(57)【要約】【課題】チップサイズを大きくすることなく、金属積層膜におけるイオン化傾向の高い金属層のサイドエッチングを抑制する。【解決手段】金属積層膜９を備える基板１の製造方法は、基板１の上に金属積層膜９を設けることと、金属積層膜９が設けられた基板１を、金属積層膜９を構成する各金属層５，６，７が電解質溶液Ｌに接液するように電解質溶液Ｌに浸漬することと、を有する。金属積層膜９は、第１の金属層５と、第１の金属層５と基板１との間で第１の第１の金属層５に接して設けられ、第１の金属層５よりイオン化傾向が高い第２の金属層６と、第１の金属層５と第２の金属層６のいずれかと接する第３の金属層７と、を有している。第３の金属層７のイオン化傾向は第２の金属層６のイオン化傾向と同一または第２の金属層６のイオン化傾向より高い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に金属積層膜を設けることと、前記金属積層膜が設けられた前記基板を、前記金属積層膜を構成する各金属層が電解質溶液に接液するように前記電解質溶液に浸漬することと、を有する、金属積層膜を備える基板の製造方法であって、
前記金属積層膜は、第１の金属層と、前記第１の金属層と前記基板との間で前記第１の金属層に接して設けられ、前記第１の金属層よりイオン化傾向が高い第２の金属層と、前記第１の金属層と前記第２の金属層のいずれかと接する第３の金属層と、を有し、前記第３の金属層のイオン化傾向は前記第２の金属層のイオン化傾向と同一または前記第２の金属層のイオン化傾向より高い、金属積層膜を備える基板の製造方法。
【請求項２】
前記第３の金属層は、前記第１の金属層の前記第２の金属層と接する面の裏面と接している、請求項１に記載の基板の製造方法。
【請求項３】
前記第３の金属層のイオン化傾向は前記第２の金属層のイオン化傾向と同一であり、前記第３の金属層は前記第１の金属層の前記裏面の全面を覆っている、請求項２に記載の基板の製造方法。
【請求項４】
前記第３の金属層は、前記第３の金属層が、前記金属積層膜を前記電解質溶液に浸漬している間は残存し、または前記電解質溶液への浸漬の終了と同時に消失する膜厚を有している、請求項２または３に記載の基板の製造方法。
【請求項５】
前記第３の金属層に前記第１の金属層を露出させる開口を形成することを有する、請求項２から４のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【請求項６】
前記第３の金属層は前記第２の金属層と前記基板との間で前記第２の金属層と接している、請求項１に記載の基板の製造方法。
【請求項７】
前記第３の金属層の前記第２の金属層と対向する面は、前記第２の金属層の周縁部の少なくとも一部に沿って露出している、請求項６に記載の基板の製造方法。
【請求項８】
前記基板と前記第２の金属層との間に、前記第２の金属層と接し前記第３の金属層から離れた金属配線層を設けることを有し、前記金属配線層と前記第３の金属層は同じ材料からなり、同時に成膜される、請求項６または７に記載の基板の製造方法。
【請求項９】
前記材料はアルミニウムを主成分とする、請求項８に記載の基板の製造方法。
【請求項１０】
前記基板に前記金属積層膜と同一の構成を有する他の金属積層膜が設けられ、前記他の金属積層膜は、前記金属積層膜と前記他の金属積層膜を互いに分離する際に切断される前記基板の切断領域を介して前記金属積層膜と隣接し、前記第３の金属層は、前記金属積層膜から前記切断領域を通って前記他の金属積層膜まで連続して形成される、請求項６から９のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【請求項１１】
前記第１〜第３の金属層は、それぞれ第１〜第３の金属膜をウェットエッチングで所定の形状にパターニングすることにより形成され、
前記第２の金属膜のウェットエッチングは前記電解質溶液であるエッチング溶液で行われる、請求項１から１０のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【請求項１２】
前記基板に、前記金属積層膜を覆い、前記基板の前記金属積層膜が設けられた面の前記金属積層膜が形成されていない部分の一部を露出させる貫通孔が設けられたレジストを形成することと、
前記レジストをマスクとして、前記基板の前記貫通孔と対向する位置にエッチングにより穴を形成する工程と、前記穴の側壁に保護膜を形成する工程とを繰り返すことによって、前記基板の前記貫通孔と対向する位置に前記基板を貫通する貫通孔を形成することと、
