JPH04320848A - Substrate for ink jet recording head, ink jet recording head, ink jet recording device, and manufacture of substrate for ink jet recording head and ink jet recording head - Google Patents
Substrate for ink jet recording head, ink jet recording head, ink jet recording device, and manufacture of substrate for ink jet recording head and ink jet recording headInfo
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- JPH04320848A JPH04320848A JP11524191A JP11524191A JPH04320848A JP H04320848 A JPH04320848 A JP H04320848A JP 11524191 A JP11524191 A JP 11524191A JP 11524191 A JP11524191 A JP 11524191A JP H04320848 A JPH04320848 A JP H04320848A
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッド用基体、インクジェット記録ヘッドおよびインクジ
ェット記録装置ならびにインクジェット記録ヘッド用基
体およびインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する
。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate for an inkjet recording head, an inkjet recording head, an inkjet recording apparatus, a substrate for an inkjet recording head, and a method for manufacturing the inkjet recording head.
【0002】0002
【背景技術の説明】従来、記録ヘッドの構成は電気熱変
換素子アレイを単結晶シリコン基板上に形成し、この電
気熱変換素子の駆動回路としてシリコン基板外部にトラ
ンジスタアレイ等の電気熱変換素子駆動用機能素子を配
置し、電気熱変換素子とトランジスタアレイ間の接続を
フレキシブルケーブルやワイヤードボンディング等によ
って行う構成としていた。[Description of Background Art] Conventionally, the configuration of a recording head is to form an electrothermal transducer array on a single crystal silicon substrate, and as a drive circuit for the electrothermal transducer, an electrothermal transducer such as a transistor array is provided outside the silicon substrate to drive the electrothermal transducer. The electrothermal conversion elements and the transistor array were connected using flexible cables, wired bonding, etc.
【0003】上述した記録ヘッド構成に対して考慮され
る構造の簡易化、あるいは製造工程で生ずる不良の低減
化、さらには各素子の特性の均一化および再現性の向上
を目的として、特開昭57−72867号公報において
提案されているような電気熱変換素子と機能素子を同一
基体に設けた記録ヘッドを有するインクジェット記録装
置が知られている。[0003] For the purpose of simplifying the structure considered for the above-mentioned recording head configuration, reducing defects occurring in the manufacturing process, and furthermore making the characteristics of each element uniform and improving reproducibility, An ink jet recording apparatus having a recording head in which an electrothermal conversion element and a functional element are provided on the same substrate, as proposed in Japanese Patent No. 57-72867, is known.
【0004】図20は上述した構成による記録ヘッドの
基体の一例を示す断面図である。FIG. 20 is a sectional view showing an example of the base of the recording head having the above-described structure.
【0005】901は単結晶シリコンからなる半導体基
板である。902はN型半導体のコレクタ領域、903
は高不純物濃度のN型半導体のオーミックコンタクト領
域、904はP型半導体のベース領域、905は高不純
物濃度N型半導体のエミッタ領域であり、これらでバイ
ポーラトランジスタ920を形成している。906は蓄
熱層および層間絶縁層としての酸化シリコン層からなる
層間膜、907は発熱抵抗体層、908はアルミニウム
(Al)電極、909は酸化シリコン層からなる保護層
であり、以上で記録ヘッド用の基体930を形成してい
る。ここでは910が発熱部となる。この基体930上
に天板、液路が形成されて記録ヘッドを構成する。[0005] Reference numeral 901 is a semiconductor substrate made of single crystal silicon. 902 is a collector region of an N-type semiconductor, 903
904 is an ohmic contact region of N-type semiconductor with high impurity concentration, 904 is a base region of P-type semiconductor, and 905 is an emitter region of N-type semiconductor with high impurity concentration, which form a bipolar transistor 920. 906 is an interlayer film made of a silicon oxide layer as a heat storage layer and an interlayer insulating layer, 907 is a heating resistor layer, 908 is an aluminum (Al) electrode, and 909 is a protective layer made of a silicon oxide layer. A base body 930 is formed. Here, 910 is a heat generating part. A top plate and a liquid path are formed on this base 930 to constitute a recording head.
【0006】ところで、上述した様な構造が優れている
とはいえ、近年記録装置に対して強く要求される高速駆
動化、省エネルギー化、高集積化、低コスト化、高信頼
性を満足する為には未だ改善の余地がある。By the way, although the above-mentioned structure is excellent, in order to satisfy the high-speed drive, energy saving, high integration, low cost, and high reliability that are strongly required for recording devices in recent years, There is still room for improvement.
【0007】まず第1に、商業的な成功を収める為には
、高信頼性を有する記録ヘッドを低価格で提供しなけれ
ばならない。その為には、従来記録ヘッドの寿命を決定
する抵抗体露出端部に改良をほどこす必要があった。First of all, in order to achieve commercial success, a highly reliable recording head must be provided at a low cost. To achieve this, it was necessary to make improvements to the exposed end of the resistor, which determines the lifespan of conventional recording heads.
【0008】つまり従来の記録ヘッドは、ウエット処理
によってAl等からなる電極908の配線材を除去した
場合はAlが等方的に除去され、図21に示す様な発熱
部形状を有していた。図21は発熱部910を拡大した
図である。またRIE等ドライエッチングによりAl電
極908を除去すると、更にAl側面は垂直に立ってし
まう。この場合、発熱部910を駆動すると、電圧を印
加することにより図20中の801A,801Bに示す
如く駆動電流が流れる。この駆動電流801A,801
Bの電流密度は図21に示す発熱抵抗体層露出端部Aあ
るいはBにおいて8.2×107 A/cm2 に達す
る。この値は、Al電極908内の電流密度が1.7×
106 A/cm2 、発熱抵抗体層907の中央部C
における電流密度1.03×107 A/cm2 に比
較して異常に大きな値である。発熱抵抗体層露出端部A
あるいはBにおけるこの電流密度の集中が発熱抵抗体層
907の一部を切断することが、記録ヘッドの寿命を決
定することが判明した。In other words, in the conventional recording head, when the wiring material of the electrode 908 made of Al or the like was removed by wet processing, the Al was removed isotropically, and the heating part had a shape as shown in FIG. . FIG. 21 is an enlarged view of the heat generating section 910. Furthermore, if the Al electrode 908 is removed by dry etching such as RIE, the Al side surface will further stand vertically. In this case, when the heat generating section 910 is driven, a driving current flows as shown at 801A and 801B in FIG. 20 by applying a voltage. This drive current 801A, 801
The current density of B reaches 8.2×10 7 A/cm 2 at the exposed end A or B of the heating resistor layer shown in FIG. This value indicates that the current density in the Al electrode 908 is 1.7×
106 A/cm2, central part C of heating resistor layer 907
This is an abnormally large value compared to the current density of 1.03 x 107 A/cm2. Exposed end A of heating resistor layer
Alternatively, it has been found that the concentration of current density at B cuts a part of the heating resistor layer 907, which determines the life of the recording head.
【0009】そこで、本発明者は、発熱抵抗体層907
の露出端部における電流密度の集中を緩和することが記
録ヘッドの寿命を延ばし、且つ、記録ヘッドの均一性を
生むものであると確信した。[0009] Therefore, the inventor of the present invention developed a heating resistor layer 907.
It was believed that alleviating the concentration of current density at the exposed end of the recording head would extend the life of the recording head and produce uniformity of the recording head.
【0010】また、従来のAl電極908の端部940
が垂直に近く立っているがゆえに、ステップカバーレー
ジを良くするため層間膜906および保護膜909の厚
さをそれぞれ1.25μm、1.0μm程度の厚さが必
要であった。[0010] Also, the end portion 940 of the conventional Al electrode 908
Because the film stands nearly vertically, the interlayer film 906 and the protective film 909 need to have a thickness of about 1.25 μm and 1.0 μm, respectively, in order to improve step coverage.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の記録ヘ
ッドは下記のような問題点を有している。SUMMARY OF THE INVENTION The conventional recording head described above has the following problems.
【0012】つまり、1.25μmもの厚い層間膜90
6は、装置のスループットをいちじるしく劣化させるた
め、低コスト化のネックになっていた。In other words, the interlayer film 90 is as thick as 1.25 μm.
6 significantly deteriorates the throughput of the device, which has become a bottleneck in reducing costs.
【0013】また1.0μmもの厚い保護膜909は発
熱部910で発生した熱がインクへ伝わる際の熱抵抗と
して界在し、抵抗体の駆動電力を大きくする必要があり
、且つ熱電導遅延により周波数特性を劣化させていた。In addition, the protective film 909 as thick as 1.0 μm exists as a thermal resistance when the heat generated in the heat generating part 910 is transferred to the ink, and it is necessary to increase the driving power of the resistor, and due to the delay in thermal conduction. This caused the frequency characteristics to deteriorate.
【0014】つまり、この厚い保護膜909があるため
、従来、記録ヘッドの高性能化、低消費電力化が立ち遅
れていた。In other words, due to the presence of this thick protective film 909, improvements in performance and reduction in power consumption of recording heads have been delayed in the past.
【0015】本発明は、上記従来の技術が有する問題点
に鑑みてなされたもので、上下部層とのステップカバレ
ッジ性を維持し且つ薄膜化を図ることにより、低価格化
および信頼性の向上が可能なインクジェット記録ヘッド
用基体、インクジェット記録ヘッドおよびインクジェッ
ト記録装置ならびにインクジェット記録ヘッド用基体お
よびインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供するこ
とを目的としている。The present invention has been made in view of the problems of the above-mentioned conventional techniques, and by maintaining step coverage between the upper and lower layers and reducing the film thickness, it is possible to reduce costs and improve reliability. The present invention aims to provide a substrate for an inkjet recording head, an inkjet recording head, an inkjet recording device, and a method for manufacturing the substrate for an inkjet recording head and an inkjet recording head, which are capable of performing the following steps.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明は、熱エネルギー
を発生するための電気熱変換素子群と、該電気熱変換素
子群の電気熱変換素子それぞれに電気的に接続された、
電気熱変換素子駆動用の機能素子群と、前記電気熱変換
素子群と前記機能素子群とのそれぞれを接続するための
配線電極とが同一基板に設けられたインクジェット記録
ヘッド用基体において、前記配線電極の接続端面が階段
状に形成されているものであり、前記配線電極の側面が
階段状に形成されている場合がある。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a group of electrothermal conversion elements for generating thermal energy, and a group of electrothermal conversion elements electrically connected to each of the electrothermal conversion elements of the group of electrothermal conversion elements.
In an inkjet recording head substrate in which a functional element group for driving an electrothermal transducer element and a wiring electrode for connecting each of the electrothermal transducer element group and the functional element group are provided on the same substrate, the wiring The connection end surface of the electrode is formed in a stepped shape, and the side surface of the wiring electrode may be formed in a stepped shape.
