JPH07329307A

JPH07329307A - ヒータ・プレート及びヒータ・プレートを組み立てる方法

Info

Publication number: JPH07329307A
Application number: JP7136813A
Authority: JP
Inventors: Donald J Drake; ドナルド・ジェイ・ドレーク
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1995-12-19
Also published as: US5534901A

Abstract

(57)【要約】【目的】インク・ジェット・プリントヘッドにおける
ヒータとチャネル・プレートとの間の接着不良や結合不
良を防止すること。【構成】シリコン・ウェーハ・ベース上に第１の絶縁
層を形成し、第１の絶縁層を覆って配置された構成要素
下層の回路領域内に、活性パターンが構成要素下層の非
回路領域の境界を定めるように加熱素子と回路素子の活
性薄膜パターンを形成し、構成要素下層の非回路領域内
に非活性隆起補正パターンを形成し、これにより回路領
域と非回路領域において構成要素下層の厚みを均一に
し、非活性隆起補正パターンを覆うと共に構成要素下層
の活性パターンを覆って第２の絶縁層であって、ヒータ
・プレートをチャネル・プレートに結合してプリントヘ
ッドを形成するための実質的に改良された平面度の頂部
表面を有する第２の絶縁層を形成するヒータ・プレート
を組み立てる方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーマル・インク・ジ
ェット・プリントヘッド及びその製造方法に関し、特
に、製造中にチャネル・プレートに結合される改良され
た平坦頂部表面を有するヒータ・プレートを有するイン
ク・ジェット・プリントヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】二つのプレート・プリントヘッドの組み
立てや製造の際には、ヒータ・プレートの頂部表面は、
チャネル内のインクを分離するために、通常、正確に且
つ全体にわたって底部チャネル・プレートに結合されな
ければならない。典型的には、接着剤の薄い均一な層
が、このような結合のために使用される。プレートの結
合表面の平面度及び接着剤層は、このような結合の有効
性に対してクリティカルである。たとえば、接着剤層の
厚みは、不十分であってはならないだけはなく過剰であ
ってもならない。接着剤層が厚すぎると、接着剤が被覆
表面から隣接チャネルに拡がったり染み込む傾向が生
じ、これにより一貫したプリントヘッドの発射特性に干
渉する。他方、接着剤層の厚みが不十分であると、たと
えば、ヒータとチャネル・プレートとの間が接着不良と
なったり結合不良となったりし、したがって、クロスト
ーク、チャネル発射一貫性不良、及び、インク液滴サイ
ズ変動を含む多数の問題を招く。

【０００３】このような接着不良及びこれに伴う問題
は、プレートの結合表面が十分に平坦でないときにも生
じる可能性がある。これらのプレートの結合表面の平面
度或いは非平面度、特にヒータ・プレートの平面度或い
は非平面度は、そのプレートを形成する材料により、ま
た、その組み立てプロセスにより大きく左右される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】残念ながら、このよう
なプリントヘッドの頂部結合表面を形成するポリイミド
材料は、望ましくない表面形状変動を生じる傾向を有し
ている。このような望ましくない表面変動は、写真法で
画像形成されたどのような縁部の周りにも生じる隆起縁
部、すなわち、“リップ（ｌｉｐｓ）”（高さ１〜３ミ
クロン）のような生成物により生じる。たとえば、この
ような生成物は、ヒータ及びバイパス・ピットの縁部の
周りに生じる。このような隆起縁部及び“リップ”生成
物は、通常、ヒータ・プレートの頂部結合表面の平面度
に影響を与え、したがって、プリントヘッドのヒータと
チャネル・プレートとの間で望ましくない接着不良や結
合不良を招く傾向がある。他の望ましくない形式のポリ
イミド頂部表面形状的生成物は、“縁部ビード（ｅｄｇ
ｅｂｅａｄｓ）”、すなわち、ヒータ・プレートの縁
部における隆起領域として生じる。ヒータ・プレート上
の縁部ビードは、ポリイミド層の残りの部分よりも数マ
イクロメータ高い厚みを有する可能性がある。。

