JPH05208495A - 記録ヘッド用基材及びその作製方法 - Google Patents
記録ヘッド用基材及びその作製方法Info
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- JPH05208495A JPH05208495A JP4041946A JP4194692A JPH05208495A JP H05208495 A JPH05208495 A JP H05208495A JP 4041946 A JP4041946 A JP 4041946A JP 4194692 A JP4194692 A JP 4194692A JP H05208495 A JPH05208495 A JP H05208495A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ラッチアップが十分に防止され、機能素子の
微細化が可能で、作製工程の簡易化に有利な記録ヘッド
用基材を提供する。 【構成】 Ｓｉ基板２の表面に形成されたＳｉＯ2 絶縁
層４上に、熱エネルギーを発生させるための電気熱変換
素子１６と、該電気熱変換素子の駆動に関与するダイオ
ード６と、前記電気熱変換素子１６とダイオード６とを
電気的に接続する配線との組が少なくとも１つ設けられ
ており、特に前記ダイオード６は前記ＳｉＯ2 絶縁層４
の表面上に形成されたＳｉ層に形成されており、前記前
記電気熱変換素子１６により発生せしめられる熱エネル
ギーに基づき被記録体に対し記録を行う記録ヘッドのた
めの基材。
微細化が可能で、作製工程の簡易化に有利な記録ヘッド
用基材を提供する。 【構成】 Ｓｉ基板２の表面に形成されたＳｉＯ2 絶縁
層４上に、熱エネルギーを発生させるための電気熱変換
素子１６と、該電気熱変換素子の駆動に関与するダイオ
ード６と、前記電気熱変換素子１６とダイオード６とを
電気的に接続する配線との組が少なくとも１つ設けられ
ており、特に前記ダイオード６は前記ＳｉＯ2 絶縁層４
の表面上に形成されたＳｉ層に形成されており、前記前
記電気熱変換素子１６により発生せしめられる熱エネル
ギーに基づき被記録体に対し記録を行う記録ヘッドのた
めの基材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、記録ヘッド用基材及び
その作製方法に関し、特に電気熱変換素子と該電気熱変
換素子の駆動に関与する駆動用機能素子とを同一基体上
に設けてなる記録ヘッド用基材及びその作製方法に関す
る。
その作製方法に関し、特に電気熱変換素子と該電気熱変
換素子の駆動に関与する駆動用機能素子とを同一基体上
に設けてなる記録ヘッド用基材及びその作製方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】液体噴
射記録装置の記録ヘッドは電気熱変換素子を備えてお
り、該素子は電気的記録信号入力により発熱し、その熱
エネルギーにより記録液（インク）を吐出口から吐出さ
せる。この様な記録ヘッドでは、該記録ヘッドを構成す
る基体上に上記電気熱変換素子とその駆動に関与する機
能素子とを設けた基材が用いられている。
射記録装置の記録ヘッドは電気熱変換素子を備えてお
り、該素子は電気的記録信号入力により発熱し、その熱
エネルギーにより記録液（インク）を吐出口から吐出さ
せる。この様な記録ヘッドでは、該記録ヘッドを構成す
る基体上に上記電気熱変換素子とその駆動に関与する機
能素子とを設けた基材が用いられている。
【０００３】図１３は、この様な従来の記録ヘッド用基
材の一例を示す模式的断面図である。本図においては電
気熱変換素子と機能素子との組が１つのみ示されてい
る。図１３において、４１はｐ型シリコン（Ｓｉ）基板
であり、４２はｎ型エピタキシャル成長Ｓｉ層である。
これらＳｉ基板４１及びＳｉ層４２に、それぞれ図示さ
れる導電型の領域によって機能素子４３及びアイソレー
ション４４が形成されている。機能素子４３はコレクタ
領域４５、ベース領域４６及びエミッタ領域４７を有す
るＮＰＮトランジスタ構造をなしている。上記アイソレ
ーション４４は機能素子４３を他の機能素子から分離し
ている。Ｓｉ層４２上にはＳｉＯ2 絶縁層４８が形成さ
れており、該絶縁層を貫通してコレクタ・ベース共通電
極４９、エミッタ電極５０及びアイソレーション電極５
１が形成されている。上記ＳｉＯ2絶縁層４８上には、
ＳｉＯ2 絶縁層５２が形成されており、その上にＨｆＢ
2 発熱抵抗層５３が形成されており、更にその上に１対
のＡｌ電極層５４ａ，５４ｂが形成されている。５５は
ＳｉＯ2 絶縁層であり、５６はＴａ保護層である。上記
発熱抵抗層５３及び１対の電極層５４ａ，５４ｂにより
電気熱変換素子５７が構成され、発熱抵抗層５３におい
て電極層５４ａ，５４ｂの対向する位置が発熱部とされ
る。尚、一方の電極層５４ｂは上記エミッタ電極５０と
接続されており、他方の電極層５４ａ及び上記コレクタ
・ベース共通電極４９は基材外の不図示の駆動制御手段
に接続され、アイソレーション電極５１は接地される。
以上の様な基材上に天板が配置され、液路及びインク吐
出口が形成される。
材の一例を示す模式的断面図である。本図においては電
気熱変換素子と機能素子との組が１つのみ示されてい
る。図１３において、４１はｐ型シリコン（Ｓｉ）基板
であり、４２はｎ型エピタキシャル成長Ｓｉ層である。
これらＳｉ基板４１及びＳｉ層４２に、それぞれ図示さ
れる導電型の領域によって機能素子４３及びアイソレー
ション４４が形成されている。機能素子４３はコレクタ
領域４５、ベース領域４６及びエミッタ領域４７を有す
るＮＰＮトランジスタ構造をなしている。上記アイソレ
ーション４４は機能素子４３を他の機能素子から分離し
