JPH08276615A - Charge generation control element for electrostatic image forming apparatus and production thereof - Google Patents
Charge generation control element for electrostatic image forming apparatus and production thereofInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、静電印刷に用いられ
る静電像形成装置用の電荷発生制御素子及びその製造方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge generation control element for an electrostatic image forming apparatus used for electrostatic printing and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、電荷を直接誘電性記録体上に移送
しデポジッションさせる原理により、誘電性記録体上に
静電荷による潜像を形成する方式として、コロナ放電を
利用した電荷発生制御素子が特公平2−62862号公
報に開示されており、またかかる電荷発生制御素子を、
半導体微細加工技術を用いて高精細に形成する手法が、
本件出願人の出願に係る特願平6−288580号にお
いて提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a charge generation control element utilizing corona discharge has been used as a method for forming a latent image by electrostatic charges on a dielectric recording body by the principle of transferring charges directly onto the dielectric recording body and depositing them. Is disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-62862, and such a charge generation control element is
A method of forming with high precision using semiconductor microfabrication technology is
It is proposed in Japanese Patent Application No. 6-288580, which is the application of the present applicant.
【0003】図7は、従来の静電像形成装置用の電荷発
生器の構成例の一部を示す断面図である。図7におい
て、100 は1個の電荷発生制御素子を示しており、電荷
発生器は多数個の電荷発生制御素子100 を1次元状、あ
るいは2次元状に配列して構成されている。電荷発生制
御素子100 は、石英あるいはガラスよりなる基板101
と、金属よりなるライン電極102 と、第1の絶縁膜103
と、金属よりなるフィンガー電極104 と、第2の絶縁膜
105 と、スクリーン電極106 とで構成され、フィンガー
電極104 とスクリーン電極106 にはフィンガー孔107 及
びスクリーン孔108がそれぞれ形成されている。FIG. 7 is a sectional view showing a part of a configuration example of a conventional charge generator for an electrostatic image forming apparatus. In FIG. 7, 100 indicates one charge generation control element, and the charge generator is configured by arranging a large number of charge generation control elements 100 one-dimensionally or two-dimensionally. The charge generation control element 100 is a substrate 101 made of quartz or glass.
A line electrode 102 made of metal, and a first insulating film 103.
And a finger electrode 104 made of metal and a second insulating film
105 and a screen electrode 106, and finger holes 107 and 108 are formed in the finger electrode 104 and the screen electrode 106, respectively.
【0004】そして、上記構成の電荷発生制御素子100
を構成する各電極は、スパッタリング法や真空蒸着法の
手法によって形成された金属膜上にレジストパターンを
形成した後、レジストパターンに被覆されていない部分
をエッチングにより除去することにより形成される。ま
た第1の絶縁膜103 には、CVD(化学的気相成長)法
やスパッタリング法等の手法により形成された酸化シリ
コン膜あるいは窒化シリコン膜、あるいは両者の絶縁膜
の中間の特性をもつ膜等の静電耐圧の高い材料が使用さ
れる。また第2の絶縁膜105 には、ポリイミド等の耐熱
性の高い樹脂が使用されている。Then, the charge generation control element 100 having the above structure
Each of the electrodes constituting is formed by forming a resist pattern on the metal film formed by a method such as a sputtering method or a vacuum deposition method, and then removing the portion not covered by the resist pattern by etching. The first insulating film 103 is a silicon oxide film or a silicon nitride film formed by a method such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a sputtering method, or a film having an intermediate property between both insulating films. A material having a high electrostatic withstand voltage is used. A resin having high heat resistance such as polyimide is used for the second insulating film 105.
【0005】次に、このように構成されている電荷発生
制御素子100 の動作について説明する。図7において、
第1の絶縁膜103 を挟んで配置されたライン電極102 と
フィンガー電極104 間に、交流電圧を印加することによ
り、フィンガー孔107 の側壁と第1の絶縁膜103 の上部
において、コロナ放電現象により電荷群が発生する。こ
の電荷群の内の移動度の大きい負電荷が潜像形成に利用
される。フィンガー電極104 に対向して、第2の絶縁膜
105 を介在させて形成したスクリーン電極106に、フィ
ンガー電極104 に印加する電位よりも正の電位を印加す
ると、コロナ放電により発生した負電荷はスクリーン電
極106 に形成されているスクリーン孔108 より抽出され
る。スクリーン孔108 より抽出された負電荷は、誘電性
記録体であるドラム(図示せず)に向けて加速され、ド
ラムにデポジッションし電荷潜像を形成する。逆にスク
リーン電極106 に、フィンガー電極104 に対して負の電
位を印加した場合は、スクリーン孔108 からの負電荷の
抽出は阻止され、ドラムへの潜像は形成されなくなる。Next, the operation of the charge generation control element 100 thus constructed will be described. In FIG.
By applying an AC voltage between the line electrode 102 and the finger electrode 104 which are arranged with the first insulating film 103 sandwiched between them, the side wall of the finger hole 107 and the upper part of the first insulating film 103 are affected by a corona discharge phenomenon. A charge group is generated. Negative charges having high mobility in this charge group are used for latent image formation. A second insulating film facing the finger electrode 104.