【０００５】上述した望ましくないポリイミド頂部表面
生成物に加えて、完全に組み立てられたヒータ・プレー
トの全体の厚みにおける領域間での変動の結果として、
ヒータとチャネル・プレートとの間で接着不良及び結合
不良を招く可能性があることも判っている。頂部ポリイ
ミド層の頂部表面における領域の高低として明らかにな
るこのような領域間の変動は、たとえば、ヒータ・プレ
ートにおける不均一な薄膜下層（ｓｕｂｌａｙｅｒ）パ
ターンの存在により生じる。このような不均一な下層パ
ターンの例は、加熱素子及び集積回路素子の薄膜活性層
である。このような活性層素子は、たとえば、活性薄膜
材料の均一層を写真法でパターンを形成し、次いで、下
層の非回路領域から活性薄膜材料をエッチングで取り除
くことにより形成される。残りの下層パターンは、ヒー
タ・プレートの頂部（ポリイミド）表面上の高い領域の
対応するパターンを生じるものと思われている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、チャネル・プ
レートに結合された改良された平坦頂部表面ヒータ・プ
レートを有するサーマル・インク・ジェット・プリント
ヘッドを提供する。本発明の一つの実施態様によれば、
本発明のヒータ・プレートを組み立てる方法は、下層の
エッチングにより取り除かれた非回路領域内に非活性パ
ターンを形成することにより、ヒータ・プレートの各活
性構成要素下層の厚みを実質的に均一にすることを含ん
でいる。第２の実施態様によれば、本発明のヒータ・プ
レートを組み立てる方法は、このような層セグメントを
下層の活性回路パターンから分離する隔離ギャップをエ
ッチングすることにより、下層の非回路領域においてエ
ッチングされなかった薄膜層セグメントを隔離して残す
ことを含んでいる。

【０００７】したがって、改良された平坦頂部表面を有
する本発明のヒータ・プレートは、実質的に平坦な頂部
結合表面を有するウェーハ・ベースを含んでいる。また
それは、実質的に平坦なウェーハ表面を覆って形成され
た第１の絶縁層の部分と、第１の絶縁層から間隔を空け
て設けられた第２の絶縁層の部分も含んでいる。第２の
絶縁層は、ヒータ・プレートをチャネル・プレートに結
合するための頂部表面を有している。ヒータ・プレート
は更に、ヒータ素子と回路素子からなる活性パターンの
構成要素下層を少なくとも含んでいる。構成要素下層
は、その活性パターンが構成要素下層内の非回路領域の
境界を定めるように、第２の絶縁層の下方に第１の絶縁
層の部分を通って形成される。次いで、ヒータ・プレー
トは、第２の絶縁頂部層が構成要素下層の非回路領域の
上方に位置する領域内で垂れることを防止することによ
りヒータ・プレートの第２の絶縁層の頂部表面の平面度
を改良するための構成要素下層の境界が定められた非回
路領域内に形成された非活性隆起補正パターンを含んで
いる。

【０００８】本発明のヒータ・プレートの第１の実施態
様においては、非活性隆起補正パターンは、構成要素下
層の非回路領域内に形成された非活性材料の非活性“ダ
ミー”パターンから成っている。本発明のヒータ・プレ
ートの第１の実施態様においては、非活性隆起補正パタ
ーンは、完全にエッチングされた隔離ギャップにより回
路領域から非回路領域内で隔離された、エッチングされ
ずに残った薄膜層セグメントから成っている。

【０００９】

【実施例】同じ参照符号は同じ部材を示す添付図面を参
照して以下の詳細な説明を検討することにより、本発明
がより完全に理解できる。

【００１０】ここで図１及び図２を参照すると、本発明
を組み込んだサーマル・インク・ジェット・プリントヘ
ッド１０が示されている。図示されるように、プリント
ヘッド１０は、その結合第１表面に非等方的にエッチン
グされたインク搬送チャネル１４を形成するための溝の
アレイを有する第１の基体、すなわち、チャネル・プレ
ート１２を含んでいる。チャネル・プレート１２は、結
合第１表面とは反対側の第２の表面を通って開口孔２０
で終わる切欠１８もその内部に形成している。更に図示
されるように、インク搬送チャネル１４を形成するため
の各溝は、切欠１８に近接する点からチャネル・プレー
ト１２の前部表面２４内の開口ノズル２２に伸延してい
る。