ている。Ｓｉ層４２上にはＳｉＯ2 絶縁層４８が形成さ
れており、該絶縁層を貫通してコレクタ・ベース共通電
極４９、エミッタ電極５０及びアイソレーション電極５
１が形成されている。上記ＳｉＯ2絶縁層４８上には、
ＳｉＯ2 絶縁層５２が形成されており、その上にＨｆＢ
2 発熱抵抗層５３が形成されており、更にその上に１対
のＡｌ電極層５４ａ，５４ｂが形成されている。５５は
ＳｉＯ2 絶縁層であり、５６はＴａ保護層である。上記
発熱抵抗層５３及び１対の電極層５４ａ，５４ｂにより
電気熱変換素子５７が構成され、発熱抵抗層５３におい
て電極層５４ａ，５４ｂの対向する位置が発熱部とされ
る。尚、一方の電極層５４ｂは上記エミッタ電極５０と
接続されており、他方の電極層５４ａ及び上記コレクタ
・ベース共通電極４９は基材外の不図示の駆動制御手段
に接続され、アイソレーション電極５１は接地される。
以上の様な基材上に天板が配置され、液路及びインク吐
出口が形成される。
【０００４】以上の様に、機能素子４３のＮＰＮトラン
ジスタ構造のコレクタ・ベース共通電極４９がダイオー
ドのアノード電極に対応しており、該ＮＰＮトランジス
タ構造のエミッタ電極５０がダイオードのカソード電極
に対応しており、これにより電気熱変換素子５７の駆動
を良好な特性にて行うことができる。
ジスタ構造のコレクタ・ベース共通電極４９がダイオー
ドのアノード電極に対応しており、該ＮＰＮトランジス
タ構造のエミッタ電極５０がダイオードのカソード電極
に対応しており、これにより電気熱変換素子５７の駆動
を良好な特性にて行うことができる。
【０００５】しかしながら、以上の様な従来の記録ヘッ
ド用基材では、Ｓｉ基板４１に機能素子を形成している
ために、ラッチアップ防止の観点から上記の様にトラン
ジスタ構造とせざるをえなかった。また、耐圧性確保の
ために深い拡散層の形成が必要であった。そのため、作
製工程が複雑化し、スループットが小さくなり、必要と
するマスクの枚数が多い等の難点があった。更に、隣接
機能素子間の距離を小さくすることが困難であった。
ド用基材では、Ｓｉ基板４１に機能素子を形成している
ために、ラッチアップ防止の観点から上記の様にトラン
ジスタ構造とせざるをえなかった。また、耐圧性確保の
ために深い拡散層の形成が必要であった。そのため、作
製工程が複雑化し、スループットが小さくなり、必要と
するマスクの枚数が多い等の難点があった。更に、隣接
機能素子間の距離を小さくすることが困難であった。
【０００６】そこで、本発明は、ラッチアップが十分に
防止され、機能素子の微細化が可能で、作製工程の簡易
化に有利な記録ヘッド用基材を提供することを目的とす
るものである。また、本発明は、この様な記録ヘッド用
基材の作製方法を提供することをも目的とするものであ
る。
防止され、機能素子の微細化が可能で、作製工程の簡易
化に有利な記録ヘッド用基材を提供することを目的とす
るものである。また、本発明は、この様な記録ヘッド用
基材の作製方法を提供することをも目的とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、熱エネルギーを発生さ
せるための電気熱変換素子と、該電気熱変換素子の駆動
に関与する駆動用機能素子と、前記電気熱変換素子と駆
動用機能素子とを電気的に接続する配線との組が少なく
とも１つ同一基体に設けられており、前記電気熱変換素
子により発生せしめられる熱エネルギーに基づき被記録
体に対し記録を行う記録ヘッドのための基材であって、
絶縁性表面を有する基体の該絶縁性表面上に形成された
半導体層に前記機能素子が形成されていることを特徴と
する、記録ヘッド用基材、が提供される。
如き目的を達成するものとして、熱エネルギーを発生さ
せるための電気熱変換素子と、該電気熱変換素子の駆動
に関与する駆動用機能素子と、前記電気熱変換素子と駆
動用機能素子とを電気的に接続する配線との組が少なく
とも１つ同一基体に設けられており、前記電気熱変換素
子により発生せしめられる熱エネルギーに基づき被記録
体に対し記録を行う記録ヘッドのための基材であって、
絶縁性表面を有する基体の該絶縁性表面上に形成された
半導体層に前記機能素子が形成されていることを特徴と
する、記録ヘッド用基材、が提供される。
【０００８】本発明においては、前記機能素子がダイオ
ードである態様がある。また、本発明においては、前記
の組が複数設けられており、機能素子が形成されている
半導体層は前記組ごとに不連続である態様がある。更
に、本発明においては、前記機能素子が形成されている
半導体層がＳｉからなる態様がある。
ードである態様がある。また、本発明においては、前記
の組が複数設けられており、機能素子が形成されている
半導体層は前記組ごとに不連続である態様がある。更
に、本発明においては、前記機能素子が形成されている
半導体層がＳｉからなる態様がある。
【０００９】そして、本発明によれば、以上の如き目的
を達成するものとして、前記記録ヘッド用基材を作製す
る方法であって、多孔質半導体の表面に非多孔質単結晶
半導体層を形成し、該非多孔質単結晶半導体層の表面ま
たはその上に形成した絶縁層の表面に対し絶縁性表面を
有する基体の該絶縁性表面を接合し、前記多孔質半導体
をエッチングにより除去し、前記非多孔質単結晶半導体
層に機能素子を形成することを特徴とする、記録ヘッド
用基材の作製方法、が提供される。
を達成するものとして、前記記録ヘッド用基材を作製す
る方法であって、多孔質半導体の表面に非多孔質単結晶
半導体層を形成し、該非多孔質単結晶半導体層の表面ま
たはその上に形成した絶縁層の表面に対し絶縁性表面を
有する基体の該絶縁性表面を接合し、前記多孔質半導体
をエッチングにより除去し、前記非多孔質単結晶半導体