When the screen electrode 106 formed by interposing 105 is applied with a positive potential higher than the potential applied to the finger electrode 104, the negative charge generated by the corona discharge is extracted from the screen hole 108 formed in the screen electrode 106. It The negative charges extracted from the screen holes 108 are accelerated toward a drum (not shown), which is a dielectric recording body, and are deposited on the drum to form a latent charge image. Conversely, when a negative potential is applied to the screen electrode 106 with respect to the finger electrode 104, extraction of negative charges from the screen hole 108 is blocked, and a latent image is not formed on the drum.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、図7に示し
た従来の電荷発生制御素子を駆動する場合、第1の絶縁
膜103 の内部には数MV/cmの電界が生ずることに加え、
第1の絶縁膜103 の表面はコロナ放電により発生したプ
ラズマにさらされることにより、符号109 で示すように
表面層が削られるという問題点がある。そのため、信頼
性の向上の点からこの第1の絶縁膜103 の膜厚を厚くし
たり、コロナ放電に耐えられる硬い絶縁膜の形成が必要
である。When driving the conventional charge generation control element shown in FIG. 7, an electric field of several MV / cm is generated inside the first insulating film 103, and
The surface of the first insulating film 103 is exposed to the plasma generated by the corona discharge, which causes a problem that the surface layer is scraped as indicated by reference numeral 109. Therefore, from the viewpoint of improving reliability, it is necessary to increase the film thickness of the first insulating film 103 or to form a hard insulating film that can withstand corona discharge.
【0007】しかしながら、無制限にコロナ放電に耐え
られる硬い絶縁膜で第1の絶縁膜を形成すると、絶縁膜
の成膜や絶縁膜の加工に長時間かかるという問題や、膜
応力によるクラック(ひび割れ)110 ,絶縁基板101 の
反り、放電開始電圧の上昇等の問題が生じてしまう。However, if the first insulating film is formed of a hard insulating film that can withstand corona discharge without limitation, it takes a long time to form the insulating film and process the insulating film, and cracks (cracks) due to film stress. 110, the warp of the insulating substrate 101, and problems such as an increase in discharge starting voltage occur.
【0008】本発明は、従来の電荷発生制御素子におけ
る上記問題点を解消するためになされたもので、請求項
1記載の発明は、第1の絶縁膜に所定の絶縁耐圧をもた
せると共に耐久性を向上させることの可能な電荷発生制
御素子を提供することを目的とする。請求項2記載の発
明は、耐久性の高い第1の絶縁膜に好適な材質を提供す
ることを目的とする。請求項3記載の発明は、請求項2
における耐久性の高い材質の絶縁層を形成するための製
造方法を提供することを目的とする。請求項4記載の発
明は、第1の絶縁膜のクラックや基板の反りの発生しな
い厚膜の第1の絶縁膜を備えた電荷発生制御素子を提供
することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems in the conventional charge generation control element. The invention according to claim 1 provides the first insulating film with a predetermined withstand voltage and durability. It is an object of the present invention to provide a charge generation control element capable of improving The invention according to claim 2 aims to provide a material suitable for the first insulating film having high durability. The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2.
It is an object of the present invention to provide a manufacturing method for forming an insulating layer made of a highly durable material. It is an object of the present invention to provide a charge generation control element including a thick first insulating film that does not cause cracks in the first insulating film or warpage of the substrate.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、請求項1記載の発明は、絶縁基板上に形成
されたライン電極と、該ライン電極の表面に形成された
第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜の上部に形成され、中
心部に電荷生成用の孔部を有するフィンガー電極と、該
フィンガー電極表面に、中心部に電荷を通過せしめる孔
部を有する第2の絶縁膜を介して形成された、中心部に
電荷流出用の孔部を有するスクリーン電極よりなる電荷
発生制御素子において、前記第1の絶縁膜を複数の層で
構成し、底部層から表面層に向かって順次屈折率が高く
なるように設定すると共に、低屈折率の底部層は所定の
耐圧が得られる厚さに設定するものである。このように
底部層から表面層に向かって順次屈折率を高く設定する
ことにより、コロナ放電に耐える硬い表面層が得られ、
また低屈折率の底部層は所定の耐圧が得られる厚さに設
定されているので、所定の絶縁耐圧をもち耐久性を向上
させることの可能な第1の絶縁膜を備えた電荷発生制御
素子を実現することができる。In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 provides a line electrode formed on an insulating substrate and a first electrode formed on the surface of the line electrode. An insulating film, a finger electrode formed on the first insulating film and having a hole for charge generation in the center, and a second hole having a hole for allowing charges to pass through in the center of the finger electrode surface. In the charge generation control element comprising a screen electrode having a hole for discharging charges in the central portion formed through the insulating film, the first insulating film is composed of a plurality of layers, the bottom layer to the surface layer. The bottom layer having a low refractive index is set to have such a thickness that a predetermined withstand voltage can be obtained. In this way, by setting the refractive index sequentially higher from the bottom layer toward the surface layer, a hard surface layer that withstands corona discharge can be obtained,
Further, since the bottom layer having a low refractive index is set to have a thickness capable of obtaining a predetermined withstand voltage, a charge generation control element having a first insulating film having a predetermined withstand voltage and capable of improving durability. Can be realized.