【００１１】プリントヘッド１０は、プリントヘッド
（後述される）の保護され絶縁された加熱素子と集積回
路素子を含み、頂部結合表面２８を含む第２の基体、す
なわち、ヒータ・プレート２６も含んでいる。頂部結合
表面２８は、ヒータ・ピット３２とインク・バイパス・
ピット３８が形成されたヒータ・プレート２６の写真法
でパターン形成されたポリイミド絶縁層３０（図２）で
もある。このようなヒータ・プレート２６は、切欠１８
がインク搬送チャネル１４に対するインク・マニホルド
を形成し、開口孔２０がインク・マニホルドに対するイ
ンク充填孔として作用するように、図示されるようにチ
ャネル・プレート１２に対して整列され結合される。

【００１２】チャネル・プレート１２のヒータ・プレー
ト２６への結合は、通常、サーマル・インク・ジェット
・プリントヘッドの製造プロセスにおける集積化ステッ
プである。ヒータ・プレートの頂部結合表面２８上のか
なり高い領域とかなり低い領域の存在を含む各種の理由
のいずれかによる結合不良は、隣接チャネル間のインク
のインク分離不良を招く可能性がある。このようなヒー
タ・プレートの頂部結合表面２８上の高い領域と低い領
域は、たとえば、多数の原因に起因することが判ってい
る。一つのこのような原因は、上述したようなヒータ・
プレート組み立てにおいて頂部絶縁層３０として一般に
使用されるポリイミド材料に特有な“隆起リップ”及び
隆起“縁部ビード”のような硬化現象に起因している。

【００１３】またこれも上述されているように、ヒータ
・プレートの頂部結合表面２８上の望ましくない高い領
域と低い領域の他の原因は、ヒータ・プレート組み立て
中にヒータ・プレートの下層で生成された形状的な変動
が補正されていないことであることが判っている。たと
えば、このような形状的な変動は、ヒータ・プレートの
組み立て中に頂部ポリイミド絶縁層３０の下方に形成さ
れた構成要素下層の、エッチングにより取り除かれたパ
ターンと活性パターンの厚みの非均一性により引き起こ
されるものであることが判っている。

【００１４】このような非均一な厚みのパターンの生成
は、ここで図３〜図４を参照することにより、より正し
く理解することができる。図３は、たとえば、慣用の方
法に従って組み立てられたヒータ・プレート２６Ｃを示
す。慣用の方法によれば、単一の側面研磨（１００）ｐ
型シリコン・ウェーハ・ベース２６Ａは、二酸化珪素の
下塗り層４２により被覆された研磨頂部表面４０を有し
ている。ポリシリコン加熱素子４４及び関連するモノリ
シック電子回路素子４６は、下塗り層４２の上に次に形
成される。回路素子４６は、たとえば、トランジスタ・
スイッチ４８、マトリックス電極５０、及び、共通帰線
５２を含んでいる。回路素子４６及び加熱素子４４は、
たとえば、シリコン・ウェーハ２６Ａを、薄いＳｉＯ₂
層（これは続いてエッチングにより選択的に取り除かれ
るのでこの部分では示されていない）を形成し、これに
続いて窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）の均一な層をデポジ
ットするＬＯＣＯＳ（ｌｏｃａｌｏｘｉｄａｔｉｏｎ
ｏｆｓｉｌｉｃｏｎ）処理により処理することによ
り形成される。窒化シリコン層も、続いてトランジスタ
領域（これも図示せず）がエッチングにより取り除かれ
る。フィトレジスト層（これは周知のように後で取り除
かれるので図示されていない）が、活性パターンを形成
することになるＳｉ₃Ｎ₄層の領域の上方で塗布され、
マスクを使用して、写真的にパターン形成される。フォ
トレジストは、チャネル・ストップほう素埋め込み部５
４を活性トランジスタ領域から遮るためにも使用され
る。チャネル・ストップほう素埋め込み部５４は、フィ
ールド酸化領域５６に整列している。次いでフォトレジ
ストは取り除かれ、部分的に組み立てられたウェーハ２
６Ａが一連の化学溶液で清浄にされ、約１０００°Ｃの
温度まで加熱される。