【0017】また、本発明は、インクを吐出するための
複数の吐出口を有するインク吐出部と、該インク吐出部
の各吐出口からインクを吐出するために利用される熱エ
ネルギーを発生する電気熱変換素子群と、該電気熱変換
素子群の各電気熱変換素子に電気的に接続された電気熱
変換素子駆動用の機能素子群と、前記電気熱変換素子群
と前記機能素子群とのそれぞれを接続するための配線電
極とが設けられた基体とを具備するインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記基体の配線電極の接続端面が階段
状に形成されているものであり、前記基体の配線電極の
側面が階段状に形成されている場合がある。The present invention also provides an ink ejecting section having a plurality of ejection ports for ejecting ink, and an electric power source that generates thermal energy used to eject ink from each ejection port of the ink ejecting section. a thermal conversion element group, a functional element group for driving an electrothermal conversion element electrically connected to each electrothermal conversion element of the electrothermal conversion element group, and a combination of the electrothermal conversion element group and the functional element group. In an inkjet recording head comprising a base body provided with wiring electrodes for connecting the respective wiring electrodes, the connection end surface of the wiring electrodes of the base body is formed in a stepped shape, and the side surface of the wiring electrodes of the base body may be formed in a step-like manner.
【0018】さらに、本発明は、インクを吐出するため
の複数の吐出口を有するインク吐出部を有するとともに
、該インク吐出部の各吐出口からインクを吐出するため
に利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換素子群
と、該電気熱変換素子群の各電気熱変換素子に電気的に
接続された電気熱変換素子駆動用の機能素子群と、前記
電気熱変換素子群と前記機能素子群とのそれぞれを接続
するための配線電極とが設けられた基体を具備するイン
クジェット記録ヘッドと、前記吐出口から吐出されたイ
ンクによって記録がなされる被記録部材を前記インクジ
ェット記録ヘッドのインク吐出部に対向して搬送する搬
送手段とを備えたインクジェット記録装置において、前
記インクジェット記録ヘッドの配線電極の接続端面が階
段状に形成されているものであり、前記インクジェット
記録ヘッドの配線電極の側面が階段状に形成されている
場合と、前記インクジェット記録ヘッドは最大被記録部
材の全幅にわたって吐出口が複数形成されたフルライン
タイプである場合がある。Furthermore, the present invention has an ink ejection section having a plurality of ejection ports for ejecting ink, and generates thermal energy used for ejecting ink from each ejection port of the ink ejection section. an electrothermal transducer group, a functional element group for driving an electrothermal transducer electrically connected to each electrothermal transducer of the electrothermal transducer group, the electrothermal transducer group and the functional element group. an inkjet recording head comprising a base provided with wiring electrodes for connecting the two, and a recording member to be recorded with ink ejected from the ejection ports to the ink ejection portion of the inkjet recording head. In the inkjet recording apparatus, the connection end surface of the wiring electrode of the inkjet recording head is formed in a stepped shape, and the side surface of the wiring electrode of the inkjet recording head is formed in a stepped shape. In some cases, the inkjet recording head is a full-line type in which a plurality of ejection ports are formed over the entire width of the largest recording member.
【0019】また、本発明は、フォトリソグラフィによ
り、電気熱変換素子群と、該電気熱変換素子群の電気熱
変換素子をそれぞれ駆動する、電気熱変換素子駆動用の
機能素子群と、該機能素子群の各機能素子と前記電気熱
変換素子とをそれぞれ接続するための配線電極群とを基
板に形成する、インクジェット記録ヘッド用基体の製造
方法において、前記配線電極群の各配線電極の接続端面
を、マスク用フォトレジストをエッチング後退させなが
ら複数回エッチングして階段状に形成する配線電極群エ
ッチング工程を有するものであり、前記配線電極群エッ
チング工程にて、配線電極群の各配線電極の接続端面と
ともに側面を複数回エッチングして階段状に形成する場
合と、前記端面エッチング工程は、配線電極用エッチン
グ液とマスク用フォトレジストエッチング用のトリ・メ
チル・アンモニウム・ハイドロオキサイド水溶液とに交
互に浸漬させて各配線電極の材料層のエッチングを行な
う場合と、配線電極の材料がアルミニウムの場合がある
。The present invention also provides an electrothermal transducer group, a functional element group for driving an electrothermal transducer, which drives each of the electrothermal transducers of the electrothermal transducer group, and the function of the electrothermal transducer by photolithography. In a method for manufacturing an inkjet recording head substrate, in which a wiring electrode group for connecting each functional element of an element group and the electrothermal conversion element is formed on a substrate, a connecting end surface of each wiring electrode of the wiring electrode group. This method has a wiring electrode group etching step in which the mask photoresist is etched multiple times while etching backward to form a step-like pattern. In the case where the side surface is etched multiple times together with the end surface to form a stepped shape, the end surface etching step is performed by alternately dipping the etching solution for wiring electrodes and a tri-methyl ammonium hydroxide aqueous solution for etching photoresist for masks. In some cases, the material layer of each wiring electrode is etched, and in other cases, the material of the wiring electrode is aluminum.
【0020】さらに、本発明は、フォトリソグラフィに
より、電気熱変換素子群、該電気熱変換素子群の電気熱
変換素子をそれぞれ駆動する電気熱変換素子駆動用の機
能素子群、および該機能素子群の各機能素子と前記電気
熱変換素子とをそれぞれ接続するための配線電極群を基
板上に形成して基体を作成する基体作成工程と、インク
を吐出するための複数の吐出口を有する吐出部を前記基
体上に作成するインク吐出部作成工程とを含むインクジ
ェット記録ヘッドの製造方法において、前記基体作成工
程が、前記配線電極群の各配線電極の接続端面を、マス
ク用フォトレジストをエッチング後退させながら複数回
エッチングして階段状に形成する配線電極群エッチング
工程を含むものであり、前記配線電極群エッチング工程
にて、配線電極群の各配線電極の接続端面とともに側面
を複数回エッチングして階段状に形成する場合と、前記
配線電極群エッチング工程は、配線電極用エッチング液
とマスク用フォトレジストエッチング用のトリ・メチル
・アンモニウム・ハイドロオキサイド水溶液とに交互に
浸漬させて各配線電極の材料層のエッチングを行なう場
合と、配線材料がアルミニウムの場合とがある。Furthermore, the present invention provides an electrothermal transducer group, a functional element group for driving the electrothermal transducer that drives each of the electrothermal transducer elements of the electrothermal transducer group, and the functional element group by photolithography. a base creation step of creating a base by forming wiring electrode groups on the substrate to connect each of the functional elements and the electrothermal transducer; and an ejection section having a plurality of ejection ports for ejecting ink. and an ink jet recording head manufacturing step of creating an ink discharge portion on the substrate, wherein the substrate creation step includes etching a photoresist for a mask to retreat the connection end surface of each wiring electrode of the wiring electrode group. In the wiring electrode group etching process, the side surfaces of each wiring electrode of the wiring electrode group are etched multiple times to form a staircase shape. In the case where the wiring electrode group etching process is performed, the material layer of each wiring electrode is alternately immersed in an etching solution for wiring electrodes and an aqueous trimethyl ammonium hydroxide solution for etching photoresist for masks. In some cases, the wiring material is aluminum.
【0021】[0021]
【作用】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体は、
機能素子と電気熱変換素子とを接続するための配線電極
の接続端面が階段状に形成されているので、接続端部に
おける電流密度の集中が緩和されるとともに、電気熱変
換素子の保護のために上層に形成される保護膜のステッ
プカバレージが良好になって該保護膜の薄膜化が可能と
なる。[Function] The inkjet recording head substrate of the present invention has
Since the connection end surface of the wiring electrode for connecting the functional element and the electrothermal conversion element is formed in a stepped shape, the concentration of current density at the connection end is alleviated, and it is also used to protect the electrothermal conversion element. The step coverage of the protective film formed as an upper layer is improved, and the protective film can be made thinner.
【0022】本発明のインクジェット記録ヘッドは、前
述のインクジェット記録ヘッド用基体を用いており、電
気熱変換素子が発した熱がインクに伝わる際の熱抵抗と
して介在する保護膜の薄膜化が可能であるので、前記電
気熱変換素子の駆動電力の低減および周波数特性の向上
が図れる。The inkjet recording head of the present invention uses the above-described inkjet recording head substrate, and it is possible to reduce the thickness of the protective film that is interposed as a thermal resistance when the heat generated by the electrothermal transducer is transmitted to the ink. Therefore, the driving power of the electrothermal conversion element can be reduced and the frequency characteristics can be improved.
【0023】本発明のインクジェット記録装置は、前述
のインクジェット記録ヘッドを用いているので、記録の
高速化および電力の低消費化が可能となる。Since the inkjet recording apparatus of the present invention uses the above-described inkjet recording head, it is possible to increase the speed of recording and reduce power consumption.
【0024】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体
およびインクジェット記録ヘッドの製造方法は、配線電
極群の各配線電極の接続端面を、マスク用フォトレジス
トをエッチング後退させながら複数回エッチングするこ
とによって、階段上に形成することができ、これにより
、上述したように、接続端部の電流密度集中の緩和およ
び保護膜の薄膜化を可能にするとともに駆動電力の低減
および周波数特性の向上が図れる。The substrate for an inkjet recording head and the method for manufacturing an inkjet recording head of the present invention include etching the connecting end surface of each wiring electrode of the wiring electrode group multiple times while etching the photoresist for the mask back. As described above, this makes it possible to alleviate the concentration of current density at the connection end and to make the protective film thinner, as well as to reduce driving power and improve frequency characteristics.
【0025】[0025]
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明について詳
細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるこ
とはなく、本発明の目的が達成され得るものであればよ
い。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments, and any embodiments may be used as long as the objects of the present invention can be achieved.
【0026】図1は、本発明による、記録ヘッド用基板
上に形成したインクジェット記録ヘッド用の基体100
の模式的断面図である。FIG. 1 shows a base body 100 for an inkjet recording head formed on a recording head substrate according to the present invention.
FIG.
【0027】本実施例の基体100は、前述の従来のも
のと同様な、P型ベース領域5、8、N型コレクタ埋込
み領域7およびN型エミッタ領域10,11とのNPN
トランジスタからなる機能素子を有するP型シリコン基
板1を、配線電極であるコレクタ・ベース共通電極12
、エミッタ電極13およびアイソレーション電極14が
形成された、酸化膜等からなる蓄熱層101で覆い、さ
らに、その上層にPCVD法やスパッタリング法によっ
て酸化シリコン膜などからなる層間膜102を形成した
ものである。The base body 100 of this embodiment has an NPN structure including P type base regions 5, 8, N type collector buried region 7, and N type emitter regions 10, 11, similar to the conventional one described above.
A P-type silicon substrate 1 having a functional element consisting of a transistor is connected to a collector/base common electrode 12 which is a wiring electrode.