【0010】請求項2記載の発明は、請求項1記載の電
荷発生制御素子において、第1の絶縁膜の表面層を、屈
折率が2.3 以上のシリコンがリッチな窒化シリコン層で
構成するものである。これにより耐久性の高い硬くて緻
密な材質からなる表面層を有する第1の絶縁膜を備えた
電荷発生制御素子が得られる。According to a second aspect of the present invention, in the charge generation control element according to the first aspect, the surface layer of the first insulating film is composed of a silicon-rich silicon nitride layer having a refractive index of 2.3 or more. is there. As a result, a charge generation control element having a first insulating film having a surface layer made of a hard and dense material having high durability can be obtained.
【0011】請求項3記載の発明は、請求項2記載の電
荷発生制御素子の第1の絶縁膜の表面層を構成する窒化
シリコン層を、プラズマCVD法によるモノシランと窒
素の反応によって形成するものである。これにより、耐
久性の高い表面層を有する第1の絶縁膜を容易に製造す
ることが可能となる。According to a third aspect of the present invention, the silicon nitride layer forming the surface layer of the first insulating film of the charge generation control element according to the second aspect is formed by a reaction of monosilane and nitrogen by a plasma CVD method. Is. This makes it possible to easily manufacture the first insulating film having a highly durable surface layer.
【0012】請求項4記載の発明は、絶縁基板上に形成
されたライン電極と、該ライン電極の表面に形成された
第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜の上部に形成され、中
心部に電荷生成用の孔部を有するフィンガー電極と、該
フィンガー電極表面に、中心部に電荷を通過せしめる孔
部を有する第2の絶縁膜を介して形成された、中心部に
電荷流出用の孔部を有するスクリーン電極よりなる電荷
発生制御素子において、前記第1の絶縁膜を、圧縮応力
の大なる特性をもつ絶縁層と引張り応力の大なる特性を
もつ絶縁層を交互に積層して形成するものである。これ
により、絶縁膜のクラックや基板の反りを発生させず
に、耐久性を備えると共に所定の耐圧が得られる厚膜の
第1の絶縁膜を備えた電荷発生制御素を実現することが
できる。According to a fourth aspect of the present invention, a line electrode formed on an insulating substrate, a first insulating film formed on the surface of the line electrode, and an upper portion of the first insulating film are formed. A finger electrode having a hole portion for charge generation in the center portion and a second insulating film having a hole portion for allowing the passage of charges in the center portion formed on the surface of the finger electrode, through which the charge flows out to the center portion. In the charge generation control element comprising a screen electrode having a hole portion, the first insulating film is formed by alternately laminating an insulating layer having a large compressive stress characteristic and an insulating layer having a large tensile stress characteristic. To form. Accordingly, it is possible to realize a charge generation control element including a thick first insulating film that has durability and can obtain a predetermined breakdown voltage without causing a crack in the insulating film or a warp of the substrate.
【0013】[0013]
【実施例】次に実施例について説明する。図1は、本発
明に係る静電像形成装置用の電荷発生制御素子の第1実
施例を示す断面図である。図において、1は石英あるい
はガラスよりなる絶縁基板、2は該絶縁基板1上に形成
された金属よりなるライン電極である。3−1は絶縁基
板1及びライン電極2の表面に形成された低屈折率の酸
化シリコンからなり、所望の絶縁耐圧が得られる所定の
厚さに形成された底部層、3−2は該底部層3−1上に
形成された酸化シリコンより屈折率の高い窒化シリコン
からなる中間層、3−3は該中間層3−2上に形成され
た該中間層より屈折率の高い窒化シリコンからなる表面
層で、これらの底部層3−1,中間層3−2及び表面層
3−3とで第1の絶縁膜3を構成している。4は該第1
の絶縁膜3の上部に形成された中心部にフィンガーホー
ル7を有するフィンガー電極である。5はフィンガー電
極4の表面に形成された中心部に電荷通過用孔部を有す
る第2の絶縁膜、6は第2の絶縁膜5の表面に形成され
た中心部に電荷流出用のスクリーンホール8を有するス
クリーン電極である。EXAMPLES Next, examples will be described. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a charge generation control element for an electrostatic image forming apparatus according to the present invention. In the figure, 1 is an insulating substrate made of quartz or glass, and 2 is a line electrode made of metal formed on the insulating substrate 1. 3-1 is a bottom layer made of low-refractive-index silicon oxide formed on the surfaces of the insulating substrate 1 and the line electrode 2 and formed to a predetermined thickness so that a desired withstand voltage can be obtained. 3-2 is the bottom layer. The intermediate layer 3-3 formed on the layer 3-1 and having a refractive index higher than that of silicon oxide is made of silicon nitride, and the intermediate layer 3-3 formed on the intermediate layer 3-2 is made of silicon nitride having a higher refractive index than the intermediate layer. In the surface layer, the bottom layer 3-1, the intermediate layer 3-2 and the surface layer 3-3 form the first insulating film 3. 4 is the first
Is a finger electrode having a finger hole 7 formed in the center of the insulating film 3 of FIG. Reference numeral 5 is a second insulating film formed in the surface of the finger electrode 4 and having a hole for passing charges in the center, and 6 is a screen hole for discharging charges in the center formed in the surface of the second insulating film 5. 8 is a screen electrode.
