JPH07178911A - 記録ヘッド用基体及び記録ヘッド - Google Patents

記録ヘッド用基体及び記録ヘッド

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JPH07178911A
JPH07178911A JP5325153A JP32515393A JPH07178911A JP H07178911 A JPH07178911 A JP H07178911A JP 5325153 A JP5325153 A JP 5325153A JP 32515393 A JP32515393 A JP 32515393A JP H07178911 A JPH07178911 A JP H07178911A
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ink
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Yutaka Akino
豊 秋野
Norifumi Makino
憲史 牧野
Seiichi Tamura
清一 田村
Akira Okita
彰 沖田
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Canon Inc
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プロセスの簡略化、高性能化及び高速駆動が
可能な記録ヘッド用基体及び記録ヘッドを提供する。 【構成】 電気熱変換素子群が基板に穿設された溝中に
形成されてなる記録ヘッド用基体及び電気熱変換素子群
とインク吐出口が基体中に形成されてなる記録ヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気熱変換素子と記録
用機能素子を基板上に形成した記録ヘッド用基体、この
記録ヘッド用基体を採用した記録ヘッド、およびこの記
録ヘッドを採用し、複写機、ファクシミリ、ワードプロ
セッサ、ホストコンピュータの出力用プリンタ、ビデオ
出力プリンタ等に用いられるインクジェット記録装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、記録ヘッドの構成は電気熱変換素
子アレイを単結晶シリコン基板上に形成し、この電気熱
変換素子の駆動回路としてシリコン基板外部にトランジ
スタアレイ等の電気熱変換素子駆動用機能素子を配置
し、電気熱変換素子とトランジスタアレイ間の接続をフ
レキシブルケーブルやワイヤードボンディング等によっ
て行う構成としていた。
【０００３】上述したヘッド構成に対して考慮される構
造の簡易化、あるいは製造工程で生ずる不良の低減化、
さらには各素子の特性の均一化および再現性の向上を目
的として、特開昭５７−７２８６７号公報において提案
されているような電気熱変換素子と機能素子を同一基板
上に設けた記録ヘッドを有するインクジェット記録装置
が知られている。
【０００４】図１６は上述した構成による記録ヘッド用
基体の一部分を示す模式的断面図である。９０１は単結
晶シリコンからなる半導体基板である。９０２はＮ型半
導体のエピタキシャル領域、９０３は高不純物濃度のＮ
型半導体のオーミックコンタクト領域、９０４はＰ型半
導体のベース領域、９０５は高不純物濃度Ｎ型半導体の
エミッタ領域であり、これらでバイポーラトランジスタ
９２０を形成している。９０６は蓄熱層および層間絶縁
層としての酸化シリコン層、９０７は発熱抵抗層、９０
６はアルミニウム（Ａｌ）の配線電極、９０９は保護層
としての酸化シリコン層であり、以上で記録ヘッド用の
基体９３０を形成している。ここでは９４０が発熱部と
なる。この基体９３０上に天板、液路が形成されて記録
ヘッドを構成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな構造が優れているとはいえ、近年記録装置に対して
強く要求される高速駆動化、省エネルギー化、高集積
化、低コスト化、高信頼性を満足するためには未だ改善
の余地がある。
【０００６】先ず第１に高信頼性を有する記録ヘッドを
低価格で提供しなければならない。そのためには従来の
記録ヘッドでは発熱ヒーター部及び駆動部とインクノズ
ルを別々に形成した後、アライメントを行いながら両者
を貼り合わせることが行われてきた。しかしこの方法だ
と、ヒーターによる加熱の中心と、インクノズルの中心
がズレてしまい記録ヘッドの性能の劣化を引き起こしや
すくなる。今後安定的に高速駆動を行うためには、イン
クの発泡性能を安定させることが大切である。またイン
クノズル内での発泡中心をよりノズルヘッドに近づける
ことが高速駆動には必要になってくる。そのためにはヒ
ーターの高抵抗化、発熱量の有効利用が求められる。
【０００７】シリコン基板上に設けられたヒーターはそ
の発熱量の一部がシリコン基板に逃げて行ってしまい、
発泡のためには、より多くの熱が必要となる。熱がシリ
コン基板に逃げにくくするためにはヒーター下部により
熱伝導率の低い材料を厚く形成しなくてはならない。通
常ヒーター下部にはシリコン酸化膜が用いられており厚
いシリコン酸化膜を形成するのに多くの時間を要してい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によればヒーター
部をくり抜いたシリコン基板上に形成することによりシ
リコン基板中にノズルを組み込むことでヒーターの中心
とインクノズルの位置合わせが自己整合で形成すること
ができ従来のように別々に作った物を目合わせして貼り
合わせることなくダイオード製造プロセス後に平らな天
板をのせることで簡単にノズルヘッドを作ることができ
る。また、ヒーターをシリコン基板に水平ではなく垂直
に作ることによりシリコン基板への放熱量を少なくする
ことで、小型化や高速化を計ることができる。
【０００９】またヒーターをインク溝中に形成した後、
ドライブ用のダイオード基板と貼り合わせることでも同
様の効果が得られる。
【００１０】以下、本発明を図面に基づき更に詳細に説
明する。
【００１１】図１は、本発明による記録ヘッド用基体の
模式的断面図である。
【００１２】記録ヘッド用基体としての基体１００は、
電気熱変換素子である発熱部１１０と駆動用機能素子で
あるバイポーラ型のＮＰＮトランジスタ１２０とをＰ型
シリコン基板１上に形成したものである。
【００１３】図１において、１はＰ型シリコン基板、２
は機能素子を構成するためのＮ型コレクタ埋込領域、３
は機能素子分離のためのＰ型アイソレーション埋込領
域、４はＮ型エピタキシャル領域、５は機能素子を構成
するためのＰ型ベース領域、６は素子分離のためのＰ型
アイソレーション領域、７は機能素子を構成するための
Ｎ型コレクタ領域、８は素子を構成するための高濃度Ｐ
型ベース領域、９は素子分離のための高濃度Ｐ型アイソ
レーション領域、１０は素子を構成するための高濃度Ｎ
型エミッタ領域、１１は素子を構成するための高濃度Ｎ
型コレクタ領域、１２はコレクタ・ベース共通電極、１
３はエミッタ電極、１４はアイソレーション電極であ
る。ここに、ＮＰＮトランジスタ１２０が形成されてお
り、２，７，１１のコレクタ領域がエミッタ領域１０と
ベース領域５，８とを完全に包囲するように形成されて