層に機能素子を形成することを特徴とする、記録ヘッド
用基材の作製方法、が提供される。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の基材及び
その作製方法の実施例を説明する。
その作製方法の実施例を説明する。
【００１１】図１は、本発明による基材の一実施例の構
成を示す模式的断面図である。本図においては電気熱変
換素子と機能素子との組が１つのみ示されている。図１
において、２はＳｉ基板であり、その上面にはＳｉＯ2
絶縁層４が形成されている。該絶縁層上にはＳｉ層から
なる機能素子６が形成されており、該機能素子は図示さ
れている様な導電型領域からなるダイオード構造とされ
ている。該機能素子６はＳｉＯ2 絶縁層４’により覆わ
れている。また、絶縁層４上にはＨｆＢ2 発熱抵抗層８
が形成されている。そして、該発熱抵抗層上には、所望
の間隙を形成して１対の電極層１０ａ，１０ｂが形成さ
れており、一方の電極層１０ｂは機能素子６のｎ+ 領域
に接続されている。１１は機能素子６のｐ+ 領域に付さ
れた電極である。１２はＳｉＯ2 絶縁層であり、１４は
Ｔａ保護層である。上記発熱抵抗層８及び１対の電極層
１０ａ，１０ｂにより電気熱変換素子１６が構成され、
発熱抵抗層８において電極層１０ａ，１０ｂの対向する
位置が発熱部とされる。尚、電極層１０ａ及び上記電極
１１は、基材外の不図示の駆動制御手段に接続される。
以上の様な基材上に天板が配置され、液路及びインク吐
出口が形成される。
成を示す模式的断面図である。本図においては電気熱変
換素子と機能素子との組が１つのみ示されている。図１
において、２はＳｉ基板であり、その上面にはＳｉＯ2
絶縁層４が形成されている。該絶縁層上にはＳｉ層から
なる機能素子６が形成されており、該機能素子は図示さ
れている様な導電型領域からなるダイオード構造とされ
ている。該機能素子６はＳｉＯ2 絶縁層４’により覆わ
れている。また、絶縁層４上にはＨｆＢ2 発熱抵抗層８
が形成されている。そして、該発熱抵抗層上には、所望
の間隙を形成して１対の電極層１０ａ，１０ｂが形成さ
れており、一方の電極層１０ｂは機能素子６のｎ+ 領域
に接続されている。１１は機能素子６のｐ+ 領域に付さ
れた電極である。１２はＳｉＯ2 絶縁層であり、１４は
Ｔａ保護層である。上記発熱抵抗層８及び１対の電極層
１０ａ，１０ｂにより電気熱変換素子１６が構成され、
発熱抵抗層８において電極層１０ａ，１０ｂの対向する
位置が発熱部とされる。尚、電極層１０ａ及び上記電極
１１は、基材外の不図示の駆動制御手段に接続される。
以上の様な基材上に天板が配置され、液路及びインク吐
出口が形成される。
【００１２】以上の様に、本実施例の基材は、機能素子
６を構成するＳｉ層を絶縁性表面を有する基体（表面に
ＳｉＯ2 絶縁層を有するＳｉ基板）に接合してなるＳＯ
Ｉ（シリコン オン インシュレーター）構造をとって
いる。このため、該機能素子としてダイオードを使用し
てもラッチアップがなく、作製工程が簡易化され、素子
分離が極めて簡単になり、高密度配置が達成できる。
６を構成するＳｉ層を絶縁性表面を有する基体（表面に
ＳｉＯ2 絶縁層を有するＳｉ基板）に接合してなるＳＯ
Ｉ（シリコン オン インシュレーター）構造をとって
いる。このため、該機能素子としてダイオードを使用し
てもラッチアップがなく、作製工程が簡易化され、素子
分離が極めて簡単になり、高密度配置が達成できる。
【００１３】以下、本実施例の基材を作製する方法の一
例を示す。
例を示す。
【００１４】本実施例で使用されているＳＯＩ構造は以
下の様にして作製することができる。図２〜図４はＳＯ
Ｉ構造の作製方法の一例を説明するための模式的断面図
である。
下の様にして作製することができる。図２〜図４はＳＯ
Ｉ構造の作製方法の一例を説明するための模式的断面図
である。
【００１５】先ず、理解の容易化のために、多孔質シリ
コン（Ｓｉ）につき説明する。多孔質Ｓｉは、Uhlir 等
によって１９５６年に半導体の電解研磨の研究過程に於
て発見された（A.Uhlir, Bell Syst.Tech.J., vol 35,
p.333(1956)) 。また、ウナガミ等は、陽極化成におけ
るＳｉの溶解反応を研究し、ＨＦ溶液中のＳｉの陽極反
応には正孔が必要であり、その反応は、次のようである
と報告している（T.ウナガミ: J. Electrochem.Soc., v
ol. 127, p.476 (1980) ）： Si + 2HF + (2-n)e+ → SiF2 + 2H+ + ne- SiF2 + 2HF → SiF4 + H2 SiF4 + 2HF → H2SiF6 又は、 Si + 4HF + (4-λ)e+ → SiF4 + 4H++ λe- SiF4 + 2HF → H2SiF6 ここで、ｅ+ 及び、ｅ- はそれぞれ、正孔と電子を表し
ている。また、ｎ及びλは夫々シリコン１原子が溶解す
るために必要な正孔の数であり、ｎ＞２又は、λ＞４な
る条件が満たされた場合に多孔質シリコンが形成される
としている。
コン（Ｓｉ）につき説明する。多孔質Ｓｉは、Uhlir 等
によって１９５６年に半導体の電解研磨の研究過程に於
て発見された（A.Uhlir, Bell Syst.Tech.J., vol 35,
p.333(1956)) 。また、ウナガミ等は、陽極化成におけ
るＳｉの溶解反応を研究し、ＨＦ溶液中のＳｉの陽極反
応には正孔が必要であり、その反応は、次のようである
と報告している（T.ウナガミ: J. Electrochem.Soc., v