【0014】このように構成された電荷発生制御素子に
おいては、フィンガーホール7内の第1の絶縁膜3の表
面には高屈折率の窒化シリコンからなる表面層3−3が
形成されており、図2の(A)に示したプラズマCVD
法で形成した絶縁膜の屈折率nと膜硬度及びウエットエ
ッチングレートとの関係を表した特性図からわかるよう
に、この高屈折率の表面層3−3は緻密で硬度が高いの
で、フィンガーホール7内で発生するコロナ放電による
膜減りは防止され、優れた耐久性をもたせることができ
る。また底部層3−1は、所望の絶縁耐圧が得られる所
定の厚さに形成されているので、所望の絶縁耐圧と耐久
性をもつ第1の絶縁膜を備えた電荷発生制御素子を実現
することができる。In the charge generation control element thus constructed, the surface layer 3-3 made of silicon nitride having a high refractive index is formed on the surface of the first insulating film 3 in the finger hole 7. Plasma CVD shown in FIG.
As can be seen from the characteristic diagram showing the relationship between the refractive index n of the insulating film formed by the method, the film hardness and the wet etching rate, the surface layer 3-3 having a high refractive index is dense and has a high hardness. It is possible to prevent film loss due to corona discharge that occurs within 7, and to provide excellent durability. Further, since the bottom layer 3-1 is formed to have a predetermined thickness capable of obtaining a desired withstand voltage, a charge generation control element including a first insulating film having a desired withstand voltage and durability is realized. be able to.
【0015】次に、本発明に係る電荷発生制御素子の製
造方法の第1実施例を、図3及び図4に示す製造工程図
に基づいて説明する。まず図3の(A)に示すように、
石英(ガラス)基板11上に0.5 μm程度の厚さのアルミ
ニウム膜12−1と0.3 μm程度の厚さのチタン膜12−2
とを、スパッタリング装置内で連続的に順次形成する。
この際、チタン膜12−2は、熱処理等によるアルミニウ
ム膜12−1からのヒロック(突起)防止膜として作用す
る。次に、図3の(B)に示すように、レジストパター
ン13を形成し、該レジストパターン13で被覆されていな
いアルミニウム膜12−1及びチタン膜12−2部分を、等
方的あるいは異方的なエッチングにより除去することに
よって、ライン電極12を形成する。Next, a first embodiment of the method of manufacturing the charge generation control element according to the present invention will be described with reference to the manufacturing process diagrams shown in FIGS. First, as shown in FIG.
An aluminum film 12-1 having a thickness of about 0.5 μm and a titanium film 12-2 having a thickness of about 0.3 μm are formed on a quartz (glass) substrate 11.
And are successively and sequentially formed in the sputtering apparatus.
At this time, the titanium film 12-2 acts as a hillock (projection) prevention film from the aluminum film 12-1 by heat treatment or the like. Next, as shown in FIG. 3B, a resist pattern 13 is formed, and the aluminum film 12-1 and titanium film 12-2 portions not covered with the resist pattern 13 are isotropically or anisotropically formed. The line electrode 12 is formed by removing the line electrode 12 by selective etching.
【0016】次に、図3の(C)に示すように、レジス
トパターン13を除去した後、酸化シリコン膜14−1を、
プラズマCVD法等の手法によって形成する。この酸化
シリコン膜14−1は屈折率nを1.5 程度に設定し、ライ
ン電極12と後述のフィンガー電極の間に印加される高電
圧に耐える所定の厚さ(3μm〜5μm)に形成する。Next, as shown in FIG. 3C, after removing the resist pattern 13, a silicon oxide film 14-1 is formed.
It is formed by a method such as a plasma CVD method. The silicon oxide film 14-1 has a refractive index n set to about 1.5 and is formed to have a predetermined thickness (3 μm to 5 μm) that can withstand a high voltage applied between the line electrode 12 and a finger electrode described later.
【0017】次に、図3の(D)に示すように、プラズ
マCVD法によるモノシラン(SiH4 )とアンモニア
(NH3 )の反応により、屈折率n=2.0 程度の窒化シ
リコン膜14−2を1μm程度の厚さに形成する。次に、
図3の(E)に示すように、プラズマCVD法によるモ
ノシラン(SiH4 )と窒素(N2 )の反応によって、屈
折率n=2.5 程度のシリコンがリッチな窒化シリコン膜
14−3を0.5 μm程度の厚さに形成する。これにより、
底部層から表面層に向かって屈折率が高くなるように形
成された酸化シリコン膜14−1,窒化シリコン膜14−
2,及びシリコンがリッチな窒化シリコン膜14−3から
なる第1の絶縁膜14が形成される。Next, as shown in FIG. 3D, a silicon nitride film 14-2 having a refractive index of n = 2.0 is formed by the reaction of monosilane (SiH 4 ) and ammonia (NH 3 ) by the plasma CVD method. It is formed to a thickness of about 1 μm. next,
As shown in FIG. 3E, a silicon nitride film rich in silicon with a refractive index n = 2.5 due to the reaction of monosilane (SiH 4 ) and nitrogen (N 2 ) by plasma CVD method.