いる。また、素子分離領域として、Ｐ型アイソレーショ
ン埋込領域３、Ｐ型アイソレーション領域６、高濃度Ｐ
型アイソレーション領域９により各セルが包囲され電気
的に分離されている。
【００１４】ここで、ＮＰＮトランジスタ１２０は、Ｎ
型コレクタ埋込領域２およびＮ型コレクタ埋込領域２を
介してＰ型シリコン基板１上に形成された２つの高濃度
Ｎ型コレクタ領域１１と、Ｎ型コレクタ埋込領域２およ
びＰ型ベース領域５を介して高濃度Ｎ型コレクタ領域１
１の内側に形成された２つの高濃度Ｐ型ベース領域８
と、Ｎ型コレクタ埋込領域２およびＰ型ベース領域５を
介して高濃度Ｐ型ベース領域８に挟まれて形成された高
濃度Ｎ型エミッタ領域１０とによりＮＰＮトランジスタ
の構造を有するが、高濃度Ｎ型コレクタ領域１１と高濃
度Ｐ型ベース領域８とがコレクタ・ベース共通電極１２
により接続されることによりダイオードとして動作す
る。また、ＮＰＮトランジスタ１２０に隣接して、素子
分子領域としてのＰ型アイソレーション埋込領域３、Ｐ
型アイソレーション領域６および高濃度Ｐ型アイソレー
ション領域９が順次形成されている。また、発熱抵抗層
１０３が、Ｎ型エピタキシャル領域４、蓄熱層１０１お
よび層間膜１０２を介してＰ型シリコン基板１上に形成
されており、発熱抵抗層１０３上に形成された配線電極
１０４が切断されて接続端面である２個のエッジ１０４
1 をそれぞれ形成することにより、発熱部１１０が構成
されている。
【００１５】前記記録ヘッド用の基体１００は全面が熱
酸化膜等で形成される蓄熱層１０１で覆われており、機
能素子から各電極１２，１３，１４がＡｌ等で形成され
ている。
【００１６】本実施例の基体１００は、上述した駆動部
（機能素子）を有する記録ヘッド用のＰ型シリコン基板
１上に、コレクタ・ベース共通電極１２、エミッタ電極
１３およびアイソレーション電極１４が形成された蓄熱
層１０１で覆ったもので、その上層にはＰＣＶＤ法やス
パッタリング法による酸化シリコン膜等からなる層間膜
１０２が形成されている。各電極１２，１３，１４を形
成するＡｌ等は傾いた側面を有するため、層間膜１０２
のステップカバレージ性が非常に優れているので、層間
膜１０２を従来に比較して蓄熱効果を失わない範囲で薄
く形成することができる。層間膜１０２を部分的に開孔
して、コレクタ・ベース共通電極１２、エミッタ電極１
３およびアイソレーション電極１４と電気的に接続し、
かつ層間膜１０２上で電気的な配線を形成するためのＡ
ｌ等の配線電極１０４が設置される。すなわち、層間膜
１０２を部分的に開孔した後に、スパッタリング法によ
るＨｆＢ2 等の発熱抵抗層１０３と、蒸着法あるいはス
パッタリング法によるＡｌ等の配線電極１０４で構成さ
れた電気熱変換素子が設けられている。ここで、発熱抵
抗層１０３を構成する材料としては、Ｔａ，ＺｒＢ2 ，
Ｔｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｔａ−Ａｌ，Ｔａ−Ｓｉ，Ｔａ
−Ｍｏ，Ｔａ−Ｗ，Ｔａ−Ｃｕ，Ｔａ−Ｎｉ，Ｔａ−Ｎ
ｉ−Ａｌ，Ｔａ−Ｍｏ−Ａｌ，Ｔａ−Ｍｏ−Ｎｉ，Ｔａ
−Ｗ−Ｎｉ，Ｔａ−Ｓｉ−Ａｌ，Ｔａ−Ｗ−Ａｌ−Ｎｉ
等がある。
【００１７】次に、上述した構成による機能素子（駆動
部）の基本動作について説明する。
【００１８】図２は図１に示した基体１００の駆動方法
を説明するための模式図である。
【００１９】本実施例では、図１および図２に示すよう
に、コレクタ・ベース共通電極１２がダイオードのアノ
ード電極に対応し、エミット電極１３がダイオードのカ
ソード電極に対応している。すなわち、コレクタ・ベー
ス共通電極１２に正電位のバイアス（ＶH1）を印加する
ことにより、セル（ＳＨ１，ＳＨ２）内のＮＰＮトラン
ジスタがターンオンし、バイアス電流がコレクタ電流お
よびベース電流として、エミット電極１３より流出す
る。また、ベースとコレクタとを短絡した構成にした結
果、電気熱変換素子（ＲＨ１，ＲＨ２）の熱の立上がり
および立下がり特性が良好となり膜沸騰現象の生起、そ
れに伴う気泡の成長収縮の制御性がよくなり安定したイ
ンクの吐出を行うことができた。これは、熱エネルギー
を利用するインクジェット記録ヘッドではトランジスタ
の特性と膜沸騰の特性との結び付きが深く、トランジス
タにおける少数キャリアの蓄積が少ないためスイッチン
グ特性を速く立上がり特性がよくなることが予想以上に
大きく影響しているものと考えられる。また、比較的寄
生効果が少なく、素子間のバラツキがなく、安定した駆
動電流が得られるものでもある。
【００２０】本実施例においては、さらに、アイソレー
ション電極１４を接地することにより、隣接する他のセ
ルへの電荷の流入を防ぐことができ、他の素子の誤動作
というもう大を防ぐことができる構成となっている。
【００２１】このような半導体装置においては、Ｎ型コ
レクタ埋込領域２の濃度を１×１０ 18ｃｍ-3以上とする
こと、Ｐ型ベース領域５の濃度を５×１０14〜５×１０
17ｃｍ-3とすること、さらには、高濃度ベース領域８と
電極との接合面の面積をなるべく小さくすることが望ま
しい。このようにすれば、ＮＰＮトランジスタからＰ型
シリコン基板１およびアイソレーション領域を経てグラ
ンドにおちる漏れ電流の発生を防止することができる。
【００２２】上記基体の駆動方法についてさらに詳述す
る。
【００２３】図２には、２つの半導体機能素子（セル）
が示されているだけであるが、実際には、このような機
能素子がたとえば１２８個の電気熱変換素子に対応して
同数等間隔に配置され、ブロック駆動が可能なように電
気的にマトリクス接続されている。ここでは、説明の簡
単のため、同一グループに２つのセグメントとしての電
気熱変換素子ＲＨ１，ＲＨ２の駆動について説明する。
【００２４】電気熱変換素子ＲＨ１を駆動するために
は、まずスイッチング信号Ｇ１によりグループの選択が
成されるとともに、スイッチング信号Ｇ１により電気熱
変換素子ＲＨ１が選択される。すると、トランジスタ構
成のダイオードセルＳＨ１は正バイアスされ電流が供給
されて電気熱変換素子ＲＨ１は発熱する。この熱エネル
ギーが液体に状態変化を生起させて、気泡を発生させ吐
出口より液体を吐出する。
【００２５】同様に、電気熱変換素子ＲＨ２を駆動する
場合にも、スイッチング信号Ｇ１およびスイッチング信
号Ｓ２により電気熱変換素子ＲＨ２を選択して、ダイオ
ードセルＳＨ２を駆動し電気熱変換体に電流を供給す
る。
【００２６】このとき、Ｐ型シリコン基板１はアイソレ
ーション領域３，６，９を介して接地されている。この
ように各半導体素子（セル）のアイソレーション領域
３，６，９が設置されることにより各半導体素子間の電
気的な干渉による誤動作を防止している。
【００２７】こうして構成された基体１００は、図３に
示すように、複数の吐出口５００に連通する液路５０５
を形成するための感光性樹脂などからなる液路壁部材５
０１と、インク供給口５０３を有する天板５０２とが取
り付けられて、インクジェット記録方式の記録ヘッド５
１０とすることができる。この場合、インク供給口５０
３から注入されるインクが内部の共通液室５０４へ蓄え
られて各液路５０５へ供給され、その状態で基体１００
の発熱部１１０を駆動することで、吐出口５００からイ
ンクの吐出がなされる。
【００２８】
【実施例】以下、本発明を実施例にき基ずき更に詳細に