ol. 127, p.476 (1980) ）： Si + 2HF + (2-n)e+ → SiF2 + 2H+ + ne- SiF2 + 2HF → SiF4 + H2 SiF4 + 2HF → H2SiF6 又は、 Si + 4HF + (4-λ)e+ → SiF4 + 4H++ λe- SiF4 + 2HF → H2SiF6 ここで、ｅ+ 及び、ｅ- はそれぞれ、正孔と電子を表し
ている。また、ｎ及びλは夫々シリコン１原子が溶解す
るために必要な正孔の数であり、ｎ＞２又は、λ＞４な
る条件が満たされた場合に多孔質シリコンが形成される
としている。
【００１６】この様に、多孔質Ｓｉを作製するためには
正孔が必要であり、ｎ型Ｓｉに比べてｐ型Ｓｉの方が多
孔質Ｓｉに変質しやすい。しかし、ｎ型Ｓｉも正孔の注
入があれば多孔質Ｓｉに変質することが知られている
（R.P.Holmstorm, I.J.Y.Chi Appl.Phys.Lett. Vol.42,
386(1983)）。
正孔が必要であり、ｎ型Ｓｉに比べてｐ型Ｓｉの方が多
孔質Ｓｉに変質しやすい。しかし、ｎ型Ｓｉも正孔の注
入があれば多孔質Ｓｉに変質することが知られている
（R.P.Holmstorm, I.J.Y.Chi Appl.Phys.Lett. Vol.42,
386(1983)）。
【００１７】この多孔質Ｓｉは、単結晶Ｓｉの密度２．
３３ｇ／ｃｍ3 に比べて、ＨＦ溶液濃度を５０〜２０％
に変化させることで、その密度を１．１〜０．６ｇ／ｃ
ｍ3の範囲に変化させることができる。多孔質Ｓｉは、
透過型電子顕微鏡による観察によれば、平均約６００オ
ングストロ−ム程度の径の孔が形成されている。上記の
様に、多孔質Ｓｉの密度は単結晶Ｓｉに比べると、半分
以下になるにもかかわらず、単結晶性は維持されてお
り、その表面に単結晶Ｓｉ層をエピタキシャル成長させ
ることも可能である。また、多孔質Ｓｉは、その内部に
大量の空隙が形成され密度が半分以下に減少するため
に、体積に比べて表面積が飛躍的に増大し、その化学エ
ッチング速度は、非多孔質Ｓｉのエッチング速度に比べ
て、著しく増速される。
３３ｇ／ｃｍ3 に比べて、ＨＦ溶液濃度を５０〜２０％
に変化させることで、その密度を１．１〜０．６ｇ／ｃ
ｍ3の範囲に変化させることができる。多孔質Ｓｉは、
透過型電子顕微鏡による観察によれば、平均約６００オ
ングストロ−ム程度の径の孔が形成されている。上記の
様に、多孔質Ｓｉの密度は単結晶Ｓｉに比べると、半分
以下になるにもかかわらず、単結晶性は維持されてお
り、その表面に単結晶Ｓｉ層をエピタキシャル成長させ
ることも可能である。また、多孔質Ｓｉは、その内部に
大量の空隙が形成され密度が半分以下に減少するため
に、体積に比べて表面積が飛躍的に増大し、その化学エ
ッチング速度は、非多孔質Ｓｉのエッチング速度に比べ
て、著しく増速される。
【００１８】次に、陽極化成により多孔質Ｓｉを形成す
る方法につき説明する。ｐ型の単結晶Ｓｉ基板を用意
し、陽極化成装置にセットする。即ち、陽極化成装置で
は、基板がフッ酸系の溶液に接していて、該溶液中にて
基板の一方の側に負の電極が配置され他方の側に正の電
極が配置されている。多孔質化はフッ酸系溶液に接して
いる基板の負の電極側から起こる。フッ酸系溶液として
は一般的には濃フッ酸（５０％ＨＦ）を用いる。陽極化
成中に基体の表面から発生する気泡を効率よく取り除く
目的で、界面活性剤としてメタノール、エタノール、プ
ロパノール、イソプロパノール等のアルコールを加える
ことができる。尚、界面活性剤添加の代わりに撹拌器に
よる撹拌を用いてもよい。電極としては、フッ酸系溶液
に対して侵食されない様な材料たとえば金（Ａｕ）、白
金（Ｐｔ）などを用いる。陽極化成を行う電流値は数百
ｍＡ／ｃｍ2 以下の適宜の値を用いる。この電流値は多
孔質化したＳｉの表面に良質のエピタキシャル成長がで
きる様な範囲内で適宜選択する。通常、電流値が大きい
と、陽極化成の速度が増すと同時に、多孔質Ｓｉ層の密
度が小さくなる。即ち、空隙の占める体積が大きくな
る。これによって、エピタキシャル成長の条件が変わっ
てくるのである。
る方法につき説明する。ｐ型の単結晶Ｓｉ基板を用意
し、陽極化成装置にセットする。即ち、陽極化成装置で
は、基板がフッ酸系の溶液に接していて、該溶液中にて
基板の一方の側に負の電極が配置され他方の側に正の電
極が配置されている。多孔質化はフッ酸系溶液に接して
いる基板の負の電極側から起こる。フッ酸系溶液として
は一般的には濃フッ酸（５０％ＨＦ）を用いる。陽極化
成中に基体の表面から発生する気泡を効率よく取り除く
目的で、界面活性剤としてメタノール、エタノール、プ
ロパノール、イソプロパノール等のアルコールを加える
ことができる。尚、界面活性剤添加の代わりに撹拌器に
よる撹拌を用いてもよい。電極としては、フッ酸系溶液
に対して侵食されない様な材料たとえば金（Ａｕ）、白
金（Ｐｔ）などを用いる。陽極化成を行う電流値は数百
ｍＡ／ｃｍ2 以下の適宜の値を用いる。この電流値は多
孔質化したＳｉの表面に良質のエピタキシャル成長がで
きる様な範囲内で適宜選択する。通常、電流値が大きい
と、陽極化成の速度が増すと同時に、多孔質Ｓｉ層の密
度が小さくなる。即ち、空隙の占める体積が大きくな
る。これによって、エピタキシャル成長の条件が変わっ
てくるのである。
【００１９】例えば、２００μｍ厚のｐ型（１００）単
結晶Ｓｉ基板を５０％ＨＦ溶液中で電流密度１００ｍＡ
／ｃｍ2 で陽極化成処理することにより多孔質化速度約
８．４μｍ／ｍｉｎで約２４分間で基板全体を多孔質化
することができる。
結晶Ｓｉ基板を５０％ＨＦ溶液中で電流密度１００ｍＡ
／ｃｍ2 で陽極化成処理することにより多孔質化速度約
８．４μｍ／ｍｉｎで約２４分間で基板全体を多孔質化
することができる。
【００２０】次に、図２に示される様に、多孔質Ｓｉ基