14-3 is formed to a thickness of about 0.5 μm. This allows
Silicon oxide film 14-1, silicon nitride film 14-formed so that the refractive index increases from the bottom layer toward the surface layer
2 and the first insulating film 14 made of a silicon nitride film 14-3 rich in silicon are formed.
【0018】次に、図4に示すように、窒化シリコン膜
14−3の上部に、フィンガーホール18を有するフィンガ
ー電極15,ポリイミド等からなる第2の絶縁膜16,及び
スクリーンホール19を有するスクリーン電極17を順次形
成することによって、図1に示した第1実施例の電荷発
生制御素子と同様な構成の電荷発生制御素子が完成す
る。Next, as shown in FIG. 4, a silicon nitride film is formed.
A finger electrode 15 having a finger hole 18, a second insulating film 16 made of polyimide or the like, and a screen electrode 17 having a screen hole 19 are sequentially formed on the upper part of 14-3 to form the first electrode shown in FIG. A charge generation control element having the same structure as the charge generation control element of the example is completed.
【0019】なお、この製造方法の実施例においては、
ライン電極の材料としてアルミニウムとチタンを使用し
ているが、これに限らず、銅,モリブデン,タングステ
ン等の比較的抵抗率の低い材料も使用可能である。ま
た、アルミニウムヒロック防止膜としてチタン膜を使用
したものを示したが、アルミニウムヒロックを防止する
ために必要な硬度を有する材料であれば、窒化チタン,
モリブデン,タングステン等の金属材料の他に、酸化シ
リコン膜等の絶縁材料でも使用可能である。In the embodiment of this manufacturing method,
Although aluminum and titanium are used as the material for the line electrode, the material is not limited to this, and a material having a relatively low resistivity such as copper, molybdenum, or tungsten can also be used. In addition, although a titanium film is used as the aluminum hillock prevention film, titanium nitride, which is a material having a hardness necessary to prevent aluminum hillock, can be used.
In addition to metallic materials such as molybdenum and tungsten, insulating materials such as silicon oxide film can also be used.
【0020】また第1の絶縁膜14を、酸化シリコン膜14
−1,窒化シリコン膜14−2,シリコンがリッチな窒化
シリコン膜14−3の3層で形成したものを示したが、こ
の構成に限らず、例えば酸化シリコン膜14−1を更に複
数層で形成することもでき、リン(P),ボロン(B)
等の不純物を含む比較的軟らかな酸化シリコン膜、ある
いはSOG(Spin-On-Glass )膜等と組み合わせること
も可能である。更に、シリコンがリッチな窒化シリコン
膜14−3を、硬質な膜であるアルミナ膜,チタンオキサ
イド膜等の絶縁膜で置き換えてもよい。The first insulating film 14 is replaced with the silicon oxide film 14
-1, a silicon nitride film 14-2, and a silicon-rich silicon nitride film 14-3 are shown as three layers, but the present invention is not limited to this structure. For example, the silicon oxide film 14-1 may be further composed of a plurality of layers. Can also be formed, phosphorus (P), boron (B)
It is also possible to combine with a relatively soft silicon oxide film containing impurities such as SOG (Spin-On-Glass) film. Further, the silicon-rich silicon nitride film 14-3 may be replaced with an insulating film such as a hard film such as an alumina film or a titanium oxide film.
【0021】更に、この製造方法の実施例においては、
第1の絶縁膜の形成手段として、プラズマCVD法を用
いたものを示したが、これに限らず、減圧CVD法、常
圧CVD法、スパッタリング法等の形成手段を用いて
も、屈折率すなわち硬度並びに緻密性の異なる絶縁層を
形成することが可能である。また、図2の(A)に示し
た特性図、及び図2の(B)に示した同じくプラズマC
VD法で形成した絶縁膜の屈折率とデポジションレート
及び膜応力(圧縮)との関係を表す特性図からわかるよ
うに、屈折率の低い厚い底部層を形成する酸化シリコン
膜はデポジションレート及びエッチングレートが高いの
で、第1の絶縁膜の成膜及び加工に必要な工数を低減す
ることができる。Further, in an embodiment of this manufacturing method,
As the means for forming the first insulating film, the one using the plasma CVD method has been shown, but the present invention is not limited to this, and the refractive index, that is, the refractive index It is possible to form an insulating layer having different hardness and denseness. In addition, the characteristic diagram shown in FIG. 2A and the same plasma C as shown in FIG.
As can be seen from the characteristic diagram showing the relationship between the refractive index of the insulating film formed by the VD method and the deposition rate and the film stress (compression), the silicon oxide film forming the thick bottom layer having a low refractive index is Since the etching rate is high, the number of steps required for forming and processing the first insulating film can be reduced.