説明する。
【００２９】実施例１ 次に、記録ヘッド５１０の製造工程について説明する。
【００３０】（１）Ｐ型シリコン基板１（不純物濃度１
×１０12〜１×１０16ｃｍ-3程度）の表面に、８０００
Å程度のシリコン酸化膜を形成した後、各セルのＮ型コ
レクタ埋込領域２を形成する部分のシリコン酸化膜をフ
ォトリソグラフィー工程で除去した。シリコン酸化膜を
形成した後、Ｎ型の不純物（たとえば、Ｐ，Ａｓなど）
をイオン注入し、熱拡散により不純物濃度１×１０18ｃ
ｍ-3以上のＮ型コレクタ埋込領域２を厚さ２〜６μｍほ
ど形成し、シート抵抗が３０Ω／口以下の低抵抗となる
ようにした。続いて、Ｐ型アイソレーション埋込領域３
を形成する領域のシリコン酸化膜を除去し、１０００Å
程度のシリコン酸化膜を形成した後、Ｐ型不純物（たと
えば、Ｂなど）をイオン注入し、熱拡散により不純物濃
度１×１０15〜１×１０17ｃｍ-3以上のＰ型アイソレー
ション埋込領域３を形成した（以上図４）。
【００３１】（２）全面のシリコン酸化膜を形成した
後、Ｎ型エピタキシャル領域４（不純物濃度１×１０13
〜１×１０15ｃｍ-3程度）を厚さ５〜２０μｍ程度エピ
タキシャル成長させた（以上図５）。
【００３２】（３）次に、Ｎ型エピタキシャル領域４の
表面に１０００Å程度のシリコン酸化膜を形成し、レジ
ストを塗布し、パターニングを行い、低濃度Ｐ型ベース
領域５を形成する部分にのみＰ型不純物をイオン注入し
た。レジスト除去後、熱拡散によって低濃度Ｐ型ベース
領域５（不純物濃度１×１０14〜１×１０17ｃｍ-3程
度）を厚さ５〜１０μｍほど形成した。その後、再びシ
リコン酸化膜を全面除去し、さらに８０００Å程度のシ
リコン酸化膜を形成した後、Ｐ型アイソレーション領域
６を形成すべき領域のシリコン酸化膜を除去し、ＢＳＧ
膜を全面にＣＶＤ法を用いて堆積し、さらに、熱拡散に
よって、Ｐ型アイソレーション埋込領域３に届くよう
に、Ｐ型アイソレーション領域６（不純物濃度１×１０
18〜１×１０ 20ｃｍ-3程度）を厚さ１０μｍ程度形成し
た。ここでは、ＢＢｒ3 を拡散源として用いてＰ型アイ
ソレーション領域６を形成することも可能である（以上
図６）。
【００３３】（４）ＢＳＧ膜を除去した後、８０００Å
程度のシリコン酸化膜を形成し、さらに、Ｎ型コレクタ
領域７を形成する部分のみシリコン酸化膜を除去した
後、Ｎ型の固相拡散およびリンイオンを注入しあるいは
熱拡散によって、コレクタ埋込領域５に届きかつシート
抵抗が１０Ω／口以下の低抵抗となるようにＮ型コレク
タ領域７（不純物濃度１×１０18〜１×１０20ｃｍ-3程
度）を形成した。このとき、Ｎ型コレクタ領域７の厚さ
は１０μｍとした。続いて、１２５００Å程度のシリコ
ン酸化膜を形成し、蓄熱層１０１（図８参照）を形成し
た後、セル領域のシリコン酸化膜を選択的に除去した
後、２０００Å程度のシリコン酸化膜を形成した。
【００３４】レジストパターニングを行い、高濃度ベー
ス領域８および高濃度アイソレーション領域９を形成す
る部分にのみＰ型不純物の注入を行った。レジストを除
去した後、Ｎ型エミッタ領域１０および高濃度Ｎ型コレ
クタ領域１１を形成すべき領域のシリコン酸化膜を除去
し、熱酸化膜を全面に形成し、Ｎ型不純物を注入した
後、熱拡散によってＮ型エミッタ領域１０および高濃度
Ｎ型コレクタ領域１１を同時に形成した。なお、Ｎ型エ
ミッタ領域１０および高濃度Ｎ型コレクタ領域１１の厚
さは、それぞれ１．０μｍ以下、不純物濃度は１×１０
18〜１×１０20ｃｍ-3程度とした（以上図７）。
【００３５】（５）さらに、一部電極の接続箇所のシリ
コン酸化膜を除去した後、Ａｌ等を全面堆積し、一部電
極領域以外のＡｌ等を除去した。
【００３６】（６）そして、スパッタリング法により蓄
熱層としての機能も有する層間膜１０２となるＳｉＯ2
膜を全面に０．６〜１．０μｍ程度形成した。この層間
膜１０２はＣＶＤ法によるものであってもよい。またＳ
ｉＯ2 膜に限らずＳｉＯ膜またはＳｉＮ膜であってもよ
い。
【００３７】次に電気的接続をとるためにエミッタ領域
およびベース・コレクタ領域の上部にあたる層間膜１０
２の一部をフォトリソグラフィ法で開口しスルーホール
ＴＨを形成した。また同時にヒーターとなる部分にもパ
ターニングを施し幅３０μｍ長さ１２０μｍの溝１２０
を形成した。この溝上が発熱部１１０となる（図９）。
【００３８】（７）次に発熱抵抗層１０３としてのＴａ
Ｎを層間膜１０２上と、電気的接続をとるためにエミッ
タ領域およびベース・コレクタ領域の上部にあたる電極
１３および電極１２上、またヒーターとなる部分の溝１
２０上に１０００Åほど堆積した。
【００３９】（８）発熱抵抗層１０３の上に電気熱変換
素子の一対の配線電極１０４、ダイオードのカソード配
線電極１０４、アノード配線電極１０９としてのＡｌ材
料からなる層を約７０００Å堆積させ、まずＡｌパター
ニングを行った。次にヒーター材料をＡｌをマスクとし
てエッチングを行った。この際マスク材となるＡｌも同
様にエッチングされるが、エッチングされるＴａＮが１
０００Åと薄いためＡｌは全てエッチングされることは
なく、ＴａＮのエッチング終了の際に、約５０００Åの
Ａｌが残った。またヒーター材は図１３に示すように溝
の側壁のみに残った（ヒーター部の断面図）。
【００４０】（９）その後、スパッタリング法またはＣ
ＶＤ法により、電気熱変換素子の保護層およびＡｌ配線
間の絶縁層としてのＳｉＯ2 膜１０５を約６０００Å堆
積させた後、耐キャビテーションのための保護層１０６
としてＴａを電気熱変換体の発熱部上部に２０００Åほ
ど堆積した。
【００４１】（１０）以上のようにして作成された電気
熱変換素子、ＴａおよびＳｉＯ2 膜１０５を部分的に除
去し、ボンディング用のパッド１０７を形成した。な
お、保護膜１０５はＳｉＯ2 以外にＳｉＯＮまたはＳｉ
Ｎでもよい（以上図１１）。
【００４２】また図１４にヒーター部の断面図を示す。
【００４３】（１１）次に、半導体素子を有する基体
に、インク吐出部５００を形成するための液路壁部材お
よび天板５０２を配設して、それらの内部にインク液路
を形成した記録ヘッドを製造した（以上図１２）。
【００４４】本実施例においてヒーターは層間膜１０２
の溝１２０の側壁にのみ形成されるため従来のようにシ
リコン基板に熱が逃げることがなく発熱量の有効利用が
可能となる。またこのため蓄熱層１０１を薄くすること
ができ蓄熱層堆積時のプロセス中の長時間の熱工程を短
くすることも可能となる。
【００４５】また層間膜１０２の幅を持つヒーターが自
己整合で作ることが可能となる。線幅が狭くなった分、
従来並の発熱量を得る場合、ヒーターの寸法を短くする
こともでき素子の寸法を小さくすることができ、同時に
ヒーターの発熱中心がノズルの先端により近くなること
で素子の高速動作が可能となる。
【００４６】また本実施例では溝は１本であるが複数本
並べて発熱量をアップさせることも可能である（図１
５）。
【００４７】実施例２ （１）溝中にヒーターを有する記録ヘッド５１０の製造
工程について説明する。Ｐ型シリコン基板１（不純物濃
度１×１０12〜１×１０16ｃｍ-3程度）の表面に８００
０Å程度のシリコン酸化膜を形成した後、各セルのＮ型
コレクタ埋込領域２を形成する部分のシリコン酸化膜を
フォトリソグラフィ工程で除去した。シリコン酸化膜を
形成した後、Ｎ型の不純物（例えばＰ，Ａｓなど）をイ
オン注入し、熱拡散により不純物濃度１×１０18ｃｍ-3
以上のＮ型コレクタ埋込領域２を厚さ２〜６μｍほど形
成しシート抵抗が３０Ω／口以下の低抵抗となるように
した。続いてＰ型アイソレーション埋込領域３で形成す
る領域のシリコン酸化膜を除去し、１０００Å程度のシ
リコン酸化膜を形成した後、Ｐ型不純物（例えばＢな
ど）をイオン注入し、熱拡散により不純物濃度１×１０
〜１×１０17ｃｍ-3以上のＰ型アイソレーション埋込
領域３を形成した（図１７）。
【００４８】（２）全面のシリコン酸化膜を形成した
後、Ｎ型エピタキシャル領域４（不純物濃度１×１０13
〜１×１０15ｃｍ-3程度）を厚さ５〜２０μｍ程度エピ
タキシャル成長させた。その後８０００Å程度のシリコ
ン酸化膜を形成した後、各セルのドライブ用素子上以外
のヒーター材の部分より少し広い（＋１０μｍ程度）幅
のシリコン酸化膜を除去した。その後アルカリ系のエッ
チング液（たとえばＴＭＡＨなど）を用いて基板の異方
性エッチングを行った。これにより基板には幅約３０μ
ｍ深さ約３０μｍのＶ字型の溝が形成された。次に全面
のシリコン酸化膜を除去した（図１８）。
【００４９】（３）次に、Ｎ型エピタキシャル領域４の
表面に１０００Å程度のシリコン酸化膜を形成し、レジ
ストを塗布し、パターニングを行い、低濃度Ｐ型ベース
領域５を形成する部分にのみＰ型不純物をイオン注入し
た。レジスト除去後、熱拡散によって低濃度Ｐ型ベース
領域５（不純物濃度１×１０14〜１×１０17ｃｍ-3程
度）を厚さ５〜１０μｍほど形成した。その後、再びシ
リコン酸化膜を全面除去し、さらに８０００Å程度のシ
リコン酸化膜を形成した後、Ｐ型アイソレーション領域
６を形成すべき領域のシリコン酸化膜を除去し、ＢＳＧ
膜を全面にＣＶＤ法を用いて堆積し、さらに、熱拡散に
よって、Ｐ型アイソレーション埋込領域３に届くよう
に、Ｐ型アイソレーション領域６（不純物濃度１×１０
18〜１×１０ 20ｃｍ-3程度）を厚さ１０μｍ程度形成し
た。ここでは、ＢＢｒ3 を拡散源として用いてＰ型アイ
ソレーション領域６を形成することも可能である（以上
図１９）。
【００５０】（４）ＢＳＧ膜を除去した後、８０００Å
程度のシリコン酸化膜を形成し、さらに、Ｎ型コレクタ
領域７を形成する部分のみシリコン酸化膜を除去した
後、Ｎ型の固相拡散およびリンイオンを注入しあるいは
熱拡散によって、コレクタ埋込領域５に届きかつシート
抵抗が１０Ω／口以下の低抵抗となるようにＮ型コレク
タ領域７（不純物濃度１×１０18〜１×１０20ｃｍ-3程
度）を形成した。このとき、Ｎ型コレクタ領域７の厚さ
は約１０μｍとした。続いて、１２５００Å程度のシリ
コン酸化膜を形成し、蓄熱層１０１（図２１参照）を形
成した後、セル領域のシリコン酸化膜を選択的に除去し
た後、２０００Å程度のシリコン酸化膜を形成した。
【００５１】レジストパターニングを行い、高濃度ベー
ス領域８および高濃度アイソレーション領域９を形成す
る部分にのみＰ型不純物の注入を行った。レジストを除
去した後、Ｎ型エミッタ領域１０および高濃度Ｎ型コレ
クタ領域１１を形成すべき領域のシリコン酸化膜を除去
し、熱酸化膜を全面に形成し、Ｎ型不純物を注入した
後、熱拡散によってＮ型エミッタ領域１０および高濃度
Ｎ型コレクタ領域１１を同時に形成した。なお、Ｎ型エ
ミッタ領域１０および高濃度Ｎ型コレクタ領域１１の厚
さは、それぞれ１．０μｍ以下、不純物濃度は１×１０
18〜１×１０20ｃｍ-3程度とした（以上図２０）。
【００５２】（５）さらに、一部電極の接続箇所のシリ
コン酸化膜を除去した後、Ａｌ等を全面堆積し、一部電
極電極領域以外のＡｌ等を除去した。
【００５３】（６）そして、スパッタリング法により蓄
熱層としての機能も有する層間膜１０２となるＳｉＯ2
膜を全面に０．６〜１．０μｍ程度形成した。この層間
膜１０２はＣＶＤ法によるものであってもよい。またＳ
ｉＯ2 膜に限らずＳｉＯ膜またはＳｉＮ膜であってもよ
い。
【００５４】次に電気的接続をとるためにエミッタ領域
およびベース・コレクタ領域の上部にあたる層間膜１０
２の一部をフォトリソグラフィ法で開口しスルーホール
ＴＨを形成した（図２２）。
【００５５】（７）次に、発熱抵抗層１０３としてのＴ
ａＮを層間膜１０２上と、電気的接続をとるためにエミ
ッタ領域およびベース・コレクタ領域の上部にあたる電
極１３および電極１２上とに、スルーホールＴＨを通し
て１０００Åほど堆積した。 （８）発熱抵抗層１０３の上に、電気熱変換素子の一対
の配線電極１０４，１０４およびダイオードのカソード
配線電極１０４、アノード配線電極１０９としてのＡｌ
材料からなる層を約５０００Å堆積させ、ＡｌおよびＴ
ａＮ（発熱抵抗層１０３）をパターニングし、電気熱変
換素子とその他配線とを同時に形成した。ここで、Ａｌ
のパターニングは、前記方法と同様である（以上図２
３）。
【００５６】（９）その後、スパッタリング法またはＣ
ＶＤ法により、電気熱変換素子の保護層およびＡｌ配線
間の絶縁層としてのＳｉＯ2 膜１０５を約６０００Å堆
積させた後、耐キャビテーションのための保護層１０６
としてＴａを電気熱変換体の発熱部上部に２０００Åほ
ど堆積した。
【００５７】（１０）以上のようにして作成された電気
熱変換素子、ＴａおよびＳｉＯ2 膜１０５を部分的に除
去し、ボンディング用のパッド１０７を形成した。な
お、保護膜１０５はＳｉＯ2 以外にＳｉＯＮまたはＳｉ
Ｎでもよい（以上図２４）。
【００５８】（１１）次に、半導体素子を有する基体
に、インク吐出部５００を形成するための液路壁部材お
よび天板５０２を配設して、それらの内部にインク液路
を形成した記録ヘッドを製造した（以上図２５）。
【００５９】発熱部１１０の断面図を図４１に示す。
【００６０】本実施例においてヒーター部はＶ形に形成
された溝中に形成されるためその上部に平らな天板をの
せることで、インクノズルを自己整合で形成することが
できた。そのためインクノズルとヒーター部のアライメ
ント工程が不要となり工程の短縮と歩留りの向上がなさ
れた。またインクの吐出部の形状をシリコン基板中に半
導体のフォトリソグラフィ技術を用いて形成するため任
意の寸法のノズルを精度良く形成することが簡単に行う
ことが可能となった。
【００６１】また本実施例はシリコンの異方性エッチン
グを利用してＶ形の溝を形成しているが、特にＶ形にこ
だわることはなく通常のウェットエッチングの等方的な
溝や垂直な溝を形成しても同様な効果が得られる。
【００６２】実施例３ （１）Ｐ型シリコン基板１（不純物濃度１×１０12〜１
×１０16ｃｍ-3程度）の表面に８０００Å程度のシリコ
ン酸化膜を形成した後、各セルのＮ型コレクタ埋込領域
２を形成する部分のシリコン酸化膜をフォトリソグラフ
ィー工程で除去した。シリコン酸化膜を形成した後、Ｎ
型の不純物（たとえば、Ｐ，Ａｓなど）をイオン注入
し、熱拡散により不純物濃度１×１０18ｃｍ-3以上のＮ
型コレクタ埋込領域２を厚さ２〜６μｍほど形成し、シ
ート抵抗が３０Ω／口以下の低抵抗となるようにした。
続いて、Ｐ型アイソレーション埋込領域３を形成する領
域のシリコン酸化膜を除去し、１０００Å程度のシリコ
ン酸化膜を形成した後、Ｐ型不純物（たとえば、Ｂな
ど）をイオン注入し熱拡散により不純物濃度１×１０15
〜１×１０17ｃｍ-3以上のＰ型アイソレーション埋込領
域３を形成した（以上図２６）。
【００６３】（２）全面のシリコン酸化膜を形成した
後、Ｎ型エピタキシャル領域４（不純物濃度１×１０13
〜１×１０15ｃｍ-3程度）を厚さ５〜２０μｍ程度エピ
タキシャル成長させた。その後８０００Å程度のシリコ
ン酸化膜を形成した後、各セルのドライブ用素子上以外
のヒーター材の部分より少し広い（＋１０μｍ程度）幅
のシリコン酸化膜を除去した。その後垂直にシリコンを
２５μｍエッチングを行った（以上図２７）。溝１５０
を形成した。
【００６４】（３）次に、Ｎ型エピタキシャル領域４の
表面に１０００Å程度のシリコン酸化膜を形成し、レジ
ストを塗布し、パターニングを行い、低濃度Ｐ型ベース
領域５を形成する部分にのみＰ型不純物をイオン注入し
た。レジスト除去後、熱拡散によって低濃度Ｐ型ベース
領域５（不純物濃度１×１０14〜１×１０17ｃｍ-3程
度）を厚さ５〜１０μｍほど形成した。その後、再びシ
リコン酸化膜を全面除去し、さらに８０００Å程度のシ
リコン酸化膜を形成した後、Ｐ型アイソレーション領域
６を形成すべき領域のシリコン酸化膜を除去し、ＢＳＧ
膜を全面にＣＶＤ法を用いて堆積し、さらに、熱拡散に
よって、Ｐ型アイソレーション埋込領域３に届くよう
に、Ｐ型アイソレーション領域６（不純物濃度１×１０
18〜１×１０ 20ｃｍ-3程度）を厚さ１０μｍ程度形成し
た。ここでは、ＢＢｒ3 を拡散源として用いてＰ型アイ
ソレーション領域６を形成することも可能である（以上
図２８）。
【００６５】（４）ＢＳＧ膜を除去した後、８０００Å
程度のシリコン酸化膜を形成し、さらに、Ｎ型コレクタ
領域７を形成する部分のみシリコン酸化膜を除去した
後、Ｎ型の固相拡散およびリンイオンを注入しあるいは
熱拡散によって、コレクタ埋込領域５に届きかつシート
抵抗が１０Ω／口以下の低抵抗となるようにＮ型コレク
タ領域７（不純物濃度１×１０18〜１×１０20ｃｍ-3程
度）を形成した。このとき、Ｎ型コレクタ領域７の厚さ
は約１０μｍとした。続いて、１２５００Å程度のシリ
コン酸化膜を形成し、蓄熱層１０１（図３０参照）を形
成した後、セル領域のシリコン酸化膜を選択的に除去し
た後、２０００Å程度のシリコン酸化膜を形成した。
【００６６】レジストパターニングを行い、高濃度ベー
ス領域８および高濃度アイソレーション領域９を形成す
る部分にのみＰ型不純物の注入を行った。レジストを除
去した後、Ｎ型エミッタ領域１０および高濃度Ｎ型コレ
クタ領域１１を形成すべき領域のシリコン酸化膜を除去
し、熱酸化膜を全面に形成し、Ｎ型不純物を注入した
後、熱拡散によってＮ型エミッタ領域１０および高濃度
Ｎ型コレクタ領域１１を同時に形成した。なお、Ｎ型エ
ミッタ領域１０および高濃度Ｎ型コレクタ領域１１の厚
さは、それぞれ１．０μｍ以下、不純物濃度は１×１０
18〜１×１０20ｃｍ-3程度とした（以上図２９）。
【００６７】（５）さらに、一部電極の接続箇所のシリ
コン酸化膜を除去した後、Ａｌ等を全面堆積し、一部電
極領域以外のＡｌ等を除去した。
【００６８】（６）そして、スパッタリング法により蓄
熱層としての機能も有する層間膜１０２となるＳｉＯ2
膜を全面に０．６〜１．０μｍ程度形成した。この層間
膜１０２はＣＶＤ法によるものであってもよい。またＳ
ｉＯ2 膜に限らずＳｉＯ膜またはＳｉＮ膜であってもよ
い。
【００６９】次に電気的接続をとるためにエミッタ領域
およびベース・コレクタ領域の上部にあたる層間膜１０
２の一部をフォトリソグラフィ法で開口し、スルーホー
ルＴＨを形成した。また同時にヒーターとなる部分にも
パターニングを施し幅３０μｍ長さ１２０μｍの溝１４
０を形成した（図３２参照）。
【００７０】（７）次に発熱抵抗層１０３としてのＴａ
Ｎを層間膜１０２上と、電気的接続をとるためにエミッ
タ領域およびベース・コレクタ領域の上部にあたる電極
１３および電極１２上、またヒーターとなる部分の溝１
４０上に１０００Åほど堆積した。
【００７１】（８）発熱抵抗層１０３の上に電気熱変換
素子の一対の配線電極１０４、ダイオードのカソード配
線電極１０４、アノード配線電極１０９としてのＡｌ材
料からなる層を約７０００Å堆積させまずＡｌパターニ
ングを行った。次にヒーター材料をＡｌをマスクとして
エッチングを行った。この際マスク材となるＡｌも同様
にエッチングされるが、エッチングされるＴａＮが１０
００Åと薄いためＡｌは全てエッチングされることはな
く、ＴａＮのエッチング終了の際に約５０００ÅのＡｌ
が残った。またヒーター材は図１０に示すように溝の側
壁のみに残った。
【００７２】（９）その後、スパッタリング法またはＣ
ＶＤ法により、電気熱変換素子の保護層およびＡｌ配線
間の絶縁層としてのＳｉＯ2 膜１０５を約６０００Å堆
積させた後、耐キャビテーションのための保護層１０６
としてＴａを電気熱変換体の発熱部上部に２０００Åほ
ど堆積した。
【００７３】（１０）以上のようにして作成された電気
熱変換素子、ＴａおよびＳｉＯ2 膜１０５を部分的に除
去し、ボンディング用のパッド１０７を形成した。な
お、保護膜１０５はＳｉＯ2 以外にＳｉＯＮまたはＳｉ
Ｎでもよい（以上図３３）。
【００７４】（１１）次に、半導体素子を有する基体
に、インク吐出部５００を形成するための液路壁部材５
０１および天板５０２を配設して、それらの内部にイン
ク液路を形成した記録ヘッドを製造した（以上図３
４）。
【００７５】ヒーター部分の断面を図４２に示す。
【００７６】実施例４ （１）次に天板にシリコン基板を用いた記録ヘッド５１
０について説明する。
【００７７】Ｐ型シリコン基板１（不純物濃度１×１０
12〜１×１０16ｃｍ-3程度）の表面に８０００Å程度の
シリコン酸化膜を形成した後、各セルのＮ型コレクタ埋
込領域２を形成する部分のシリコン酸化膜をフォトリソ
グラフィ技術を用いて除去した。シリコン酸化膜を形成
した後、Ｎ型の不純物（たとえば、Ｐ，Ａｓなど）をイ
オン注入し熱拡散により不純物濃度１×１０18ｃｍ-3以
上のＮ型コレクタ埋込領域２を厚さ２〜６μｍほど形成
しシート抵抗が３０Ω／口以下の低抵抗となるようにし
た。
【００７８】続いて、Ｐ型アイソレーション埋込領域３
を形成する領域のシリコン酸化膜を除去し、１０００Å
程度のシリコン酸化膜を形成した後、Ｐ型不純物（たと
えば、Ｂなど）をイオン注入し、熱拡散により不純物濃
度１×１０15〜１×１０17ｃｍ-3以上のＰ型アイソレー
ション埋込領域３を形成した（以上図４）。
【００７９】（２）全面のシリコン酸化膜を形成した
後、Ｎ型エピタキシャル領域４（不純物濃度１×１０13
〜１×１０15ｃｍ-3程度）を厚さ５〜２０μｍ程度エピ
タキシャル成長させた（以上図５）。
【００８０】（３）次に、Ｎ型エピタキシャル領域４の
表面に１０００Å程度のシリコン酸化膜を形成し、レジ
ストを塗布し、パターニングを行い、低濃度Ｐ型ベース
領域５を形成する部分にのみＰ型不純物をイオン注入し
た。レジスト除去後、熱拡散によって低濃度Ｐ型ベース
領域５（不純物濃度１×１０14〜１×１０17ｃｍ-3程
度）を厚さ５〜１０μｍほど形成した。その後、再びシ
リコン酸化膜を全面除去し、さらに８０００Å程度のシ
リコン酸化膜を形成した後、Ｐ型アイソレーション領域
６を形成すべき領域のシリコン酸化膜を除去し、ＢＳＧ
膜を全面にＣＶＤ法を用いて堆積し、さらに、熱拡散に
よって、Ｐ型アイソレーション埋込領域３に届くよう
に、Ｐ型アイソレーション領域６（不純物濃度１×１０
18〜１×１０ 20ｃｍ-3程度）を厚さ１０μｍ程度形成し
た。ここでは、ＢＢｒ3 を拡散源として用いてＰ型アイ
ソレーション領域６を形成することも可能である（以上
図６）。
【００８１】（４）ＢＳＧ膜を除去した後、８０００Å
程度のシリコン酸化膜を形成し、さらに、Ｎ型コレクタ
領域７を形成する部分のみシリコン酸化膜を除去した
後、Ｎ型の固相拡散およびリンイオンを注入しあるいは
熱拡散によって、コレクタ埋込領域５に届きかつシート
抵抗が１０Ω／口以下の低抵抗となるようにＮ型コレク
タ領域７（不純物濃度１×１０18〜１×１０20ｃｍ-3程
度）を形成した。このとき、Ｎ型コレクタ領域７の厚さ
は１０μｍとした。続いて、１２５００Å程度のシリコ
ン酸化膜を形成し、蓄熱層１０１（図８参照）を形成し
た後、セル領域のシリコン酸化膜を選択的に除去した
後、２０００Å程度のシリコン酸化膜を形成した。
【００８２】レジストパターニングを行い、高濃度ベー
ス領域８および高濃度アイソレーション領域９を形成す
る部分にのみＰ型不純物の注入を行った。レジストを除
去した後、Ｎ型エミッタ領域１０および高濃度Ｎ型コレ
クタ領域１１を形成すべき領域のシリコン酸化膜を除去
し、熱酸化膜を全面に形成し、Ｎ型不純物を注入した
後、熱拡散によってＮ型エミッタ領域１０および高濃度
Ｎ型コレクタ領域１１を同時に形成した。なお、Ｎ型エ
ミッタ領域１０および高濃度Ｎ型コレクタ領域１１の厚
さは、それぞれ１．０μｍ以下、不純物濃度は１×１０
18〜１×１０20ｃｍ-3程度とした（以上図７）。
【００８３】（５）さらに、一部電極の接続箇所のシリ
コン酸化膜を除去した後、Ａｌ等を全面堆積し、一部電
極領域以外のＡｌ等を除去した。
【００８４】（６）そして、スパッタリング法により蓄
熱層としての機能も有する層間膜１０２となるＳｉＯ2
膜を全面に０．６〜１．０μｍ程度形成した。この層間
膜１０２はＣＶＤ法によるものであってもよい。またＳ
ｉＯ2 膜に限らずＳｉＯ膜またはＳｉＮ膜であってもよ
い。
【００８５】次に電気的接続をとるためにエミッタ領域
およびベース・コレクタ領域上部にあたる層間膜１０２
の一部をフォトリソグラフィ法で開口しスルーホールＴ
Ｈを形成した。
【００８６】（７）次に、発熱抵抗層１０３としてのＨ
ｆＢ2 を層間膜１０２上と、電気的接続をとるためにエ
ミッタ領域およびベース・コレクタ領域の上部にあたる
電極１３および電極１２上とに、スルーホールＴＨを通
して１０００Åほど堆積した。
【００８７】（８）発熱抵抗層１０３の上に、電気熱変
換素子の一対の配線電極１０４、１０４およびダイオー
ドのカソード配線電極１０４、アノード配線電極１０９
としてのＡｌ材料からなる層を約５０００Å堆積させ、
ＡｌおよびＨｆＢ2 （発熱抵抗層１０３）をパターニン
グし、電気熱変換素子とその他配線とを同時に形成し
た。ここで、Ａｌのパターニングは、前記方法と同様で
ある（以上図１０）。
【００８８】（９）その後、スパッタリング法またはＣ
ＶＤ法により、電気熱変換素子の保護層およびＡｌ配線
間の絶縁層としてのＳｉＯ2 膜１０５を約６０００Å堆
積させた後、耐キャビテーションのための保護層１０６
としてＴａを電気熱変換体の発熱部上部に２０００Åほ
ど堆積した。
【００８９】（１０）以上のようにして作成された電気
熱変換素子、ＴａおよびＳｉＯ2 膜１０５を部分的に除
去し、ボンディング用のパッド１０７を形成した。な
お、保護膜１０５はＳｉＯ2 以外にＳｉＯＮまたはＳｉ
Ｎでもよい（以上図１１）。
【００９０】（１１）次に別のシリコン基板２００を熱
酸化して８０００Åのシリコン酸化膜２０１を形成した
（図３５）。そしてフォトリソグラフィ技術を用いて酸
化膜を除去した後、アルカリ系の液（たとえばＫＯＨな
ど）でシリコンのエッチングを行った（図３６）。エッ
チングは異方性エッチングでありＶ型の溝は形成され
た。次にシリコン酸化膜を全て除去した後、５０００Å
熱酸化を行いシリコン酸化膜２０２を形成した（図３
７）。これを１チップ毎に切り出し、ヒーターを形成し
たダイオード基板に目合わせを行い貼り合わせその上部
にインクのタンクをのせ、記録ヘッドを製造した。ヒー
ター部分の断面図を図４３に示す。
【００９１】本実施例は、特に本プロセスに限定される
ものでなく実施例１，実施例２，実施例３の方法にも応
用が可能である。
【００９２】また本実施例ではＶ型の溝をアルカリ溶液
を用いたシリコンの異方性エッチングで形成したが、酸
（フッ酸、硝酸系）のエッチングの等方的な溝でも、ま
たドライエッチング等の垂直な断面構造を持つ溝でも同
様に可能である。
【００９３】また本実施例の様に天板にＳｉを用いるこ
とにより、ヘッド用基体のＳｉと天板との熱膨張係数を
一致させることができ吐出口ずれ等のない高信頼性の記
録ヘッドを提供できる。
【００９４】実施例５ （１）次に天板にヒーターを組み込んだ記録ヘッド５１
０について説明する。
【００９５】Ｐ型シリコン基板１（不純物濃度１×１０
12〜１×１０16ｃｍ-3程度）の表面に８０００Å程度の
シリコン酸化膜を形成した後、各セルのＮ型コレクタ埋
込領域２を形成する部分のシリコン酸化膜をフォトリソ
グラフィー技術を用いて除去した。シリコン酸化膜を形
成した後、Ｎ型の不純物（たとえば、Ｐ，Ａｓなど）を
イオン注入し熱拡散により不純物濃度１×１０18ｃｍ-3
以上のＮ型コレクタ埋込領域２を厚さ２〜６μｍほど形
成しシート抵抗が３０Ω／口以下の低抵抗となるように
した。
【００９６】続いて、Ｐ型アイソレーション埋込領域３
を形成する領域のシリコン酸化膜を除去し、１０００Å
程度のシリコン酸化膜を形成した後、Ｐ型不純物（たと
えば、Ｂなど）をイオン注入し、熱拡散により不純物濃
度１×１０15〜１×１０17ｃｍ-3以上のＰ型アイソレー
ション埋込領域３を形成した（以上図４）。
【００９７】（２）全面のシリコン酸化膜を形成した
後、Ｎ型エピタキシャル領域４（不純物濃度１×１０13
〜１×１０15ｃｍ-3程度）を厚さ５〜２０μｍ程度エピ
タキシャル成長させた（以上図５）。
【００９８】（３）次に、Ｎ型エピタキシャル領域４の
表面に１０００Å程度のシリコン酸化膜を形成し、レジ
ストを塗布し、パターニングを行い、低濃度Ｐ型ベース
領域５を形成する部分にのみＰ型不純物をイオン注入し
た。レジスト除去後、熱拡散によって低濃度Ｐ型ベース
領域５（不純物濃度１×１０14〜１×１０17ｃｍ-3程
度）を厚さ５〜１０μｍほど形成した。その後、再びシ
リコン酸化膜を全面除去し、さらに８０００Å程度のシ
リコン酸化膜を形成した後、Ｐ型アイソレーション領域
６を形成すべき領域のシリコン酸化膜を除去し、ＢＳＧ
膜を全面にＣＶＤ法を用いて堆積し、さらに、熱拡散に
よって、Ｐ型アイソレーション埋込領域３に届くよう
に、Ｐ型アイソレーション領域６（不純物濃度１×１０
18〜１×１０ 20ｃｍ-3程度）を厚さ１０μｍ程度形成し
た。ここでは、ＢＢｒ3 を拡散源として用いてＰ型アイ
ソレーション領域６を形成することも可能である（以上
図６）。
【００９９】（４）ＢＳＧ膜を除去した後、８０００Å
程度のシリコン酸化膜を形成し、さらに、Ｎ型コレクタ
領域７を形成する部分のみシリコン酸化膜を除去した
後、Ｎ型の固相拡散およびリンイオンを注入しあるいは
熱拡散によって、コレクタ埋込領域５に届きかつシート
抵抗が１０Ω／口以下の低抵抗となるようにＮ型コレク
タ領域７（不純物濃度１×１０18〜１×１０20ｃｍ-3程
度）を形成した。このとき、Ｎ型コレクタ領域７の厚さ
は約１０μｍとした。続いて、１２５００Å程度のシリ
コン酸化膜を形成し、蓄熱層１０１（図８参照）を形成
した後、セル領域のシリコン酸化膜を選択的に除去した
後、２０００Å程度のシリコン酸化膜を形成した。
【０１００】レジストパターニングを行い、高濃度ベー
ス領域８および高濃度アイソレーション領域９を形成す
る部分にのみＰ型不純物の注入を行った。レジストを除
去した後、Ｎ型エミッタ領域１０および高濃度Ｎ型コレ
クタ領域１１を形成すべき領域のシリコン酸化膜を除去
し、熱酸化膜を全面に形成し、Ｎ型不純物を注入した
後、熱拡散によってＮ型エミッタ領域１０および高濃度
Ｎ型コレクタ領域１１を同時に形成した。なお、Ｎ型エ
ミッタ領域１０および高濃度Ｎ型コレクタ領域１１の厚
さは、それぞれ１．０μｍ以下、不純物濃度は１×１０
18〜１×１０20ｃｍ-3程度とした（以上図７）。
【０１０１】（５）さらに、一部電極の接続箇所のシリ
コン酸化膜を除去した後、Ａｌ等を全面堆積し、一部電
極領域以外のＡｌ等を除去した。
【０１０２】（６）そして、スパッタリング法により蓄
熱層としての機能も有する層間膜１０２となるＳｉＯ2
膜を全面に０．６〜１．０μｍ程度形成した。この層間
膜１０２はＣＶＤ法によるものであってもよい。またＳ
ｉＯ2 膜に限らずＳｉＯ膜またはＳｉＮ膜であってもよ
い。
【０１０３】次に電気的接続をとるためにエミッタ領域
およびベース・コレクタ領域の上部にあたる層間膜１０
２の一部をフォトリソグラフィ法で開口しスルーホール
ＴＨを形成した。
【０１０４】（７）次に、発熱抵抗層１０３としてのＨ
ｆＢ2 を層間膜１０２上と、電気的接続をとるためにエ
ミッタ領域およびベース・コレクタ領域の上部にあたる
電極１３および電極１２上とに、スルーホールＴＨを通
して１０００Åほど堆積した。
【０１０５】（８）発熱抵抗層１０３の上に、電気熱変
換素子の一対の配線電極１０４，１０４およびダイオー
ドのカソード配線電極１０４、アノード配線電極１０９
としてのＡｌ材料からなる層を約５０００Å堆積させ、
ＡｌおよびＨｆＢ2 （発熱抵抗層１０３）をパターニン
グし、電気熱変換素子とその他配線とを同時に形成し
た。ここで、Ａｌのパターニングは、前記方法と同様で
ある（以上図１０）。
【０１０６】（９）その後、スパッタリング法またはＣ
ＶＤ法により、電気熱変換素子の保護層およびＡｌ配線
間の絶縁層としてのＳｉＯ2 膜１０５を約６０００Å堆
積させた後、耐キャビテーションのための保護層１０６
としてＴａを電気熱変換体の発熱部上部に２０００Åほ
ど堆積した。
【０１０７】（１０）以上のようにして作成された電気
熱変換素子、ＴａおよびＳｉＯ2 膜１０５を部分的に除
去し、ボンディング用のパッド１０７を形成した。な
お、保護膜１０５はＳｉＯ2 以外にＳｉＯＮまたはＳｉ
Ｎでもよい（以上図１１）。
【０１０８】（１１）次に天板となるシリコン基板３０
０を熱酸化して８０００Åのシリコン酸化膜３０１を形
成した（図３８）。そしてフォトリソグラフィ技術を用
いて酸化膜を除去した後、アルカリ系の液（たとえばＫ
ＯＨなど）でシリコンのエッチングを行った。エッチン
グは異方性エッチングでありＶ型の溝は形成された（図
３９）。次にシリコン酸化膜を全て除去した後、１２０
００Åの熱酸化膜３０２を形成した。その情報に発熱抵
抗素子としてＴａＮ３０３を１０００Å堆積した。発熱
抵抗層の上に電気熱変換素子の配線電極および下地とな
るシリコンとコレクタをとるためにＡｌ材料からなる層
を約５０００Å堆積させパターニングを行いヒーターパ
ターンを形成した。その後スパッタリング法またはＣＶ
Ｄ法により、電気熱変換素子の保護層および絶縁層とし
てＳｉＯ2 膜を約６０００Å堆積させた後耐キャビテー
ションのためん０お保護層としてＴａ３０５を２０００
Å堆積した（図４０）。そして下地のシリコン素子と電
気的コレクトをとるためにＡｌバンプを形成するための
ＴＨ孔を開口し、Ａｌバンプを形成した。これを天板と
してダイオードの形成されたシリコン素子と目合わせを
行い貼り合わせた。その上方にインクのタンクをのせ記
録ヘッドを製造した。ヒーター部の断面を図４４に示
す。
【０１０９】本実施例ではＶ型の溝をアルカリ溶液を用
いたシリコンの異方性エッチングで形成したが酸（フッ
酸、硝酸系）のエッチング液を用いた等方的な溝でも、
またドライエッチング等の垂直な断面構造を持つ溝でも
同様に可能である。
【０１１０】また本実施例は特に本プロセスに限定され
るものではなく実施例１，実施例２，実施例３の方法で
も同様に実現可能である。
【０１１１】
【発明の効果】以上説明したように、シリコン基板に溝
を形成することによりインクノズルをシリコン基板中に
形成することができる。これにより発熱体であるヒータ
ー材料とインクノズルが自己整合で形成され、プロセス
の簡略化及び、高性能化が達成される。またヒーター部
を小型化したり、また天板にもヒーターを設けることに
より、発熱した熱量のより効果的な利用が可能となる。
天板にもヒーターを組み込むことによりヒーターの長さ
を従来の半分にすることが可能となりヒーター部の発熱
中心がよりノズル先端になることでより高速駆動するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による記録ヘッド用基体の模式断面図。
【図２】図１に示した基体の駆動方法を説明するための
模式図。
【図３】本発明のインクジェット記録ヘッドの外観構成
を示す斜視図。
【図４】本発明の実施例１における記録ヘッドの製造方
法の一例を説明するための模式的断面図。
【図５】本発明の実施例１における記録ヘッドの製造方
法の一例を説明するための模式的断面図。
【図６】本発明の実施例１における記録ヘッドの製造方
法の一例を説明するための模式的断面図。
【図７】本発明の実施例１における記録ヘッドの製造方
法の一例を説明するための模式的断面図。
【図８】本発明の実施例１における記録ヘッドの製造方
法の一例を説明するための模式的断面図。
【図９】本発明の実施例１における記録ヘッドの製造方
法の一例を説明するための模式的断面図。
【図１０】本発明の実施例１における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図１１】本発明の実施例１における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図１２】本発明の実施例１における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図１３】本発明の実施例１における記録ヘッドの製造
過程における発熱部部分の状態を示す断面図。
【図１４】本発明の実施例１における記録ヘッドの製造
過程における発熱部部分の状態を示す断面図。
【図１５】本発明の記録ヘッドの発熱部部分の別の例を
示す図。
【図１６】従来の記録ヘッド用基体の一部分を示す模式
的断面図。
【図１７】本発明の実施例２における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図１８】本発明の実施例２における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図１９】本発明の実施例２における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図２０】本発明の実施例２における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図２１】本発明の実施例２における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図２２】本発明の実施例２における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図２３】本発明の実施例２における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図２４】本発明の実施例２における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図２５】本発明の実施例２における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図２６】本発明の実施例３における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図２７】本発明の実施例３における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図２８】本発明の実施例３における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図２９】本発明の実施例３における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図３０】本発明の実施例３における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図３１】本発明の実施例３における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図３２】本発明の実施例３における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図３３】本発明の実施例３における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図３４】本発明の実施例３における記録ヘッドの製造
方法の一例を説明するための模式的断面図。
【図３５】本発明の実施例４における記録ヘッドのヒー
ター部分の製造方法の一例を説明するための断面図。
【図３６】本発明の実施例４における記録ヘッドのヒー
ター部分の製造方法の一例を説明するための断面図。
【図３７】本発明の実施例４における記録ヘッドのヒー
ター部分の製造方法の一例を説明するための断面図。
【図３８】本発明の実施例５における記録ヘッドのヒー
ター部分の製造方法の一例を説明するための断面図。
【図３９】本発明の実施例５における記録ヘッドのヒー
ター部分の製造方法の一例を説明するための断面図。
【図４０】本発明の実施例５における記録ヘッドのヒー
ター部分の製造方法の一例を説明するための断面図。
【図４１】本発明の実施例２における記録ヘッドのヒー
ター部分の断面図。
【図４２】本発明の実施例３における記録ヘッドのヒー
ター部分の断面図。
【図４３】本発明の実施例４におけるヒーター部分の断
面図。
【図４４】本発明の実施例５におけるヒーター部分の断
面図。
【符号の説明】
１ Ｐ型シリコン基板 ２ Ｎ型コレクタ埋込み領域 ３ Ｐ型アイソレーション埋込領域 ４ Ｎ型エピタキシャル領域 ５ Ｐ型ベース領域 ６ Ｐ型アイソレーション領域 ７ Ｎ型コレクタ領域 ８ 高濃度Ｐ型ベース領域 ９ 高濃度Ｐ型アイソレーション領域 １０ 高濃度Ｎ型エミッタ領域 １１ 高濃度Ｎ型コレクタ領域 １２ コレクタベース共通電極 １３ エミッタ電極 １４ アイソレーション電極 １００ 基体 １０１ 蓄熱層 １０２ 層間膜 １０３ 発熱抵抗層 １０４ 配線電極 １０４1 エッジ部 １０５，１０６ 保護膜 １０９ アノード配線電極 １１０ 発熱部 ５００ 吐出口 ５０１ 液路壁部材 ５０２ 天板 ５０３ インク供給口 ５０４ 共通液室 ５０５ 液路 ５１０ 記録ヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/822 Ｈ０１Ｌ 27/04 Ｐ (72)発明者 沖田 彰 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱エネルギーを発生するための電気熱変
    換素子群と該電気熱変換素子群のそれぞれに電気的に接
    続された電気熱変換素子駆動用の機能素子群と前記電気
    熱変換素子群および機能素子群のそれぞれを接続する配
    線電極とが同一基板に設けられた記録ヘッド用基体にお
    いて、前記電気熱変換素子群が前記基板に穿設された溝
    中に形成されていることを特徴とする記録ヘッド用基
    体。
  2. 【請求項２】 インクを吐出するための複数の吐出口を
    有するインク吐出部を有するとともに該インク吐出部に
    供給されたインクを吐出するために利用される熱エネル
    ギーを発生する電気熱変換素子群と該電気熱変換素子群
    のそれぞれに電気的に接続された電気熱変換素子駆動用
    の機能素子群と前記電気熱変換素子群および機能素子群
    のそれぞれを接続する配線電極とが基板に設けられた基
    体を具備する記録ヘッドにおいて、前記電気熱変換素子
    群が前記基体中に形成され前記インクを吐出するための
    吐出口が前記基体中に形成されていることを特徴とする
    記録ヘッド。
  3. 【請求項３】 インクを吐出するための複数の吐出口を
    有する記録ヘッドにおいて、前記インクを吐出するため
    の吐出口及びインク供給路がシリコン基板で形成された
    基体と電気熱変換素子群と各電気熱変換素子を駆動する
    ための駆動素子群が設けられた基体とが貼り合わせ形成
    されたことを特徴とする記録ヘッド。
  4. 【請求項４】 インクを吐出するための複数の吐出口を
    有するインクジェット記録装置において、インク吐出部
    に供給されたインクを吐出するために利用される熱エネ
    ルギーを発生する電気熱変換素子群がインクノズル内に
    形成され、前記電気熱変換素子群を駆動するための駆動
    素子群とが各々別の基板に形成された後、互いに配線さ
    れるように貼り合わせて形成されていることを特徴とす
    る記録ヘッド。
  5. 【請求項５】 インクを吐出するための複数の吐出口を
    有するインクジェット記録装置において、少なくとも電
    気熱変換素子群がインクノズル内に形成された基体と、
    電気熱変換素子群を駆動するための駆動素子群及び電気
    熱変換素子群が形成された基体とが互いに貼り合わせ形
    成されたことを特徴とする記録ヘッド。
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