It is covered with a heat storage layer 101 made of an oxide film or the like on which an emitter electrode 13 and an isolation electrode 14 are formed, and an interlayer film 102 made of a silicon oxide film or the like is formed on top of the heat storage layer 101 by a PCVD method or a sputtering method. be.
【0028】前記各電極12,13,14は、アルミニ
ウム等からなり、図2の(a),(b)に示すように、
端面および側壁、すなわち側面全体が階段状に形成され
ている(14は図示せず)。各電極12,13,14を
形成するAlは側面に段差を有するため、層間膜102
のステップカバレージ性が非常に優れたものとなり、層
間膜102を従来に比較して蓄熱効果を失わない範囲で
薄く形成することができる。また、層間膜102を部分
的に開孔して、コレクタ・ベース共通電極12、エミッ
タ電極13およびアイソレーション電極14と電気的に
接続し、かつ層間膜102上で電気的に配線を形成する
ためのAlなどの、配線電極である配線104が設置さ
れる。すなわち、層間膜102を部分的に開孔したのち
に、スパッタリング法によるHfB2 などの発熱抵抗
層103と、蒸着法あるいはスパッタリング法によるA
lなどの配線104で構成された電気熱変換素子である
発熱部110が設けられている。Each of the electrodes 12, 13, 14 is made of aluminum or the like, and as shown in FIGS. 2(a) and 2(b),
The end face and the side wall, that is, the entire side face is formed in a stepped shape (14 is not shown). Since Al forming each electrode 12, 13, 14 has a step on the side surface, the interlayer film 102
The step coverage is very excellent, and the interlayer film 102 can be formed thinner than before without losing the heat storage effect. In addition, the interlayer film 102 is partially opened to electrically connect the collector/base common electrode 12, the emitter electrode 13, and the isolation electrode 14, and to form electrical wiring on the interlayer film 102. A wiring 104, which is a wiring electrode, is installed, such as Al. That is, after partially opening the interlayer film 102, a heat generating resistive layer 103 made of HfB2 or the like is formed by sputtering, and A is formed by vapor deposition or sputtering.
A heat generating section 110, which is an electrothermal transducing element, is provided with wiring 104 such as L.
【0029】該発熱部110の拡大図を図3の(a),
(b)に示す。An enlarged view of the heat generating section 110 is shown in FIG.
Shown in (b).
【0030】この発熱部110を構成する配線104に
ついても、前記電極と同様に端面および長手方向の側壁
が階段状に形成されている。[0030] The wiring 104 constituting the heat generating portion 110 also has an end face and a longitudinal side wall formed in a step-like shape, similar to the electrodes.
【0031】発熱抵抗層103を構成する材料としては
、Ta,ZrB2,Ti−W,Ni−Cr,Ta−Al
,Ta−Si,Ta−Mo,Ta−W,Ta−Cu,T
a−Ni,Ta−Ni−Al,Ta−Mo−Al,Ta
−Mo−Ni,Ta−W−Ni,Ta−Si−Al,T
a−W−Al−Niなどがある。Materials constituting the heating resistance layer 103 include Ta, ZrB2, Ti-W, Ni-Cr, and Ta-Al.
, Ta-Si, Ta-Mo, Ta-W, Ta-Cu, T
a-Ni, Ta-Ni-Al, Ta-Mo-Al, Ta
-Mo-Ni, Ta-W-Ni, Ta-Si-Al, T
Examples include a-W-Al-Ni.
【0032】さらに、発熱部110上には、スパッタリ
ング法またはCVD法によって、図1に示すように、S
iO2 ,SiN,SiONなどの保護膜105および
Taなどの保護膜106が設けられている。Furthermore, as shown in FIG.
A protective film 105 made of iO2, SiN, SiON, etc., and a protective film 106 made of Ta, etc. are provided.
【0033】ここで、前述したように、配線104はそ
の端面および側壁が階段上に形成されているため、保護
膜105のカバレッジ性は極めて良好であり、従来の1
0000Åの膜厚を6000Åに薄くすることができ、
発熱部110で発生する熱を効率的に、かつ高速に伝達
することができる。また、保護膜堆積装置のスループッ
トを約2倍にすることができた。さらには、図4に示す
ように、前述したような発熱抵抗層103端部の駆動電
流401A,401Bの集中を、従来の8.2×107
A/cm2 から3.2×107 A/cm2 まで
低減することができ、耐久性も向上させることが可能と
なった。Here, as mentioned above, since the end face and side wall of the wiring 104 are formed on a staircase, the coverage of the protective film 105 is extremely good, and compared to the conventional one.
The film thickness of 0,000 Å can be reduced to 6,000 Å,
Heat generated in the heat generating section 110 can be efficiently and rapidly transferred. Furthermore, the throughput of the protective film deposition apparatus could be approximately doubled. Furthermore, as shown in FIG.
It was possible to reduce A/cm2 to 3.2×107 A/cm2, and it also became possible to improve durability.
【0034】次に、上述した構成による機能素子の基本
動作について、図5を参照して説明する。Next, the basic operation of the functional element having the above-described configuration will be explained with reference to FIG.
【0035】図5は、図1に示した基体100の発熱部
110の駆動方法を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a method of driving the heat generating portion 110 of the base body 100 shown in FIG.
【0036】本実施例では、図1および図5に示すよう
に、コレクタ・ベース共通電極12がダイオードのアノ
ード電極に対応し、エミッタ電極13がダイオードのカ
ソード電極に対応している。すなわち、コレクタ・ベー
ス共通電極12に正電位のバイアス(VH1)を印加す
ることにより、セル(SH1,SH2)内のNPNトラ
ンジスタがターンオンし、バイアス電流がコレクタ電流
およびベース電流としてエミッタ電極13から流出する
。
また、ベースとコレクタとを短絡した構成にした結果、
発熱部110に相当する電気熱変換素子(RH1,RH
2)の熱が立上がりおよび立下がり特性が良好となり膜
沸騰現象の生起、それに伴う気泡の成長収縮の制御性が
よくなり安定したインクの吐出を行うことができた。こ
れは、熱エネルギーを利用するインクジェット記録ヘッ
ドではトランジスタの特性と膜沸騰の特性との結び付き
が深く、トランジスタにおける少数キャリアの蓄積が少
ないためスイッチング特性が速く、立上がり特性がよく
なることが予想以上に大きく影響しているものと考えら
れる。また、比較的寄生効果が少なく、素子間のバラツ
キがなく、安定した駆動電流が得られるものでもある。In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 5, the collector/base common electrode 12 corresponds to the anode electrode of the diode, and the emitter electrode 13 corresponds to the cathode electrode of the diode. That is, by applying a positive potential bias (VH1) to the collector-base common electrode 12, the NPN transistors in the cells (SH1, SH2) are turned on, and the bias current flows out from the emitter electrode 13 as a collector current and a base current. do. Also, as a result of shorting the base and collector,
Electrothermal conversion elements (RH1, RH
2) The heat rise and fall characteristics were good, and the occurrence of the film boiling phenomenon and the accompanying growth and contraction of bubbles were well controlled, and stable ink could be ejected. This is because in inkjet recording heads that use thermal energy, the characteristics of transistors are closely related to the characteristics of film boiling, and because the accumulation of minority carriers in transistors is small, switching characteristics are faster and rise characteristics are better than expected. It is thought that this is having an influence. Furthermore, it has relatively few parasitic effects, has no variation between elements, and can obtain a stable drive current.
【0037】本実施例においては、さらに、アイソレー
ション電極14を接地することにより、隣接する他のセ
ルへの電荷の流入を防ぐことができ、他の素子の誤動作
という問題を防ぐことができる構成となっている。In this embodiment, furthermore, by grounding the isolation electrode 14, it is possible to prevent charges from flowing into other adjacent cells, thereby preventing the problem of malfunction of other elements. It becomes.
【0038】このような半導体装置においては、N型コ
レクタ埋込み領域2の濃度を1×1018cm−3以上
とすること、P型ベース領域5の濃度を5×1014〜
5×1017cm−3 とすること、さらには、高濃度
ベース領域8とコレクタ・ベース共通電極12との接合
面の面積をなるべく小さくすることが望ましい。このよ
うにすれば、NPNトランジスタからP型シリコン基板
1およびアイソレーション領域を経てグランドにおちる
漏れ電流の発生を防止することができる。In such a semiconductor device, the concentration of the N-type collector buried region 2 should be 1×10 18 cm −3 or more, and the concentration of the P-type base region 5 should be 5×10 14 to 5×10 14 .
5×10 17 cm −3 and furthermore, it is desirable to make the area of the bonding surface between the high concentration base region 8 and the collector/base common electrode 12 as small as possible. In this way, it is possible to prevent leakage current from flowing from the NPN transistor to the ground via the P-type silicon substrate 1 and the isolation region.
【0039】上記発熱部110の駆動方法についてさら
に詳述する。The method for driving the heat generating section 110 will be described in more detail.
【0040】図5には、2つの半導体機能素子(セル)
SH1,SH2が示されているだけであるが、実際には
、このような機能素子が、たとえば前記発熱部110に
相当する128個の電気熱変換素子に対応して同数等間
隔に配置され、ブロック駆動が可能なように電気的にマ
トリックス接続されている。ここでは、説明の簡単化の
ため、同一グループに2つのセグメントとしての電気熱
変換素子RH1,RH2の駆動について説明する。FIG. 5 shows two semiconductor functional elements (cells).
Although only SH1 and SH2 are shown, in reality, the same number of such functional elements are arranged at equal intervals corresponding to, for example, 128 electrothermal conversion elements corresponding to the heat generating part 110, Electrically matrix-connected to enable block drive. Here, to simplify the explanation, driving of the electrothermal transducers RH1 and RH2 as two segments in the same group will be explained.
【0041】電気熱変換素子RH1を駆動するためには
、まずスイッチング信号G1によりグループの選択がな
されるとともに、スイッチング信号S1により電気熱変
換素子RH1が選択される。すると、トランジスタ構成
の機能素子セルSH1は正バイアスされ電流が供給され
て電気熱変換素子RH1は発熱する。この熱エネルギー
が液体に状態変化を生起させて、気泡を発生させ吐出口
より液体を吐出する。同様に、電気熱変換素子RH2を
駆動する場合でも、スイッチング信号G1およびスイッ
チング信号S2により電気熱変換素子RH2を選択して
、機能素子セルSH2を駆動し電気熱変換素子RH2に
電流を供給する。In order to drive the electrothermal transducer RH1, a group is first selected using the switching signal G1, and the electrothermal transducer RH1 is selected using the switching signal S1. Then, the functional element cell SH1 having a transistor configuration is positively biased, a current is supplied, and the electrothermal conversion element RH1 generates heat. This thermal energy causes a state change in the liquid, generates bubbles, and discharges the liquid from the discharge port. Similarly, when driving the electrothermal transducer RH2, the electrothermal transducer RH2 is selected by the switching signal G1 and the switching signal S2, and the functional element cell SH2 is driven to supply current to the electrothermal transducer RH2.