板５の表面にエピタキシャル成長により単結晶Ｓｉ層
６’を形成する。エピタキシャル成長には減圧ＣＶＤ法
を用いることができる。
板５の表面にエピタキシャル成長により単結晶Ｓｉ層
６’を形成する。エピタキシャル成長には減圧ＣＶＤ法
を用いることができる。
【００２１】次に、図３に示される様に、表面にＳｉＯ
2 絶縁層４を有するＳｉ基板２の該絶縁層の表面と上記
エピタキシャル成長単結晶Ｓｉ層６’の表面とを接合す
る。この接合は、例えば接合面を洗浄し、次いで該接合
面どうしを適合させ、熱処理することにより行われる。
熱処理は酸素、窒素、水素、希ガス等の雰囲気中で、６
００℃以上の温度で行う。一般的に、熱処理温度が高け
れば高いほど、界面の結合力が強まる。
2 絶縁層４を有するＳｉ基板２の該絶縁層の表面と上記
エピタキシャル成長単結晶Ｓｉ層６’の表面とを接合す
る。この接合は、例えば接合面を洗浄し、次いで該接合
面どうしを適合させ、熱処理することにより行われる。
熱処理は酸素、窒素、水素、希ガス等の雰囲気中で、６
００℃以上の温度で行う。一般的に、熱処理温度が高け
れば高いほど、界面の結合力が強まる。
【００２２】その後、多孔質Ｓｉ基板５を除去するた
め、非多孔質Ｓｉと多孔質Ｓｉとのエッチングの選択比
の高いエッチャントを用いて、エッチングを行う。好適
に用いられるエッチャントとしては、フッ硝酸酢酸溶液
が挙げられる。例えば、フッ硝酸酢酸溶液（１：３：
８）に対するエッチング速度は、非多孔質単結晶Ｓｉの
場合は１μｍ／ｍｉｎ弱程度であるが、多孔質単結晶Ｓ
ｉの場合はその約１００倍に増速される。かくして図４
に示される様にＳｉ基板２上にＳｉＯ2 絶縁層４を介し
てエピタキシャル成長単結晶Ｓｉ層６’が接合されたＳ
ＯＩ構造が得られる。
め、非多孔質Ｓｉと多孔質Ｓｉとのエッチングの選択比
の高いエッチャントを用いて、エッチングを行う。好適
に用いられるエッチャントとしては、フッ硝酸酢酸溶液
が挙げられる。例えば、フッ硝酸酢酸溶液（１：３：
８）に対するエッチング速度は、非多孔質単結晶Ｓｉの
場合は１μｍ／ｍｉｎ弱程度であるが、多孔質単結晶Ｓ
ｉの場合はその約１００倍に増速される。かくして図４
に示される様にＳｉ基板２上にＳｉＯ2 絶縁層４を介し
てエピタキシャル成長単結晶Ｓｉ層６’が接合されたＳ
ＯＩ構造が得られる。
【００２３】尚、上記多孔質Ｓｉのエッチングのための
エッチャントとしては、上記フッ硝酸酢酸溶液の他に、
フッ酸、バッファードフッ酸、及びフッ酸またはバッフ
ァードフッ酸とアルコール（エチルアルコール、イソプ
ロピルアルコール等）または／及び過酸化水素水との混
合液を用いることができる。アルコールを添加すること
によって、撹拌することなしにエッチングによる反応生
成気体の気泡を瞬時にエッチング表面から除去でき、均
一に且つ効率よく多孔質Ｓｉをエッチングすることがで
きる。また、過酸化水素水を添加することによって、Ｓ
ｉの酸化を増速し、反応速度を無添加の場合に比べて増
速させることが可能になり、更に過酸化水素水の比率を
変えることにより、その反応速度を制御することができ
る。溶液濃度及び温度の条件は、フッ酸、バッファード
フッ酸、及び上記過酸化水素水、またはアルコール等が
それぞれ効果を奏し、エッチング速度が製造工程上差し
支えない範囲で設定される。
エッチャントとしては、上記フッ硝酸酢酸溶液の他に、
フッ酸、バッファードフッ酸、及びフッ酸またはバッフ
ァードフッ酸とアルコール（エチルアルコール、イソプ
ロピルアルコール等）または／及び過酸化水素水との混
合液を用いることができる。アルコールを添加すること
によって、撹拌することなしにエッチングによる反応生
成気体の気泡を瞬時にエッチング表面から除去でき、均
一に且つ効率よく多孔質Ｓｉをエッチングすることがで
きる。また、過酸化水素水を添加することによって、Ｓ
ｉの酸化を増速し、反応速度を無添加の場合に比べて増
速させることが可能になり、更に過酸化水素水の比率を
変えることにより、その反応速度を制御することができ
る。溶液濃度及び温度の条件は、フッ酸、バッファード
フッ酸、及び上記過酸化水素水、またはアルコール等が
それぞれ効果を奏し、エッチング速度が製造工程上差し
支えない範囲で設定される。
【００２４】フッ酸を用いる場合、エッチング液におい
て、ＨＦ濃度は好ましくは１〜９５％、より好ましくは
５〜９０％、さらに好ましくは５〜８０％の範囲で設定
される。バッファードフッ酸を用いる場合、エッチング
液において、ＨＦ濃度は好ましくは１〜９５％、より好
ましくは１〜８５％、さらに好ましくは１〜７０％の範
囲で設定され、ＮＨ4 Ｆ濃度は好ましくは１〜９５％、
より好ましくは５〜９０％、さらに好ましくは５〜８０
％の範囲で設定される。
て、ＨＦ濃度は好ましくは１〜９５％、より好ましくは
５〜９０％、さらに好ましくは５〜８０％の範囲で設定
される。バッファードフッ酸を用いる場合、エッチング
液において、ＨＦ濃度は好ましくは１〜９５％、より好
ましくは１〜８５％、さらに好ましくは１〜７０％の範
囲で設定され、ＮＨ4 Ｆ濃度は好ましくは１〜９５％、
より好ましくは５〜９０％、さらに好ましくは５〜８０
％の範囲で設定される。
【００２５】エッチング液において、Ｈ2 Ｏ2 濃度は好
ましくは１〜９５％、より好ましくは５〜９０％、さら
に好ましくは１０〜８０％で、且つ上記過酸化水素水の
効果を奏する範囲で設定される。エッチング液におい
て、アルコール濃度は好ましくは８０％以下、より好ま
しくは６０％以下、さらに好ましくは４０％以下で、且
つ上記アルコールの効果を奏する範囲で設定される。
ましくは１〜９５％、より好ましくは５〜９０％、さら
に好ましくは１０〜８０％で、且つ上記過酸化水素水の
効果を奏する範囲で設定される。エッチング液におい