【００１５】蒸気がウェーハ２６Ａを通して流され、そ
の表面が数時間酸化され、したがって、フィールド酸化
相５６が少なくとも１μｍまで成長する。次いで、Ｓｉ
₃Ｎ₄及び薄いＳｉＯ₂層は、“ＭＯＳトランジスタ・
スイッチ”として図３に示される活性領域内に裸のシリ
コン・パターンを残すために取り除かれる。次いで、ト
ランジスタ・ゲート６０及び加熱素子抵抗４４を形成す
るために、ゲート酸化層５８が、裸のシリコン・パター
ン領域内で成長し、所望の厚みを有するポリシリコンの
単一の均一な薄膜層がデポジットされ、フォトレジス
ト、マスク、紫外線光、現像剤、及び、エッチング溶液
を使用して写真法によりパターンが形成される。イオン
埋め込み部を活性トランジスタ装置チャネル領域からマ
スクするために使用されるポリシリコン・ゲートに加え
て、軽くドープされたソース６２及びドレイン６４も形
成される。

【００１６】この点で部分的に組み立てられたヒータ・
プレート２６Ａは、清浄にされ、再酸化されて、ゲート
６０及び加熱素子４４を覆う二酸化シリコン層６６が形
成される。りんがドープされたガラス層６８は、熱酸化
層６６及び５６の上にデポジットされ、表面を平坦化す
るために高温で流される。フォトレジストが再び塗布さ
れ、写真法でパターン形成されて、ドレイン６４及びソ
ース６２への通路７０及び７２がそれぞれ形成され、加
熱素子４４を覆う二酸化シリコン層６６からガラスが一
掃される。好適には、軽くドープされたドレイン及びソ
ース層６４，６２が、後でデポジットされるアルミニウ
ムでメタライズされた相互接続部とオーミック・コンタ
クトできるように、加熱及び回路素子のためのコンタク
ト領域は、次いで、ｎ＋イオン埋め込み部７４，７６に
より多量にドープされる。

【００１７】多量にドープされた領域７４，７６を活性
化するために必要な熱サイクルに続いて、殆ど組み立て
られたウェーハ２６Ａが清浄にされ、均一な薄膜アルミ
ニウムのメタライズ層がデポジットされパターン形成さ
れて、共通帰線５２を有し、したがって、マトリックス
・アドレス電極５０を有する活性相互接続パターン９０
（図４、図６、図７）が形成される。このように、活性
パターンは、ソース、ドレイン、及び、加熱素子への相
互接続を提供する。酸化層６６は、典型的には、加熱素
子４４を、このようなインクヘッドにおいて使用される
導電性インクから効果的に保護して絶縁するために、
０．５〜１μｍの厚みを有する。しかしながら、酸化物
は加熱素子４４の中央部から取り除かれ、ちっ化シリコ
ンの複合パッシベーション層９２に続いて、スパッタリ
ングによるタンタル（Ｔａ）の第２のパッシベーション
層９４が加熱素子４４の中央領域を覆ってデポジットさ
れ、パターンが形成される。次いで、タンタル層９４
は、加熱素子４４の直上の保護層を除いて全て、たとえ
ば、ＣＦ₄／Ｏ₂プラズマエッチング技術を使用して、
エッチングにより取り除かれる。次に、２５００Ａから
２μｍの範囲の厚み、好適にはμｍの厚みを有するプラ
ズマ（シリコン）窒化物層（図示せず）が、Ｔａ層９４
を覆ってデポジットされる。次いで、加熱素子４４及び
その電極端子が洗浄され、酸化物及び窒化物の層の双方
が一掃される。プラズマ窒化物層（図示せず）はドライ
・エッチングされ、Ｔａ層９４及び電極端子から取り除
かれる。次いで、付加的なパッシベーションを提供する
ために、薄膜の写真的にパターン形成可能な絶縁層３
０、たとえば、ポリイミド層が、二つのパッシベーショ
ン層９２，９４を覆って形成される。このようなポリイ
ミド層３０は、ヒータ・ピット３２及びインク流出バイ
パス・ピット３６が形成される手段も提供する。より重
要なことは、ポリイミド層３０は、本発明が取り組もう
としている高低領域の問題に関連したヒータ・プレート
の頂部表面２８を形成することである。