【0042】このとき、P型シリコン基板1はアイソレ
ーション領域3,6,9を介して設置されている。この
ようい各半導体機能素子(セル)のアイソレーション領
域3,6,9設置されることにより各半導体機能素子間
の電気的な干渉による誤動作を防止している。At this time, the P-type silicon substrate 1 is placed through the isolation regions 3, 6, and 9. By providing isolation regions 3, 6, and 9 for each semiconductor functional element (cell) in this manner, malfunctions due to electrical interference between the semiconductor functional elements are prevented.
【0043】こうして構成された基体100は、図6に
示すように、複数の吐出口500に連通する液路505
を形成するための感光性樹脂などからなる液路壁部材5
01と、インク供給口503を有する天板502とが取
り付けられて、記録ヘッド600となる。この記録ヘッ
ド600は、インク供給口503から注入される記録液
が内部の共通液室504へ蓄えられて各液路505へ供
給され、その状態で発熱部110を駆動することで、吐
出口500から記録液の吐出がなされる。The base body 100 configured in this manner has a liquid path 505 communicating with a plurality of discharge ports 500, as shown in FIG.
Liquid path wall member 5 made of photosensitive resin etc. for forming
01 and a top plate 502 having an ink supply port 503 are attached to form a recording head 600. In this recording head 600, recording liquid injected from an ink supply port 503 is stored in an internal common liquid chamber 504 and supplied to each liquid path 505, and in this state, by driving a heat generating section 110, the ejection port 500 The recording liquid is ejected from.
【0044】次に、本実施例に係る記録ヘッド600の
製造工程について図7ないし図15を参照して説明する
。Next, the manufacturing process of the recording head 600 according to this embodiment will be explained with reference to FIGS. 7 to 15.
【0045】(1)P型シリコン基板1(不純物濃度1
×1012〜1×1016cm−3程度)の表面に、8
000Å程度のシリコン酸化膜を形成したのち、各セル
のN型コレクタ埋込み領域2を形成する部分のシリコン
酸化膜をフォトリソグラフィー工程で除去した。シリコ
ン酸化膜を形成したのち、N型の不純物(たとえば、P
,Asなど)をイオン注入し、熱拡散により不純物濃度
1×1018cm−3以上のN型コレクタ埋込み領域2
を厚さ2〜6μmほど形成し、シート抵抗が30Ω/口
以下の低抵抗となるようにした。(1) P-type silicon substrate 1 (impurity concentration 1
x 1012 to 1 x 1016 cm-3) surface, 8
After forming a silicon oxide film with a thickness of about 0.000 Å, the silicon oxide film in the portion where the N-type collector buried region 2 of each cell was to be formed was removed by a photolithography process. After forming a silicon oxide film, N-type impurities (for example, P
, As, etc.) and thermal diffusion to form an N-type collector buried region 2 with an impurity concentration of 1 x 1018 cm-3 or more.
was formed to have a thickness of about 2 to 6 μm, and the sheet resistance was as low as 30Ω/hole or less.
【0046】続いて、P型アイソレーション埋込み領域
3を形成すべき領域の酸化膜を除去し、1000 程
度の酸化膜を形成したのち、P型の不純物(たとえば、
Bなど)をイオン注入し、熱拡散により不純物濃度1×
1015〜1×1017cm−3以上のP型アイソレー
ション埋込み領域3を形成した(以上図7)。Next, after removing the oxide film in the area where the P-type isolation buried region 3 is to be formed and forming an oxide film of about 1000 nm, a P-type impurity (for example,
B, etc.) is ion-implanted, and the impurity concentration is reduced to 1× by thermal diffusion.
A P-type isolation buried region 3 having a thickness of 1015 to 1×1017 cm−3 or more was formed (see FIG. 7).
【0047】(2)全面のシリコン酸化膜を除去したの
ち、N型エピタキシャル領域4(不純物濃度1×101
3〜1×1015cm−3程度)を厚さ5〜20μmほ
どエピタキシャル成長させた(以上図8)。(2) After removing the silicon oxide film on the entire surface, N-type epitaxial region 4 (impurity concentration 1×101
3 to 1×10 15 cm −3 ) to a thickness of 5 to 20 μm (see FIG. 8).
【0048】(3)N型エピタキシャル領域4の表面に
1000 程度のシリコン酸化膜を形成し、レジスト
を塗布し、パターニグを行い低濃度P型ベース領域5を
形成する部分にのみP型不純物をイオン注入した。レジ
スト除去後、熱拡散によって低濃度のP型ベース領域5
(不純物濃度1×1014〜1×1017cm−3程度
)を厚さ5〜10μmほど形成した。その後、再び酸化
膜を全面除去し、8000Å程度のシリコン酸化膜を形
成したのち、P型アイソレーション領域6を形成すべき
部分の酸化膜を除去し、BSG膜を全面にCVD法を用
いて堆積し、さらに、熱拡散によって、P型アイソレー
ション埋込み領域3に届くように、P型アイソレーショ
ン領域6(不純物濃度1×1018〜1×1020cm
−3程度)を厚さ10μmほど形成した(以上図9)。
このとき、BBr3 を拡散源としてP型アイソレーシ
ョン領域6を形成することも可能である。(3) Form a silicon oxide film of about 1000 nm on the surface of the N-type epitaxial region 4, apply a resist, pattern it, and ionize P-type impurities only in the portion where the low concentration P-type base region 5 will be formed. Injected. After removing the resist, a low concentration P-type base region 5 is formed by thermal diffusion.
(impurity concentration of about 1×10 14 to 1×10 17 cm −3 ) was formed to a thickness of about 5 to 10 μm. After that, the oxide film is removed from the entire surface again, and a silicon oxide film with a thickness of about 8000 Å is formed.The oxide film is then removed from the part where the P-type isolation region 6 is to be formed, and a BSG film is deposited on the entire surface using the CVD method. Furthermore, by thermal diffusion, a P-type isolation region 6 (with an impurity concentration of 1×1018 to 1×1020 cm) is formed so as to reach the P-type isolation buried region 3.
-3) to a thickness of about 10 μm (see FIG. 9). At this time, it is also possible to form the P-type isolation region 6 using BBr3 as a diffusion source.
【0049】(4)BSG膜を除去し、8000Å程度
のシリコン酸化膜を形成し、さらに、N型コレクタ領域
7を形成すべき部分のみ除去したのち、N型の固相拡散
およびリンイオンを注入しあるいは熱拡散によって、N
型コレクタ埋込み領域2に届きかつシート抵抗が10Ω
/口以下の低抵抗となるように厚さ10μmのN型コレ
クタ領域7(不純物濃度1×1018〜1×1020c
m−3程度)を形成した。(4) After removing the BSG film and forming a silicon oxide film with a thickness of about 8000 Å, only the portion where the N-type collector region 7 is to be formed is removed, and then N-type solid phase diffusion and phosphorus ions are implanted. Or by thermal diffusion, N
It reaches the mold collector embedding area 2 and has a sheet resistance of 10Ω.
N-type collector region 7 with a thickness of 10 μm (impurity concentration 1×1018 to 1×1020c) has a low resistance of less than /
m-3) was formed.
【0050】続いて、12500Å程度のシリコン酸化
膜を形成し、蓄熱層101を形成した。その後、セル領
域の酸化膜を選択的に除去し、2000Å程度のシリコ
ン酸化膜を形成した。Subsequently, a silicon oxide film with a thickness of about 12,500 Å was formed to form a heat storage layer 101. Thereafter, the oxide film in the cell region was selectively removed to form a silicon oxide film with a thickness of about 2000 Å.
【0051】次に、レジストパターニングを行い、高濃
度ベース領域8および高濃度P型アイソレーション領域
9を形成すべき部分にのみP型不純物の注入を行った。
レジストを除去したのち、N型エミッタ領域10および
高濃度N型コレクタ領域11を形成すべき領域の酸化膜
を除去し、熱酸化膜を全面に形成し、N型不純物を注入
して、熱拡散によってN型エミッタ領域10および高濃
度N型コレクタ領域11を同時に形成した。なお、N型
エミッタ領域10および高濃度N型コレクタ領域11の
厚さは1.0μm以下、不純物濃度1×1018〜1×
1020cm−3程度とした(以上図10)。Next, resist patterning was performed, and P-type impurities were implanted only into the portions where the high-concentration base region 8 and the high-concentration P-type isolation region 9 were to be formed. After removing the resist, the oxide film in the area where the N-type emitter region 10 and the high concentration N-type collector region 11 are to be formed is removed, a thermal oxide film is formed on the entire surface, N-type impurities are implanted, and thermal diffusion is performed. An N-type emitter region 10 and a highly doped N-type collector region 11 were simultaneously formed. Note that the thickness of the N-type emitter region 10 and the high concentration N-type collector region 11 is 1.0 μm or less, and the impurity concentration is 1×10 18 to 1×
It was set to about 1020 cm-3 (see Fig. 10 above).
【0052】(5)さらに、一部電極の接続箇所のシリ
コン酸化膜を除去したのち、Alなどを配線電極の材料
層として全面堆積し、一部電極領域以外のAlなどを除
去した(以下図11)。このとき、アルミ電極のエッジ
部分を垂直ではなく、階段状となるように不要な部分を
エッチング除去するが、通常のウエットエッチングでは
アルミ電極のエッジ部分の形状は、前述の従来の技術で
参照した図21に示したようにほぼ垂直となるため、A
lと同時にレジストもエッチングすることにした。(5) Furthermore, after removing the silicon oxide film at the connection points of some electrodes, Al or the like was deposited on the entire surface as a material layer for wiring electrodes, and the Al or the like was removed from areas other than some electrode areas (see the figure below). 11). At this time, unnecessary parts are removed by etching so that the edge part of the aluminum electrode is not vertical but stepped. However, in normal wet etching, the shape of the edge part of the aluminum electrode is not the same as that referred to in the conventional technique mentioned above. As shown in Figure 21, it is almost vertical, so A
I decided to etch the resist at the same time as I.
【0053】ここで、Alの除去方法について図16を
参照して説明する。A method for removing Al will now be described with reference to FIG. 16.
