JPH09156103A

JPH09156103A - インク噴射記録ヘッドとその製造方法および記録装置

Info

Publication number: JPH09156103A
Application number: JP32044695A
Authority: JP
Inventors: Masao Mitani; 正男三谷; Kenji Yamada; 健二山田; Osamu Machida; 治町田
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、熱エネルギを利用してインク液滴
を記録媒体に向けて飛翔させる形式の記録装置に関する
もので、特にヘッドの製造方法の改善策に関するもので
ある。【解決手段】Ｓｉ基板の第１面上に形成されたＴａ−
Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜抵抗体とＮｉ金属薄膜導体からな
る複数個の発熱抵抗体と、該発熱抵抗体を駆動するべく
同一Ｓｉ基板上に形成され、前記発熱抵抗体に接続され
た駆動用ＬＳＩと、前記複数個の発熱抵抗体に順次パル
ス通電することによって該発熱抵抗体と垂直又はほぼ垂
直方向にインク滴を吐出する複数個の吐出口と、該複数
個の吐出口のそれぞれに対応して該Ｓｉ基板上に設けら
れた複数個の個別インク通路と、該個別インク通路の全
てが連通するべく前記Ｓｉ基板上に設けられた共通イン
ク通路とからなるインク噴射記録ヘッドにおいて、前記
発熱抵抗体をＳｉ基板上に形成されたＳｉＯ₂膜の上に
積層されたＳｉ窒化膜上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギを利用
してインク液滴を記録媒体に向けて飛翔させる形式の記
録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パルス加熱によってインクの一部を急速
に気化させ、その膨張力によってインク液滴をオリフィ
スから吐出させる方式のインクジェット記録装置は特開
昭４８−９６２２号公報、特開昭５４−５１８３７号公
報等によって開示されている。

【０００３】このパルス加熱の最も簡便な方法はヒ−タ
にパルス通電することであり、その具体的な方法が日経
メカニカル１９９２年１２月２８日号５８ページ、及び
Hewlett-Packard-Journal,Aug.1988で発表されている。
これら従来のヒ−タの共通する基本的構成は、薄膜抵抗
体と薄膜導体を酸化防止層で被覆し、この上に該酸化防
止層のキャビテーション破壊を防ぐ目的で、耐キャビテ
ーション層を１〜２層被覆するというものであった。

【０００４】この複雑な多層構造を抜本的に簡略化する
ものとして、特開平０６−７１８８８号公報に記載のよ
うに、前記酸化防止層と耐キャビテーション層を不要と
するヒ−タを用いて印字する方法がある。この場合は、
薄膜抵抗体がインクと直接接触しているため、パルス加
熱によるインクの急激な気化とそれによるインクの吐出
特性が大幅に改善され、熱効率の大幅な改善と吐出周波
数の向上を図ることができた。このような画期的な性能
を実現できた最大の理由は、耐パルス性、耐酸化性、耐
電食性、耐キャビテ−ション性に優れたＴａ−Ｓｉ−Ｏ
三元合金薄膜抵抗体とＮｉ金属薄膜導体から構成される
ヒ−タを用いたことにあり、極薄自己酸化被膜を付加さ
せるだけで、従来技術で用いられていた如何なる保護層
も必要としないことによる。（特願平０７−４３９６８
号参照）。

【０００５】このように、従来技術に比較して、大幅に
小さな投入エネルギでインク噴射が可能となったので、
このヒ−タを駆動用ＬＳＩチップ上のデバイス領域に近
接して形成しても、もはやＬＳＩデバイスを加熱して温
度上昇をもたらすこともなく、非常に簡単な構成のモノ
リシックＬＳＩヘッドを実現することができるようにな
った。これについては本出願人が先に出願した特開平０
６−２３８９０１号公報及び特開平０６−２９７７１４
号公報に記載の通りである。

【０００６】この新しい技術によって、多くのインク噴
射ノズルを持つオンデマンド型インクジェットプリント
ヘッドが高密度に、しかも２次元的に集積化して製造す
ることができるようになり、しかもその駆動を制御する
配線本数が大幅に削減できるので実装方法も非常に簡略
化することができた。