【００１８】ここで図４を参照すると、上述のようにし
て作られた慣用のヒータ・プレートのメタライズ層の平
面図が示される。左から右に見て、たとえば、メタライ
ズ層は、非回路領域ＢＡと同様に、Ａ１及びＡ２で示さ
れる回路領域を含んでいる。図示されるように、それぞ
れ専用のトランジスタ・スイッチ・パターン４８を備え
た加熱素子４４の活性パターンは、回路領域Ａ１内に形
成され、それぞれノズル領域の直ぐ裏側に位置してい
る。加熱素子は、それらがヒータ・プレート２６Ｃの流
体領域内に位置するように形成される。図示されるよう
に流体領域は、プリントヘッドのノズル側に向かって位
置している。

【００１９】更に図示されるように、活性薄膜メタライ
ズ・パターン９０は、回路領域Ａ２内に形成され、加熱
素子４４とそれらのそれぞれのトランジスタ・スイッチ
４８８を共通帰線５２を通って電源Ｖｄに相互接続する
ように作用する。この特定のヒータ・プレート回路設計
においては、ヒータ・プレートの一方の側から他方への
許容出来ない電圧降下を避けるために、電源Ｖｄが繰り
返し設けられている。一般的に、メタライズ層内に図示
されるような非回路領域ＢＡは、そこから薄膜メタライ
ズ層のセグメントが上述したようにエッチングにより取
り除かれている領域である。その結果、このような非回
路領域ＢＡは、少なくとも回路領域Ａ２における薄膜メ
タライズパターン９０に対して低い領域になる。

【００２０】図５に示されるように、このような高低領
域を有する慣用のヒータ・プレートが、プリントヘッド
を形成するために使用され、ギャップ９８として示され
る接着不良或いは結合不良が、低い領域ＢＡの上に生じ
がちになる。図示されるように、ヒータ・プレート２６
Ｃのメタライズ層の低い領域ＢＡは、プリントヘッドの
流体領域内のインク・チャネル間に位置する壁Ｗ１，Ｗ
２．．．Ｗｎの中に存在することができる。接着不良ギ
ャップ９８は、これらの壁の上で生じると考えられてい
る。なぜなら、硬化時にポリイミド層３０は、低い領域
ＢＡの上方の位置に垂れる傾向があるからである。しか
しながら、“Ｗ４”として示され、高い領域Ａ２の上方
に形成された同様なチャネル間壁であって、メタライズ
・パターン９０が位置する回路領域は、チャネル・プレ
ートに対して良好な結合１００を示すことに注目すべき
である。

【００２１】したがって、本発明によれば、たとえば、
メタライズ下層の形状において低領域と高領域の変動を
実質的に除去することにより、全ての壁にわたって良好
な接着或いは良好な結合が達成される改良されたヒータ
・プレート２６が提供される。上述したように、ヒータ
・プレートの組み立ては、典型的には、二酸化シリコン
層、ポリシリコン層、窒化シリコン層、及び、アルミニ
ウム・メタライズ層を含むがこれに限定されることはな
い活性層の形成と写真法によるパターン形成を含んでい
る。これらの活性層は、各種の既知の方法で適当な順番
で形成される。次いで、各層は、写真法でパターン形成
され、チップの活性回路パターン或いはその下層の構成
要素回路に適合される。