て、アルコール濃度は好ましくは８０％以下、より好ま
しくは６０％以下、さらに好ましくは４０％以下で、且
つ上記アルコールの効果を奏する範囲で設定される。
【００２６】温度は、好ましくは０〜１００℃、より好
ましくは５〜８０℃、さらに好ましくは５〜６０℃の範
囲で設定される。
ましくは５〜８０℃、さらに好ましくは５〜６０℃の範
囲で設定される。
【００２７】以上の様にして得られたＳＯＩ構造を用い
て、次の様にして図１に示される基材を作製する。図５
〜図９は作製工程を示す模式的断面図である。
て、次の様にして図１に示される基材を作製する。図５
〜図９は作製工程を示す模式的断面図である。
【００２８】図５に示される様に、エピタキシャル成長
単結晶Ｓｉ層６’に対し、上面を酸化させＳｉＯ2 絶縁
層７を形成し、機能素子を形成すべき所望領域を含む領
域にホウ素イオンを注入して、該Ｓｉ層領域をｐ- 型と
する。
単結晶Ｓｉ層６’に対し、上面を酸化させＳｉＯ2 絶縁
層７を形成し、機能素子を形成すべき所望領域を含む領
域にホウ素イオンを注入して、該Ｓｉ層領域をｐ- 型と
する。
【００２９】次に、機能素子を形成すべき所望領域のみ
を残して、Ｓｉ層６’及びその上のＳｉＯ2 絶縁層７を
エッチング除去する。これにより、図６に示される様
に、機能素子形成のためのＳｉ層領域６''が形成され
る。
を残して、Ｓｉ層６’及びその上のＳｉＯ2 絶縁層７を
エッチング除去する。これにより、図６に示される様
に、機能素子形成のためのＳｉ層領域６''が形成され
る。
【００３０】次に、図７に示される様に、Ｓｉ層領域
６''の表面を酸化させ比較的厚い（５０００Å程度）酸
化膜４’で覆う。更に、フォトレジスト９を塗布し、パ
ターニングし、リンイオンを注入しｎ+ 領域を形成す
る。同様にしてｐ+ 領域を形成し、図８に示される様に
機能素子６を形成する。次いで、絶縁層４上の所望領域
にＨｆＢ2 発熱抵抗層８を形成する。
６''の表面を酸化させ比較的厚い（５０００Å程度）酸
化膜４’で覆う。更に、フォトレジスト９を塗布し、パ
ターニングし、リンイオンを注入しｎ+ 領域を形成す
る。同様にしてｐ+ 領域を形成し、図８に示される様に
機能素子６を形成する。次いで、絶縁層４上の所望領域
にＨｆＢ2 発熱抵抗層８を形成する。
【００３１】次いで、図９に示される様に、１対のＡｌ
電極層１０ａ，１０ｂ及びＡｌ電極１１をパターニング
形成する。
電極層１０ａ，１０ｂ及びＡｌ電極１１をパターニング
形成する。
【００３２】そして、図１に示される様に、ＳｉＯ2 絶
縁層１２及びＴａ保護層１４を形成し、絶縁層１２に電
極１１との接続用の開口を形成する。
縁層１２及びＴａ保護層１４を形成し、絶縁層１２に電
極１１との接続用の開口を形成する。
【００３３】以上の様にして得られた基材は、次の様に
して記録ヘッドの組立てに使用される。即ち、図１０に
示される様に、天板２０を所定位置に配置し、該天板と
基材１との間に液路及び液室を形成する。図１１はかく
して組立てられた記録ヘッドの一部切欠斜視図である。
天板２０の下面には液路形成のための壁部材２２が形成
されており、該壁部材と基材１と天板２０とで並列配置
の複数の液路２４が形成される。該各液路の先端が外部
に対し開口して吐出口２６が形成されている。尚、壁部
材２２が形成されていない天板部分と基材１との間に
は、各液路２４に対しインクを供給するための共通液室
２８が形成されている。天板２０にはインク供給管３０
が接続されており、外部から共通液室２８へとインクが
供給される。
して記録ヘッドの組立てに使用される。即ち、図１０に
示される様に、天板２０を所定位置に配置し、該天板と
基材１との間に液路及び液室を形成する。図１１はかく
して組立てられた記録ヘッドの一部切欠斜視図である。
天板２０の下面には液路形成のための壁部材２２が形成
されており、該壁部材と基材１と天板２０とで並列配置
の複数の液路２４が形成される。該各液路の先端が外部
に対し開口して吐出口２６が形成されている。尚、壁部
材２２が形成されていない天板部分と基材１との間に
は、各液路２４に対しインクを供給するための共通液室
２８が形成されている。天板２０にはインク供給管３０
が接続されており、外部から共通液室２８へとインクが
供給される。
【００３４】図１２は、以上の様な基材を用いた記録ヘ
ッドの駆動方法の一例の説明図である。図において、隣
接する２つの機能素子６（ＳＨ1 ，ＳＨ2 で示す）が示
されているが、実際にはこの様な機能素子が多数（例え
ば１２８個）配置されており、これに対応して図１１に
示される様に多数の吐出口２６が並列配置されている。
そして、これら多数の機能素子はマトリックス駆動が可
能な様に複数のブロックに分けられていて、各ブロック
内の１つづつが同一グループを構成し、同一グループご
とに記録信号に応じて駆動される。ここでは、簡単のた
めに、同一グループに属する２つの機能素子ＳＨ1 ，Ｓ
Ｈ2 について説明する。
ッドの駆動方法の一例の説明図である。図において、隣
接する２つの機能素子６（ＳＨ1 ，ＳＨ2 で示す）が示
されているが、実際にはこの様な機能素子が多数（例え
ば１２８個）配置されており、これに対応して図１１に
示される様に多数の吐出口２６が並列配置されている。
そして、これら多数の機能素子はマトリックス駆動が可
能な様に複数のブロックに分けられていて、各ブロック
内の１つづつが同一グループを構成し、同一グループご
とに記録信号に応じて駆動される。ここでは、簡単のた
めに、同一グループに属する２つの機能素子ＳＨ1 ，Ｓ
Ｈ2 について説明する。
【００３５】同一グループの機能素子ＳＨ1 ，ＳＨ2 に
は共通の正バイアス電圧ＶH1がゲートを介してｐ+ 領域