【０００７】そこでこの発明を大規模高集積密度の一体
型サ−マルインクジェットプリントヘッド（本発明者の
発明になる特開平０６−２９７７１４号公報）に適用し
てその高性能化を図ったところ、ヘッドの構造面に若干
の変更を加えることでこれが達成できると共に、製造技
術的にも大幅な改善が行えることが明らかとなった。
(本発明者の発明になる特願平０７−１３５１８５号参
照)。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そして更に試作を繰り
返し、その構造と製造方法の検討を行ったところ、「本
発明の実施の形態」の項で詳細説明するように、更なる
改善と工程数の削減が可能なことが判明した。

【０００９】本発明の目的は、大規模高集積密度のモノ
リシックＬＳＩヘッドの構造を簡略化し、製造方法につ
いて更に合理化することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、Ｓｉ基板の
第１面上に形成されたＴａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜抵抗
体とＮｉ金属薄膜導体からなる複数個の発熱抵抗体と、
該発熱抵抗体を駆動するべく同一Ｓｉ基板上に形成さ
れ、前記発熱抵抗体に接続された駆動用ＬＳＩと、前記
複数個の発熱抵抗体に順次パルス通電することによって
該発熱抵抗体と垂直又はほぼ垂直方向にインク滴を吐出
する複数個の吐出口と、該複数個の吐出口のそれぞれに
対応して該Ｓｉ基板上に設けられた複数個の個別インク
通路と、該個別インク通路の全てが連通するべく前記Ｓ
ｉ基板上に設けられた共通インク通路と、該共通インク
通路の全長にわたって導通されるよう前記Ｓｉ基板に設
けられたインク溝と、該インク溝が前記Ｓｉ基板の第１
面の裏面である第２面と連通するべく該Ｓｉ基板の第２
面に穿たれたインク供給穴とからなるインク噴射記録ヘ
ッドにおいて、前記発熱抵抗体をＳｉ基板上に形成され
たＳｉＯ₂膜の上に積層されたＳｉ窒化膜上に形成する
ことによって達成される。

【００１１】また、前記発熱抵抗体を輻射加熱方法によ
って熱酸化処理することによって達成される。

【００１２】更に、前記インク吐出口を構成するオリフ
ィスプレートを、感光性ドライフィルムによって形成す
ることにより達成される。

【００１３】また、前記駆動用ＬＳＩと外部回路とを接
続する前記Ｓｉ基板上のボンディングパッドのメタライ
ゼ−ションを、前記Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜とＮｉ
金属薄膜の２層構造とすること、更にこのボンディング
パッドのＮｉ金属薄膜を置換金めっき処理することによ
り達成される。

【００１４】また、前記Ｓｉ窒化膜又は新たに被覆する
Ａｌ薄膜をインク溝形成のための異方性エッチング用レ
ジスト膜として利用し、前記Ｓｉ基板の第２面にＳｉ窒
化膜を形成し、これを前記インク供給穴形成のための異
方性エッチング用レジスト膜として利用することにより
達成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を説明
する。

【００１６】本発明になる例えば４００ｄｐｉ（ドット
／インチ）のインク噴射記録ヘッドの１ノズル列分の断
面図を図３（ａ）に、このヘッドのオリフィスプレ−ト
１６側から見た平面図を図３（ｂ）及び図４に示す。図
３（ｂ）は、ヘッド全体を示す図４の一部である。ま
た、図３（ｃ）は、図３（ｂ）からオリフィスプレ−ト
１６を取り除いた場合の平面図で、更に図３（ｃ）から
隔壁１５を取り除いた平面図が図３（ｄ）である。

【００１７】発熱抵抗体７はＮｉ金属薄膜の共通配線導
体５と個別配線導体６につながっており、個別配線導体
６のそれぞれは駆動用ＬＳＩ１１のドライバトランジス
タ１０のそれぞれにつながっている。駆動用ＬＳＩ１１
にはドライバトランジスタ１０の他にシフトレジスタと
ラッチ回路（図示せず）が含まれており、これらはＬＳ
Ｉ用Ａｌ配線導体１８につながっている。

【００１８】Ａｌ配線導体１８に外部回路から信号電圧
等を入力する端子部分が図４に示すボンディングパッド
１９であり、その内の一個はＧＮＤ（ＧＲＯＵＮＤ）の
共通配線導体５に、他はパッシベ−ション用Ｓｉ窒化膜
３で被覆されたＡｌ配線導体１８につながっている。