【００２２】このような各下層の形成は、層を形成する
材料の均一な薄膜層の成長或いはデポジションを含んで
いる。形成されるにつれ、均一な薄膜層は、最初に特定
の下層内の回路領域及び非回路領域の双方を覆う。次い
で、写真法によるパターン形成プロセスは、薄膜層全体
を覆うフォトレジスト材料の層の塗布を含む。フォトレ
ジスト層は、たとえば、低温下の軟焼により、部分的に
硬化される。次いで、パターン化されたマスクは、フォ
トレジスト層の上方に配置される。慣用のパターン化さ
れたマスクは、層の回路領域に形成されるべき活性パタ
ーンに対応する開口部分と、層の非回路領域に対応する
濃い不透明部分とを有する。紫外線（ＵＶ）光は、パタ
ーン化されたマスクを通してフォトレジスト上に集束さ
れ、これにより開口部分を通してフォトレジスト層の部
分を露光し、ポリマー化させる。

【００２３】一般的に、フォトレジスト層は、次いで化
学的に現像され、ポリマー化していないフォトレジスト
が未露光領域から取り除かれる。次いで、残りのフォト
レジスト・パターンは、その下の薄膜層への接着力を高
めるために、高温で硬焼される。この時点ではフォトレ
ジストの硬焼されたパターンにより囲まれた、すなわ
ち、境界が定められた薄膜の露光された非活性セグメン
トは、次いで化学的にエッチングにより取り除かれる。
最後に、フォトレジストの硬焼されたパターンも、その
下に特定の薄膜材料の活性パターンのみを残して回路領
域において取り除かれる。上述したように、回路領域内
に残された薄膜層の活性パターンは、このように、その
層のエッチングにより取り除かれた非回路領域に対して
十分に高い領域を生成する。

【００２４】したがって、たとえば、図６及び図７に示
されるように、本発明のヒータ・プレート２６は、それ
が各薄膜下層の非回路領域内に非活性の起伏補正パター
ン１０２，１０４を含むように組み立てられる。非活性
の起伏補正パターン１０２，１０４の目的は、そのよう
な層が、各薄膜下層の非回路領域の上に位置するその領
域内に垂れることを防止することにより、ヒータ・プレ
ートのポリイミド絶縁層３０の頂部表面２８の平面度を
改善することである。図６及び図７において、薄膜メタ
ライズ層が例として図示されているが、同じことを、二
酸化シリコン層及びポリシリコン層のような他の薄膜層
に対しても行うことができる。

【００２５】したがって、図６に示されるように、本発
明のヒータ・プレート２６の第１の実施態様において
は、上述したように、従来通り、所定の厚みを有する活
性薄膜下層が形成されて写真法でパターン形成され、そ
して、その非回路領域が化学的にエッチングにより取り
除かれる。次いで、ホスホけい酸塩ガラスのような不活
性材料の均一な“ダミー”下層が、薄膜材料の先行する
層の所定の厚みに実質的に等しい厚みまで形成される。
次いで、“ダミー”下層が、薄膜材料の層として使用さ
れたものに対して反転されたマスクを使用して写真法に
よりパターンが形成される。このような反転されたマス
クは、薄膜材料層の非回路領域に対応する開口部分と、
その回路領域に対応する濃い不透明な部分を有する。
“ダミー”層が形成されるとき、このような回路領域に
は既に形成された薄膜材料の活性パターンがあることに
注意すること。非活性“ダミー”下層が、このような反
転されたマスクを使用して写真法によりパターンが形成
されるとき、結果は、薄膜下層の非回路領域内の非活性
“ダミー”パターン１０２（図６）となる。結果とし
て、非回路領域ＢＡは低い領域（図４に示されるよう
に）である代わりに、今度は、それぞれがその中に形成
された、下層の回路領域内の活性パターン９０と実質的
に同じ厚みを有する“ダミー”パターン１０２を有す
る。したがって、これらの“ダミー”パターン１０２
は、活性パターン９０と協力して機能し、下層の回路領
域及び非回路領域の双方において実質的に均一な厚みを
生成する。