【0022】以上のように、この製造方法により製造さ
れた電荷発生制御素子は、第1の絶縁膜が屈折率の異な
る複数層の絶縁膜によって形成され、しかも最上層のフ
ィンガーホール内のコロナ放電にさらされる表面層は最
も屈折率の高い、すなわち最も硬い緻密な膜で比較的薄
く形成可能となる。これにより、コロナ放電による第1
の絶縁膜の膜減りがなくなり、耐久性が大幅に向上する
電荷発生制御素子が得られる。As described above, in the charge generation control element manufactured by this manufacturing method, the first insulating film is formed of a plurality of layers of insulating films having different refractive indexes, and moreover, the corona discharge in the uppermost finger hole is formed. The surface layer exposed to the film is the densest film having the highest refractive index, that is, the hardest, and can be formed relatively thin. As a result, the first by corona discharge
There is no decrease in the insulating film, and a charge generation control element having significantly improved durability can be obtained.
【0023】次に、電荷発生制御素子の第2実施例及び
その製造方法の第2実施例を、図5〜図6に示す製造工
程図に基づいて合わせて説明する。まず図5の(A)に
示すように、第1実施例と同様の手法によって、石英
(ガラス)基板21上に0.5 μm程度の厚さのアルミニウ
ム膜22−1と0.3 μm程度の厚さのチタン膜22−2と
を、スパッタリング装置内で連続的に順次形成する。次
に、図5の(B)に示すように、レジストパターン23を
形成し、該レジストパターン23で被覆されていないアル
ミニウム膜22−1及びチタン膜22−2部分を、等方的あ
るいは異方的なエッチングにより除去することによっ
て、ライン電極22を形成する。Next, a second embodiment of the charge generation control element and a second embodiment of the manufacturing method thereof will be described with reference to the manufacturing process diagrams shown in FIGS. First, as shown in FIG. 5A, the aluminum film 22-1 having a thickness of about 0.5 μm and the aluminum film 22-1 having a thickness of about 0.3 μm are formed on the quartz (glass) substrate 21 by the same method as in the first embodiment. The titanium film 22-2 and the titanium film 22-2 are successively and sequentially formed in the sputtering apparatus. Next, as shown in FIG. 5B, a resist pattern 23 is formed, and the aluminum film 22-1 and titanium film 22-2 portions not covered with the resist pattern 23 are isotropically or anisotropically formed. The line electrode 22 is formed by removing the line electrode 22 by selective etching.
【0024】次に、図5の(C)に示すように、レジス
トパターン23を除去した後、プラズマCVD法等の手法
により、圧縮応力特性を有する酸化シリコン膜24−1を
形成する。なお、この酸化シリコン膜24−1は、ライン
電極22への影響を考慮して比較的小さな圧縮応力特性を
有するもので形成する。次に、図5の(D)に示すよう
に、常圧CVD法等の手法により、引張り応力の大なる
特性を有する酸化シリコン膜24−2を形成する。この酸
化シリコン膜24−2は、ライン電極22と後述のフィンガ
ー電極との間に印加される高電圧に耐える所定の厚さ
(3μm〜5μm)に形成する。Next, as shown in FIG. 5C, after removing the resist pattern 23, a silicon oxide film 24-1 having a compressive stress characteristic is formed by a method such as a plasma CVD method. The silicon oxide film 24-1 is formed with a relatively small compressive stress characteristic in consideration of the influence on the line electrode 22. Next, as shown in FIG. 5D, a silicon oxide film 24-2 having a large tensile stress is formed by a method such as atmospheric pressure CVD. The silicon oxide film 24-2 is formed to have a predetermined thickness (3 μm to 5 μm) that can withstand a high voltage applied between the line electrode 22 and a finger electrode described later.
【0025】次に、図5の(E)に示すように、プラズ
マCVD法等の手法により、比較的大きな圧縮応力特性
をもつ窒化シリコン膜24−3を形成する。これにより、
底部層から表面層に向かって低圧縮応力特性を有する酸
化シリコン膜24−1,引張り応力特性を有する酸化シリ
コン膜24−2,高圧縮応力特性を有する窒化シリコン膜
24−3からなる第1の絶縁膜24が形成される。Next, as shown in FIG. 5E, a silicon nitride film 24-3 having a relatively large compressive stress characteristic is formed by a method such as a plasma CVD method. This allows
Silicon oxide film 24-1 having low compressive stress characteristics from the bottom layer to the surface layer, silicon oxide film 24-2 having tensile stress characteristics, and silicon nitride film having high compressive stress characteristics
A first insulating film 24 made of 24-3 is formed.
【0026】次に図6に示すように、第1の絶縁膜24の
上部に、フィンガーホール28を有するフィンガー電極2
5,ポリイミド等からなる第2の絶縁膜26,及びスクリ
ーンホール29を有するスクリーン電極27を順次形成する
ことによって、図6に示すような第2実施例の電荷発生
制御素子が完成する。Next, as shown in FIG. 6, a finger electrode 2 having finger holes 28 on the first insulating film 24.
5, the second insulating film 26 made of polyimide or the like and the screen electrode 27 having the screen hole 29 are sequentially formed to complete the charge generation control element of the second embodiment as shown in FIG.