【００１９】インク供給穴１４から供給されたインクは
インク溝１３を満たし、共通配線導体５上の共通インク
通路と発熱抵抗体が内在している個別インク通路を通っ
てノズル１７から駆動信号に応じて吐出される。

【００２０】さて図３に示すヘッドの製造工程の概要を
図５を用いて説明する。図５における（１）にＬＳＩデ
バイスの製造工程のほとんど全てを含めてある。ＬＳＩ
デバイスとしてはCMOS,BIP,Bi-CMOSなどを利用できる。
ここで、多層ＳｉＯ₂膜２の約半分の厚さが形成され
る。

【００２１】（２）はこのデバイスの最終工程である配
線工程の一つである。ここで約１μｍの厚さのＳｉＯ₂
膜が更に積層され、ＳｉＯ₂膜２が完成する。

【００２２】（３）は(２)で形成されたＡｌ配線１８と
ＬＳＩデバイスを保護するために、プラズマＣＶＤ法に
よって約１μｍ厚さのＳｉ窒化膜３を形成する工程であ
る。

【００２３】通常のＬＳＩでは、外部回路との接続用ス
ル−ホ−ルをこのＳｉ窒化膜にあける(８)の工程で一応
完了となる。しかし本発明では、(４)のＳｉ基板の裏面
研摩のあと、(５)でＳｉ基板１の裏面に０.１〜０.２μ
ｍ厚さのプラズマＳｉ窒化膜（図示せず）を形成し、
(６)でインク供給穴位置のこのＳｉ窒化膜をフォトエッ
チングによって除去した後、(７)でＳｉ異方性エッチン
グによってインク供給穴１４をあけておく。但し、この
異方性エッチングは、あけたインク供給穴１４の底面か
らＳｉ基板１の表面までの距離が８０〜１００μｍ程度
となる位置で止めておく。この理由は、Ｓｉ基板１の表
面に貫通穴をあけないことと、(１４)の工程でインク溝
１３を形成する異方性エッチングの時間を約１／５に短
縮するためであるが、詳細は後で説明する。

【００２４】本発明における第１の特徴が、このインク
供給穴１４の形成のための異方性エッチング用マスクに
薄いプラズマＳｉ窒化膜を用いることにある。

【００２５】その第１の理由は、（７）の異方性エッチ
ング液には速いエッチング速度ときれいなエッチング形
状から１５％KOH水溶液を用い、（１４）の異方性エッ
チング液には選択エッチングの制約（後で説明する）か
らヒドラジン水溶液を用いるが、この両方のエッチング
液にレジスト膜として使用できること、第２の理由は、
欠陥が少なく均質膜であること、第３の理由はＬＳＩ製
造プロセスで使用されていて、容易に利用できることな
どである。そして基板裏面が平坦な研磨面であること、
形成膜にピンホール等の欠陥が存在しても、例えば（１
００）Ｓｉ基板１に対する異方性エッチングの特徴から
ピンホールの大きさ以上の深さにはエッチングが進まな
いことなどによって非常に薄い膜で良いことが分かる。
これらの事柄はヘッドの低コスト化にとって重要な条件
である。

【００２６】続いて(３)の工程で形成したプラズマＳｉ
窒化膜３を(８)の工程でフォトエッチングするが、この
時にあける場所は、図６に示す個別配線導体６との接続
用スル−ホ−ル９、外部回路との接続用スル−ホ−ル２
１、及びインク溝形成予定部１２である。このうち、ス
ル−ホ−ル９と２１の底面は配線用Ａｌ薄膜であるが、
インク溝形成予定部１２の底面は約２μｍ厚さのＳｉＯ
₂層となっているので、このＳｉＯ₂層もエッチングによ
って除去し、Ｓｉ基板１の表面を出しておく（図１参
照）。

【００２７】図６に示す基板（実際にはこれが２次元的
に多数配列されているＳｉウエハ）に(９)の工程でＴａ
−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜（約０.１μｍ厚さ）とＮｉ金
属薄膜（約１μｍ厚さ）をスパッタ法によって順次、積
層形成し、フォトエッチングすることによって共通配線
導体５、個別配線導体６、発熱抵抗体７、及びボンディ
ングパッド１９が形成される(１０)。