【００２６】図７に示されるように、本発明の別の実施
態様では、活性材料の均一な薄膜下層が、下層の回路領
域及び非回路領域を覆って最初に形成される。次いで、
薄膜材料の下層が、好都合に慣用のパターン形成された
マスクの代わりに、“非活性領域隔離マスク”を使用し
て写真法によりパターンが形成される。この場合の“非
活性領域隔離マスク”は、下層、たとえば、Ａ２領域の
回路領域に対応する慣用の開口部分を有している。しか
しながら、より重要なことは、隔離マスクも、下層の各
非回路領域ＢＡの全ての領域に実質的に対応する開口部
分と、“エッチング可能な隔離ギャップ”１０６のみに
対応する濃い不透明部分を有していることである。“隔
離ギャップ”１０６は、非回路領域ＢＡを囲むように設
計されて形成されており、完全にエッチングにより取り
除かれたときに、慣用の手段のようにエッチングにより
取り除かれる代わりに、下層の非回路領域ＢＡ内に残さ
れる図７の薄膜層セグメント１０４を隔離するように機
能する。このように、非回路領域内のこれらの薄膜層セ
グメント１０４は、活性パターン４４及び９０から隔離
される。下層の非回路領域ＢＡ内のエッチングされなか
った薄膜層セグメント１０４は、勿論、回路領域Ａ２内
の活性パターン９０と同じ厚みを有している。このよう
に、それらは好都合に活性パターン９０と協力して機能
し、双方の回路Ａ１，Ａ２のそれぞれと、下層の非回路
領域ＢＡにおいて実質的に均一な厚み生成する。結果と
して、頂部ポリイミド絶縁層３０がヒータ・プレートを
覆って形成されたとき、その頂部表面２８もそれに応じ
て実質的に平坦になり、慣用のヒータ・プレートの場合
には起きるような下層の非回路領域の上方での垂れがな
い。

【００２７】ここで図８を参照すると、図６或いは図７
のいずれかの改良されたヒータ・プレート２６を含む本
発明のプリントヘッドの横断面図（図５のものと同様）
が示されている。図示されるように、いずれかのヒータ
・プレート２６がチャネル・プレート１２に接着力で結
合されるときに、良好で許容可能な結合１００が、プリ
ントヘッドのインク・チャネルを分離する全ての壁Ｗ
１，Ｗ２．．．Ｗｎにわたって生じる。これは、回路設
計に従った壁は、その内部に活性パターンを有していな
かったからであり、今は、その中に形成された、活性パ
ターンの厚みに等しい厚みを有する“ダミー”すなわ
ち、隔離パターン１０２，１０４を有している。したが
って、ポリイミド層３０は、このような壁の上方で位置
で垂れず、良好な許容可能な結合１００と、許容可能な
組み立てられたプリントヘッドが好都合に得られる。

【００２８】本発明は、例示されているがそれに限定さ
れない好適な実施態様を参照して説明された。特許請求
の範囲に規定されているように、本発明の精神と範囲か
ら離れることなく各種の変更を成しえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を組み込んだプリントヘッドの拡大斜
視図である。

【図２】視線２−２に沿って見た図１の拡大断面図で
ある。

【図３】本発明のヒータ・プレートにおいてヒータ素
子とモノリシックに集積化された典型的なＭＯＳトラン
ジスタ・スイッチ（ドライバ）の拡大縦断面図である。

【図４】メタライズ下層の回路領域と非回路領域を示
す慣用のヒータ・プレートの部分のメタライズ構成要素
下層の概略平面図である。

【図５】図４の慣用のヒータ・プレートを使用した視
線３−３（図２）に沿って見たプリントヘッドの断面図
であり、メタライズ下層の非回路領域上の結合不良を示
す。

【図６】本発明のヒータ・プレートの部分の薄膜メタ
ライズ下層の概略平面図であり、下層の回路領域の活性
パターンと非回路領域の“ダミー”パターンを示す。

【図７】本発明のヒータ・プレートの部分のメタライ
ズ下層の概略平面図であり、下層の回路領域における活
性パターンと非回路領域における隔離されたエッチング
されずに残った薄膜層セグメントを示す。