前記貫通孔が形成された後、前記レジストを前記電解質溶液で除去することと、を有する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【請求項１３】
前記穴の前記側壁に形成された前記保護膜が、前記レジストとともに前記電解質溶液で除去される、請求項１２に記載の基板の製造方法。
【請求項１４】
前記第２の金属層は前記第１の金属層の金属の拡散を抑制する拡散抑制層である、請求項１から１３のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【請求項１５】
前記第３の金属層は前記第２の金属層の前記電解質溶液への溶解を抑制する溶解抑制層である、請求項１から１４のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【請求項１６】
前記第３の金属層はチタンタングステン、チタン、アルミニウムのいずれかを主成分とする、請求項１５に記載の基板の製造方法。
【請求項１７】
前記基板の前記金属積層膜が設けられる面に、液体に吐出のためのエネルギーを与えるエネルギー発生素子を形成することを有し、前記金属積層膜は前記エネルギー発生素子に駆動のための電流を供給する電極パッドである、請求項１から１６のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【請求項１８】
基板と、前記基板の上に設けられた金属積層膜とを有し、
前記金属積層膜は、第１の金属層と、前記第１の金属層と前記基板との間で前記第１の第１の金属層に接して設けられ、前記第１の金属層よりイオン化傾向が高い第２の金属層と、前記第１の金属層と前記第２の金属層のいずれかと接する第３の金属層と、を有し、前記第３の金属層のイオン化傾向は前記第２の金属層のイオン化傾向と同一または前記第２の金属層のイオン化傾向より高い、金属積層膜を有する基板。
【請求項１９】
前記第３の金属層は、前記第１の金属層の前記第２の金属層と接する面の裏面と接している、請求項１８に記載の基板。
【請求項２０】
前記第３の金属層は前記第２の金属層と前記基板との間で前記第２の金属層と接している、請求項１８に記載の基板。
【請求項２１】
前記基板の前記金属積層膜が設けられる面に設けられ、液体に吐出のためのエネルギーを与えるエネルギー発生素子を有し、前記金属積層膜は前記エネルギー発生素子に駆動のための電流を供給する電極パッドである、請求項１８から２０のいずれか１項に記載の基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属積層膜を有する基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドは、基板に設けられたエネルギー発生素子に通電することでエネルギーを発生させ、発生したエネルギーによってインクなどの液体を吐出口から吐出させる。基板にはエネルギー発生素子と接続された電極パッドが設けられている。エネルギー発生素子には電極パッドを介して、駆動のための電気信号や電圧が供給される。電極パッドは、基板に形成された金属配線層の上に拡散防止層と電極層がこの順で積層された金属積層膜構造を有している。拡散防止層は電極層の金属が基板に拡散することを防止する金属層であり、金属配線層と電極層を電気的に接続する機能も有している。このような金属積層膜が製造工程中に電解質溶液と接触すると、金属層間で電位差が生じて局部電池（ガルバニ電池）が形成され、イオン化傾向の高い金属層の溶解が促進される。拡散防止層のイオン化傾向は通常、金属配線層のイオン化傾向より高いため、拡散防止層の横方向の溶解（サイドエッチング）が促進され、金属配線層と電極層との電気接続性が低下する可能性がある。また、金属配線層へのダメージ、電極層の基板からの剥離などが生じやすくなり、信頼性が低下する可能性がある。
【０００３】