【００２８】図７はこの(１０)の工程完了後の平面図で
あり、このＡ−Ａ断面を図１に示す。この図１に示され
ているように、駆動用ＬＳＩ（Ａｌ配線部も含む）１１
（ここでは１０の部分しか見えていない）が形成されて
いない部分のＳｉ基板１上には、全面にわたって約２μ
ｍ厚さのＳｉＯ₂層２と約１μｍ厚さのＳｉ窒化膜３が
均一に被覆されており、この上に発熱抵抗体７が形成さ
れている。これが第２の特徴である。

【００２９】従来技術の発熱抵抗体は、Ｓｉ基板上に断
熱層（一般的にはＳｉＯ₂層）を形成し、この上に発熱
抵抗体と多層構造の保護層を形成したものとなってお
り、この保護層を実質的に不要化した本発明者による特
許発明（例えば特願平０７−４３９６８号）もＳｉＯ₂
断熱層上に形成するものとなっている。すなわち、熱伝
導率の大きなＳｉ窒化膜を図１に示すようにＳｉＯ₂断
熱層と発熱抵抗体の間に介在させることは、断熱性能を
大幅に低下させるので検討課題にすらならなかった構成
である。

【００３０】しかし、本発明ではドライバＬＳＩ上にヘ
ッドを構成する。このため発熱抵抗体を形成する予定の
Ｓｉ基板上には約２μｍの厚さのＳｉＯ₂層が形成さ
れ、更にこの上に約１μｍの厚さのＳｉ窒化膜が形成さ
れているので、従来技術では発熱抵抗体を形成する予定
の位置のＳｉ窒化膜をフォトエッチングで除去してい
た。そのためには抵抗体７の列より一回り大きな面積で
Ｓｉ窒化膜を除去することが必要であり、これによって
発生する段差でのＴａ−Ｓｉ−Ｏ／Ｎｉ２層構造薄膜配
線の段切れの可能性を完全に防止することが必要とな
る。

【００３１】そこで、発想を転換し、図１に示すように
Ｓｉ窒化膜３を残した場合の必要発泡エネルギを評価し
た。その結果、印加パルス幅１μsecでは１０％増しの
３.３Ｗ／５０μｍ_□と、その影響が意外に小さいこと
が判明した。その理由は、我々が採用している発熱抵抗
体には１００Å以下という極薄自己酸化被膜以外の保護
層がないこと（特願平０７−４３９６８号参照）と、印
加パルス幅が１〜２μsecと非常に短いことによると推
定される。

【００３２】第３の特徴は、この工程によってボンディ
ングパッド部２１の防蝕用メタライゼーションが同時に
形成でき、従来必要であったボンディングパッドの防蝕
工程が削減できたことである。すなわち、図２と図４に
示されているように、スルーホール２１から見えていた
Ａｌ薄膜１８が、耐蝕性に優れたＴａ−Ｓｉ−Ｏ／Ｎｉ
２層構造メタライゼ−ション１９で完全に保護されるの
である。

【００３３】次の輻射加熱酸化処理工程（１１）が第４
の特徴である。本願で採用するＴａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金
薄膜抵抗体４は、高温熱酸化することによって耐キャビ
テーション性に優れた極薄自己酸化絶縁被膜をその表面
に形成することができる（特願平０７−４３９６８号等
を参照）。この熱酸化には５００℃以上の加熱が必要で
あるが、同一基板上に形成されているドライバＬＳＩの
加熱限界が４００℃程度であるため、酸化雰囲気中での
パルス通電によって発熱抵抗体７のみを５００〜６００
℃に加熱処理する方法を採用していた。しかしこのため
には、ヘッド製造工程途中におけるプロービングと通電
処理が必要であり、合理化すべき課題の一つであった。
今回開発した輻射加熱酸化処理方法はこれを大幅に簡略
化し、ヘッド製造歩留りも向上させることのできる方法
である。

【００３４】すなわち、図７に示すウエハを放熱板上に
固定し、このウエハの表面を赤外線で一様に照射する。
すると、発熱抵抗体７を６００〜７００℃に加熱して
も、Ｎｉ導体部分５、６、１９は６０〜７０℃程度にし
か昇温しない。ＬＳＩデバイス領域１１の温度に弱い部
分はＡｌ配線部分であるが、この部分の温度上昇もＮｉ
導体部分と同程度に低く、選択加熱が可能となることが
分かった。これは、発熱抵抗体７の材料であるＴａ−Ｓ
ｉ−Ｏ合金薄膜の赤外線領域の吸収係数がＮｉやＡｌの
ものより数倍大きく、膜厚が１／５〜１／１０と薄いこ
とによる。

