜発
熱抵抗体を用いた。
さて、第１図において、電気的絶縁性基板１上に、スパ
ッタリング等の薄膜形成技術により、TiC−SiO2でなる
下層発熱体層２と、Siでなる上層バッファ層３でなる薄
膜発熱抵抗体４を形成し、この上に、薄膜発熱抵抗体４
に通電するための電極５を形成した後、フォトリソグラ
フィー技術により、パターン形成し、この上に絶縁物・
半導体等でなる保護層６（保護層６は通常薄膜発熱抵抗
体４の酸化防止と、紙に印字する際の接触摩耗を防ぐた
めに存在する）を形成した構成をとる。
ッタリング等の薄膜形成技術により、TiC−SiO2でなる
下層発熱体層２と、Siでなる上層バッファ層３でなる薄
膜発熱抵抗体４を形成し、この上に、薄膜発熱抵抗体４
に通電するための電極５を形成した後、フォトリソグラ
フィー技術により、パターン形成し、この上に絶縁物・
半導体等でなる保護層６（保護層６は通常薄膜発熱抵抗
体４の酸化防止と、紙に印字する際の接触摩耗を防ぐた
めに存在する）を形成した構成をとる。
第２図に示す様に、薄膜発熱抵抗体４をパターン形成し
た際の発熱体長さＬ、発熱体幅Ｗと、抵抗値Ｒより、仕
上り時の薄膜発熱抵抗体４のシート抵抗をPscalとすれ
ば、Pscal＝Ｒ＊（W/L）であり、これと、薄膜発熱抵抗
体４の成膜時のシート抵抗Psとの関係を、上層Siバッフ
ァ層３の有無により、第３図に示す。同図で、下層TiC
−SiO22の比抵抗は、1000μΩ−cmの場合を示す。同図
で横軸にPs、縦軸にPscalを取り、ライン７は、上層Si
バッファ層３がない場合、ライン８は、上層Siバッファ
層３がある（層厚60Å）場合である。ライン７より、上
層Siバッファ層３がない場合は、Psに比してPscalは相
対的に大きく、Ps:700Ω／□程度から大きく直線からず
れ、Pscalは、急激に増加する。これに比して、ライン
８は、PsとPscalの値がほぼ同一で、Ps:1000Ω／□程度
まで直線性を有している。これは、上層Siバッファ層３
がない場合、電極５と、薄膜発熱抵抗体４の界面にでき
る転位層（反応層）が、パターン形成プロセスのエッチ
ングで削り取られたり、また、薄膜発熱抵抗体４自体
が、電極５のエッチング液でエッチングされる等の問題
により、（通常数10Å程度エッチングされる）再現性を
損なうと共に、 Ps:700Ω／□程度から、上記薄膜発熱抵抗体４のエッチ
ング効果により、Pscalにおいて、膜厚が100Å近傍のサ
イズ効果（表面散乱抵抗が付加される領域）の生じる領
域に入るため、Pscalの急激な増加につながる。これに
比して、上層Siバッファ層３がある場合は、エッチング
により削り取られる領域は、上層Siバッファ層３の一部
で、下層のTiC−SiO2層２は何ら制約を受けない。従っ
て、下層TiC−SiO2層２は、それ自体が、成膜時にサイ
ズ効果を生じる膜厚100Å程度従って、Ps:1000Ω／□程
度までは、Ps−Pscalは、良好な直線性を有し、且つ、P
s,Pscalの値は、ほぼ同一となっている。また、比抵抗
の観点では、上層Siバッファ層３のあるなしに関わら
ず、少なくとも上層Siバッファ層３の厚さが100Å程度
までは変化しない。（図省略）これらの点から次の事が
結論できる。即ち、上層Siバッファ層３を付加すること
により、プロセス変動を低減化でき、従って、良好な再
現性が得られると共に、使用できるシート抵抗領域が大
きくなり、極めて容易に、高抵抗化できる。
た際の発熱体長さＬ、発熱体幅Ｗと、抵抗値Ｒより、仕
上り時の薄膜発熱抵抗体４のシート抵抗をPscalとすれ
ば、Pscal＝Ｒ＊（W/L）であり、これと、薄膜発熱抵抗
体４の成膜時のシート抵抗Psとの関係を、上層Siバッフ
ァ層３の有無により、第３図に示す。同図で、下層TiC
−SiO22の比抵抗は、1000μΩ−cmの場合を示す。同図
で横軸にPs、縦軸にPscalを取り、ライン７は、上層Si
バッファ層３がない場合、ライン８は、上層Siバッファ
層３がある（層厚60Å）場合である。ライン７より、上
層Siバッファ層３がない場合は、Psに比してPscalは相
対的に大きく、Ps:700Ω／□程度から大きく直線からず
れ、Pscalは、急激に増加する。これに比して、ライン
８は、PsとPscalの値がほぼ同一で、Ps:1000Ω／□程度
まで直線性を有している。これは、上層Siバッファ層３
がない場合、電極５と、薄膜発熱抵抗体４の界面にでき
る転位層（反応層）が、パターン形成プロセスのエッチ