特許文献１には、イオン化傾向の高い金属層と低い金属層がこの順で積層された金属積層膜をウェットエッチングによりエッチングする方法が開示されている。金属積層膜のエッチング対象領域の外側に上記イオン化傾向の高い金属層と同じ金属層を成膜して電喰抑制パターンを形成することで、イオン化傾向の高い金属層のサイドエッチングが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２３７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の方法は金属積層膜のエッチング対象領域の外側に電喰抑制パターンを形成する必要がある。換言すれば、基板上に本来の機能に関連しない領域を確保する必要があり、基板の大きさ、すなわちチップサイズが大きくなる可能性がある。また、電喰パターンとして表層に設けられる金属層は金属積層膜の下層の金属層と同じものであるため、電喰抑制パターンとして使用される金属材料が限定される。このため、局部電池作用の抑制効果が制限される可能性がある。
【０００６】
本発明は、チップサイズを大きくすることなく、金属積層膜におけるイオン化傾向の高い金属層のサイドエッチングを抑制することが可能な、金属積層膜を備える基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の金属積層膜を備える基板の製造方法は、基板の上に金属積層膜を設けることと、金属積層膜が設けられた基板を、金属積層膜を構成する各金属層が電解質溶液に接液するように電解質溶液に浸漬することと、を有する。金属積層膜は、第１の金属層と、第１の金属層と基板との間で第１の第１の金属層に接して設けられ、第１の金属層よりイオン化傾向が高い第２の金属層と、第１の金属層と第２の金属層のいずれかと接する第３の金属層と、を有している。第３の金属層のイオン化傾向は第２の金属層のイオン化傾向と同一または第２の金属層のイオン化傾向より高い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、チップサイズを大きくすることなく、金属積層膜におけるイオン化傾向の高い金属層のサイドエッチングを抑制することが可能な、金属積層膜を備える基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る基板の構成を示す模式図である。
【図２】局所電池作用を説明するための模式図である。
【図３】第１の実施形態に係る基板の製造方法を示す概略ステップ図である。
【図４】第１の実施形態に係る基板の製造方法を示す概略ステップ図である。
【図５】第１の実施形態の変形例に係る基板の構成を示す模式図である。
【図６】第２の実施形態に係る基板の構成を示す模式図である。
【図７】第２の実施形態の変形例に係る基板の構成を示す模式図である。
【図８】第２の実施形態の他の変形例に係る基板の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明をいくつかの実施形態によって説明する。以下に説明する各実施形態は、インクジェット記録ヘッドなどの液体吐出ヘッドにおける基板とその製造方法を対象とする。また、各実施形態における金属積層膜は基板に設けられた電極パッドである。従って、本実施形態の基板は金属積層膜を備える基板の一例である。しかし、本発明はこれらの実施形態に限定されず、特に、金属積層膜を構成する各金属層が電解質溶液に浸漬される製造プロセスを含む、金属積層膜を有する基板の製造方法に広く適用することができる。また、本実施形態の基板はインクを吐出する液体吐出ヘッドに適用されるが、基板はインク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドに用いられるものであってもよい。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る基板の、電極パッドの形成面と垂直な方向からみた平面図、図１（ｂ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ部拡大図（電極パッドの拡大図）、図１（ｄ）は図１（ｃ）のＣ−Ｃ線に沿った概略断面図である。液体吐出ヘッドの素子基板１０はシリコンの基板１と、基板１上に設けられ、レジストで形成された吐出口形成部材１１と、を有している。吐出口形成部材１１にはインクが吐出する吐出口１２が設けられ、基板１の吐出口１２と対向する位置にはインクに吐出のためのエネルギーを与えるエネルギー発生素子１３が設けられている。基板１の吐出口形成部材１１及び後述する金属積層膜９が設けられた面にはエネルギー発生素子１３に駆動のための電流を供給する電極パッド２が設けられている。すなわち、エネルギー発生素子１３と電極パッド２は基板１の同じ面に設けられている。エネルギー発生素子１３は金属配線層３によって電極パッド２と電気的に接続されている。金属配線層３はＳｉＯ膜４１とＳｉＮ膜４２からなる絶縁層４に覆われている。絶縁層４の電極パッド２の位置には、金属配線層３と金属積層膜９との電気接続のための開口１４が形成されている。基板１にはインクを供給するための供給路１５が設けられている。供給路１５は基板１を貫通する貫通孔である。吐出口形成部材１１と基板１との間にエネルギー発生素子１３を収容する圧力室１６が設けられている。インクは供給路１５から圧力室１６に供給され、エネルギー発生素子１３で吐出のための熱エネルギーを与えられて吐出口１２から吐出する。
【００１２】
電極パッド２は、基板１の上に設けられ金属配線層３と電気的に接続された金属積層膜９で構成されている。金属積層膜９は第１の金属層５と第２の金属層６と第３の金属層７とを有している。金属積層膜９は第１〜第３の金属層５，６，７以外の導電層を含んでいてもよい。金属積層膜９の第２の金属層６が金属配線層３と接しており、第２の金属層６の上に第１の金属層５が設けられ、第１の金属層５の上に第３の金属層７が設けられている。第１〜第３の金属層５，６，７は所定の形状にパターニングされている。第１の金属層５は電極層であり、アルミニウム、銅、金などの電気伝導性のよい金属で形成されている。
【００１３】
第２の金属層６は、第１の金属層５と基板１との間で第１の金属層５及び金属配線層３に接して設けられている。第２の金属層６は絶縁層４の開口１４に設けられ、第１の金属層５を第２の金属層６を介して金属配線層３に電気的に接続している。第２の金属層６は、第１の金属層５に用いられる金属が基板１に拡散することを抑制する拡散抑制層として機能する。第２の金属層６は、金属配線層３及び第１の金属層５との接着性に優れ、温度に対して安定で拡散を生じず、化学的にも安定で、且つ比抵抗があまり高くない金属材料、またはそのような金属材料の化合物で形成されている。このような金属材料として、チタンタングステン、チタン、タングステン、ニッケル、窒化タンタル、モリブデンの他、窒化チタン等のチタン化合物が挙げられる。第２の金属層６は第１の金属層５よりイオン化傾向が高い。
【００１４】
第３の金属層７は、第１の金属層５の第２の金属層６と接する面の裏面と接している。第３の金属層７は、第２の金属層６の電解質溶液への溶解を抑制する溶解抑制層として機能する。第３の金属層７のイオン化傾向は第２の金属層６のイオン化傾向と同一または第２の金属層６のイオン化傾向より高く、より好ましくは第２の金属層６のイオン化傾向より高い。従って、第１〜第３の金属層５，６，７のイオン化傾向をそれぞれＩ１〜Ｉ３とすると、Ｉ３≧Ｉ２＞Ｉ１、より好ましくはＩ３＞Ｉ２＞Ｉ１の関係がある。イオン化傾向は標準電極電位の負の値が大きいほど高い。換言すれば、第１〜第３の金属層５，６，７は負の標準電極電位を有しており、その絶対値をそれぞれＥ１〜Ｅ３とすると、Ｅ３≧Ｅ２＞Ｅ１、より好ましくはＥ３＞Ｅ２＞Ｅ１の関係がある。第３の金属層７の具体的な材料については後述する。
【００１５】
図２は、基板を電解質溶液中に浸漬した様子を示す模式図である。図２（ａ）は、比較例の金属積層膜９Ａを備えた基板１０１を電解質溶液Ｌに浸漬したときの電子の移動を模式的に示している。電子は符号ｅ-で示している。比較例の金属積層膜９Ａは、第３の金属層７が設けられていないことを除き、図１（ｄ）に示す本実施形態の金属積層膜９と同じ構成を有している。比較例では、イオン化傾向の高い第２の金属層６からイオン化傾向の低い第１の金属層５に電子が移動する。これによって、第２の金属層６と電解質溶液Ｌとの接触面から第２の金属層６の金属が電解質溶液Ｌ中に金属イオンとして溶け出す。すなわち、第１の金属層５と第２の金属層６との間に生じる局所電池作用により、第２の金属層６にサイドエッチングが生じる。
【００１６】
図２（ｂ）は、本実施形態の金属積層膜９を備えた基板１を電解質溶液Ｌに浸漬したときの電子の移動を模式的に示している。ここでは、第２の金属層６のイオン化傾向Ｉ２と第３の金属層７のイオン化傾向Ｉ３との間にＩ３＞Ｉ２の関係があるとしている。電解質溶液Ｌに浸漬された金属積層膜９の端部では、最もイオン化傾向の高い第３の金属層７から最もイオン化傾向の低い第１の金属層５へ電子が移動し、第３の金属層７の金属が電解質溶液Ｌに金属イオンとして溶け出す。第３の金属層７は第２の金属層６を保護するための犠牲層として機能する。このように、第２の金属層６よりイオン化傾向の高い第３の金属層７を設けることで、第２の金属層６と第１の金属層５との間で行われていた電子のやり取りが、第３の金属層７と第１の金属層５との間で行われるようになる。その結果、素子基板１０の機能上必要な第２の金属層６のサイドエッチングを抑制することができる。このように、第１の金属層５及び第２の金属層６を第３の金属層７で覆い、第２の金属層６のサイドエッチングを抑制することで、電極パッド２の電気接続性能を確保することができる。また、金属配線層３及び電極パッド２の基板１からの剥離、金属配線層３のダメージを抑制し、信頼性の高い基板１を作製することができる。