【0027】この実施例においては、異なる応力特性を
有する複数の絶縁膜によって第1の絶縁膜を構成してい
るので、従来厚い単層で形成した第1の絶縁膜で発生し
ていたクラックや石英基板の反りの発生がなく、十分に
絶縁耐圧が得られる厚さの第1の絶縁膜を容易に形成す
ることができ、耐久性を大幅に向上させることができ
る。In this embodiment, since the first insulating film is composed of a plurality of insulating films having different stress characteristics, it is possible to prevent cracks and cracks generated in the first insulating film which is conventionally formed of a thick single layer. It is possible to easily form the first insulating film having a thickness sufficient to obtain a withstand voltage without causing the warp of the quartz substrate, and it is possible to significantly improve the durability.
【0028】なお、上記第2実施例においては、第1実
施例と同様に、ライン電極の電極材料としてアルミニウ
ムとチタンを使用したものを示したが、これに限らず、
銅,モリブデン,タングステン等の比較的抵抗率の低い
材料も使用可能である。また第1の絶縁膜24を構成する
引張り応力特性を有する酸化シリコン膜24−2は、常圧
CVD法を用いて形成するものを示したが、これに限ら
ず、プラズマCVD法を用いても形成条件である高周波
周波数、反応圧力等を変えることによって、引張り応力
特性を制御して、所望の特性をもつ酸化シリコン膜を得
ることができる。また、有機SOG(Spin-On-Glass )
膜を厚く塗布することによって、所望の絶縁耐圧をもつ
所定の厚さの引張り応力特性を備えた絶縁膜を得ること
ができる。In the second embodiment, similar to the first embodiment, aluminum and titanium are used as the electrode material of the line electrode, but the present invention is not limited to this.
Materials with relatively low resistivity such as copper, molybdenum, and tungsten can also be used. Further, although the silicon oxide film 24-2 having the tensile stress characteristic which constitutes the first insulating film 24 is shown to be formed by the atmospheric pressure CVD method, the present invention is not limited to this, and the plasma CVD method may be used. By changing the high-frequency frequency, reaction pressure, etc., which are forming conditions, the tensile stress characteristics can be controlled and a silicon oxide film having desired characteristics can be obtained. In addition, organic SOG (Spin-On-Glass)
By thickly applying the film, it is possible to obtain an insulating film having a predetermined thickness and a tensile stress characteristic having a desired withstand voltage.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
請求項1記載の発明によれば、所定の絶縁耐圧をもち、
且つコロナ放電による膜減りがなく優れた耐久性をもつ
電荷発生制御素子を実現することができる。請求項2記
載の発明によれば、硬くて緻密な耐久性の高い表面層を
備えた第1の絶縁膜を提供することができる。請求項3
記載の発明によれば、耐久性の高い表面層を備えた第1
の絶縁膜を容易に製造することができる。請求項4記載
の発明によれば、クラックや基板の反りを発生させず
に、耐久性と共に所定の絶縁耐圧を有する厚膜の第1の
絶縁膜を備えた電荷発生制御素子を実現することができ
る。As described above on the basis of the embodiments,
According to the invention of claim 1, it has a predetermined withstand voltage,
In addition, it is possible to realize a charge generation control element having excellent durability without film loss due to corona discharge. According to the second aspect of the present invention, it is possible to provide the first insulating film having the hard, dense and highly durable surface layer. Claim 3
According to the described invention, the first device having the highly durable surface layer is provided.
The insulating film can be easily manufactured. According to the invention described in claim 4, it is possible to realize a charge generation control element including a thick first insulating film having durability and a predetermined withstand voltage without generating cracks or warpage of the substrate. it can.
【図1】本発明に係る電荷発生制御素子の第1実施例を
示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a charge generation control element according to the present invention.
【図2】プラズマCVD法により形成した絶縁膜の屈折
率と膜硬度及びウエットエッチングレートとの関係、並
びに屈折率と膜応力(圧縮)及びデポジションレートと
の関係を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a refractive index, a film hardness, and a wet etching rate of an insulating film formed by a plasma CVD method, and a relationship between a refractive index and a film stress (compression) and a deposition rate.
【図3】本発明に係る電荷発生制御素子の製造方法の第
1実施例を説明するための製造工程を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process for explaining the first embodiment of the method for manufacturing the charge generation control element according to the present invention.
【図4】図3に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process that follows the manufacturing process shown in FIG. 3;
【図5】本発明に係る電荷発生制御素子の第2実施例及
びその製造方法の第2実施例を説明するための製造工程
を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process for explaining the second embodiment of the charge generation control element according to the present invention and the second embodiment of the manufacturing method thereof.
【図6】図5に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process that follows the manufacturing process shown in FIG. 5;
【図7】従来の電荷発生制御素子の問題点を説明するた
めの説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a problem of the conventional charge generation control element.