に印加される様になっている。該ゲートはスイッチング
信号Ｇ1 により制御される。また、機能素子ＳＨ1 ，Ｓ
Ｈ2 のｎ+ 領域はそれぞれ電気熱変換素子１６及びゲー
トを介して接地されている。該各ゲートはそれぞれスイ
ッチング信号Ｓ1 ，Ｓ2 により制御される。尚、上記ス
イッチング信号源、バイアス電源、接地及びゲートは、
いずれも基材外に設けられている。
は共通の正バイアス電圧ＶH1がゲートを介してｐ+ 領域
に印加される様になっている。該ゲートはスイッチング
信号Ｇ1 により制御される。また、機能素子ＳＨ1 ，Ｓ
Ｈ2 のｎ+ 領域はそれぞれ電気熱変換素子１６及びゲー
トを介して接地されている。該各ゲートはそれぞれスイ
ッチング信号Ｓ1 ，Ｓ2 により制御される。尚、上記ス
イッチング信号源、バイアス電源、接地及びゲートは、
いずれも基材外に設けられている。
【００３６】機能素子ＳＨ1 を駆動するためには、スイ
ッチング信号Ｇ1 によりグループを選択するとともに、
スイッチング信号Ｓ1 により当該機能素子ＳＨ1 を選択
する。同様に、機能素子ＳＨ2 を駆動するためには、ス
イッチング信号Ｇ1 によりグループを選択するととも
に、スイッチング信号Ｓ1 により当該機能素子ＳＨ2 を
選択する。
ッチング信号Ｇ1 によりグループを選択するとともに、
スイッチング信号Ｓ1 により当該機能素子ＳＨ1 を選択
する。同様に、機能素子ＳＨ2 を駆動するためには、ス
イッチング信号Ｇ1 によりグループを選択するととも
に、スイッチング信号Ｓ1 により当該機能素子ＳＨ2 を
選択する。
【００３７】尚、以上の実施例では液体噴射記録装置に
適用した例が示されているが、本発明の基材は、その他
の記録ヘッド例えばサーマルヘッド等にも同様に適用す
ることができる。
適用した例が示されているが、本発明の基材は、その他
の記録ヘッド例えばサーマルヘッド等にも同様に適用す
ることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上詳述した様に、本発明の記録ヘッド
用基材によれば、絶縁性表面を有する基体の該絶縁性表
面上に形成された半導体層に電気熱変換素子の駆動に関
与する駆動用機能素子を形成したので、該機能素子とし
てダイオードを使用してもラッチアップがなく、深い拡
散が不要となり作製工程が簡易化され、素子分離が極め
て簡単になり、高密度配置が達成できる。
用基材によれば、絶縁性表面を有する基体の該絶縁性表
面上に形成された半導体層に電気熱変換素子の駆動に関
与する駆動用機能素子を形成したので、該機能素子とし
てダイオードを使用してもラッチアップがなく、深い拡
散が不要となり作製工程が簡易化され、素子分離が極め
て簡単になり、高密度配置が達成できる。
【００３９】また、本発明の記録ヘッド用基材の作製方
法によれば、多孔質半導体の表面に非多孔質単結晶半導
体層を形成し、該非多孔質単結晶半導体層の表面または
その上に形成した絶縁層の表面に対し絶縁性表面を有す
る基体の該絶縁性表面を接合し、前記多孔質半導体をエ
ッチングにより除去してＳＯＩ構造を得るので、生産
性、制御性、均一性及び経済性を向上させることができ
る。
法によれば、多孔質半導体の表面に非多孔質単結晶半導
体層を形成し、該非多孔質単結晶半導体層の表面または
その上に形成した絶縁層の表面に対し絶縁性表面を有す
る基体の該絶縁性表面を接合し、前記多孔質半導体をエ
ッチングにより除去してＳＯＩ構造を得るので、生産
性、制御性、均一性及び経済性を向上させることができ
る。
【図１】本発明による基材の一実施例の構成を示す模式
的断面図である。
的断面図である。
【図２】ＳＯＩ構造の作製方法の一例を説明するための
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図３】ＳＯＩ構造の作製方法の一例を説明するための
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図４】ＳＯＩ構造の作製方法の一例を説明するための
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図５】図１の基材の作製工程を示す模式的断面図であ
る。
る。
【図６】図１の基材の作製工程を示す模式的断面図であ
る。
る。
【図７】図１の基材の作製工程を示す模式的断面図であ
る。
る。
【図８】図１の基材の作製工程を示す模式的断面図であ
る。
る。
【図９】図１の基材の作製工程を示す模式的断面図であ
る。
る。
【図１０】図１の基材を用いて組立てられた記録ヘッド
を示す模式的断面図である。
を示す模式的断面図である。
【図１１】図１の基材を用いて組立てられた記録ヘッド
の一部切欠斜視図である。
の一部切欠斜視図である。
【図１２】図１の基材を用いた記録ヘッドの駆動方法の
一例の説明図である。
一例の説明図である。
【図１３】従来の記録ヘッド用基材の一例を示す模式的
断面図である。
断面図である。
２ Ｓｉ基板 ４ ＳｉＯ2 絶縁層 ６ 機能素子 ８ ＨｆＢ2 発熱抵抗層 １０ａ，１０ｂ 電極層 １２ ＳｉＯ2 絶縁層 １４ Ｔａ保護層 １６ 電気熱変換素子 ５ 多孔質Ｓｉ基板 ６’ エピタキシャル成長単結晶Ｓｉ層 ６'' 機能素子形成のためのＳｉ層領域 ＳＨ1 ，ＳＨ2 機能素子
Claims (6)
- 【請求項１】 熱エネルギーを発生させるための電気熱
変換素子と、該電気熱変換素子の駆動に関与する駆動用
機能素子と、前記電気熱変換素子と駆動用機能素子とを
電気的に接続する配線との組が少なくとも１つ同一基体
に設けられており、前記電気熱変換素子により発生せし
められる熱エネルギーに基づき被記録体に対し記録を行