ングで削り取られたり、また、薄膜発熱抵抗体４自体
が、電極５のエッチング液でエッチングされる等の問題
により、（通常数10Å程度エッチングされる）再現性を
損なうと共に、 Ps:700Ω／□程度から、上記薄膜発熱抵抗体４のエッチ
ング効果により、Pscalにおいて、膜厚が100Å近傍のサ
イズ効果（表面散乱抵抗が付加される領域）の生じる領
域に入るため、Pscalの急激な増加につながる。これに
比して、上層Siバッファ層３がある場合は、エッチング
により削り取られる領域は、上層Siバッファ層３の一部
で、下層のTiC−SiO2層２は何ら制約を受けない。従っ
て、下層TiC−SiO2層２は、それ自体が、成膜時にサイ
ズ効果を生じる膜厚100Å程度従って、Ps:1000Ω／□程
度までは、Ps−Pscalは、良好な直線性を有し、且つ、P
s,Pscalの値は、ほぼ同一となっている。また、比抵抗
の観点では、上層Siバッファ層３のあるなしに関わら
ず、少なくとも上層Siバッファ層３の厚さが100Å程度
までは変化しない。（図省略）これらの点から次の事が
結論できる。即ち、上層Siバッファ層３を付加すること
により、プロセス変動を低減化でき、従って、良好な再
現性が得られると共に、使用できるシート抵抗領域が大
きくなり、極めて容易に、高抵抗化できる。
次に、上層Siバッファ層の酸化防止効果を調べる為、第
１図の保護層６がない場合とある場合について、連続パ
ルス印加試験を行なった。試験条件としては、印加パル
ス幅1.0msec、周期20msec、印加電力密度38.22W/mm2と
して、抵抗値変化が、初期抵抗に比して、＋５％を越え
た点（パルス印加回数）を寿命とすることにする。これ
による測定結果を第４図に示す。同図では下層iC−SiO2
層の比抵抗は500μΩ−cm、抵抗値750Ω（下層TiC−SiO
2層厚〜130Å程度）における結果を示し、横軸に上層Si
層厚、縦軸に寿命をとっている。ライン９は、保護層６
がない場合の寿命であり、ライン10は、保護層６がある
場合の寿命を示す。ライン９より、上層Si層厚の増加に
伴ない、寿命が向上していることがわかり、上層Si層が
耐酸化性を向上させていることは明らかである。これ
は、Si表面に形成される自然酸化膜の酸化防止効果によ
る。また、ライン10より、保護層形成時の寿命は、上層
Si層厚に無関係に、一定の値となっており、特に、上層
Si層をつけることで、寿命は劣化しない。ただし、ライ
ン10は、保護層６に、ピンホール等の欠陥がない場合で
あって、欠陥がある場合の酸化を考慮に入れれば、上層
Si層により、信頼性が大きく上がることは明らかであ
る。
１図の保護層６がない場合とある場合について、連続パ
ルス印加試験を行なった。試験条件としては、印加パル
ス幅1.0msec、周期20msec、印加電力密度38.22W/mm2と
して、抵抗値変化が、初期抵抗に比して、＋５％を越え
た点（パルス印加回数）を寿命とすることにする。これ
による測定結果を第４図に示す。同図では下層iC−SiO2
層の比抵抗は500μΩ−cm、抵抗値750Ω（下層TiC−SiO
2層厚〜130Å程度）における結果を示し、横軸に上層Si
層厚、縦軸に寿命をとっている。ライン９は、保護層６
がない場合の寿命であり、ライン10は、保護層６がある
場合の寿命を示す。ライン９より、上層Si層厚の増加に
伴ない、寿命が向上していることがわかり、上層Si層が
耐酸化性を向上させていることは明らかである。これ
は、Si表面に形成される自然酸化膜の酸化防止効果によ
る。また、ライン10より、保護層形成時の寿命は、上層
Si層厚に無関係に、一定の値となっており、特に、上層
Si層をつけることで、寿命は劣化しない。ただし、ライ
ン10は、保護層６に、ピンホール等の欠陥がない場合で
あって、欠陥がある場合の酸化を考慮に入れれば、上層
Si層により、信頼性が大きく上がることは明らかであ
る。
上層Si層については、他にも、保護層６にピンホールな
どの欠陥がある場合、この欠陥を通して、水蒸気が入
り、電解腐食が生じる等の点を防止する作用等もある。
どの欠陥がある場合、この欠陥を通して、水蒸気が入
り、電解腐食が生じる等の点を防止する作用等もある。
なお、上層Si層厚については、第１図において、上層Si
層３は、下層TiC−SiO2層２と、電極５の間に介在し、
バリア層として働くわけであり、上層Si層３の厚さが、
100Åを越えると、コンタクト抵抗が生じる。従って、