1 絶縁基板 2 ライン電極 3 第1の絶縁膜 3−1 底部層 3−2 中間層 3−3 表面層 4 フィンガー電極 5 第2の絶縁膜 6 スクリーン電極 7 フィンガーホール 8 スクリーンホール 11 基板 12 ライン電極 12−1 アルミニウム膜 12−2 チタン膜 13 レジストパターン 14 第2の絶縁膜 14−1 酸化シリコン膜 14−2 窒化シリコン膜 14−3 シリコンリッチな窒化シリコン膜 15 フィンガー電極 16 第2の絶縁膜 17 スクリーン電極 18 フィンガーホール 19 スクリーンホール 21 基板 22 ライン電極 22−1 アルミニウム膜 22−2 チタン膜 23 レジストパターン 24 第1の絶縁膜 24−1 酸化シリコン膜 24−2 酸化シリコン膜 24−3 窒化シリコン膜 25 フィンガー電極 26 第2の絶縁膜 27 スクリーン電極 28 フィンガーホール 29 スクリーンホール 1 Insulating Substrate 2 Line Electrode 3 First Insulating Film 3-1 Bottom Layer 3-2 Intermediate Layer 3-3 Surface Layer 4 Finger Electrode 5 Second Insulating Film 6 Screen Electrode 7 Finger Hole 8 Screen Hole 11 Substrate 12 Line Electrode 12-1 Aluminum film 12-2 Titanium film 13 Resist pattern 14 Second insulating film 14-1 Silicon oxide film 14-2 Silicon nitride film 14-3 Silicon-rich silicon nitride film 15 Finger electrode 16 Second insulating film 17 Screen electrode 18 Finger hole 19 Screen hole 21 Substrate 22 Line electrode 22-1 Aluminum film 22-2 Titanium film 23 Resist pattern 24 First insulating film 24-1 Silicon oxide film 24-2 Silicon oxide film 24-3 Silicon nitride film 25 Finger electrode 26 Second insulating film 27 Screen electrode 28 Finger hole 29 Screen hole
Claims (4)
該ライン電極の表面に形成された第1の絶縁膜と、該第
1の絶縁膜の上部に形成され、中心部に電荷生成用の孔
部を有するフィンガー電極と、該フィンガー電極表面
に、中心部に電荷を通過せしめる孔部を有する第2の絶
縁膜を介して形成された、中心部に電荷流出用の孔部を
有するスクリーン電極よりなる電荷発生制御素子におい
て、前記第1の絶縁膜は複数の層で構成され、底部層か
ら表面層に向かって順次屈折率が高くなるように設定さ
れると共に、低屈折率の底部層は所定の耐圧が得られる
厚さに設定されていることを特徴とする電荷発生制御素
子。1. A line electrode formed on an insulating substrate,
A first insulating film formed on the surface of the line electrode, a finger electrode formed on the first insulating film and having a hole for charge generation in the center, and a center on the finger electrode surface. In a charge generation control element including a screen electrode having a hole for discharging electric charges at a central portion formed through a second insulating film having a hole for allowing charges to pass therethrough, the first insulating film is It is composed of a plurality of layers, and the refractive index is set to increase sequentially from the bottom layer to the surface layer, and the bottom layer having a low refractive index is set to have a thickness capable of obtaining a predetermined withstand voltage. A characteristic charge generation control element.
2.3 以上のシリコンがリッチな窒化シリコン層で構成さ
れていることを特徴とする請求項1記載の電荷発生制御
素子。2. The surface layer of the first insulating film has a refractive index of
2. The charge generation control element according to claim 1, wherein the silicon of 2.3 or higher is composed of a silicon nitride layer rich in silicon.
方法において、前記第1の絶縁膜の表面層を構成する窒
化シリコン層を、プラズマCVD法によるモノシランと
窒素の反応によって形成することを特徴とする電荷発生
制御素子の製造方法。3. The method of manufacturing a charge generation control element according to claim 2, wherein the silicon nitride layer forming the surface layer of the first insulating film is formed by a reaction of monosilane and nitrogen by a plasma CVD method. A method of manufacturing a characteristic charge generation control element.
該ライン電極の表面に形成された第1の絶縁膜と、該第
1の絶縁膜の上部に形成され、中心部に電荷生成用の孔
部を有するフィンガー電極と、該フィンガー電極表面
に、中心部に電荷を通過せしめる孔部を有する第2の絶
縁膜を介して形成された、中心部に電荷流出用の孔部を
有するスクリーン電極よりなる電荷発生制御素子におい
て、前記第1の絶縁膜は、圧縮応力の大なる特性をもつ
絶縁層と引張り応力の大なる特性をもつ絶縁層を交互に
積層して形成されていることを特徴とする電荷発生制御
素子。4. A line electrode formed on an insulating substrate,
A first insulating film formed on the surface of the line electrode, a finger electrode formed on the first insulating film and having a hole for charge generation in the center, and a center on the finger electrode surface. In a charge generation control element including a screen electrode having a hole for discharging electric charges at a central portion formed through a second insulating film having a hole for allowing charges to pass therethrough, the first insulating film is A charge generation control element, characterized in that it is formed by alternately laminating insulating layers having a large compressive stress and insulating layers having a large tensile stress.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9947395A JPH08276615A (en) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | Charge generation control element for electrostatic image forming apparatus and production thereof |
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- 1995-04-03 JP JP9947395A patent/JPH08276615A/en not_active Withdrawn
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