【0054】全面に堆積したAl上にポジ型レジスト(
フォトレジスト)121を1.2μmの厚さで塗布し、
電極形成のためのパターニングを行う(図16の(a)
)。次に、Al部のウエットエッチングを行う。
このとき使用するAlのエッチング液はリン酸(H3
PO4 ),硝酸(HNO3 )および酢酸(CH3
COOH)の混合液がよく知られている。エッチング液
温は30℃〜50℃で行った。また、Al部のエッチン
グは、全Al膜厚の半分程度行う。このとき、Al部の
エッチングレートは、3000Å/min 程度であり
、Al膜厚の半分程度を、上記エッチングレートで割っ
た値からエッチング時間を算出した(図16の(b))
。A positive resist (
Apply photoresist) 121 to a thickness of 1.2 μm,
Perform patterning for electrode formation (FIG. 16(a))
). Next, wet etching of the Al portion is performed. The Al etching solution used at this time is phosphoric acid (H3
PO4), nitric acid (HNO3) and acetic acid (CH3
COOH) mixtures are well known. The etching solution temperature was 30°C to 50°C. Further, the etching of the Al part is performed to be about half of the total Al film thickness. At this time, the etching rate of the Al part was about 3000 Å/min, and the etching time was calculated from the value obtained by dividing about half the Al film thickness by the above etching rate ((b) in FIG. 16).
.
【0055】次にポジ型レジスト121を後退させるた
めに、TMAH(トリメチルアンモニウムハイドロオキ
サイド)の水溶液に浸漬する。このときTMAH水溶液
濃度は、2〜3%であり、液温は30℃〜40℃である
。このときの後退量は、液温を変えることにより0.5
〜1.0μm/min の範囲で制御可能であった(図
16の(c))。Next, in order to set back the positive resist 121, it is immersed in an aqueous solution of TMAH (trimethylammonium hydroxide). At this time, the concentration of the TMAH aqueous solution is 2% to 3%, and the liquid temperature is 30°C to 40°C. At this time, the amount of retreat can be adjusted to 0.5 by changing the liquid temperature.
It was controllable in the range of ~1.0 μm/min ((c) in FIG. 16).
【0056】次に、残りのAl部をエッチングする。こ
のときのエッチング液は、前述と同様である。また、エ
ッチングの終点は、ウエハ表面の反射率の変化により判
断する(図16の(d))。Next, the remaining Al portion is etched. The etching solution used at this time is the same as described above. Further, the end point of etching is determined by a change in reflectance on the wafer surface ((d) in FIG. 16).
【0057】次に、有機アミン系の剥離液を使用し、ポ
ジ型レジスト121を除去する(図16の(e))。Next, the positive resist 121 is removed using an organic amine stripping solution (FIG. 16(e)).
【0058】以上、述べたように、エッチング→レジス
ト後退→エッチングを繰返すことで、図16の(e)に
示すようにAl電極の端面および側壁、すなわち側面全
部を階段状に形成することができた。As described above, by repeating etching → resist retreat → etching, the end face and side wall of the Al electrode, that is, the entire side face can be formed into a stepped shape as shown in FIG. 16(e). Ta.
【0059】(6)次に、スパッタリング法により蓄熱
層101としての機能を有する層間膜102となるSi
O2 膜を全面に0.6〜1.0μmほど形成した。S
iO2膜はCVD法によるものであってもよい。また、
SiO2 膜に限らずSiO膜またはSiON膜であっ
てもよい。(6) Next, by sputtering, Si is formed to become the interlayer film 102 having the function of the heat storage layer 101.
An O2 film was formed to a thickness of about 0.6 to 1.0 μm over the entire surface. S
The iO2 film may be formed by CVD. Also,
It is not limited to the SiO2 film, but may be an SiO film or a SiON film.
【0060】次に、電気的接続をとるために、エミッタ
領域10およびベース・コレクタ領域8,11の上部に
ある層間膜102の一部をフォトリソグラフィ法で開口
し、スルーホール(TH)を形成した(以上図12)。Next, in order to make an electrical connection, a part of the interlayer film 102 above the emitter region 10 and the base/collector regions 8 and 11 is opened by photolithography to form a through hole (TH). (Figure 12 above).
【0061】(7)次に、発熱抵抗層103としてのH
fB2 を層間膜102上及び、電気的接続をとる為に
エミッタ領域10及びベース・コレクタ領域8,11上
部にあたるエミッタ電極13及びコレクタ・ベース共通
電極12上に、THを通して1000 程堆積させた
。(7) Next, H as the heating resistance layer 103
About 1000 fB2 was deposited through TH on the interlayer film 102 and on the emitter electrode 13 and collector/base common electrode 12 above the emitter region 10 and base/collector regions 8, 11 for electrical connection.
【0062】(8)その上に発熱部110の一対の配線
104,104及びダイオードのカソード電極配線10
4、アノード電極配線109を形成するための、Al材
料からなる材料層を約5000Å堆積させ、Al及びH
fB2 をパターニングし、発熱部110とその他の接
続を行なう配線104とを同時に形成した。Alのパタ
ーニングは前記(5)の方法と同様である(以上図13
)。(8) A pair of wires 104, 104 of the heat generating part 110 and the cathode electrode wire 10 of the diode are placed thereon.
4. Deposit a material layer of approximately 5000 Å of Al material to form the anode electrode wiring 109, and deposit Al and H
fB2 was patterned to simultaneously form the heat generating portion 110 and wiring 104 for other connections. The patterning of Al is the same as the method (5) above (see Fig. 13).
).
【0063】(9)スパッタリング法またはCVD法に
より、発熱部110の保護層およびAlの配線104間
の絶縁層としてのSiO2 膜の保護膜105を約60
00Åほど堆積したのち、耐キャビテーションのための
保護膜106としてTaを発熱部110の上部に約20
00Åほど堆積した。さらに、このようにして作成され
た発熱部110、Taおよび保護膜105を部分的に除
去し、ボンディング用のパッドを107を形成した。な
お、保護膜105はSiO2 意外にSiONまたはS
iNでもよい(以上図14)。(9) By sputtering or CVD, the protective film 105 of SiO2 film, which serves as the protective layer of the heat generating part 110 and the insulating layer between the Al wiring 104, is deposited with a thickness of about 60%.
After about 00 Å of Ta is deposited, about 20 Å of Ta is deposited on the upper part of the heat generating part 110 as a protective film 106 for anti-cavitation.
A thickness of about 0.00 Å was deposited. Further, the heat generating part 110, Ta, and the protective film 105 thus created were partially removed to form a bonding pad 107. Note that the protective film 105 is made of SiO2, but unexpectedly SiON or S.
iN may also be used (see FIG. 14 above).
【0064】(10)上述のようにして形成した、半導
体機能素子を有する基体100に、吐出口500を形成
する為の液路壁部材501および天板502を配設して
、それらの内部に液路505および共通液室504を形
成した記録ヘッド600を製造した(以上図15)。(10) A liquid path wall member 501 and a top plate 502 for forming a discharge port 500 are arranged on the base body 100 having a semiconductor functional element formed as described above, and a liquid passage wall member 501 and a top plate 502 are provided inside them. A recording head 600 in which a liquid path 505 and a common liquid chamber 504 were formed was manufactured (see FIG. 15 above).
【0065】このように製造した記録ヘッド600につ
いて、発熱部110をブロック駆動し、記録、動作試験
を行った。動作試験では、一つのセグメントに8個の半
導体ダイオードを接続し、各半導体ダイオードに300
mA(計2.4A)の電流を流したが、他の半導体ダイ
オードは誤動作せず、良好な吐出を行うことができた。
また、容器記録ヘッドは熱伝達効率がよいため、駆動電
力が従来の80%ですみ、かつ高周波応答性に優れたも
のである。さらに、寿命、均一性に関しても優れた特性
が得られた。[0065] Regarding the recording head 600 manufactured in this way, recording and operation tests were performed by block driving the heat generating section 110. In the operation test, eight semiconductor diodes were connected to one segment, and each semiconductor diode had a
Although a current of mA (2.4 A in total) was passed, the other semiconductor diodes did not malfunction and good ejection could be performed. Furthermore, since the container recording head has good heat transfer efficiency, it requires only 80% of the driving power of conventional recording heads, and has excellent high frequency response. Furthermore, excellent characteristics in terms of life and uniformity were obtained.
【0066】また、前述した工程(5),(8)に示す
とおりAlのエッチングを2回にわけて行うとき、その
1回目(1stエッチング)と2回目(2ndエッチン
グ)のエッチング膜厚を制御することにより、層間膜1
02のステップカバレージを最適に合わせこむことが可
能となった。その結果を表1に示す。[0066] Furthermore, when performing Al etching in two steps as shown in steps (5) and (8) above, the etching film thickness of the first (1st etching) and second (2nd etching) is controlled. By doing so, interlayer film 1
It became possible to optimally adjust the step coverage of 02. The results are shown in Table 1.
【0067】[0067]
【表1】
*ステップカバレージ:○−良,×−不良上記表1から
も明らかなように、層間膜102のステップカバレージ
は1stエッチングと2ndエッチングとで膜厚差が大
きくない場合の方が良好である。[Table 1] *Step coverage: ○ - Good, × - Bad As is clear from Table 1 above, the step coverage of the interlayer film 102 is better when the difference in film thickness between the 1st etching and the 2nd etching is not large. It is.
【0068】また、前記工程(5),(8)に示すAl
エッチングを行う時、Alエッチング→レジスト後退→
Alエッチング→レジスト後退→Alエッチングという
ように、Alのエッチングを2回以上行うことにより、
図17に示すように、形成されるAl端面および側壁の
段差数を多くすることができる。図17はAlエッチン
グを4回にわけて行ったときのAl配線104端面の断
面形状を示す。[0068] Furthermore, Al shown in steps (5) and (8) above
When performing etching, Al etching → resist retreat →
By performing Al etching two or more times, such as Al etching → resist retreat → Al etching,
As shown in FIG. 17, the number of steps formed on the Al end face and side wall can be increased. FIG. 17 shows the cross-sectional shape of the end face of the Al wiring 104 when Al etching is performed in four steps.
【0069】これにより、層間膜102のステップカバ
レージをさらに良くすることが可能となった。[0069] This makes it possible to further improve the step coverage of the interlayer film 102.
【0070】以上述べた構成の記録ヘッド600をイン
クジェット記録装置本体に装着して装置本体から記録ヘ
ッド600に信号を付与することにより、高速記録、高
画質記録を行うことができるインクジェット記録装置を
得ることができる。By attaching the recording head 600 having the above-described configuration to the main body of the inkjet recording apparatus and applying signals to the recording head 600 from the main body of the apparatus, an inkjet recording apparatus capable of high-speed recording and high-quality recording is obtained. be able to.
【0071】ここで、本発明の記録ヘッドを用いたイン
クジェット記録装置について図18を参照して説明する
。An inkjet recording apparatus using the recording head of the present invention will now be described with reference to FIG. 18.
【0072】図18は本発明が適用されるインクジェッ
ト記録装置700の一例を示す概観斜視図である。FIG. 18 is a schematic perspective view showing an example of an inkjet recording apparatus 700 to which the present invention is applied.