上層Si層３は、トンネリング現象が可能な100Å以下の
厚さに押える必要がある。
層３は、下層TiC−SiO2層２と、電極５の間に介在し、
バリア層として働くわけであり、上層Si層３の厚さが、
100Åを越えると、コンタクト抵抗が生じる。従って、
上層Si層３は、トンネリング現象が可能な100Å以下の
厚さに押える必要がある。
以上述べてきた通り、下層に、高抵抗化が可能で高耐熱
性を有するTiC−SiO2を用い、上層に、Si層を100Å以下
のレベルで形成した二層構造の薄膜発熱抵抗体は、再現
性良く容易に高抵抗化でき、耐熱性・耐酸化性に富む
為、これを用いた薄膜型サーマルヘッドは、極めて信頼
性が高く容易に、高速化・高耐熱化に対応できる。
性を有するTiC−SiO2を用い、上層に、Si層を100Å以下
のレベルで形成した二層構造の薄膜発熱抵抗体は、再現
性良く容易に高抵抗化でき、耐熱性・耐酸化性に富む
為、これを用いた薄膜型サーマルヘッドは、極めて信頼
性が高く容易に、高速化・高耐熱化に対応できる。
尚、本実施例では、下層にTiC−SiO2を用いたが、これ
以外の遷移金属・炭素・珪素・酸素の混合物においても
これらの混合物は、いずれも高耐熱性に富み、高抵抗化
が可能な為、これらを用いても同様な効果が期待でき
る。加えて、上層にSiを用いたが、これ以外にも、酸化
珪素（SiO2）は極めて酸化防止効果が強く、また、炭化
珪素（SiC），窒化珪素（SiN）なども、表層に存在する
自然酸化膜の酸化防止効果により、同様の効果が期待で
きる。
以外の遷移金属・炭素・珪素・酸素の混合物においても
これらの混合物は、いずれも高耐熱性に富み、高抵抗化
が可能な為、これらを用いても同様な効果が期待でき
る。加えて、上層にSiを用いたが、これ以外にも、酸化
珪素（SiO2）は極めて酸化防止効果が強く、また、炭化
珪素（SiC），窒化珪素（SiN）なども、表層に存在する
自然酸化膜の酸化防止効果により、同様の効果が期待で
きる。
発明の効果 以上述べてきた様に、本発明は、絶縁性基板上に積層し
た薄膜発熱抵抗体と、この薄膜発熱抵抗体上に積層した
電極とを備えており、薄膜発熱抵抗体は下層と上層とを
有した二重構造であり、下層が遷移金属・炭素・珪素・
酸素よりなる材料層、上層が、珪素・酸化珪素・炭化珪
素・窒化珪素のいずれかよりなる材料層からなるので、
薄膜発熱抵抗体の特性値に影響する下層の遷移金属・炭
素・珪素・酸素よりなる材料層は、上層の珪素・酸化珪
素・炭化珪素・窒化珪素のいずれかよりなる材料層によ
り直接的に保護されており、非常に良好な再現性を得る
ことができ、シート抵抗領域が大きくなり、極めて容易
に高抵抗化できるとともに、耐熱性に富んだ薄膜発熱抵
抗体を備えた薄膜型サーマルヘッドであり、これによ
り、サーマルヘッドの高速化・高耐熱化・信頼性の向上
に容易に対応でき、その工業的価値は、非常に高い。
た薄膜発熱抵抗体と、この薄膜発熱抵抗体上に積層した
電極とを備えており、薄膜発熱抵抗体は下層と上層とを
有した二重構造であり、下層が遷移金属・炭素・珪素・
酸素よりなる材料層、上層が、珪素・酸化珪素・炭化珪
素・窒化珪素のいずれかよりなる材料層からなるので、
薄膜発熱抵抗体の特性値に影響する下層の遷移金属・炭
素・珪素・酸素よりなる材料層は、上層の珪素・酸化珪
素・炭化珪素・窒化珪素のいずれかよりなる材料層によ
り直接的に保護されており、非常に良好な再現性を得る
ことができ、シート抵抗領域が大きくなり、極めて容易
に高抵抗化できるとともに、耐熱性に富んだ薄膜発熱抵
抗体を備えた薄膜型サーマルヘッドであり、これによ
り、サーマルヘッドの高速化・高耐熱化・信頼性の向上
に容易に対応でき、その工業的価値は、非常に高い。
第１図は本発明における薄膜型サーマルヘッドの基本構
造を示した図、第２図はシート抵抗のプロセス変動を説
明するための図、第３図，第４図は各々、本発明の一実
施例としての薄膜発熱抵抗体のシート抵抗のプロセス変
動，連続パルス印加寿命を示した図である。 ２……本発明における薄膜発熱抵抗体の下層で遷移金属
・炭素・珪素・酸素でなる材料層、３……本発明におけ
る薄膜発熱抵抗体の上層で、珪素・酸化珪素・炭化珪素
・窒化珪素のいずれかよりなる材料層、４……本発明に
おける上記2,3よりなる二層構造の薄膜発熱抵抗体。
造を示した図、第２図はシート抵抗のプロセス変動を説
明するための図、第３図，第４図は各々、本発明の一実
施例としての薄膜発熱抵抗体のシート抵抗のプロセス変