【図８】図６或いは図７のヒータ・プレートを使用し
た視線３−３（図２）に沿って見た本発明のプリントヘ
ッドの断面図であり、ヒータ・プレートの構成要素下層
の回路領域及び非回路領域上の良好な結合を示す。

【符号の説明】

１０…プリントヘッド、１２…チャネル・プレート、１
４…インク搬送チャネル、１８…切欠、２０…開口孔、
２２…開口ノズル、２４…前部表面、２６…ヒータ・プ
レート、２６Ａ…シリコン・ウェーハ・ベース、２６Ｃ
…ヒータ・プレート、２８…頂部結合表面、３０…絶縁
層、３２…ヒータ・ピット、３６…インク流出バイパス
・ピット、４０…頂部表面、４２…下塗り層、４４…加
熱素子、４６…回路素子、４８…トランジスタ・スイッ
チ、５０…マトリックス電極、５２…共通帰線、５４…
チャネル・ストップほう素埋め込み部、５６…フィール
ド酸化領域、５８…ゲート酸化層、６０…トランジスタ
・ゲート、６２…ソース、６４…ドレイン、６６…二酸
化シリコン層、６８…ガラス層、７０〜７２…通路、７
４，７６…埋め込み部、９０…活性相互接続パターン、
９２…パッシベーション層、９４…タンタル層、９８…
接着不良ギャップ、１００…結合、１０２，１０４…非
活性隆起補正パターン、１０６…隔離ギャップ、Ａ１，
Ａ２…回路領域、ＢＡ…非回路領域、Ｗ１，Ｗ２．．．
Ｗｎ…壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク・ジェット・プリントヘッド用の
改良されたヒータ・プレートであって、（ａ）実質的に
平坦な第１の表面を有するシリコン・ウェーハ・ベース
と、（ｂ）前記ウェーハ・ベースの前記第１の表面上に
形成された第１の絶縁層と、（ｃ）前記第１の絶縁層か
ら一定の間隔を空けて設けられた第２の絶縁層であっ
て、ヒータ・プレートをチャネル・プレートに結合して
プリントヘッドを形成するための頂部表面を有している
第２の絶縁層と、（ｄ）前記第２の絶縁層と前記第１の
絶縁層の間に形成された構成要素下層であって、回路領
域と非回路領域を含み、前記非回路領域の境界を定める
前記回路領域内に形成された活性パターンを有している
構成要素下層と、（ｅ）前記構成要素下層の前記非回路
領域内に形成され、前記第２の絶縁層が前記構成要素下
層の前記非回路領域の上方に位置する領域内で垂れるこ
とを防止することによりヒータ・プレートの前記第２の
絶縁層の前記頂部表面の平面度を改良するための非活性
隆起補正パターンとからなるヒータ・プレート。
【請求項２】インク・ジェット・プリントヘッド用の
改良されたヒータ・プレートを組み立てる方法であっ
て、（ａ）シリコン・ウェーハ・ベース上に第１の絶縁
層を形成するステップと、（ｂ）前記第１の絶縁層を覆
って配置された構成要素下層の回路領域内に、前記活性
パターンが構成要素下層の非回路領域の境界を定めるよ
うに加熱素子と回路素子の活性薄膜パターンを形成する
ステップと、（ｃ）前記構成要素下層の前記非回路領域
内に非活性隆起補正パターンを形成し、これにより回路
領域と非回路領域において前記構成要素下層の厚みを均
一にするステップと、（ｄ）前記非活性隆起補正パター
ンを覆うと共に前記構成要素下層の前記活性パターンを
覆って第２の絶縁層であって、ヒータ・プレートをチャ
ネル・プレートに結合してプリントヘッドを形成するた
めの実質的に改良された平面度の頂部表面を有する第２
の絶縁層を形成するステップとからなる方法。