う記録ヘッドのための基材であって、 絶縁性表面を有する基体の該絶縁性表面上に形成された
半導体層に前記機能素子が形成されていることを特徴と
する、記録ヘッド用基材。 - 【請求項２】 前記機能素子がダイオードである、請求
項１に記載の記録ヘッド用基材。 - 【請求項３】 前記の組が複数設けられており、機能素
子が形成されている半導体層は前記組ごとに不連続であ
る、請求項１に記載の記録ヘッド用基材。 - 【請求項４】 前記機能素子が形成されている半導体層
がＳｉからなる、請求項１に記載の記録ヘッド用基材。 - 【請求項５】 前記請求項１に記載の記録ヘッド用基材
を作製する方法であって、多孔質半導体の表面に非多孔
質単結晶半導体層を形成し、該非多孔質単結晶半導体層
の表面またはその上に形成した絶縁層の表面に対し絶縁
性表面を有する基体の該絶縁性表面を接合し、前記多孔
質半導体をエッチングにより除去し、前記非多孔質単結
晶半導体層に機能素子を形成することを特徴とする、記
録ヘッド用基材の作製方法。 - 【請求項６】 前記半導体がＳｉである、請求項５に記
載の記録ヘッド用基材の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04194692A JP3315424B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 記録ヘッド用基材の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04194692A JP3315424B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 記録ヘッド用基材の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05208495A true JPH05208495A (ja) | 1993-08-20 |
| JP3315424B2 JP3315424B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=12622381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04194692A Expired - Fee Related JP3315424B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 記録ヘッド用基材の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3315424B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1057641A3 (en) * | 1999-06-04 | 2002-08-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head substrate, liquid discharge head, liquid discharge apparatus having these elements, manufacturing method of liquid discharge head, and driving method of the same |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP04194692A patent/JP3315424B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1057641A3 (en) * | 1999-06-04 | 2002-08-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head substrate, liquid discharge head, liquid discharge apparatus having these elements, manufacturing method of liquid discharge head, and driving method of the same |
| US6688729B1 (en) | 1999-06-04 | 2004-02-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head substrate, liquid discharge head, liquid discharge apparatus having these elements, manufacturing method of liquid discharge head, and driving method of the same |
| US6945633B2 (en) | 1999-06-04 | 2005-09-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head substrate, liquid discharge head, liquid discharge apparatus having these elements, manufacturing method of liquid discharge head, and driving method of the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3315424B2 (ja) | 2002-08-19 |
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