【0073】記録ヘッド600は、駆動モータ701の
正逆回転に連動して駆動力伝達ギヤ702,703を介
して回転するリードスクリュー704の螺旋溝721に
対して係合するギヤリッジ720上に搭載されており、
前記駆動モータ701の動力によってギヤリッジ720
とともにガイド719に沿って矢印a,b方向に往復移
動される。705は、媒体給送装置(不図示)によって
プラテン706上に搬送される記録用紙Pの紙押え板で
あり、ギヤリッジ移動方向にわたって記録用紙Pをプラ
テン706に対して押圧する。707,708は、フォ
トカプラであり、ギヤリッジ720のレバー709の、
この域での存在を確認して駆動モータ701の回転方向
切換等を行うためのホームポジション検知手段である。
710は前述の記録ヘッド600の前面をキャップする
キャップ部材711を支持する支持部材で、712は前
記キャップ部材711内を吸引する吸引手段で、キャッ
プ内開口713を介して記録ヘッド600の吸引回復を
行う。714はクリーニングブレードで、715はこの
ブレードを前後方向に移動可能にする移動部材であり、
本体支持板716にこれらは支持されている。クリーニ
ングブレード714は、この形態でなく他の周知のクリ
ーニングブレードを適用できることはいうまでもない。
又、717は、吸引回復の吸引を開始するためのレバー
で、キャリッジ720と係合するカム718の移動に伴
って移動し、駆動モータ701からの駆動力がクラッチ
切換等の公知の伝達手段で移動制御される。前記記録ヘ
ッド600に設けられた発熱部110に信号を付与した
り、前述した各機構の駆動制御を司ったりする印字制御
部は、装置本体側に設けられている(不図示)。The recording head 600 is mounted on a gear ridge 720 that engages with a helical groove 721 of a lead screw 704 that rotates via drive force transmission gears 702 and 703 in conjunction with the forward and reverse rotations of a drive motor 701. and
The gear ridge 720 is driven by the power of the drive motor 701.
At the same time, it is reciprocated along the guide 719 in the directions of arrows a and b. Reference numeral 705 denotes a paper pressing plate for the recording paper P conveyed onto the platen 706 by a medium feeding device (not shown), and presses the recording paper P against the platen 706 in the gear ridge movement direction. 707 and 708 are photocouplers, which are connected to the lever 709 of the gear ridge 720;
This is a home position detection means for confirming the presence in this area and switching the rotational direction of the drive motor 701. 710 is a support member that supports the cap member 711 that caps the front surface of the recording head 600, and 712 is a suction means for sucking the inside of the cap member 711, and suction recovery of the recording head 600 is performed through the opening 713 in the cap. conduct. 714 is a cleaning blade, 715 is a moving member that allows this blade to move in the front and back direction,
These are supported by a main body support plate 716. Needless to say, the cleaning blade 714 is not of this type, and other known cleaning blades may be used. Reference numeral 717 is a lever for starting suction for suction recovery, which moves with the movement of the cam 718 that engages with the carriage 720, so that the driving force from the drive motor 701 can be transmitted by known transmission means such as clutch switching. Movement controlled. A print control section that applies signals to the heat generating section 110 provided in the recording head 600 and controls the drive of each of the mechanisms described above is provided on the apparatus main body side (not shown).
【0074】上述のような構成のインクジェット記録装
置700は、前記媒体給送装置によってプラテン706
上に搬送される記録用紙Pに対し、記録ヘッド600が
前記記録用紙Pの全幅にわたって往復移動しながら記録
を行うものであり、記録ヘッド600は、前述したよう
な方法で製造したものを用いているため、高精度でかつ
高速な記録が可能である。The inkjet recording apparatus 700 configured as described above has a platen 706
The recording head 600 performs recording while reciprocating over the entire width of the recording paper P that is conveyed upward, and the recording head 600 is manufactured using the method described above. This enables high-precision and high-speed recording.
【0075】前述の記録ヘッド600における基体10
0の場合、Alからなる、配線104の接続端面および
側面と、機能素子の各電極の側面全面を階段状に形成し
たが、その必要はなく、少なくとも電流が流れる方向に
対して垂直な面(配線104の場合、発熱部110にお
ける接続端面)が階段状に形成されていればよい。Substrate 10 in the above-described recording head 600
In the case of 0, the connection end surface and side surface of the wiring 104 made of Al and the entire side surface of each electrode of the functional element were formed in a step-like shape, but this is not necessary, and at least the surface perpendicular to the direction of current flow ( In the case of the wiring 104, it is sufficient that the connection end surface of the heat generating portion 110 is formed in a stepped shape.
【0076】このような階段状端面を形成する方法につ
いて、配線104の場合を例にし、図19の(a)〜(
e)を参照して説明する。Regarding the method of forming such a step-like end surface, the case of the wiring 104 is taken as an example, and FIGS.
This will be explained with reference to e).
【0077】前述の基体100において、発熱抵抗層1
03としてのHfB2 と配線104としてAl材料か
らなる層を堆積した後、2度の従来のフォトリソ工程の
くり返しで発熱抵抗層103と配線104を形成する(
a)。In the base body 100 described above, the heating resistance layer 1
After depositing a layer of HfB2 as 03 and an Al material as wiring 104, the heat generating resistor layer 103 and wiring 104 are formed by repeating the conventional photolithography process twice (
a).
【0078】このとき、配線104のエッチング法とし
ては従来より用いられているウエットエッチング法ある
いはCl系のガスによるRIE等によるドライエッチン
グ法がある。これらの手法により配線104の長手方向
の側面は、発熱抵抗層103表面に対しほぼ垂直な角度
を有するものとなる。At this time, the wiring 104 can be etched by a conventionally used wet etching method or a dry etching method using RIE using a Cl-based gas. By these methods, the longitudinal side surfaces of the wiring 104 have an angle substantially perpendicular to the surface of the heat generating resistor layer 103.
【0079】次に、従来の手法によりレジスト111,
111’で発熱部110に相当する領域以外を覆い(b
)、前述の記録ヘッド600の製造工程(5)で説明し
たAl除去と同様にして、TMAH水溶液に浸漬させな
がら、エッチングとレジスト後退を繰返して前記配線1
04の発熱部110に相当する領域を剥離して発熱部1
10を形成する(c)。このとき、配線104の、発熱
部110における2つの接続端面は、前述と同様に階段
状に形成され(d)、側面は、下層の発熱抵抗層103
の表面に対してほぼ垂直な面とする(e)。Next, the resist 111,
111' to cover the area other than the area corresponding to the heat generating part 110 (b
), the wiring 1 is removed by repeating etching and resist retreat while being immersed in a TMAH aqueous solution in the same manner as the Al removal described in the manufacturing process (5) of the recording head 600 described above.
The area corresponding to the heat generating part 110 of 04 is peeled off to form the heat generating part 1.
Form 10 (c). At this time, the two connecting end faces of the wiring 104 in the heat generating part 110 are formed in a stepped shape as described above (d), and the side faces are connected to the lower heat generating resistor layer 103.
(e).
【0080】この方法は、前記機能素子の各電極に対し
ても同様に考えることができ、各電極の接続端面のみを
階段状に形成することができる。This method can be similarly applied to each electrode of the functional element, and only the connecting end surface of each electrode can be formed in a stepped shape.
【0081】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でもキャノン(株)が提唱している熱エネルギーを利
用してインクを吐出する方式の記録ヘッド、記録装置に
於いて、優れた効果をもたらすものである。The present invention brings about excellent effects particularly in recording heads and recording apparatuses of the inkjet recording method, which utilizes thermal energy to eject ink, as proposed by Canon Corporation. be.
【0082】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型、
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
にオンデマンド型の場合には、液体(インク)が保持さ
れているシートや液路に対応して配置されている電気熱
変換素子に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換素子に熱エネルギーを発
生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、結果
的にこの駆動信号に一対一対対応し液体(インク)内の
気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長、収
縮により吐出用開口を介して液体(インク)を吐出させ
て、少なくとの一つの滴を形成する。この駆動信号をパ
ルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われ
るので、特に応答性に優れた液体(インク)の吐出が達
成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号とし
ては、米国特許第4463359号明細書、同第434
5262号明細書に記載されているようなものが適して
いる。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米
国特許第4313124号明細書に記載されている条件
を採用すると、更に優れた記録を行うことができる。For its typical configuration and principle, see, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740.
Preferably, it is carried out using the basic principles disclosed in the '796 specification. This method is the so-called on-demand type.
It is applicable to both continuous types, but especially in the case of on-demand type, electrothermal conversion elements placed corresponding to the sheet holding the liquid (ink) and the liquid path, By applying at least one drive signal that corresponds to recorded information and provides a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling, the electrothermal transducer generates thermal energy to cause film boiling on the thermally active surface of the recording head. As a result, bubbles in the liquid (ink) can be formed in one-to-one correspondence with this drive signal, which is effective. The growth and contraction of the bubble causes liquid (ink) to be ejected through the ejection opening to form at least one drop. It is more preferable to use this drive signal in a pulse form, since the growth and contraction of bubbles can be carried out immediately and appropriately, making it possible to eject liquid (ink) with particularly excellent responsiveness. This pulse-shaped drive signal is described in U.S. Pat. Nos. 4,463,359 and 434.
5262 is suitable. Further, if the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 concerning the invention regarding the temperature increase rate of the heat acting surface are adopted, even more excellent recording can be performed.
【0083】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換素
子の組み合わせ構成(直線状液流路または直角液流路)
の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を
開示する米国特許第4558333号明細書、米国特許
第4459600号明細書に記載された構成でもよい。
加えて、複数の電気熱変換素子に対して、共通するスリ
ットを電気熱変換素子の吐出部とする構成を開示する特
開昭59年第123670号公報や熱エネルギーの圧力
波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する
特開昭59年第138461号公報に基づいた構成とし
ても本発明は有効である。The configuration of the recording head is a combination configuration of ejection ports, liquid paths, and electrothermal conversion elements (straight liquid flow path or right-angled liquid flow path) as disclosed in the above-mentioned specifications.
In addition, the structure disclosed in US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600, which disclose a structure in which the heat acting part is disposed in a bending region, may be used. In addition, Japanese Patent Application Laid-open No. 123670 of 1982 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge part for a plurality of electrothermal transducers, and a hole absorbing pressure waves of thermal energy is disclosed. The present invention is also effective as a configuration based on Japanese Patent Application Laid-Open No. 138461 of 1981, which discloses a configuration in which a discharge portion corresponds to a discharge portion.
【0084】更に、記録装置が記録できる最大記録用紙
の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘ
ッドとしては、上述した明細書に開示されているような
複数記録ヘッドの組み合わせによって、その長さを満た
す構成や一体的に形成された一個の記録ヘッドとしての
構成のいずれでも良いが、本発明は、上述した効果を一
層有効に発揮することができる。Furthermore, a full-line type recording head having a length corresponding to the width of the maximum recording paper that can be recorded by the recording apparatus can be produced by combining a plurality of recording heads as disclosed in the above-mentioned specification. Either a configuration that satisfies the length or a configuration as a single recording head formed integrally may be used, but the present invention can more effectively exhibit the above-mentioned effects.