動，連続パルス印加寿命を示した図である。 ２……本発明における薄膜発熱抵抗体の下層で遷移金属
・炭素・珪素・酸素でなる材料層、３……本発明におけ
る薄膜発熱抵抗体の上層で、珪素・酸化珪素・炭化珪素
・窒化珪素のいずれかよりなる材料層、４……本発明に
おける上記2,3よりなる二層構造の薄膜発熱抵抗体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 孝道 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−57046（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−56042（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に積層し
た薄膜発熱抵抗体と、前記薄膜発熱抵抗体上に積層した
電極とを備えており、前記薄膜発熱抵抗体は下層と上層
とを有した二重構造であり、下層が遷移金属・炭素・珪
素・酸素よりなる材料層、上層が、珪素・酸化珪素・炭
化珪素・窒化珪素のいずれかよりなる材料層からなる薄
膜型サーマルヘッド。 - 【請求項２】下層の遷移金属がチタンである特許請求の
範囲第１項に記載の薄膜型サーマルヘッド。 - 【請求項３】下層の遷移金属・炭素・珪素・酸素でなる
材料層がチタン炭化物と酸化珪素の混合物である特許請
求の範囲第１項に記載の薄膜型サーマルヘッド。 - 【請求項４】下層が、チタン炭化物と酸化珪素の混合物
でなり、上層が、珪素もしくは、酸化珪素でなる二重構
造の薄膜発熱抵抗体を備えた特許請求の範囲第１項に記
載の薄膜型サーマルヘッド。 - 【請求項５】下層が、チタン炭化物と酸化珪素の混合物
でなり、上層が、珪素もしくは、酸化珪素でなり、上層
膜厚が100Å以下である二重構造の薄膜発熱抵抗体を備
えた特許請求の範囲第１項に記載の薄膜型サーマルヘッ
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61099631A JPH0694213B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 薄膜型サ−マルヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61099631A JPH0694213B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 薄膜型サ−マルヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62255160A JPS62255160A (ja) | 1987-11-06 |
| JPH0694213B2 true JPH0694213B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=14252425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61099631A Expired - Fee Related JPH0694213B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 薄膜型サ−マルヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0694213B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6018299B2 (ja) * | 1976-11-01 | 1985-05-09 | 松下電器産業株式会社 | サ−マルヘツド |
| JPS5357046A (en) * | 1976-11-02 | 1978-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thin film type thermal head |
-
1986
- 1986-04-30 JP JP61099631A patent/JPH0694213B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62255160A (ja) | 1987-11-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |