ES2290220T3

ES2290220T3 - Metodo para la fabricacion de un cabezal de descarga de liquido, substrato para cabezal para descarga de liquido y metodo para su fabricacion.

Info

Publication number: ES2290220T3
Application number: ES02017857T
Authority: ES
Inventors: Shuji Canon Kabushiki Kaisha Koyama; Teruo Canon Kabushiki Kaisha Ozaki; Shingo Canon Kabushiki Kaisha Nagata
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2008-02-16
Anticipated expiration: 2022-08-08
Also published as: CN1401485A; ATE375865T1; EP1284188B1; KR100554999B1; DE60222969T2; KR20030014175A; US20030038108A1; US7255418B2; US20050088478A1; US20060085981A1; EP1284188A3; DE60222969D1; CN1195629C; US6858152B2; EP1284188A2; US7001010B2

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un cabezal de descarga de líquido, que comprende: una etapa para la preparación de un sustrato de Si (1) que tiene una primera superficie como superficie de formación de un elemento y una segunda superficie como superficie posterior opuesta a la primera superficie; una etapa para efectuar un tratamiento térmico con el calentamiento de dicho sustrato de Si (1); una etapa para la formación de una película de SiO2 (7) sobre la segunda superficie de dicho sustrato de Si (1); una etapa para la formación de una sección (8) de abertura para el comienzo del ataque químico en dicha película de SiO2 (7) para exponer dicho sustrato de Si (1); una etapa para la formación sobre la primera superficie de dicho sustrato de Si de un elemento (2) generador de energía para la descarga de líquido para la generación de energía para la descarga de líquido; y una etapa para la formación de una abertura (9) de suministro de líquido que pasa a través de dicho sustrato de Si y que se comunica con la primera superficie desde dicha sección (8) de abertura para el comienzo del ataque químico mediante el ataque químico anisotrópico del Si utilizando dicha película de SiO2 como una máscara, después de dicha etapa de tratamiento térmico; y caracterizado porque:

Description

Método para la fabricación de un cabezal de descarga de líquido, substrato para cabezal para descarga de líquido y método para su fabricación.

La presente invención se refiere a un cabezal de descarga de líquido para efectuar una impresión mediante la formación de una gotita líquida voladora mediante la descarga de líquido y a un procedimiento para la fabricación de dicho cabezal, y a un procedimiento para el procesamiento de un sustrato y, más en particular, se refiere a un procedimiento para la formación de una abertura de suministro de líquido para la recepción de líquido en el interior de un cabezal de descarga de líquido, en forma de un orificio pasante que pasa a través de un sustrato de Si (silicio) que constituye el cabezal de descarga de líquido por medio del ataque químico anisotrópico del silicio.

Estado de la técnica relacionada

Un aparato de impresión por descarga de líquido (aparato de impresión por chorros de tinta) para efectuar la impresión por medio de la descarga de líquido (tinta) y por medio de la adhesión del líquido a un soporte de impresión se ha utilizado en diversos equipos de oficina, tales como en impresoras, copiadoras, fax y similares. El aparato de impresión por chorros de tinta generalmente incluye un cabezal de descarga de líquido (cabezal de impresión por chorros de tinta) y un sistema de suministro de tinta para el suministro de la tinta al cabezal de descarga de líquido. Generalmente, el cabezal de impresión por chorros de tinta incluye elementos generadores de energía de descarga para la generación de energía para la descarga de la tinta, aberturas de descarga de tinta a través de los que se descarga la tinta, trayectorias de flujo de tinta comunicadas con las aberturas de descarga de tinta respectivos, y una abertura de suministro de tinta para la recepción de la tinta suministrada desde un sistema de suministro de tinta.

Como ejemplo de uno de dichos cabezales de descarga de líquido, se conoce un cabezal del tipo denominado de proyección lateral en el que las gotitas de tinta se descargan en la dirección perpendicular al plano del sustrato sobre el que se integran los elementos generadores de la energía para la descarga de la tinta. En el cabezal de impresión por chorros de tinta del tipo de proyección lateral, la abertura de suministro de tinta generalmente está formada como un orificio pasante que pasa a través del sustrato.

Como procedimientos para la formación de la abertura de suministro de tinta como un orificio pasante en el sustrato, son bien conocidos un procedimiento para la formación de la abertura mediante trabajo mecánico, tal como mediante chorro de arena, o mediante rectificado por ultrasonidos, y un procedimiento para la formación de la abertura mediante el ataque químico de un sustrato (por ejemplo, consultar la Solicitud de Patente Japonesa abierta a consulta por el público Nº 62-264957 y la patente U.S.A. Nº 4789425). En particular, el procedimiento para la formación del orificio pasante mediante el ataque químico anisotrópico de un sustrato de Si (silicio) es excelente, puesto que el orificio pasante se puede formar con una elevada exactitud. El hecho de que la abertura de suministro de tinta se pueda formar con una elevada exactitud conduce al hecho de que se puede reducir la distancia desde la abertura de suministro de tinta hasta el elemento generador de la energía para la descarga de la tinta, con el resultado de que la frecuencia de descarga
de la tinta se puede aumentar notablemente (consultar la patente U.S.A. Nº 4789425 y el documento EP 0609911A2).

En la formación del orificio pasante mediante el ataque químico anisotrópico, si localmente existen defectos cristalinos en el sustrato de Si, en las áreas en las que existen los defectos cristalinos la velocidad de ataque químico se aumenta más en comparación con las áreas en las que no existen defectos cristalinos. Por lo tanto, tiene lugar una anormalidad en el ataque químico, con el resultado de que puede haber dispersión en la anchura del orificio pasante que se forma en los procedimientos de fabricación convencionales de cabezales de impresión por chorros de tinta.

Además, al llevar a cabo el ataque químico anisotrópico del silicio, puede haber una pequeña dispersión en el tiempo para el comienzo del ataque químico, que depende del estado de la superficie de comienzo del ataque químico y de las condiciones del ataque químico (densidad y temperatura del líquido de ataque químico y similares). Así, el tiempo de ataque químico normalmente se fija para ser más largo a efectos de pasar de forma positiva el orificio de suministro de tinta a través del sustrato (es decir, ataque químico excesivo). En los procedimientos de fabricación convencionales de cabezales de impresión por chorros de tinta, debido a que hay una pequeña diferencia en el tiempo de comienzo del ataque químico, debido al ataque químico excesivo, se puede distinguir claramente ataque químico lateral entre partes del sustrato y entre sustratos, con el resultado de que la anchura del orificio pasante se puede desviar en pequeña proporción del valor de diseño.

Tal como se mencionó anteriormente, si la anchura del orificio pasante que conforma la abertura de suministro de tinta, en particular, si la anchura de la abertura de la abertura de suministro de tinta sobre la superficie del sustrato sobre la que se forman los elementos generadores de la energía para la descarga de la tinta, se desvía del valor de diseño, la distancia entre el elemento generador de energía para la descarga de la tinta y la abertura de suministro de tinta se desvía del valor de diseño, con el resultado de que las características de descarga de tinta pueden estar sometidas a influencias desfavorables, empeorando la calidad de impresión del cabezal de impresión por chorros de tinta. Además, si la anchura de la abertura de la abertura de suministro de tinta sobre la superficie del sustrato se desvía mucho del valor de diseño, el circuito de activación para los elementos generadores de energía para la descarga de tinta puede estar sometido a una influencia desfavorable. Como tal, la desviación en la anchura de la abertura de la abertura de suministro de tinta sobre la superficie del sustrato es un factor esencial para la reducción de la producción de aparatos de impresión por chorros de tinta.

Características de la invención

La presente invención se hace considerando los inconvenientes convencionales mencionados anteriormente, y un objetivo de la presente invención es dar a conocer un procedimiento para la fabricación de un cabezal de impresión por chorros de tinta, en el que la anchura de la abertura de una abertura de suministro de tinta formado sobre una superficie de un sustrato mediante el ataque químico anisotrópico del silicio se puede ajustar fácilmente hasta una anchura predeterminada de forma estable y con una elevada exactitud. Además, un objetivo de la presente invención es permitir la fabricación de un cabezal de impresión por chorros de tinta en el que se mejora la producción de la fabricación y en el que la distancia entre la abertura de suministro de tinta y el elemento generador de energía para la descarga de la tinta es corta y, en consecuencia, se puede aumentar la frecuencia de descarga de tinta, mediante el ajuste de la anchura de la abertura de la abertura de suministro de tinta sobre la superficie del sustrato hasta una anchura predeterminada con una elevada exactitud.

Para lograr los objetivos anteriores, un procedimiento para la fabricación de un cabezal de descarga de líquido de acuerdo con la presente invención comprende una etapa para la preparación de un sustrato de Si que tiene una primera superficie como superficie de formación de elemento y una segunda superficie como superficie posterior opuesta a la primera superficie, una etapa para efectuar el tratamiento térmico con el calentamiento del sustrato de Si, una etapa para la formación de una película de SiO_{2} sobre la segunda superficie del sustrato de Si, una etapa para la formación de una sección de abertura para el comienzo del ataque químico en la película de SiO_{2} para exponer el sustrato de Si, una etapa para la formación de un elemento generador de energía para la descarga de líquido para generación de energía para la descarga de líquido sobre la primera superficie del sustrato de Si y una etapa para la formación de una abertura de suministro de líquido que pasa a través del sustrato de Si y que se comunica con la primera superficie de la sección de abertura para el comienzo del ataque químico mediante el ataque químico anisotrópico del Si con la utilización de la película de SiO_{2} como una máscara, después de la etapa de tratamiento térmico; y que se caracteriza porque, antes de que se lleve a cabo el ataque químico anisotrópico, la densidad del defecto de laminado inducido por oxidación que existe en la interfaz entre el sustrato de Si y la película de SiO_{2} se hace que sea igual o mayor de 2 x 10^{4} partes/cm^{2}.

Además, la longitud del defecto de laminado inducido por oxidación que existe en la interfaz entre el sustrato de Si y la película de SiO_{2} puede ser igual o mayor de 2 \mum.

Los inventores han descubierto que, tras efectuar el ataque químico anisotrópico del sustrato de Si, mediante el control del defecto de laminado inducido por oxidación que existe sobre la superficie de comienzo del ataque químico, se puede controlar la velocidad del ataque químico lateral. Es decir, mediante el aumento de la densidad del defecto de laminado inducido por oxidación y mediante el aumento de la longitud del defecto de laminado inducido por oxidación, se puede aumentar la velocidad del ataque químico lateral. Y se ha descubierto que, mediante el control del defecto de laminado inducido por oxidación para aumentar la velocidad del ataque químico lateral, se puede eliminar la ocurrencia de la anormalidad en el ataque químico en la que la velocidad de ataque químico se aumenta de forma local debido a defectos cristalinos en el sustrato de Si.

Es decir, mediante el ajuste de la densidad del defecto de laminado inducido por oxidación que existe en la interfaz entre el sustrato de Si y la película de SiO_{2} para ser igual o mayor de 2 x 10^{4} partes/cm^{2}, se puede impedir que tenga lugar la anormalidad del ataque químico cuando se lleva a cabo el ataque químico anisotrópico. En este caso, además es preferible que la longitud del defecto de laminado inducido por oxidación se ajuste para ser igual o mayor de 2 \mum. Además, la velocidad de ataque químico se puede hacer uniforme entre las partes del sustrato de Si y entre varios sustratos de Si. A partir de los hechos anteriores, de acuerdo con este procedimiento, la anchura de la abertura de la abertura de suministro de líquido sobre la superficie sobre la que se forman los elementos generadores de energía para la descarga de líquido se puede fabricar de forma estable con la anchura uniforme deseada.

Es deseable que la formación de la película de SiO_{2} sobre la superficie posterior del sustrato de Si se lleve a cabo mediante oxidación térmica durante el tratamiento térmico. Efectuando la oxidación térmica, es posible promover la formación del defecto de laminado inducido por oxidación sobre la superficie posterior del sustrato de Si.

Aunque el defecto de laminado inducido por oxidación se puede formar sobre la superficie posterior del sustrato de Si efectuando la oxidación térmica tal como se mencionó anteriormente, cuando el sustrato de Si se calienta, por ejemplo, en un procedimiento para la formación de elementos semiconductores sobre el sustrato de Si, el defecto de laminado inducido por oxidación se puede contraer o perder. Por consiguiente, cuando se efectúa el tratamiento térmico que incluye el calentamiento del sustrato de Si, es preferible que el tratamiento térmico se efectúe mediante una temperatura de tratamiento menor de 1100ºC. De este modo, se puede evitar que se pierda el defecto de laminado inducido por oxidación y, cuando se efectúe el ataque químico anisotrópico, puede permanecer suficiente defecto de laminado inducido por oxidación sobre la superficie posterior del sustrato de Si.

Además, la contracción o la pérdida del defecto de laminado inducido por oxidación debida al calentamiento del sustrato de Si se desarrolla a medida que se mantiene el tratamiento térmico. Así, antes de que se efectúe el tratamiento térmico a temperatura elevada mayor de 1100ºC, se lleva a cabo un tratamiento similar al tratamiento térmico a una temperatura más baja, de forma que, mediante la reducción del tiempo de tratamiento térmico a temperatura elevada, se puede suprimir la pérdida del defecto de laminado inducido por oxidación. En este caso, es preferible que la diferencia de temperatura (A - B)ºC entre una temperatura de tratamiento AºC en el tratamiento térmico con la temperatura elevada y una temperatura de tratamiento BºC en el pretratamiento sea igual o menor de 200ºC.

Además, el tratamiento térmico con la temperatura elevada igual o mayor de 1100ºC se puede llevar a cabo bajo una atmósfera de gas que incluya oxígeno. De este modo, a medida que se efectúa el tratamiento térmico, la superficie posterior del sustrato de Si se oxida térmicamente, con el resultado de que se forma el defecto de laminado inducido por oxidación. Así, la pérdida debida al calentamiento se ve compensada por la formación del defecto de laminado inducido por oxidación debido a la oxidación térmica, con el resultado de que se puede eliminar la pérdida total del defecto de laminado inducido por oxidación.

Conforme al tratamiento térmico mencionado anteriormente, hay activación del pozo ("well drive") y el ajuste del tratamiento térmico mencionado anteriormente se puede llevar a cabo con respecto a dicha activación del pozo ("well drive").

Al utilizar el sustrato de Si en el procedimiento para la fabricación del cabezal de descarga de líquido de acuerdo con la presente invención, es preferible ese sustrato en el que la densidad de oxígeno sea igual o menor de 1,3 x 10^{18} átomos/cm^{3}. En el sustrato de Si que tiene dicha densidad de oxígeno baja, es conocido que se puede eliminar la ocurrencia de la anormalidad del ataque químico y la velocidad del ataque químico se puede estabilizar y, así, mediante la utilización de dicho sustrato, se puede eliminar la dispersión en la anchura de la abertura de la abertura de suministro de líquido. Al tener el sustrato de Si una densidad de oxígeno baja, se prefiere un sustrato MCZ (procedimiento de Czochralski de campo magnético aplicado (magnetic field applied Czochralski method)).

Además, como sustrato de Si utilizado en la presente invención, se utiliza de forma adecuada un sustrato en el que la orientación de la cara del cristal de Si de la superficie sobre la que se forman los elementos generadores de la energía para la descarga de líquido es <100> o <110>. Mediante la utilización de dicho sustrato de Si, mediante el ataque químico anisotrópico se puede formar o se puede abrir una abertura de suministro de líquido con una configuración predeterminada que tenga una superficie de pared inclinada a un ángulo predeterminado con respecto a la superficie posterior del sustrato.

El sustrato del cabezal de descarga de líquido de acuerdo con la presente invención comprende un sustrato de Si, elementos generadores de energía para la descarga del líquido formados sobre el sustrato de Si y adaptados para generar la energía para la descarga del líquido, elementos semiconductores, y una abertura que pasa a través del sustrato de Si y que se forma mediante ataque químico anisotrópico y que se utiliza para el suministro del líquido alrededor de los elementos generadores de energía para la descarga del líquido; y se caracteriza porque en dicho sustrato de Si, la densidad del defecto de laminado inducido por oxidación que existe sobre la superficie opuesta a la superficie del sustrato de Si sobre el que se forman los elementos generadores de energía para la descarga del líquido es igual o mayor de 2 x 10^{4} partes/cm^{2} y la longitud del defecto de laminado inducido por oxidación es igual o mayor de 2 \mum.

En el procedimiento para la fabricación del cabezal de descarga de líquido de acuerdo con la presente invención, en general se puede aplicar un procedimiento para la formación de la abertura de suministro de líquido a un procedimiento para la fabricación de un sustrato, en el que se puede formar un orificio pasante con una elevada exactitud. Es decir, el procedimiento para la fabricación de un sustrato de acuerdo con la presente invención comprende una etapa para efectuar un tratamiento térmico que incluye el calentamiento del sustrato de Si, una etapa para la formación de una película de SiO_{2} sobre como mínimo una de las superficies del sustrato de Si, una etapa para la formación de una sección de abertura para el comienzo del ataque químico en la película de SiO_{2} para exponer el sustrato de Si, y una etapa para la formación de un orificio pasante que pase a través del sustrato de Si después del tratamiento térmico desde la sección de abertura para el comienzo del ataque químico mediante el ataque químico anisotrópico del Si utilizando la película de SiO_{2} como una máscara; y se caracteriza porque, antes de que se efectúe el ataque químico anisotrópico, la densidad del defecto de laminado inducido por oxidación que existe en la interfaz entre el sustrato de Si y la película de SiO_{2} se hace que sea igual o mayor de 2 x 10^{4} partes/cm^{2}.

Breve descripción de los dibujos

Las figuras 1A, 1B, 1C, 1D, 1E y 1F son vistas esquemáticas en sección que muestran las etapas de un procedimiento para la fabricación de un cabezal de impresión por chorros de tinta de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 2 es una vista esquemática en perspectiva, en sección parcial, que muestra el cabezal de impresión por chorros de tinta de acuerdo con la realización de la presente invención;

La figura 3A es una vista en planta tomada desde un lado de la abertura de descarga del cabezal de impresión por chorros de tinta de la figura 2, y la figura 3B es una vista en sección tomada a lo largo de la línea 3B-3B en la figura 3A;

La figura 4 es una vista en planta tomada desde un lado de la abertura de suministro de tinta del cabezal de impresión por chorros de tinta de la figura 2;

La figura 5 es una vista en planta tomada desde el lado de la abertura de suministro de tinta del cabezal de impresión por chorros de tinta, que muestra el estado de la abertura de suministro de tinta cuando se produce una anormalidad en el ataque químico;

La figura 6 es una vista en sección de la abertura de suministro de tinta, que muestra el estado de la abertura de suministro de tinta cuando se produce una anormalidad en el ataque químico; y

La figura 7 es una vista esquemática en sección que muestra una parte del cabezal de impresión de acuerdo con la realización.

Descripción detallada de las realizaciones preferentes

La presente invención se explicará a continuación por completo con respecto a realizaciones de la misma en relación con los dibujos adjuntos. Las figuras 2 a 4 muestran de forma esquemática un cabezal de impresión por chorros de tinta fabricado en una realización de la presente invención. La figura 2 es una vista en perspectiva, en sección parcial, que muestra el aparato de impresión por chorros de tinta, la figura 3A es una vista en planta tomada desde un lado de la abertura de descarga del cabezal de impresión por chorros de tinta, la figura 3B es una vista en sección tomada a lo largo de la línea 3B-3B en la figura 3A, y la figura 4 es una vista en planta tomada desde un lado de la abertura de suministro de tinta del cabezal de impresión por chorros de tinta.

El cabezal de impresión por chorros de tinta (cabezal de descarga de líquido) tiene un sustrato de Si (silicio) (1) sobre el que se forman los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta (elementos generadores de energía para la descarga de líquido) unos junto a otros a una distancia predeterminada. Tal como se describirá más adelante, se forma una abertura (9) de suministro de tinta (abertura de suministro de líquido) formada en el sustrato de Si (1) mediante el ataque químico anisotrópico del Si utilizando una película de SiO_{2} (7) como máscara entre dos filas del elemento generador de energía (2) para la descarga de la tinta. Sobre el sustrato de Si (1), las aberturas (5) de descarga de tinta (aberturas de descarga de líquido) abiertos en los espacios por encima de los elementos respectivos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta y de las trayectorias de flujo de la tinta (trayectorias de flujo del líquido) comunicadas desde la abertura (9) de suministro de tinta hasta las aberturas respectivas (5) de descarga de tinta, se forman por un elemento (4) en forma de placa con orificios.

A este respecto, en las figuras 3A y 3B, a pesar de que se ilustra a modo de aclaración un estado en el que los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta y las aberturas (5) de descarga de tinta se disponen de forma simétrica con la interposición de la abertura (9) de suministro de tinta, normalmente se sitúan de forma alternada dos filas de elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta y las aberturas (5) de descarga de tinta con la interposición de la abertura (9) de suministro de tinta.

El cabezal de impresión por chorros de tinta se instala de forma que la superficie en la que se forma la abertura (9) de suministro de tinta se dispone en oposición a la superficie de impresión de un soporte de impresión. En el cabezal de impresión por chorros de tinta, la impresión se efectúa mediante la descarga de una gotita (6) de tinta desde la abertura (5) de descarga de tinta para adherirse al soporte de impresión mediante la aplicación de una presión generada por parte del elemento generador de energía (2) para la descarga de tinta en la tinta (líquido) cargada en el interior de la trayectoria de flujo de tinta a través de la abertura (9) de suministro de tinta. En el cabezal de impresión por chorros de tinta de acuerdo con la realización ilustrada, la gotita (6) de tinta se descarga hacia una dirección sustancialmente perpendicular a la superficie en la que se forma el elemento generador de energía (2) para la descarga de la tinta, tal como se muestra mediante la flecha en la figura 3B.

A continuación, se explicará una parte del sustrato del cabezal de impresión por chorros de tinta mostrado en las figuras 2 a 4 en relación con la figura 7.

En el cabezal de impresión de acuerdo con la realización ilustrada, los elementos convertidores eléctricos/térmicos como elementos convertidores de energía para la descarga de la tinta, los elementos (conocidos en lo sucesivo como "elementos de conmutación") para conmutar los elementos convertidores eléctricos/térmicos y un circuito para la activación de los elementos de conmutación, se montan sobre el mismo sustrato.

La figura 7 es una vista esquemática en sección que muestra una parte del cabezal de impresión de acuerdo con la realización ilustrada. El numeral de referencia (901) indica un sustrato semiconductor compuesto de silicio monocristalino. El numeral de referencia (912) indica un área de pozo de tipo p; (908) indica un área sumidero de tipo n que tiene una densidad de impurezas alta; (916) indica un área sumidero de relajación de campo eléctrico de tipo n que tiene una densidad de impurezas baja; (907) indica un área fuente de tipo n que tiene una densidad de impurezas alta; y (914) indica un electrodo de compuerta, cuyos elementos constituyen un elemento de conmutación (930) que utiliza un transistor de efecto de campo eléctrico de tipo MIS. El numeral de referencia (917) indica una capa regeneradora y una capa de óxido de silicio como capa de aislamiento; (918) indica una película de nitruro de tántalo como capa de resistencia térmica; (919) indica una película de aleación de aluminio como cableado; y (920) indica una película de nitruro de silicio como capa protectora. De esta manera, se forma el sustrato (940) del cabezal de impresión. En este caso, el numeral de referencia (950) indica una parte generadora de calor y la tinta se descarga desde la abertura (5). Además, una placa superior (970) coopera con el sustrato (940) para definir una trayectoria de líquido (980).

El cabezal de impresión por chorros de tinta se puede montar en un aparato tal como una impresora, una copiadora, un fax, que tengan un sistema de comunicación y un procesador de textos que tenga una parte de impresora, así como un aparato de impresión industrial combinados de forma funcional con distintos dispositivos de procesamiento. Mediante la utilización del cabezal de impresión por chorros de tinta, la impresión se puede efectuar en distintos soportes de impresión, tales como papel, hilo, fibras, telas, cuero, metal, plástico, vidrio, madera, cerámica y similares. A este respecto, en la presente invención, la palabra "impresión" también significa que no solo se aplica una imagen con significado, tal como un carácter o una figura, sobre el soporte de impresión, sino que sobre el soporte de impresión también se aplica una imagen sin significado, tal como un dibujo.

A continuación, se explicará el procedimiento de fabricación del cabezal de impresión por chorros de tinta mostrado en las figuras 2 a 4 en relación con las figuras 1A a 1F. Las figuras 1A a 1F son vistas esquemáticas en sección que muestran las etapas de fabricación del cabezal de impresión por chorros de tinta. A este respecto, en este caso, se explicará un ejemplo de un procedimiento para la fabricación de un cabezal de impresión por chorros de tinta del tipo denominado de impresión por chorros de burbujas, en el que se utilizan elementos de resistencia generadores de calor como elementos generadores de energía para la descarga de tinta.

En la realización ilustrada, como sustrato de Si (1) se utiliza un sustrato en el que la orientación de la cara del cristal de Si de la superficie sobre la que se forman los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta es <100>. Además, se puede utilizar un sustrato en el que la orientación de la cara del cristal de Si es <110>. En primer lugar, tal como se muestra en la figura 1A, los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta y el circuito de activación (no mostrado) que incluye elementos semiconductores para la activación de los elementos generadores de energía para la descarga de la tinta se forman sobre el sustrato de Si (1) mediante una técnica de fabricación de semiconductores convencional. Además, después de que se ha formado el circuito de activación, se forman electrodos de captación eléctrica (no mostrados) para conectar los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta a un equipo de control situado fuera del cabezal de impresión por chorros de tinta.

En este caso, se forma una película de oxidación, es decir, una película de SiO_{2} (7), sobre la superficie opuesta (es decir, sobre la superficie posterior) a la superficie del sustrato de Si (1) sobre el que se formaron los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta. La película de SiO_{2} (7) es una película de oxidación térmica formada para utilizarse para la separación de elementos cuando se forman los elementos semiconductores sobre el sustrato de Si (1). La película de SiO_{2} (7) se deja que permanezca sobre la superficie posterior del sustrato de Si (1) a efectos de que se utilice como una máscara en el ataque químico cuando la abertura (9) de suministro de tinta se forme o se abra en la última etapa de fabricación. Es deseable que el espesor de la película de SiO_{2} (7) sea igual o mayor de 0,7 \mum.

A continuación, tal como se muestra en la figura 1B, se forma un elemento de conformación (3) sobre la superficie del sustrato de Si (1) sobre el que se formaron los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta. El elemento de conformación (3) se forma a fin de que se disuelva en la última etapa de fabricación para formar las trayectorias de flujo de tinta en el área disuelta, y el elemento de conformación tiene una altura y un diseño plano que se corresponde con los de las trayectorias de flujo de tinta a efectos de obtener la altura y el diseño plano deseados de las trayectorias de flujo de tinta. La formación de dicho elemento de conformación (3) se puede efectuar, por ejemplo, de la siguiente forma.

En primer lugar, por ejemplo, se utiliza ODUR1010 fotorresistente de tipo positivo (nombre comercial; fabricado por TOKYO OUKA KOGYO Co., Ltd.) como material para el elemento de conformación (3), y dicho material fotorresistente de tipo positivo se recubre sobre el sustrato de Si para tener un espesor predeterminado mediante laminado de película seca o recubrimiento por centrifugado. A continuación, se efectúa el modelado mediante la utilización de una técnica fotolitográfica para realizar la exposición y el revelado utilizando rayos ultravioleta o UV visible. Como resultado, se puede obtener el elemento de conformación (3) con un espesor y un diseño plano predeterminados.

A continuación, tal como se muestra en la figura 1C, se recubre el material (4) de la placa con orificios sobre el sustrato de Si (1) para cubrir al elemento de conformación (3) formado en la etapa anterior mediante recubrimiento por centrifugado y similares, y dicho material se modela para formar una configuración predeterminada mediante la técnica fotolitográfica. Y las aberturas (5) de descarga de tinta se forman o se abren en posiciones predeterminadas por encima de los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta mediante la técnica fotolitográfica. Además, sobre la superficie del material (4) de la placa con orificios al que se abren las aberturas (5) de descarga de tinta, se forma una capa que repele al agua (no mostrada) mediante laminado de película seca o similares.

Como material para el material (4) de la placa con orificios, se puede utilizar una resina epoxi fotosensible, o una resina acrílica fotosensible. Puesto que el material (4) de la placa con orificios se utiliza para formar las trayectorias de flujo de tinta y siempre está en contacto con la tinta cuando se está utilizando el cabezal de impresión por chorros de tinta, como material de la misma, es especialmente adecuado un compuesto obtenido mediante polimerización catiónica por medio de una fotorreacción. Además, dado que la resistencia del material (4) de la placa con orificios se basa en gran medida en el tipo y en las características de la tinta utilizada, se puede utilizar otro compuesto apropiado aparte del compuesto mencionado anteriormente dependiendo de la tinta que se utilice.

A continuación, tal como se muestra en la figura 1D, se forma una máscara (13) de modelado de película de SiO_{2} que tiene resistencia a los álcalis sobre la película de SiO_{2} formada sobre la superficie posterior del sustrato de Si (1). La máscara (13) de modelado de película de SiO_{2} se forma, por ejemplo, de la siguiente manera.

En primer lugar, el agente de la máscara que constituye la máscara (13) de modelado de película de SiO_{2} se recubre sobre toda la superficie posterior del sustrato de Si mediante recubrimiento por centrifugado o similares, y a continuación se endurece térmicamente. Además, el material resistente de tipo positivo se recubre mediante recubrimiento por centrifugado o similares, y a continuación se seca. A continuación, el material resistente de tipo positivo se modela mediante la utilización de la técnica fotolitográfica, y las partes expuestas del agente de máscara que constituye la máscara (13) de modelado de película de SiO_{2} se eliminan mediante ataque químico en seco o similares, con la utilización del material resistente de tipo positivo como máscara. Por último, el material resistente de tipo positivo se desprende para obtener la máscara (13) de modelado de película de SiO_{2} que tiene un diseño predeterminado.

A continuación, la película de SiO_{2} (7) se modela mediante ataque químico en húmedo o similares utilizando la máscara (13) de modelado de película de SiO_{2} como máscara, formando de ese modo una sección (8) de abertura para el comienzo del ataque químico para la exposición de la superficie posterior del sustrato de Si (1).

A continuación, tal como se muestra en la figura 1E, se forma o se abre la abertura (9) de suministro de tinta como un orificio pasante que pasa a través del sustrato de Si (1) mediante ataque químico anisotrópico con la utilización de la película de SiO_{2} (7) como máscara. En este caso, el material protector (15) compuesto de resina se recubre y se forma previamente mediante recubrimiento por centrifugado o similares para cubrir la superficie sobre la que se forman los elementos funcionales del cabezal de impresión por chorros de tinta y las superficies laterales del sustrato de Si (1), de manera que el líquido de ataque químico no entre en contacto con estas superficies. Como material del material protector (15), se utiliza un material que tenga suficiente resistencia para resistir frente a la disolución alcalina fuerte utilizada en el ataque químico anisotrópico. También, cubriendo el material (4) de la placa con orificios mediante dicho material protector (15), se puede evitar el deterioro de la capa que repele al agua mencionada anteriormente.

Como líquido de ataque químico utilizado en el ataque químico anisotrópico se utiliza, por ejemplo, una disolución alcalina fuerte tal como TMAH (hidróxido de tetrametil amonio). Y, por ejemplo, el orificio pasante se forma o se abre mediante la aplicación al sustrato de Si (1) de una disolución que incluya TMAH al 22 por ciento en peso y que tenga una temperatura de 80ºC, a través de la parte (8) de abertura para el comienzo del ataque químico durante un tiempo predeterminado (entre diez y varias horas).

Por último, tal como se muestra en la figura 1F, se eliminan la máscara (13) de modelado de película de SiO_{2} y el material protector (15). Además, el elemento (3) de conformación se disuelve para eliminarlo de las aberturas (5) de descarga de tinta y de la abertura (7) de suministro de tinta y, a continuación, se efectúa el secado. La disolución del elemento (3) de conformación se puede llevar a cabo efectuando el revelado después de que se lleve a cabo la exposición completa mediante luz UV intensa, y, en caso de necesidad, mediante la utilización de inmersión ultrasónica durante el revelado, el elemento (3) de conformación se puede eliminar sustancialmente por completo.

De este modo, se completan las principales etapas de fabricación para el cabezal de impresión por chorros de tinta. En caso de necesidad, a un chip formado de esta manera, se pueden acoplar partes de conexión para la activación de los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta y un depósito "chip" para el suministro de la tinta. A este respecto, en las figuras 1A a 1F, aunque se ha mostrado el cabezal de impresión por chorros de tinta individual, se debería indicar que se puede utilizar un procedimiento de fabricación simultánea denominado de cabezales múltiples, utilizado en las técnicas generales de fabricación de semiconductores. En el procedimiento de fabricación simultánea de cabezales múltiples, sobre un sustrato individual se forman en paralelo numerosos componentes (en este caso, los cabezales de impresión por chorros de tinta) que tienen la misma disposición. A continuación, los numerosos componentes dispuestos sobre el sustrato se separan entre sí mediante cortado por cizalladura o similar para obtener los chips respectivos.

En el procedimiento de fabricación del cabezal de impresión por chorros de tinta tal como se mencionó anteriormente, en la apertura o en la formación de la abertura (9) de suministro de tinta, efectuando el ataque químico anisotrópico desde la superficie posterior (cara <100>) del sustrato de Si (1), tal como se muestra en la figura 3B, se forman superficies (11) de la pared de la abertura de suministro de tinta (orientación de la cara <111>) que tienen un ángulo de 54,7º con respecto a la superficie posterior. Por consiguiente, cuando se lleva a cabo el ataque químico anisotrópico, mediante la selección de la anchura de la abertura X2 de la sección (8) de abertura para el comienzo del ataque químico en la película de SiO_{2} sobre la superficie posterior del sustrato de Si (1) hasta una anchura predeterminada, se puede ajustar hasta una anchura predeterminada la anchura de la abertura X1 de la abertura (9) de suministro de tinta sobre la superficie del sustrato sobre la que se forman los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta. Es decir, cuando se supone que el espesor del sustrato de Si es t, se establece la siguiente ecuación general:

X1 = X2 - 2t/tan \ 54.7^{o}

Además, en el ataque químico anisotrópico, en realidad, se lleva a cabo un ataque químico excesivo en el que se efectúa el ataque químico durante un periodo de tiempo más largo, que es más largo que la duración del periodo de tiempo que transcurre desde que se forma de hecho el orificio pasante en el sustrato de silicio (1). Cuando dicho ataque químico excesivo se lleva a cabo, después de que se formó el orificio pasante, tal como se muestra en la figura 3B, se genera un ataque químico lateral en las direcciones mostradas por las flechas (16) lateralmente desde la sección (8) de abertura para el comienzo del ataque químico. Por consiguiente, la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta en el lado de la superficie delantera se ensancha por el lado del ataque químico en una cantidad predeterminada (X3) a lo largo de cada lado, con el resultado de que la anchura real de la abertura se convierte en (X1 + 2X3).

A partir de lo anterior, si el ataque químico anisotrópico se puede efectuar adecuadamente mediante la formación de la abertura de anchura X2 de la sección (8) de abertura para el comienzo del ataque químico con mucha exactitud, la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta situado sobre la superficie delantera del sustrato de Si (1) se puede regular correctamente con mucha exactitud. Por consiguiente, la distancia desde la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta hasta los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta se puede regular correctamente con mucha exactitud.

No obstante, puede tener lugar la aparición de defectos cristalinos en el sustrato de Si debido a varios factores, tales como la influencia de la etapa de dispersión del semiconductor, por ejemplo. Si hay un defecto cristalino en el área del sustrato de Si en la que se va a formar la abertura (9) de suministro de tinta, cuando se efectúe el ataque químico anisotrópico, la velocidad de ataque químico en la posición del defecto del cristal se vuelve mayor que la velocidad de ataque químico en las otras partes para generar una anormalidad en el ataque químico, con el resultado de que, en los procedimientos de fabricación convencionales, la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta en la superficie delantera del sustrato de Si (1) se puede desviar mucho de forma parcial del valor de diseño. Las figuras 5 y 6 muestran de forma esquemática un estado de la abertura (9) de suministro de tinta cuando se genera dicha anormalidad en el ataque químico. La figura 5 es una vista en planta tomada desde el lado de la superficie posterior del sustrato de Si (1) y la figura 6 es una vista en sección. Tal como se muestra en las figuras 5 y 6, en las áreas en las que hay los defectos cristalinos (18), el ataque químico se ha adelantado de forma local en comparación con las otras áreas, con el resultado de que, tal como se muestra como anormalidades (17) en el ataque químico, se forman huecos en dichas áreas, ensanchando de ese modo la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta de forma parcial.

Además, en los procedimientos de fabricación convencional puede haber una pequeña dispersión en el tiempo de comienzo del ataque químico debido al estado de la superficie de comienzo del ataque químico y/o debido a las condiciones del ataque químico (densidad/temperatura del líquido de ataque químico). Por lo tanto, la cantidad X3 de ataque químico lateral se puede cambiar de forma parcial en el sustrato de Si (1) o se puede cambiar entre varios sustratos de Si, con el resultado de que se puede cambiar la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta.

Si la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta en la superficie delantera del sustrato de Si (1) se desvía del valor de diseño para ensancharse de este modo, la distancia entre los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta y la abertura (9) de suministro de tinta se desviará del valor de diseño para reducirse. Por lo tanto, cuando se descarga la tinta, la presión generada por el elemento generador de energía (2) para la descarga de la tinta es apropiada para escapar hacia la abertura (9) de suministro de tinta, con el resultado de que las características de descarga de tinta están sometidas a una influencia desfavorable, empeorando de ese modo la calidad de la impresión del cabezal de impresión por chorros de tinta. Además, si la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta en el lado de la superficie delantera se desvía mucho del valor de diseño, el circuito de activación para los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta está sometido a una influencia desfavorable, empeorando de ese modo la fiabilidad eléctrica del cabezal de impresión por chorros de tinta. Como tal, la desviación en la anchura de la abertura de la abertura (9) en el lado de la superficie delantera se convierte en un factor importante para la reducción de la producción de aparatos de impresión por chorros de tinta.

Como procedimiento para la mejora de la exactitud en la formación de la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta en el lado de la superficie delantera del sustrato, la solicitud de patente de Japón abierta a consulta por el público Nº 11-078029 da a conocer un procedimiento que utiliza un sustrato MCZ en el que la densidad de oxígeno en el sustrato es baja. Tal como se describe en este documento, se utiliza un sustrato en el que la densidad de oxígeno en el sustrato es igual o menor de 1,4 x 10^{18} (átomos/cm^{3}), en el que se averiguó que la anormalidad en el ataque químico mencionada anteriormente se puede reducir considerablemente. Además, cuando se utiliza un sustrato en el que la densidad de oxígeno en el sustrato es igual o menor de 1,3 x 10^{18} (átomos/cm^{3}), se averiguó que la cantidad de ataque químico lateral causada por el ataque químico excesivo se puede estabilizar. Mediante la estabilización de la cantidad de ataque químico lateral, se puede eliminar a una pequeña extensión la dispersión en la anchura de la abertura debido a la diferencia en la cantidad de ataque químico lateral, tal como se mencionó anteriormente.

No obstante, los inventores descubrieron que, incluso si se utiliza el sustrato de Si en el que la densidad de oxígeno es baja, cuando se lleva a cabo el tratamiento que incluye el calentamiento del sustrato de Si, la anormalidad en el ataque químico se puede generar de nuevo en dependencia de las condiciones de tratamiento. Como el tratamiento incluye el calentamiento del sustrato de Si, concretamente, hay activación del pozo cuando se forman sobre el sustrato de Si elementos semiconductores tales como los transistores, por ejemplo. Dicho tratamiento es indispensable cuando se forman los elementos funcionales del cabezal de impresión por chorros de tinta.

Los inventores investigaron para evitar la desviación en la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta en el lado de la superficie delantera del sustrato. Como resultado, se pudo obtener la siguiente conclusión.

En primer lugar, se descubrió que entre la superficie posterior del sustrato de Si (1) y la película de SiO_{2} (7) puede existir una capa que tiene una gran tasa de ataque químico y, en este caso, la velocidad del ataque químico del ataque químico anisotrópico depende de las características de dicha capa. Y también se descubrió que, cuando la velocidad de ataque químico que depende de las características de la capa que tiene una gran tasa de ataque químico es relativamente rápida, se puede eliminar la ocurrencia de la anormalidad en el ataque químico. Además, se descubrió que, cuando el sustrato que tiene una densidad de oxígeno igual o menor de 1,3 x 10^{18} (átomos/cm^{3}) se somete a cierto tratamiento térmico (igual o mayor de 1100ºC), la capa que tiene una gran tasa de ataque químico se pierde y se reduce la velocidad de ataque químico y, en este caso, tiene lugar la anormalidad en el ataque químico.

Como resultado de que se comprobó el defecto superficial de la capa que tiene una gran tasa de ataque químico, se observó OSF (defecto de laminado inducido por oxígeno ("oxygen induced laminate defect")) con una densidad de aproximadamente 10^{5}/cm^{2} con respecto al sustrato que no se sometió al tratamiento térmico. Por otra parte, en relación con el sustrato que se sometió al tratamiento térmico para perder la capa que tiene una gran tasa de ataque químico, se descubrió que se pierde el OSF. Es decir, se considera que la razón por la que la tasa de ataque químico es grande es por la presencia del OSF.

Así, los inventores pensaron que, disponiendo el OSF (14 en la interfaz entre la superficie posterior del sustrato de Si (1) y la película de SiO_{2} (7) y mediante el control adecuado del OSF, tal como se muestra de forma esquemática en las figuras 1A a 1F y en la figura 3B, la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta en el lado de la superficie delantera se puede confeccionar hasta una anchura uniforme predeterminada. A continuación, se describirán realizaciones que muestran los resultados obtenidos mediante la investigación en relación con procedimientos concretos para el control del OSF.

Primera realización

Mediante experimentos repetitivos, los inventores descubrieron que la densidad y la longitud del OSF sobre la superficie posterior del sustrato de Si (1) tienen una correlación con la tasa de ataque químico de la superficie (11) de la pared de la abertura de suministro de tinta que tiene una orientación cristalina del Si de <111>. De forma más específica, se descubrió que, cuando la densidad del OSF sobre la superficie posterior del sustrato de Si (1) es pequeña y la longitud del OSF es corta, la tasa de ataque químico es pequeña y, cuando de este modo la densidad del OSF es pequeña y la longitud del OSF es corta, la influencia del defecto cristalino en el interior del sustrato de Si (1) que repercute sobre la formación de la superficie (11) de la pared de la abertura de suministro de tinta se vuelve grande.

Así, los inventores pensaron que, mediante el aumento de la densidad del OSF sobre la superficie posterior del sustrato de Si (1) y mediante el aumento de la longitud del OSF para aumentar la tasa de ataque químico, la influencia del defecto cristalino se puede absorber por el hecho de que el ataque químico lateral realizado de ese modo reduce la influencia del defecto cristalino.

Aunque la cantidad de ataque químico lateral se incrementa haciendo esto, la cantidad de ataque químico lateral se puede efectuar hasta una cantidad uniforme predeterminada mediante la regulación adecuada de la densidad y de la longitud del OSF sobre la superficie posterior del sustrato de Si (1). Por consiguiente, se considera que se puede eliminar la dispersión en la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta en el lado de la superficie delantera debida a la dispersión mencionada anteriormente sobre la cantidad de ataque químico lateral.

En el presente documento, se muestra un ejemplo de que la abertura (9) de suministro de tinta se abre de hecho por medio del ataque químico anisotrópico mediante el cambio en la densidad del OSF sobre la superficie posterior del sustrato de Si (1). Aunque el OSF se genera por varios factores, uno de dichos factores es la formación de la película de SiO_{2} efectuada mediante la oxidación térmica del sustrato de Si (1). Así, la densidad y la extensión del OSF se puede cambiar mediante el cambio de las condiciones de formación de la película de SiO_{2} y, en la realización ilustrada, el sustrato de Si (1) se formó de este modo mediante el cambio de la densidad y de la extensión del OSF. La siguiente Tabla 1 muestra el resultado de la evaluación en relación con la dispersión en la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta en el lado de la superficie delantera cuando las aberturas (9) de suministro de tinta se formaron o se abrieron en los sustratos de Si (1) respectivos obtenidos de este modo por medio de ataque químico anisotrópico. En este caso, la dispersión en la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta en el lado de la superficie delantera se evaluó sobre la base de la diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo de la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta formado en el lado de la superficie delantera y, si la diferencia es mayor de 40 \mum, la evaluación fue "x", y, si la diferencia está entre 40 y 30 \mum, la evaluación fue "\Delta", y, si la diferencia es menor de 30 \mum, la evaluación fue "O".

TABLA 1

1

Tal como resulta evidente a partir de la Tabla 1, cuando la densidad del OSF es igual o mayor de 2 x 10^{4} partes/cm^{2} y la longitud del OSF es igual o mayor de 2 \mum, la dispersión en la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta en el lado de la superficie delantera se elimina para ser igual o menor de 30 \mum.

Tal como se ha mencionado anteriormente, de acuerdo con esta realización, se ha descubierto que, cuando se forma la abertura (9) de suministro de tinta, mediante la selección de la densidad del OSF sobre la superficie posterior del sustrato de Si (1) para que sea igual o mayor de 2 x 10^{4} partes/cm^{2} y mediante la selección de la longitud del OSF para que sea mayor de 2 \mum, la dispersión en la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta formado en el lado de la superficie delantera se puede eliminar a una pequeña extensión.

Mediante la eliminación, a una pequeña extensión, de la dispersión en la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta formado en el lado de la superficie delantera, la distancia entre la abertura (9) de suministro de tinta y los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta se puede regular con una elevada exactitud, con el resultado de que se puede fabricar un cabezal de impresión por chorros de tinta en el que se efectúe una impresión fiable con una elevada calidad. Además, se puede evitar que la parte de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta en el lado de la superficie delantera llegue a las proximidades del elemento generador de energía (2) para la descarga de la tinta para incidir con una influencia desfavorable sobre el circuito de activación. Además, como resultado, la distancia entre la abertura (9) de suministro de tinta y los elementos generadores de energía (2) para la descarga de la tinta se puede ajustar para ser más corta, fabricando de este modo un cabezal de impresión por chorros de tinta que tiene una alta frecuencia de descarga de tinta con una producción elevada.

Segunda realización

Como resultado de la investigación en relación con el procedimiento para el control del OSF sobre la superficie posterior del sustrato de Si (1), los inventores descubrieron que la densidad y la longitud del OSF varían con la formación de los elementos semiconductores sobre el sustrato de Si (1). Dicho descubrimiento se explicará a continuación.

Los elementos semiconductores normalmente se forman en áreas que son relativamente poco profundas (varios \mum como máximo) con respecto a la superficie del substrato de Si (1). La cristalización del Si se hace que sea completa en estas áreas cerca de la superficie del sustrato, lo que es importante para potenciar la producción, el rendimiento y la fiabilidad de los elementos semiconductores. Como uno de los procedimientos para la formación de una capa sin defectos en las proximidades de la superficie del sustrato y que hace que allí la cristalización sea completa, se encuentra el procedimiento ("gettering") de introducción de impurezas indeseadas. El procedimiento de introducción de impurezas indeseadas es un procedimiento en el que se proporciona de forma intencionada una posición de introducción de impurezas indeseadas que actúa para atrapar y fijar contaminantes tales como metales, en detrimento de la formación del elemento semiconductor. El procedimiento de introducción de impurezas indeseadas se puede dividir entre IG (procedimiento de introducción de impurezas indeseadas interno ("internal gettering")) y EG (procedimiento de introducción de impurezas indeseadas externo ("external gettering")). Según uno de los tratamientos mediante EG, hay BD (alteración de la cara posterior ("backside damage")). Este es un procedimiento en el que se forma una capa con alteración mecánica ("mechanical damage") sobre la superficie posterior del sustrato, y esta capa se utiliza como la posición para el procedimiento de introducción de impurezas indeseadas.

La alteración mecánica es uno de los factores de que se dispone para ejercer influencia sobre la nucleación del OSF. Cuando se efectúa BD, sobre la superficie posterior del sustrato de Si existe OSF que tiene una densidad mayor que un cierto valor. La densidad del OSF sobre la superficie posterior del sustrato de Si en este estado es una densidad suficiente para eliminar que tenga lugar un ataque químico deficiente para confeccionar la anchura de la abertura del orificio pasante a una anchura uniforme predeterminada, incluso si hay defectos cristalinos en el sustrato de Si cuando se efectúa el ataque químico anisotrópico, tal como se mencionó con respecto a la primera realización.

A continuación, se llevará a cabo la explicación del crecimiento y de la contracción del OSF, ya que el Si y los huecos intersticiales se encuentran considerablemente asociados con dichos crecimiento y contracción. Cuando se forma la película de SiO_{2} sobre el sustrato de Si mediante oxidación térmica, en la interfaz entre la película de SiO_{2} y el sustrato de Si se genera Si intersticial sobresaturado, y el Si intersticial se difunde en un área alrededor del OSF, y una parte del mismo se acumula para el crecimiento del OSF. Por otra parte, el Si intersticial reduce la densidad de huecos por debajo del equilibrio térmico en un área próxima a la interfaz entre la película de SiO_{2} y el sustrato de Si. Por lo tanto, el hueco se difunde desde la parte del seno del sustrato de Si hasta la interfaz entre la película de SiO_{2} y el sustrato de Si, con el resultado de que el OSF se contrae o se pierde. En general, el OSF se puede perder por un tratamiento térmico a temperatura elevada. La razón es que la densidad de huecos se incrementa por el tratamiento térmico a temperatura elevada y se combina con el Si intersticial.

Así, incluso cuando se forma un OSF que tenga una densidad constante sobre la superficie posterior del sustrato mediante el EG, tal como se mencionó anteriormente, el OSF se puede perder durante el tratamiento térmico a temperatura elevada en la última etapa de formación del elemento semiconductor. La segunda realización intenta evitar que se pierda el OSF por dicho tratamiento térmico a temperatura elevada en el transcurso de la fabricación del cabezal de impresión por chorros de tinta.

En el transcurso de la fabricación del cabezal de impresión por chorros de tinta, como una etapa para efectuar el tratamiento térmico a temperatura elevada con respecto al sustrato de Si, hay activación del pozo cuando se forma el elemento semiconductor. Como activaciones de pozo, concretamente, hay activaciones de pozo de tipo N en el caso del tipo de pozo único (sólo pozo de tipo N) y hay activación de pozo de tipo N y activación de pozo de tipo P en el caso del tipo de pozo doble (pozo de tipo N, pozo de tipo P). En relación con el pozo, se requiere un área conductora de tipo N o de tipo P relativamente profunda, y la profundidad del pozo se ve considerablemente influida por la temperatura y el tiempo del tratamiento térmico en la activación del pozo. Así, incluso cuando se cambia la temperatura del tratamiento térmico en la activación del pozo (más concretamente, incluso cuando se reduce la temperatura del tratamiento térmico), mediante el ajuste del tiempo de tratamiento (más concretamente, mediante la prolongación del tiempo de tratamiento), se puede obtener la misma profundidad de pozo (en otras palabras, las mismas propiedades eléctricas). Por consiguiente, en la activación del pozo la temperatura del tratamiento térmico se puede cambiar dentro de un cierto intervalo sin deteriorar las propiedades eléctricas del elemento semiconductor que se va a formar.

Así, los elementos semiconductores se formaron sobre el sustrato de Si mediante el cambio de la temperatura del tratamiento térmico en la activación del pozo (que es el tratamiento térmico a la temperatura máxima en medio de las etapas de fabricación del semiconductor para la formación de los elementos semiconductores sobre el sustrato de Si) a 1100ºC, 1150ºC y 1200ºC. En este caso, en cada uno de los casos, el tiempo de tratamiento se ajustó para obtener la misma profundidad de pozo. Como sustrato de Si se utilizó un sustrato MCZ de 6 pulgadas (0,1524 m) en el que la orientación cristalina del Si de la superficie del sustrato sometida al tratamiento mediante EG es <100>. Por consiguiente, como mínimo antes del tratamiento térmico, sobre la superficie posterior del sustrato de Si, existe un OSF que tiene una densidad mayor que un cierto valor.

La abertura de suministro de tinta se abrió en cada uno de los sustratos de Si (sobre los que se formaron los elementos semiconductores) mediante ataque químico anisotrópico. La presencia/ausencia del OSF se comprobó efectuando un segundo ataque químico con respeto a los sustratos de Si que se sometieron al ataque químico anisotrópico. Además, la velocidad de ataque químico lateral se evaluó sobre la base de la anchura de la abertura de la abertura (9) de suministro de tinta y sobre la anchura de la abertura de la película de SiO_{2} (7) y el tiempo de tratamiento de ataque químico como "tiempo de ataque químico lateral = (anchura de la abertura del sustrato de Si - anchura de la abertura de la película de SiO_{2})/tiempo de tratamiento". En relación con la velocidad de ataque químico lateral, se buscaron un valor máximo y un valor mínimo de cada sustrato. En la Tabla 2 siguiente se muestra el resultado, junto con una evaluación similar en relación con un ejemplo comparativo en el que la abertura de suministro de tinta se abrió en el sustrato de Si sobre el que sólo se formó la película de SiO_{2}. A este respecto, puesto que no había sustancialmente dispersión en la anchura de la abertura de la película de SiO_{2}, el valor máximo y el valor mínimo de la velocidad de ataque químico lateral se corresponden con velocidades relativas a las partes máxima y mínima de la anchura de la abertura del sustrato de Si, respectivamente. Además, cada uno de los valores de la velocidad de ataque químico lateral mostrados en la Tabla 2 es un valor medio entre varios sustratos.

TABLA 2

2

A partir de los resultados mostrados en la Tabla 2, se puede observar que, cuando se efectúa el tratamiento térmico a temperatura elevada por encima de 1100ºC, aunque el OSF casi se ha perdido, mediante la limitación de la temperatura de tratamiento del tratamiento térmico a la temperatura máxima en el procedimiento de fabricación del semiconductor para que sea igual o menor de 1100ºC, se puede evitar que se pierda el OSF y conseguir que permanezca. Si se pierde el OSF, las velocidades de ataque químico lateral se diferencian considerablemente entre el área en la que existe el defecto cristalino y el área en la que no existe el defecto cristalino, lo que crea de ese modo una gran desviación de entre 3 y 8 \mum/h. Por el contrario, cuando el OSF se reserva de forma adecuada y cuando la temperatura del tratamiento térmico a la temperatura máxima se limita a 1100ºC o por debajo, la velocidad de ataque químico lateral se estabiliza a aproximadamente 12 \mum/h en todas las partes. Es decir, se considera que, cuando se reserva el OSF de forma adecuada, la velocidad de ataque químico lateral se incrementa, con el resultado de que se puede absorber la dispersión en la velocidad de ataque químico debida a la presencia/ausencia del defecto cristalino.

A continuación, cuando se fabricaron una serie de artículos en los que se abrió la abertura de suministro de tinta, mediante el ataque químico anisotrópico, en cada uno de los sustratos de Si sobre los que se formaron los elementos semiconductores bajo las diversas condiciones de tratamiento mencionadas anteriormente, en relación con cada condición de tratamiento, la tasa a la que se desvió la anchura de la abertura de la abertura de suministro de tinta de un intervalo predeterminado se evaluó como tasa de ataque químico deficiente. Los resultados se muestran en la siguiente la Tabla 3.

TABLA 3

3

Tal como resulta evidente a partir de los resultados mostrados en la Tabla 3, se puede observar que, cuando se limita la temperatura de tratamiento del tratamiento térmico a la temperatura máxima en el procedimiento de fabricación del semiconductor para ser igual o menor de 1100ºC, la tasa de generación de ataque químico deficiente se reduce considerablemente.

Tal como se mencionó anteriormente, de acuerdo con la segunda realización, se descubrió que, en relación con el procedimiento de fabricación del semiconductor para la formación de los elementos semiconductores sobre el sustrato de Si, mediante la limitación de la temperatura del tratamiento térmico a la temperatura máxima para ser igual o menor de 1100ºC, la anchura de la abertura de la abertura de suministro de tinta mediante el ataque químico anisotrópico se puede confeccionar de forma estable hasta una anchura uniforme predeterminada.

Tercera realización

Tal como se explicó con respecto a la segunda realización, cuando el sustrato de Si se somete al tratamiento térmico a temperatura elevada, el OSF se puede contraer o perder, puesto que la densidad de huecos se incrementa por el tratamiento térmico a temperatura elevada para combinarse con el Si intersticial. No obstante, observando en detalle, el OSF crece hasta que el flujo del Si intersticial se hace más pequeño que el flujo de huecos, y la contracción comienza tan pronto como el flujo del Si intersticial se hace más pequeño que el flujo de huecos. Cuanto mayor sea la temperatura, más breve será el tiempo para el comienzo de la contracción.

Tal como se mencionó anteriormente, en las etapas de fabricación para el cabezal de impresión por chorros de tinta, en la activación del pozo en la que el sustrato de Si se somete al tratamiento térmico a temperatura elevada, el pozo profundo se puede obtener durante un periodo de tiempo corto mediante el tratamiento térmico a temperatura elevada. No obstante, en el tratamiento térmico a temperatura elevada, el OSF se perderá durante un breve periodo de tiempo. Por otra parte, cuando la temperatura del tratamiento térmico es baja, aunque se puede evitar que se pierda el OSF, se requiere un tratamiento térmico de larga duración a efectos de obtener la profundidad de pozo deseada. Así, después de que se obtiene una cierta profundidad del pozo mediante el tratamiento térmico a una temperatura relativamente baja, cuando se efectúa el tratamiento térmico a una temperatura relativamente elevada durante un breve periodo de tiempo hasta que se inicia la contracción del OSF, se puede obtener la profundidad de pozo deseada durante un periodo de tiempo más corto sin perder el OSF. La tercera realización muestra dicho procedimiento. En este procedimiento, es importante que la diferencia de temperatura entre la temperatura del tratamiento térmico a la temperatura máxima en el procedimiento de fabricación del semiconductor y la temperatura del pretratamiento térmico no llegue a ser excesiva.

Los elementos semiconductores se formaron sobre el sustrato de Si mediante el cambio de la temperatura de tratamiento en la primera temperatura relativamente baja y mediante el cambio en la temperatura de tratamiento en la última temperatura máxima, en el procedimiento en el que la activación del pozo se realiza mediante el tratamiento térmico a la temperatura máxima, entre los procedimientos de fabricación de semiconductores para la formación de elementos semiconductores sobre el sustrato de Si en los que el tratamiento se efectúa primero a una temperatura relativamente baja (temperatura BºC) y a continuación a una temperatura elevada (temperatura AºC). En relación con las variaciones para el cambio de temperatura, se compararon cuatro casos en total, es decir, tres casos en los que B se ajusta a 900ºC y A se ajusta a 1100ºC, 1150ºC y 1200ºC, respectivamente, y un caso en el que A se ajusta a 1200ºC y B se ajusta a 1100ºC. En este caso, en cada uno de los casos, el tiempo de tratamiento se ajustó para obtener la misma profundidad de pozo. Como sustrato de Si se utilizó un sustrato MCZ de 0,1524 m (6 pulgadas) en el que la orientación cristalina del Si de la superficie del sustrato sometida al tratamiento EG es <100>. Por consiguiente, como mínimo antes del tratamiento térmico, el OSF que tiene una densidad mayor que un cierto valor existe sobre la superficie posterior del sustrato de Si.

La abertura de suministro de tinta se abrió en cada uno de los sustratos de Si (sobre los que se formaron los elementos semiconductores) mediante ataque químico anisotrópico. Y, de forma similar a la de la segunda realización, se comprobaron la presencia/ausencia del OSF sobre la superficie posterior del sustrato y la velocidad del ataque químico lateral. En la Tabla 4 siguiente se muestra el resultado, junto con una evaluación similar en relación con un ejemplo comparativo en el que la abertura de suministro de tinta se abrió en el sustrato de Si sobre el que sólo se formó la película de SiO_{2}.

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TABLA 4

4

Tal como resulta evidente a partir de la Tabla 4, en el caso de que A - B > 200, se pierde el OSF sobre la superficie posterior, con el resultado de que el tiempo de ataque químico lateral se desvía considerablemente entre 3 y 8 \mum/h debido a la influencia del defecto cristalino. Por el contrario, en el caso de que A - B \leq 200, puede permanecer un OSF adecuado sobre la superficie posterior del sustrato, y la velocidad de ataque químico lateral se estabiliza a aproximadamente 12 \mum/h. Es decir, mediante el ajuste de A - B \leq 200, el OSF puede permanecer de forma adecuada sobre la superficie posterior del sustrato, y se puede reservar una velocidad de ataque químico lateral adecuada para absorber la dispersión en la velocidad de ataque químico debida a la presencia/ausencia de defectos cristalinos, estabilizando de este modo la velocidad de ataque químico lateral.

En la segunda realización, el OSF se perdió cuando se efectuó la activación del pozo a la temperatura elevada de 1200ºC. No obstante, en la tercera realización, incluso cuando se efectuó la activación del pozo a la temperatura elevada de 1200ºC, efectuando la activación del pozo en dos etapas (tratamiento a 1100ºC y tratamiento a 1200ºC), se pudo evitar que se perdiese el OSF y pudo permanecer el OSF adecuado.

A continuación, cuando se fabricaron una pluralidad de artículos en los que se abrió la abertura de suministro de tinta, mediante el ataque químico anisotrópico, en cada uno de los sustratos de Si sobre los que se formaron los elementos semiconductores bajo las diversas condiciones de tratamiento mencionadas anteriormente, en relación con cada condición de tratamiento, la tasa a la que se desvió la anchura de la abertura de la abertura de suministro de tinta de un intervalo predeterminado se evaluó como tasa de tratamiento químico deficiente. Los resultados se muestran en la siguiente Tabla 5.

TABLA 5

5

Tal como resulta evidente a partir de los resultados mostrados en la Tabla 5, se puede observar que, cuando la diferencia de temperatura (A - B) entre la temperatura de tratamiento A del tratamiento térmico en el procedimiento de fabricación del semiconductor y la temperatura B del pretratamiento térmico se ajusta para ser igual o menor de 200ºC, la tasa de generación de ataque químico deficiente se reduce considerablemente.

Tal como se mencionó anteriormente, de acuerdo con la tercera realización, se descubrió que, mediante el ajuste de A - B \leq 200, la anchura de la abertura de la abertura de suministro de tinta abierta mediante el ataque químico anisotrópico se puede confeccionar hasta una anchura uniforme predeterminada.

Cuarta realización

En la segunda y en la tercera realizaciones, se descubrió que se puede evitar que se pierda el OSF mediante el ajuste de forma adecuada de la temperatura del tratamiento térmico a la temperatura elevada (en particular, igual o mayor de 1100ºC), y especialmente mediante el ajuste de la temperatura del tratamiento de activación del pozo. Como resultado de investigaciones adicionales, los inventores descubrieron que, incluso cuando se efectúa el tratamiento térmico a temperatura elevada, efectuando el tratamiento térmico bajo una atmósfera que incluya oxígeno, se puede evitar que se pierda el OSF. La cuarta realización muestra dicho procedimiento.

En primer lugar, se explicará la formación de los elementos semiconductores sobre el sustrato de Si (1) que se lleva a cabo en la cuarta realización. En la cuarta realización, se utilizó un sustrato de Si que tenía un espesor de aproximadamente 625 \mum y una densidad de oxígeno de entre 1,2 y 1,3 x 10^{18} (átomos/cm^{2}), y en el que la orientación de la cara del cristal de Si sobre la superficie del sustrato es <100>. La densidad del OSF sobre la superficie posterior del sustrato de Si antes de que se formen los elementos semiconductores era de 1 x 10^{5}/cm^{2}. En este caso, aunque se explicó un ejemplo en el que se forman elementos con estructura MOS como elementos semiconductores, la presente invención se puede aplicar al caso en el que, por ejemplo, se forman elementos con estructura BiCMOS como otra estructura de los elementos semiconductores.

En primer lugar, el sustrato de Si se trata en el interior de un gas que incluye O_{2} y H_{2} durante aproximadamente 30 minutos bajo unas condiciones de temperatura de 900ºC para formar una película oxidada que tiene un espesor de aproximadamente 50 nm. Esta película se utiliza como película de amortiguación de daños durante el bombardeo con iones en la última etapa. A continuación, se forma una capa resistente que tiene un espesor predeterminado (aproximadamente 1 \mum) mediante una técnica fotolitográfica, capa resistente que se utiliza como máscara durante el bombardeo con iones en la etapa siguiente. A continuación, se bombardea con iones de fósforo para formar la capa de tipo N. A continuación, se elimina la capa resistente y se forman películas de SiN que tienen un espesor de aproximadamente 150 nm sobre ambas superficies del sustrato mediante un procedimiento CVD al vacío. A continuación, se elimina la película de SiN formada sobre la superficie posterior mediante ataque químico en seco. A continuación, se lleva a cabo la activación del pozo de tipo N bajo condiciones de temperatura de 1150ºC.

A continuación, la película de SiN de la superficie delantera se modela mediante la técnica fotolitográfica a efectos de obtener una estructura general LOCOS (oxidación local del silicio) y, además, después de que se forman las capas de canal P+ y N+ mediante la utilización de la técnica fotolitográfica y del bombardeo con iones, se efectúa la oxidación LOCOS para formar una película oxidada. A continuación, después de que se ajusta de nuevo la densidad superficial mediante el bombardeo con iones de boro, se efectúa la oxidación de la puerta bajo las condiciones de temperatura de 1000ºC para formar una película oxidada de puerta que tiene un espesor de aproximadamente 70 nm. Después, se forma polisilicio con un espesor de aproximadamente 400 nm mediante un procedimiento de descomposición térmica a aproximadamente 600ºC utilizando gas de SiH_{4}. Y el fósforo se dopa dentro del polisilicio mediante difusión para formar una película multipuerta, que se puede confeccionar con una forma predeterminada mediante la técnica fotolitográfica y el ataque químico con iones reactivos. A continuación, repitiendo la técnica fotolitográfica y el bombardeo con iones, se forman las capas fuente/sumidero P+ y N+. A continuación, se forma una película de BPSG (vidrio de boro fosfosilicato) mediante un procedimiento CVD y, como última etapa de la etapa de fabricación del semiconductor, se lleva a cabo la activación de la fuente/sumidero bajo atmósfera de nitrógeno, a 1000ºC, durante 15 minutos.

Además, después de la etapa de fabricación del semiconductor se efectúa, por ejemplo, el siguiente procedimiento (tratamientos). En primer lugar, a efectos de poner en contacto la capa de semiconductor con el cableado de Al que se forma en la última etapa, la caída de contacto se forma mediante la técnica fotolitográfica y mediante el ataque químico en húmedo utilizando BHF y, a continuación, mediante evaporación a vacío se forma el cableado de Al que tiene un espesor de aproximadamente 500 nm y se modela mediante la técnica fotolitográfica y mediante el ataque químico con iones reactivos para tener un diseño predeterminado. A continuación, se forman películas de USG como películas entre capas de cableado multicapa de Al mediante el procedimiento CVD a aproximadamente 400ºC, y en las películas de USG se forman los orificios pasantes mediante la técnica fotolitográfica y el ataque químico con iones reactivos. A continuación, se forman cuerpos de resistencia de TaSiN que tienen un espesor de aproximadamente 40 nm como dispositivos de calentamiento (elementos generadores de energía para la descarga de la tinta) y se forma aluminio que tiene un espesor de aproximadamente 200 nm como capa de cableado superior mediante evaporación a vacío, y se modelan mediante la técnica fotolitográfica, ataque químico en seco y ataque químico en húmedo para formar partes de cableado y partes de dispositivos de calentamiento.

A continuación, mediante el procedimiento CVD se forma una película de SiN que tiene un espesor de aproximadamente 300 nm como película protectora para la protección de las partes de los dispositivos de calentamiento y de las partes de cableado y, a continuación, mediante evaporación a vacío se forma una película de Ta que tiene un espesor de aproximadamente 230 nm como película anticavitación para la protección de las partes del dispositivo de calentamiento de la cavitación generada sobre las burbujas características. Por último, la película de Ta se modela hasta una forma predeterminada mediante la técnica fotolitográfica y mediante el ataque químico en seco, y se elimina la capa protectora sobre las partes de la patilla del electrodo para lograr la conexión eléctrica al sustrato.

De este modo, se completa la formación de los dispositivos de calentamiento (elementos generadores de energía para la descarga de la tinta) y la de los elementos del circuito eléctrico para la activación de los dispositivos de calentamiento. Después, tal como se explicó con respecto a la figura 1, se forma el material (4) de la placa con orificios y se abre la abertura (9) de suministro de tinta en el sustrato de Si. Cuando se abre la abertura (9) de suministro de tinta en el sustrato de Si, la película de SiO_{2} formada mediante la oxidación térmica en la etapa de oxidación LOCOS mencionada anteriormente se utiliza como máscara en el ataque químico.

Tal como se mencionó anteriormente, en la formación de los elementos semiconductores sobre el sustrato de Si de acuerdo con la realización ilustrada, el tratamiento térmico a la temperatura máxima es el tratamiento de activación del pozo de tipo N. En la realización ilustrada, tal como se mencionó anteriormente, el tratamiento de activación del pozo de tipo N se llevó a cabo bajo las condiciones de temperatura de 1150ºC. En este caso, se evaluaron la densidad del OSF sobre la superficie posterior del sustrato y la dispersión en la anchura de abertura de la abertura de suministro de tinta después de que se efectuó el ataque químico anisotrópico, en relación con un caso en el que se efectuó el tratamiento de activación del pozo de tipo N en una atmósfera de gas que incluía solo N_{2} y un caso en el que el tratamiento de activación del pozo de tipo N se efectuó en una atmósfera de gas que incluía N_{2} y O_{2}. En el caso de que se mezcle O_{2} con N_{2}, la evaluación se llevó a cabo en relación con un caso en el que la proporción de N_{2}:O_{2} es de 95:5 a lo largo de todo el tiempo de tratamiento (aproximadamente 540 minutos), y en relación con un caso en el que la proporción de N_{2}:O_{2} es de 1:1 durante los 20 minutos iniciales y en el que la proporción de N_{2}:O_{2} es de 95:5 durante los 520 minutos restantes. Los resultados se muestran en la siguiente la Tabla 6.

TABLA 6

6

En la que, A:540 minutos bajo atmósfera de N_{2}, B:540 minutos bajo una atmósfera en la que la proporción N_{2}:O_{2} = 95:5, y C:20 minutos bajo una atmósfera en la que la proporción N_{2}:O_{2} = 1:1 + 520 minutos bajo una atmósfera en la que la proporción N_{2}:O_{2} = 95:5.

Tal como resulta evidente a partir de los resultados mostrados en la Tabla 6, en el tratamiento de activación del pozo de tipo N para efectuar el tratamiento a temperatura elevada, efectuando el tratamiento bajo una atmósfera que incluye oxígeno, se puede evitar que se pierda el OSF, con el resultado de que se puede eliminar la dispersión en la anchura de la abertura de la abertura de suministro de tinta.

Se considera que la razón por la que se puede evitar que se pierda el OSF efectuando el tratamiento de activación del pozo de tipo N bajo una atmósfera que incluye oxígeno, es como sigue. Cuando se efectúa el tratamiento de activación del pozo de tipo N bajo la atmósfera de gas que incluye oxígeno, se forma una película de SiO_{2} sobre la superficie posterior del sustrato. Cuando se efectúa el tratamiento durante 540 minutos bajo la atmósfera de gas en la que la proporción de N_{2}:O_{2} es de 95:5, el espesor de la película de SiO_{2} formada es de aproximadamente 300 nm. Durante la formación de la película de SiO_{2}, en la interfaz entre el Si y el SiO_{2} sobre la superficie posterior del sustrato, se forma OSF por la distorsión causada por la expansión de volumen del SiO_{2}. De este modo, dado que se forma OSF para compensar la pérdida del OSF original debido a la temperatura elevada, se considera que finalmente puede permanecer una cierta cantidad de OSF (2 x 10^{4} partes/cm^{2} o más en el ejemplo anterior).

Tal como se mencionó anteriormente, de acuerdo con la realización ilustrada, se descubrió que, cuando el sustrato de Si se somete al tratamiento a temperatura elevada, efectuando dicho tratamiento bajo una atmósfera que incluya oxígeno, se puede evitar que el OSF se pierda sobre la superficie posterior del sustrato de Si y puede permanecer una cierta cantidad de OSF. Así, la anchura de la abertura de la abertura de suministro de tinta abierto mediante el ataque químico anisotrópico se puede confeccionar de forma estable hasta una anchura uniforme predeterminada.

A este respecto, en las realizaciones mencionadas anteriormente, a pesar de que se explicó un ejemplo en el que se efectúa la activación del pozo como el tratamiento a temperatura elevada del sustrato de Si, el tratamiento a temperatura elevada no está limitado a la activación del pozo, sino que la presente invención se puede aplicar a distintos tratamientos a temperatura elevada. Además, los procedimientos mostrados en las realizaciones para la fabricación de los elementos generadores de la energía para la descarga de la tinta y del circuito de activación para éstos no limitan la presente invención.

Además, en las realizaciones, la utilización del sustrato de Si en el que la densidad de oxígeno es igual o menor de 1,3 x 10^{18}, especialmente el sustrato MCZ, es preferente para lograr los objetivos de la presente invención. Es decir, mediante la utilización del sustrato de Si que tiene una densidad de oxígeno baja, tal como se mencionó anteriormente, se puede eliminar la ocurrencia de la anormalidad en el ataque químico y se puede estabilizar la velocidad de ataque químico y, en el procedimiento de fabricación del cabezal de impresión por chorros de tinta de acuerdo con la presente invención, mediante la utilización de dicho sustrato de Si, también se puede eliminar la dispersión en la anchura de la abertura de la abertura de suministro de tinta.

Tal como se mencionó anteriormente, de acuerdo con la presente invención, en el procedimiento de fabricación del cabezal de impresión por chorros de tinta que tiene una etapa para la formación de una abertura en la abertura de suministro de tinta mediante el ataque químico anisotrópico del Si, cuando se efectúa el ataque químico anisotrópico, mediante el control de forma adecuada del OSF sobre la superficie posterior del sustrato, se puede eliminar la ocurrencia de anormalidad en el ataque químico y la anchura de la abertura de la abertura de suministro de tinta en la superficie delantera del sustrato se puede confeccionar de forma estable a una anchura uniforme predeterminada.

Como resultado, se puede mejorar la producción de la fabricación del cabezal de impresión por chorros de tinta, y se puede mejorar la fiabilidad del funcionamiento del cabezal de impresión por chorros de tinta. Además, la distancia entre la abertura de suministro de tinta y los elementos generadores de energía para la descarga de la tinta se puede ajustar para ser más corta, con el resultado de que se puede fabricar un cabezal de impresión por chorros de tinta que tiene una alta frecuencia de descarga de tinta con una producción elevada.

Claims

1. Procedimiento para la fabricación de un cabezal de descarga de líquido, que comprende:

una etapa para la preparación de un sustrato de Si (1) que tiene una primera superficie como superficie de formación de un elemento y una segunda superficie como superficie posterior opuesta a la primera superficie;

una etapa para efectuar un tratamiento térmico con el calentamiento de dicho sustrato de Si (1);

una etapa para la formación de una película de SiO_{2} (7) sobre la segunda superficie de dicho sustrato de Si (1);

una etapa para la formación de una sección (8) de abertura para el comienzo del ataque químico en dicha película de SiO_{2} (7) para exponer dicho sustrato de Si (1);

una etapa para la formación sobre la primera superficie de dicho sustrato de Si de un elemento (2) generador de energía para la descarga de líquido para la generación de energía para la descarga de líquido; y

una etapa para la formación de una abertura (9) de suministro de líquido que pasa a través de dicho sustrato de Si y que se comunica con la primera superficie desde dicha sección (8) de abertura para el comienzo del ataque químico mediante el ataque químico anisotrópico del Si utilizando dicha película de SiO_{2} como una máscara, después de dicha etapa de tratamiento térmico; y caracterizado porque:

antes de que se efectúe el ataque químico anisotrópico, la densidad del defecto de laminado inducido por oxidación que existe en la interfaz entre dicho sustrato de Si (1) y dicha película de SiO_{2} (7) se hace que sea igual o mayor de 2 x 10^{4} partes/cm^{2}.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, que además comprende una etapa para la formación de un miembro que constituye una abertura de descarga de líquido para la descarga de líquido y una trayectoria de flujo de fluido comunicada con dicha abertura de descarga de líquido, sobre la superficie de dicho sustrato de Si sobre el que se forma dicho elemento generador de energía para la descarga de la tinta.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que, antes de que se efectúe el ataque químico anisotrópico, la longitud del defecto de laminado inducido por oxidación que existe en la interfaz entre dicho sustrato de Si y dicha película de SiO_{2} se hace que sea igual o mayor de 2 \mum.

4. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que dicha película de SiO_{2} se forma mediante oxidación térmica durante el tratamiento térmico.

5. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el tratamiento térmico se efectúa a una temperatura de tratamiento igual o menor de 1100ºC.

6. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que, antes de que se efectúe el tratamiento térmico a una temperatura de tratamiento de AºC, se efectúa un tratamiento similar al tratamiento térmico a una temperatura más baja de BºC que satisface que A - B \leq 200ºC.

7. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el tratamiento que tiene una temperatura de tratamiento igual o mayor de 1100ºC en medio del tratamiento térmico se efectúa bajo una atmósfera de gas que incluye oxígeno.

8. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que dicho cabezal de descarga de líquido incluye un elemento semiconductor sobre dicho sustrato de Si, y el tratamiento térmico se efectúa en una etapa para la formación de dicho elemento semiconductor.

9. Procedimiento, según la reivindicación 8, en el que dicha etapa de formación del semiconductor es una activación de pozo.

10. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que dicho sustrato de Si tiene una posición para el procedimiento de introducción de impurezas indeseadas formada proporcionando alteración mecánica a la segunda superficie de dicho sustrato de Si antes de dicha etapa de ataque químico anisotrópico.

11. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que se utiliza como dicho sustrato de Si un sustrato en el que la densidad de oxígeno es igual o menor de 1,3 x 10^{18} (átomos/cm^{3}).

12. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que se utiliza un sustrato MCZ como dicho sustrato de Si.

13. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que como dicho sustrato de Si se utiliza un sustrato en el que la orientación de la cara del cristal de Si de la superficie sobre la que se forma dicho elemento generador de energía para la descarga de líquido es <100> o <110>.

14. Sustrato para un cabezal de descarga de líquido, que comprende un sustrato de Si (1), un elemento generador de energía (2) para la descarga de líquido formado sobre dicho sustrato de Si y adaptado para descargar líquido, un elemento semiconductor (901), y una abertura (9) formada para pasar a través de dicho sustrato de Si (1) mediante ataque químico anisotrópico y utilizada para el suministro del líquido alrededor de dicho elemento generador de energía para la descarga de líquido; y caracterizado porque:

en dicho sustrato de Si, la densidad del defecto de laminado inducido por oxidación que existe sobre la superficie de dicho sustrato de Si (1) opuesto a la superficie sobre la que se forma dicho elemento generador de energía para la descarga de líquido es igual o mayor de 2 x 10^{4} partes/cm^{2} y la longitud del defecto de laminado inducido por oxidación es igual o mayor de 2 \mum.

15. Sustrato, según la reivindicación 14, en el que la densidad de oxígeno de dicho sustrato de Si es igual o menor de 1,3 x 10^{18} (átomos/cm^{3}).

16. Sustrato, según la reivindicación 14, en el que dicho sustrato de Si es un sustrato MCZ.

17. Sustrato, según la reivindicación 14, en el que la orientación de la cara del cristal de Si de la superficie de dicho sustrato de Si sobre la que se forma dicho elemento generador de energía para la descarga de líquido es <100> o <110>.

18. Procedimiento para la fabricación de un sustrato, que comprende:

una etapa para efectuar un tratamiento térmico con el calentamiento de un sustrato de Si (1);

una etapa para la formación de una película de SiO_{2} (7) sobre como mínimo una superficie de dicho sustrato de Si (1);

una etapa para la formación de una sección (8) de abertura para el comienzo del ataque químico en dicha película de SiO_{2} (7) para exponer dicho sustrato de Si; y

una etapa para la formación de un orificio pasante que pasa a través de dicho sustrato de Si desde dicha sección de abertura para el comienzo del ataque químico mediante el ataque químico anisotrópico del Si con la utilización de dicha película de SiO_{2} como una máscara, después de dicha etapa de tratamiento térmico;

y caracterizado porque:

19. Procedimiento, según la reivindicación 18, en el que, antes de que se efectúe el ataque químico anisotrópico, la longitud del defecto de laminado inducido por oxidación que existe en la interfaz entre dicho sustrato de Si y dicha película de SiO_{2} se hace que sea igual o mayor de 2 \mum.

20. Procedimiento, según la reivindicación 18, en el que dicha película de SiO_{2} se forma mediante oxidación térmica durante el tratamiento térmico.

21. Procedimiento, según la reivindicación 18, en el que el tratamiento térmico se efectúa a una temperatura de tratamiento igual o menor de 1100ºC.

22. Procedimiento, según la reivindicación 18, en el que, antes de que se efectúe el tratamiento térmico a una temperatura de tratamiento de AºC, se efectúa un tratamiento similar al tratamiento térmico a una temperatura más baja de BºC que satisface A - B \leq 200ºC.

23. Procedimiento, según la reivindicación 18, en el que el tratamiento que tiene una temperatura de tratamiento igual o mayor de 1100ºC en medio del tratamiento térmico se efectúa bajo una atmósfera de gas que incluye oxígeno.

24. Procedimiento, según la reivindicación 18, en el que la etapa de tratamiento térmico es una activación de pozo.

25. Procedimiento, según la reivindicación 18, en el que se utiliza un sustrato en el que la densidad de oxígeno es igual o menor de 1,3 x 10^{18} (átomos/cm^{3}) como dicho sustrato de Si.

26. Procedimiento, según la reivindicación 18, en el que se utiliza un sustrato MCZ como dicho sustrato de Si.