【0085】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。In addition, a replaceable chip-type recording head that is attached to the apparatus main body enables electrical connection with the apparatus main body and ink supply from the apparatus main body, or a print head that is integrated into the print head itself. The present invention is also effective when a cartridge type recording head is used.
【0086】又、本発明の記録装置の構成として設けら
れる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手
段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるの
で好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記
録ヘッドに対しての、クリーニング手段、加圧あるいは
吸引手段、電気熱交換素子あるいはこれとは別の加熱素
子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記
録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定
した記録を行うために有効である。Further, it is preferable to add recovery means, preliminary auxiliary means, etc. for the recording head, which are provided as a configuration of the recording apparatus of the present invention, because the effects of the present invention can be further stabilized. Specifically, these include cleaning means for the recording head, pressure or suction means, preheating means using an electric heat exchange element or another heating element, or a combination of these, and a method other than recording. It is also effective to perform a preliminary ejection mode for ejecting ink to perform stable recording.
【0087】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみの記録モードだけでなく、記録ヘッドを
一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでもよ
いが、異なる色の複色カラー又は、混色によるフルカラ
ーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有
効である。Furthermore, the recording mode of the recording apparatus is not limited to a recording mode for only mainstream colors such as black, but may also include a recording head that is configured integrally or a combination of multiple colors; The present invention is also extremely effective for devices equipped with at least one of the following: , full color by color mixing.
【0088】以上説明した本発明の実施例においては、
インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で
固化するインクであって、室温で軟化もしくは液体とな
るもの、あるいは、インクジェットにおいて一般的に行
われている温度調整の温度範囲である30℃以上70℃
以下の温度範囲で軟化もしくは液体となるものでもよい
。すなわち、使用記録信号付与ときにインクが液状をな
すものであれば良い。加えて、積極的に熱エネルギーに
よる昇温を、インクの固形状態から液体状態への態変化
のエネルギーとして使用せしめることで防止するか又は
、インクの蒸発防止を目的として放置状態で固化するイ
ンクを用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの記
録信号に応じた付与によってインクが液化してインク液
状として吐出するものや記録用紙に到達する時点ではす
でに固化し始めるもの等のような、熱エネルギーによっ
て初めて液化する性質のインク使用も本発明には適用可
能である。このような場合インクは、特開昭54−56
847号公報あるいは特開昭60−71260号公報に
記載されるような、多孔質シート凹部又は貫通孔に液状
又は固形物として保持された状態で、電気熱交換素子に
対して対向するような形態としても良い。本発明におい
ては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上
述した膜沸騰方式を実行するものである。In the embodiments of the present invention described above,
Although the ink is described as a liquid, it is an ink that solidifies at room temperature or lower, but softens or becomes a liquid at room temperature, or is within the temperature range of temperature adjustment commonly performed in inkjet. ℃ or more 70℃
It may be one that becomes soft or liquid in the following temperature range. That is, it is sufficient if the ink is in a liquid state when the recording signal is applied. In addition, the temperature rise caused by thermal energy can be actively prevented by using it as energy for changing the state of the ink from a solid state to a liquid state, or ink that solidifies when left unused is used to prevent ink evaporation. In either case, the ink is liquefied by applying thermal energy in accordance with the recording signal and is ejected as liquid ink, or the ink has already begun to solidify by the time it reaches the recording paper. It is also applicable to the present invention to use ink that is liquefied only by the following steps. In such a case, the ink is JP-A-54-56
847 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-71260, a form in which the porous sheet is held as a liquid or solid in the recesses or through holes and faces the electric heat exchange element. It's good as well. In the present invention, the most effective method for each of the above-mentioned inks is to implement the above-mentioned film boiling method.
【0089】[0089]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば下記
のような効果を奏する。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention provides the following effects.
【0090】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体
によれば、配線電極の接続端面を階段状に形成すること
により、該配線電極によって生ずる上、下部膜の凹凸を
なだらかに形成することができ、優れたステップカバレ
ージを有するため、上、下部膜である保護膜、層間膜の
薄膜化が可能となった。According to the substrate for an inkjet recording head of the present invention, by forming the connection end surface of the wiring electrode in a step-like manner, the unevenness of the lower film caused by the wiring electrode can be formed smoothly, which is excellent. Because of the step coverage, it is possible to make the upper and lower protective films and interlayer films thinner.
【0091】また、発熱部において配線電極と電気熱変
換素子とが階段状の接続端面で接触しているため、電気
熱変換素子端部の電流集中を大幅に緩和することができ
た。また、薄膜化を行うことにより熱伝導効率があがり
低消費電力且つ周波数応答性の良い記録ヘッドが安価に
実現できた。さらに、電流集中を緩和できたために、記
録ヘッドの寿命が伸び且つ均一な特性のものが得られる
様になった。Furthermore, since the wiring electrode and the electrothermal transducer were in contact with each other at the step-like connection end surface in the heat generating part, it was possible to significantly reduce current concentration at the end of the electrothermal transducer. Further, by making the film thinner, the heat conduction efficiency is increased, and a recording head with low power consumption and good frequency response can be realized at low cost. Furthermore, since current concentration can be alleviated, the life of the recording head can be extended and uniform characteristics can be obtained.
【0092】つまり高信頼性、高均一性の記録ヘッドを
低コストで得ることができた。In other words, a recording head with high reliability and high uniformity could be obtained at low cost.
【0093】また、インクジェット記録装置において、
高速記録動作も達成できスイッチング特性が速く、立ち
上がり特性が向上し、寄生効果も少ない為、インクに好
適な熱エネルギーを付与することができ、記録動作の精
度が向上した。[0093] Furthermore, in the inkjet recording apparatus,
High-speed recording operation can also be achieved, with fast switching characteristics, improved rise characteristics, and less parasitic effects, making it possible to apply suitable thermal energy to the ink and improving the accuracy of recording operations.
【図1】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の一
例を示す模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a substrate for an inkjet recording head of the present invention.
【図2】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の電
極の一例を示す図であり、(a)はその断面図、(b)
は平面図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an electrode of the inkjet recording head substrate of the present invention, (a) is a cross-sectional view thereof, (b)
is a plan view.
【図3】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の発
熱部の一例を示す図であり、(a)はその断面図、(b
)は平面図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a heat generating part of an inkjet recording head substrate of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view thereof, and (b)
) is a plan view.
【図4】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の発
熱部を流れる電流の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the current flowing through the heat generating portion of the inkjet recording head substrate of the present invention.
【図5】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の動
作を説明するための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the operation of the inkjet recording head substrate of the present invention.
【図6】本発明のインクジェット記録ヘッドの一例を示
す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an example of an inkjet recording head of the present invention.
【図7】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体およ
びインクジェット記録ヘッドの製造工程の一例を示す断
面図である。FIG. 7 is a sectional view showing an example of the manufacturing process of the inkjet recording head substrate and inkjet recording head of the present invention.
【図8】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体およ
びインクジェット記録ヘッドの製造工程の一例を示す断
面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the inkjet recording head substrate and inkjet recording head of the present invention.
【図9】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体およ
びインクジェット記録ヘッドの製造工程の一例を示す断
面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the inkjet recording head substrate and inkjet recording head of the present invention.
【図10】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体お
よびインクジェット記録ヘッドの製造工程の一例を示す
断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the inkjet recording head substrate and inkjet recording head of the present invention.
【図11】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体お
よびインクジェット記録ヘッドの製造工程の一例を示す
断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the inkjet recording head substrate and inkjet recording head of the present invention.
【図12】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体お
よびインクジェット記録ヘッドの製造工程の一例を示す
断面図である。FIG. 12 is a sectional view showing an example of the manufacturing process of the inkjet recording head substrate and inkjet recording head of the present invention.
【図13】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体お
よびインクジェット記録ヘッドの製造工程の一例を示す
断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the inkjet recording head substrate and inkjet recording head of the present invention.
【図14】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体お
よびインクジェット記録ヘッドの製造工程の一例を示す
断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the inkjet recording head substrate and inkjet recording head of the present invention.
【図15】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体お
よびインクジェット記録ヘッドの製造工程の一例を示す
断面図である。FIG. 15 is a sectional view showing an example of the manufacturing process of the inkjet recording head substrate and inkjet recording head of the present invention.
【図16】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の
電極の製造工程の一例を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the electrode of the inkjet recording head substrate of the present invention.
【図17】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の
発熱部の他の例を示す断面図である。FIG. 17 is a sectional view showing another example of the heat generating portion of the inkjet recording head substrate of the present invention.
【図18】本発明のインクジェット記録装置の一実施例
を示す斜視図である。FIG. 18 is a perspective view showing an embodiment of an inkjet recording apparatus of the present invention.
【図19】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の
発熱部の製造工程の他の例を示す断面図である。FIG. 19 is a sectional view showing another example of the manufacturing process of the heat generating portion of the inkjet recording head substrate of the present invention.
【図20】従来のインクジェット記録ヘッド用基体の一
例を示す断面図である。FIG. 20 is a sectional view showing an example of a conventional inkjet recording head substrate.
【図21】従来のインクジェット記録ヘッド用基体の発
熱部に流れる電流を示す断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view showing a current flowing through a heat generating portion of a conventional inkjet recording head substrate.