【００３５】今迄のパルス通電加熱処理方法では、プロ
ービングによってボンディングパッド１９のＮｉ薄膜表
面に若干の傷を付けることは避けられず、これが原因と
なってヘッドの製造歩留りを低下させていたこともあっ
たが、本発明はこれを抜本的に解決した。そしてこの輻
射加熱酸化処理による発熱抵抗体７は、従来法によるも
のより安定した耐蝕性と耐キャビテーション性を示し、
パルス加熱による苛酷な酸化処理方法を改善するものと
もなっている。

【００３６】次に第５の特徴であるインク溝形成工程
（１２）〜（１５）を説明する。

【００３７】輻射加熱酸化処理（１１）後のウエハ全面
にＡｌ薄膜をスパッタ法によって約１μｍ厚さに形成し
(１２)、インク溝形成予定部分１２のＡｌ薄膜をフォト
エッチングによって除去する(１３)。わざわざＡｌ薄膜
を用いる理由は、Ｓｉ異方性エッチング液で、且つＮｉ
薄膜のエッチングレ−トが最も遅いヒドラジン水溶液で
も０.１〜０.２μｍ／hrの速さでＮｉ薄膜導体をエッチ
ングしてしまうことにある。Ａｌを被覆することで、イ
ンク溝形成に必要な約１時間のエッチング時間でＮｉ薄
膜導体がエッチングされることを完全に回避することが
できる。即ち、Ｓｉ異方性エッチング液に冒されず、そ
れ自身の剥離液又はエッチング液がヒ−タを含めた基板
に何らの影響も与えない最適マスク材料がＡｌ薄膜なの
である。そして、ヒドラジン水溶液でＳｉ基板１の両面
から同時に異方性エッチングを行い、短時間で効率的に
インク溝１３の形成とインク供給穴１４の完成（既に
(７)の異方性エッチングでインク供給穴は約９０％の深
さまで完成していることは述べた）を同時に行う。この
ような同時エッチングが、多くの他の工程を経過した後
でも、Ｓｉ基板１の裏面に追加レジスト処理をしなくて
も実行出来るのは、(５)の工程でＰ−ＳｉＮ膜をＳｉ基
板１の裏面に形成してレジスト材料としたことによる
（既に説明した第１の特徴）。

【００３８】この後、Ａｌ薄膜をレジスト用現像液ＮＭ
Ｄ３水溶液（東京応化製）で除去することでインク溝１
３と連結穴が完成する。この方法は工程数が若干増加す
る欠点はあるが、Ｎｉ薄膜導体５、６の厚さを０.５μ
ｍ程度と薄く形成したい場合などには必須の技術とな
る。尚、Ｎｉ薄膜導体５、６を薄くするケ−スは、ノズ
ル１７を例えば８００ｄｐｉと高密度に配列する場合な
どである。

【００３９】隔壁（個別インク通路と共通インク通路を
構成する）１５の形成は、基板に感光性レジストの塗
布、又は感光性ドライフィルムの貼り付け（１６）の
後、露光、現像、硬化（１７）することによって行う
が、これは従来通りの方法である。

【００４０】この上にオリフィスプレート１６を貼り付
けてノズル１７を形成するが、本願では感光性ドライフ
ィルムを貼り付け（１８）、これを露光、現像、硬化
（１９）する方法とした。これが第６の特徴である。従
来のノズル形成法は、例えばポリイミドフィルム／エポ
キシ接着層からなる２層構造フィルムを貼り付けて接着
硬化させ、これをフォトドライエッチングすることによ
ってノズル穴を加工していた（例えば特願平０７−１３
５１８５号参照）。２層構造フィルムの膜厚が吐出イン
ク量の約７０％を決定するので、４００ｄｐｉ（約４５
μｍφのノズル径）ではこの膜厚は５０〜６０μｍ必要
である。これをＥＣＲ型反応性ドライエッチング装置で
効率良く穴加工しても２〜３時間を要し、この生産性の
向上が強く望まれていた。

【００４１】現在、最も高い解像度を有する感光性ドラ
イフィルムでも加工できるノズル１７の穴径はフィルム
の膜厚の１．５〜２倍程度である。従って、４００ｄｐ
ｉのノズルの穴（約４５μｍφ）を加工できるフィルム
膜厚は２０〜３０μｍとなり、吐出インク量が大幅に不
足する。そこで感光性ドライフィルムを２〜３枚積層さ
せて利用する方法を開発した。具体的には貼り付けと露
光を各層毎に行ない、一括して現像、乾燥、後露光、後
加熱を行なった。この方法は工程数は増加するが、生産
性は大幅に向上し、低コスト化に貢献する。技術の進歩
に従って解像度は向上しているので、近い将来、単層化
も可能となろう。なお、上記に用いた感光性ドライフィ
ルムは日立化成（株）製のフォテックＳＲ３０００ＥＢ
の２５μｍ膜厚のものである。

【００４２】次の工程でボンディングパッドのＡｕめっ
き処理（２０）〜（２２）とクリーン切断（２３）を行
なうが、これらが第７の特徴である。すなわち、オリフ
ィスプレート１６にノズル１７の加工を行なった後、こ
れに感光性ドライフィルム（例えば日立化成製のフォテ
ックＰＨＴ−８８７ＡＦ−２５）を貼り付け（２０）、
露光、現像してボンディングパッド部と切断部以外をこ
のフィルムで封止する。更に基板裏面も封止して置換金
めっき処理（２２）を行なうと、ボンディングパッド１
９のＮｉ表面が約０．１μｍの厚さでＡｕめっきされ
る。この置換Ａｕめっきには、例えば非シアン系の置換
Ａｕめっき液ＨＧＳ−１００（日立化成製）が利用でき
る。この処理によって、接続歩留りとその信頼性が大幅
に向上することは説明するまでもないであろう。

【００４３】更に、このドライフィルムでノズルを密閉
したまま次工程（２３）で切断できるので、切断時に発
生する塵埃がノズル内に侵入することを完全に防止でき
る。このドライフィルムは４％KOH水溶液で容易に剥離
でき、ヘッドに何らの障害も与えないことは言うまでも
ない。

【００４４】以上で述べた方法で４００ｄｐｉの密度の
ヘッドを製造すると、５インチウエハには５〜１０万ノ
ズルを形成でき、例えば１２８ノズル×４列のフルカラ
−用ヘッドが約１００個、一括して製造することができ
る。製造歩留りも向上し、インク吐出特性も非常に安定
なものとなった。これらのヘッドは、５〜１０ＫＨｚの
インク吐出繰り返し周期で正常な印字動作を示し、各ノ
ズル共、１億ドット以上のインクの吐出で何らの不都合
も認められなかった。但し、熱伝導率の良い厚いパッシ
ベーション用Ｓｉ窒化膜をＳｉＯ₂層上に挿入したこと
により、約１０％の熱効率の低下（印加電力の１０％増
加）が生じたが、それでも厚い保護膜を必要とする従来
型発熱抵抗体に比較すると、印加エネルギで１／４〜１
／５と大幅に小さいことに変わりはない。

【００４５】ボンディングパッドのＴａ−Ｓｉ−Ｏ／Ｎ
ｉ２層構造メタライゼ−ションは従来技術に比べ、信
頼性は飛躍的に向上し、高温負荷試験で何らの不良も認
められなかった。また、置換金めっき処理は、ヘッド製
造後、数か月放置していてもはんだ付け性の劣化は認め
られなかった。置換金めっき処理していないＮｉパッド
では、１〜２週間の放置ではんだ付け性に不良が発生し
始めるのに比べ、格段の改善である。

【００４６】

【発明の効果】製造工程の削減、合理化、高歩留りに以
下の各項目が大きく貢献した。Ｐ−ＳｉＮ膜上に発熱抵抗体を形成発熱抵抗体の輻射加熱酸化処理ボンディングパッドのＴａ−Ｓｉ−Ｏ／Ｎｉ２層構造
メタライゼーション上記Ｎｉ薄膜の置換Ａｕめっきとその実施方法Ａｌ薄膜をＳｉ異方性エッチング用マスク材とするＰ−ＳｉＮ膜をＳｉ異方性エッチング用マスク材とす
るオリフィスプレートを感光性ドライフィルムで形成また、信頼性の向上と特性の安定化に上記、が大き
く貢献した。改善された製造工程によって製造されたヘ
ッドは、インク吐出特性も非常に安定し５〜１０ｋＨｚ
の周波数で正常な印字を行ない、１億ドット以上の吐出
寿命を何ら問題なくクリアした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるヘッドの発熱抵抗体近傍の断面図
で、図７のＡ−Ａ断面図である。