【符号の説明】
1 P型シリコン基板
2 N型コレクタ埋込み領域
3 P型アイソレーション埋込み領域4
N型エピタキシャル領域
5 P型ベース領域
6 P型アイソレーション領域
7 N型コレクタ領域
8 高濃度P型ベース領域
9 高濃度P型アイソレーション領域10
N型エミッタ領域
11 高濃度N型コレクタ領域
12 コレクタ・ベース共通電極13 エ
ミッタ電極
14 アイソレーション電極
100 基体
101 蓄熱層
102 層間膜
103 発熱抵抗層
104 配線
105,106 保護膜
107 ボンディング用パッド
109 アノード電極配線
110 発熱部
401 駆動電流
500 吐出口
501 液路壁部材
502 天板
503 インク供給口
504 共通液室
505 液路
600 インクジェット記録ヘッド700
インクジェット記録装置701 駆動モータ
702,703 駆動力伝達ギヤ704
リードスクリュー
705 紙押え板
706 プラテン
707,708 フォトカプラ
709,717 レバー
710 支持部材
711 キャップ部材
712 吸引手段
713 キャップ内開口
714 クリーニングブレード
715 移動部材
716 本体支持板
718 カム
719 ガイド
720 キャリッジ
721 螺旋溝[Explanation of symbols] 1 P-type silicon substrate 2 N-type collector buried region 3 P-type isolation buried region 4
N-type epitaxial region 5 P-type base region 6 P-type isolation region 7 N-type collector region 8 High concentration P-type base region 9 High concentration P-type isolation region 10
N-type emitter region 11 High concentration N-type collector region 12 Collector-base common electrode 13 Emitter electrode 14 Isolation electrode 100 Base 101 Heat storage layer 102 Interlayer film 103 Heat generating resistor layer 104 Wiring 105, 106 Protective film 107 Bonding pad 109 Anode electrode Wiring 110 Heat generating part 401 Drive current 500 Ejection port 501 Liquid path wall member 502 Top plate 503 Ink supply port 504 Common liquid chamber 505 Liquid path 600 Inkjet recording head 700
Inkjet recording device 701 Drive motors 702, 703 Drive force transmission gear 704
Lead screw 705 Paper press plate 706 Platen 707, 708 Photo coupler 709, 717 Lever 710 Support member 711 Cap member 712 Suction means 713 Opening in cap 714 Cleaning blade 715 Moving member 716 Main body support plate 718 Cam 719 Guide 720 Carriage 721 Spiral groove
Claims (15)
変換素子群と、該電気熱変換素子群の電気熱変換素子そ
れぞれに電気的に接続された、電気熱変換素子駆動用の
機能素子群と、前記電気熱変換素子群と前記機能素子群
とのそれぞれを接続するための配線電極とが同一基板に
設けられたインクジェット記録ヘッド用基体において、
前記配線電極の接続端面が階段状に形成されていること
を特徴とするインクジェット記録ヘッド用基体。1. A group of electrothermal conversion elements for generating thermal energy; and a group of functional elements for driving the electrothermal conversion elements, which are electrically connected to each of the electrothermal conversion elements of the group of electrothermal conversion elements. , an inkjet recording head substrate in which wiring electrodes for connecting each of the electrothermal conversion element group and the functional element group are provided on the same substrate,
1. A substrate for an inkjet recording head, wherein a connection end surface of the wiring electrode is formed in a stepped shape.
いることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記
録ヘッド用基体。2. The substrate for an inkjet recording head according to claim 1, wherein the side surface of the wiring electrode is formed in a step-like manner.
を有するインク吐出部と、該インク吐出部の各吐出口か
らインクを吐出するために利用される熱エネルギーを発
生する電気熱変換素子群と、該電気熱変換素子群の各電
気熱変換素子に電気的に接続された電気熱変換素子駆動
用の機能素子群と、前記電気熱変換素子群と前記機能素
子群とのそれぞれを接続するための配線電極とが設けら
れた基体とを具備するインクジェット記録ヘッドにおい
て、前記基体の配線電極の接続端面が階段状に形成され
ていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。3. An ink ejection section having a plurality of ejection ports for ejecting ink, and a group of electrothermal conversion elements that generate thermal energy used to eject ink from each ejection port of the ink ejection section. and a functional element group for driving an electrothermal transducer electrically connected to each electrothermal transducer of the electrothermal transducer group, and connecting each of the electrothermal transducer group and the functional element group. 1. An inkjet recording head comprising: a base body provided with wiring electrodes for said base body, wherein a connecting end surface of said wiring electrodes of said base body is formed in a stepped shape.
されていることを特徴とする請求項3記載のインクジェ
ット記録ヘッド。4. The ink jet recording head according to claim 3, wherein the side surface of the wiring electrode of the substrate is formed in a stepped shape.
を有するインク吐出部を有するとともに、該インク吐出
部の各吐出口からインクを吐出するために利用される熱
エネルギーを発生する電気熱変換素子群と、該電気熱変
換素子群の各電気熱変換素子に電気的に接続された電気
熱変換素子駆動用の機能素子群と、前記電気熱変換素子
群と前記機能素子群とのそれぞれを接続するための配線
電極とが設けられた基体を具備するインクジェット記録
ヘッドと、前記吐出口から吐出されたインクによって記
録がなされる被記録部材を前記インクジェット記録ヘッ
ドのインク吐出部に対向して搬送する搬送手段とを備え
たインクジェット記録装置において、前記インクジェッ
ト記録ヘッドの配線電極の接続端面が階段状に形成され
ていることを特徴とするインクジェット記録装置。5. An electrothermal conversion device having an ink ejection section having a plurality of ejection ports for ejecting ink, and generating thermal energy used to eject ink from each ejection port of the ink ejection section. an element group, a functional element group for driving an electrothermal transducer electrically connected to each electrothermal transducer of the electrothermal transducer group, and each of the electrothermal transducer group and the functional element group. An inkjet recording head including a base body provided with wiring electrodes for connection and a recording member to be recorded with ink ejected from the ejection ports are transported facing the ink ejection section of the inkjet recording head. What is claimed is: 1. An inkjet recording apparatus comprising: a conveying means for transporting said inkjet recording head, wherein a connection end surface of a wiring electrode of said inkjet recording head is formed in a stepped shape.
いることを特徴とする請求項5記載のインクジェット記
録装置。6. The inkjet recording apparatus according to claim 5, wherein the side surface of the wiring electrode is formed in a stepped shape.
録部材の全幅にわたって吐出口が複数形成されたフルラ
インタイプであることを特徴とする請求項5あるいは6
記載のインクジェット記録装置。7. The inkjet recording head is of a full line type in which a plurality of ejection ports are formed over the entire width of the largest recording member.
The inkjet recording device described above.
換素子群と、該電気熱変換素子群の電気熱変換素子をそ
れぞれ駆動する電気熱変換素子駆動用の機能素子群と、
該機能素子群の各機能素子と前記電気熱変換素子とをそ
れぞれ接続するための配線電極群とを基板に形成する、
インクジェット記録ヘッド用基体の製造方法において、
前記配線電極群の各配線電極の接続端面を、マスク用フ
ォトレジストをエッチング後退させながら複数回エッチ
ングして階段状に形成する配線電極群エッチング工程を
有することを特徴とする、インクジェット記録ヘッド用
基体の製造方法。8. An electrothermal transducer group and a functional element group for driving the electrothermal transducers that drive the electrothermal transducers of the electrothermal transducer group, respectively, by photolithography;
forming on a substrate a wiring electrode group for connecting each functional element of the functional element group and the electrothermal conversion element, respectively;
In a method for manufacturing a substrate for an inkjet recording head,
A substrate for an inkjet recording head, comprising a wiring electrode group etching step in which the connection end surface of each wiring electrode of the wiring electrode group is etched multiple times while etching a photoresist for a mask to form a stepped shape. manufacturing method.
電極群の各配線電極の接続端面とともに側面を複数回エ
ッチングして階段状に形成することを特徴とする請求項
8記載の、インクジェット記録ヘッド用基体の製造方法
。9. The inkjet recording head according to claim 8, wherein in the wiring electrode group etching step, the side surface of each wiring electrode of the wiring electrode group is etched multiple times together with the connecting end surface to form a stepped shape. Method of manufacturing substrate for use.
電極用エッチング液とマスク用フォトレジストエッチン
グ用のトリ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイ
ド水溶液とに交互に浸漬させて各配線電極の材料層のエ
ッチングを行なうことを特徴とする請求項8あるいは9
記載の、インクジェット記録ヘッド用基体の製造方法。10. In the wiring electrode group etching process, the material layer of each wiring electrode is etched by alternately immersing the wiring electrode in an etching solution for wiring electrodes and a tri-methyl ammonium hydroxide aqueous solution for mask photoresist etching. Claim 8 or 9 characterized in that
The method for manufacturing a substrate for an inkjet recording head as described above.
ることを特徴とする請求項8,9あるいは10記載の、
インクジェット記録ヘッド用基体の製造方法。11. The method according to claim 8, 9 or 10, wherein the material of the wiring electrode is aluminum.
A method for manufacturing a substrate for an inkjet recording head.
変換素子群、該電気熱変換素子群の電気熱変換素子をそ
れぞれ駆動する電気熱変換素子駆動用の機能素子群、お
よび該機能素子群の各機能素子と前記電気熱変換素子と
をそれぞれ接続するための配線電極群を基板に形成して
基体を作成する基体作成工程と、インクを吐出するため
の複数の吐出口を有するインク吐出部を前記基体上に作
成するインク吐出部作成工程とを含むインクジェット記
録ヘッドの製造方法において、前記基体作成工程が、前
記配線電極群の各配線電極の接続端面を、マスク用フォ
トレジストをエッチング後退させながら複数回エッチン
グして階段状に形成する配線電極群エッチング工程を含
むことを特徴とする、インクジェット記録ヘッドの製造
方法。12. An electrothermal transducer group, a functional element group for driving an electrothermal transducer that drives each of the electrothermal transducers of the electrothermal transducer group, and each functional element of the functional element group by photolithography. and the step of forming a base by forming a group of wiring electrodes on the substrate to connect the electrothermal transducer and the electrothermal transducer, respectively, and forming an ink ejection section having a plurality of ejection ports for ejecting ink on the substrate. In the method for manufacturing an inkjet recording head, the step of creating an inkjet recording head includes etching the connection end surface of each wiring electrode of the wiring electrode group multiple times while etching back the photoresist for the mask. 1. A method of manufacturing an inkjet recording head, comprising the step of etching a group of wiring electrodes to form a step-like pattern.
線電極群の各配線電極の接続端面とともに側面を複数回
エッチングして階段状に形成することを特徴とする請求
項12記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。13. The inkjet recording head according to claim 12, wherein in the wiring electrode group etching process, side surfaces of each wiring electrode of the wiring electrode group are etched multiple times together with the connection end surface thereof to form a stepped shape. Production method.
電極用エッチング液とマスク用フォトレジストエッチン
グ用のトリ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイ
ド水溶液とに交互に浸漬させて各配線電極の材料層のエ
ッチングを行なうことを特徴とする請求項12あるいは
13記載の、インクジェット記録ヘッドの製造方法。14. In the wiring electrode group etching step, the material layer of each wiring electrode is etched by alternately immersing the wiring electrode in an etching solution for wiring electrodes and a tri-methyl ammonium hydroxide aqueous solution for mask photoresist etching. 14. The method of manufacturing an inkjet recording head according to claim 12 or 13, wherein the method comprises:
ることを特徴とする請求項12,13あるいは14記載
の、インクジェット記録ヘッドの製造方法。15. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 12, 13 or 14, wherein the material of the wiring electrode is aluminum.
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
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| EP92303449A EP0518467B1 (en) | 1991-04-20 | 1992-04-16 | Substrate for recording head, recording head and method for producing same |
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| JPH04320848A true JPH04320848A (en) | 1992-11-11 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002011888A (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-15 | Canon Inc | Method for manufacturing substrate for ink jet recording head, method for manufacturing ink jet recording head, ink jet recording head, and ink jet recording apparatus |
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1991
- 1991-04-20 JP JP11524191A patent/JP3046641B2/en not_active Expired - Fee Related
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