【図２】本発明になるヘッドのボンディングパッド近傍
の断面図で、図４のＢ−Ｂ断面図である。

【図３】本発明になるヘッドの断面図とその各平面図で
ある。

【図４】本発明になるヘッドのオリフィス側から見た平
面図である。

【図５】本発明になるモノリシックＬＳＩヘッドの製造
工程図である。

【図６】図５の工程（８）のフォトエッチング後の基板
の平面図である。

【図７】図５の工程（１１）のフォトエッチング後の基
板の平面図である。

【符号の説明】

１はＳｉ基板、２はＳｉＯ₂層、３はＳｉ窒化膜、４は
Ｔａ−Ｓｉ−ＳｉＯ三元合金薄膜、５，６はＮｉ金属薄
膜、８はＡｌ金属薄膜、９はスルーホール、１０はドラ
イバトランジスタ、１１は駆動用ＬＳＩ部、１２はイン
ク溝形成予定部である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｉ基板の第１面上に形成されたＴａ−Ｓ
ｉ−Ｏ三元合金薄膜抵抗体とＮｉ金属薄膜導体からなる
複数個の発熱抵抗体と、該発熱抵抗体を駆動するべく同
一Ｓｉ基板上に形成され、前記発熱抵抗体に接続された
駆動用ＬＳＩと、前記複数個の発熱抵抗体に順次パルス
通電することによって該発熱抵抗体と垂直又はほぼ垂直
方向にインク滴を吐出する複数個の吐出口と、該複数個
の吐出口のそれぞれに対応して該Ｓｉ基板上に設けられ
た複数個の個別インク通路と、該個別インク通路の全て
が連通するべく前記Ｓｉ基板上に設けられた共通インク
通路と、該共通インク通路の全長にわたって導通される
よう前記Ｓｉ基板に設けられたインク溝と、該インク溝
が前記Ｓｉ基板の第１面の裏面である第２面と連通する
べく該Ｓｉ基板の第２面に穿たれたインク供給穴とから
なるインク噴射記録ヘッドにおいて、前記発熱抵抗体
は、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ₂膜の上に積層され
たＳｉ窒化膜上に形成されたものであることを特徴とす
るインク噴射記録ヘッド。
【請求項２】前記発熱抵抗体は、その製造工程中に輻射
加熱方法によって熱酸化処理されたものであることを特
徴とする請求項１記載のインク噴射記録ヘッド。
【請求項３】前記駆動用ＬＳＩと外部回路とを接続する
前記Ｓｉ基板上のボンディングパッドのメタライゼ−シ
ョンが、前記Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜とＮｉ金属薄
膜の２層構造から成っていることを特徴とする請求項１
記載のインク噴射記録ヘッド。
【請求項４】前記ボンディングパッドのＮｉ金属薄膜が
置換金めっき処理されていることを特徴とする請求項３
記載のインク噴射記録ヘッド。
【請求項５】請求項１記載のインク吐出口を構成するオ
リフィスプレートが、感光性ドライフィルムから形成さ
れていることを特徴とする請求項１記載のインク噴射記
録ヘッド。
【請求項６】請求項１〜５記載のインク噴射記録ヘッド
を搭載することを特徴とする記録装置。
【請求項７】請求項１記載のインク溝を形成する製造方
法において、前記Ｓｉ窒化膜または新たに被覆するＡｌ
薄膜を該インク溝形成のための異方性エッチング用レジ
スト膜として利用することを特徴とするインク噴射記録
ヘッドの製造方法。
【請求項８】請求項１記載のインク供給穴を形成する製
造方法において、前記Ｓｉ基板の第２面にＳｉ窒化膜を
形成し、これを該インク供給穴形成のための異方性エッ
チング用レジスト膜として利用することを特徴とするイ
ンク噴射記録ヘッドの製造方法。