【００１７】
一般に卑金属と貴金属が積層された金属積層膜において、卑金属の溶解速度は、卑金属と貴金属の露出面積の面積比に対して次の関係を有する。
Ｐ＝Ｐ０・（１＋Ｓｎｏｂｌｅ／Ｓｂａｓｅ）  （式１）
Ｐ：卑金属の溶解速度
Ｐ０：卑金属が単独で存在する場合の溶解速度
Ｓｂａｓｅ：卑金属の露出面積
Ｓｎｏｂｌｅ：貴金属の露出面積
このため、最もイオン化傾向の低い貴金属である第１の金属層５の露出面積を小さくすることで、第１の金属層５に対して卑金属となる第２の金属層６の溶解速度を低減させることができる。従って、第３の金属層７は第１の金属層５の第２の金属層６と接する面の裏面の全面を覆っていることが好ましい。
【００１８】
第３の金属層７は膜厚によらず、第２の金属層６のサイドエッチングを抑制する効果がある。しかし、第３の金属層７の第１の金属層５と接する面の裏面は電解質溶液に接液しているため、電解質溶液中で第３の金属層７は膜厚方向に溶解が進行する。第３の金属層７が消失してしまうと、金属積層膜９内での電子の移動が第２の金属層６から第１の金属層５への移動に変化し、第２の金属層６の溶解が進行する。そのため、第３の金属層７の膜厚は、第３の金属層７が、金属積層膜９を電解質溶液に浸漬している間は残存し、または電解質溶液への浸漬の終了と同時に消失するように決定されることが好ましい。換言すれば、基板１の電解質溶液への浸漬は第３の金属層７が電解質溶液への浸漬によって消失する前または消失と同時に終了することが好ましい。
【００１９】
金属積層膜９の電解質溶液への浸漬が終了した後に第３の金属層７が残存しているときは、残存した第３の金属層７を電極パッド２の一部として使用することができる。この場合、第３の金属層７は、液体吐出ヘッドの駆動時に電極パッド２の一部として良好に機能する金属で形成されることが好ましい。このような要求を満たす金属として、例えば、チタン、アルミニウム、チタンタングステン（ＴｉＷ）を主成分とする金属が挙げられる。主成分とはこれらの金属が単体または金属化合物として存在することを意味する。但し、第３の金属層７として用いられる金属はこれらに限定されるものではなく、イオン化傾向が第２の金属層６のイオン化傾向と同じかそれより高いあらゆる金属を使用することができる。さらに、第３の金属層７を電解質溶液への浸漬後に電極パッド２の一部として使用する場合には、イオン化傾向が第２の金属層６と同一またはそれ以上で且つ電極パッド２の表層膜としての機能を損なわないあらゆる金属を使用することができる。残存第した第３の金属層７は除去してもよい。この場合、第３の金属層７には第２の金属層６のサイドエッチングを抑制する犠牲層としての機能だけが要求されるため、第３の金属層７として使用できる金属の制約が緩和される。
【００２０】
（実施例）
第１の実施形態に係る基板１の製造方法を実施例によって説明する。基板１の製造方法は、金属積層膜９を形成する工程と、金属積層膜９が形成された基板１にインクの供給路１５を形成する工程とを有している。図３は金属積層膜９を形成する工程を、図４は供給路１５を形成する工程を概略的に示している。
【００２１】
まず、図３（ａ）に示すように、シリコンからなる基板１上に、フォトリソグラフィー法を用いてアルミニウムを主成分とする金属配線層３を設けた。次に、金属配線層３の上面に真空成膜法を用いてシリコン化合物の絶縁材料からなる絶縁層４を積層した。絶縁層４はＳｉＯ膜４ａとＳｉＮ膜４ｂからなる。次に、フォトリソグラフィー法を用いて絶縁層４をパターニングし、金属配線層３と第１の金属層５との間の電気的導通を得るための開口１４を絶縁層４に形成した。
【００２２】
次に、図３（ｂ）に示すように、それぞれ第１〜第３の金属層５，６，７となる第１〜第３の金属膜５ａ，６ａ，７ａを成膜した。以下に述べるように、第１〜第３の金属層５，６，７は、成膜された第１〜第３の金属膜５ａ，６ａ，７ａをウェットエッチングで所定の形状にパターニングすることにより形成される。具体的には、まず、真空成膜装置を用いて、第２の金属層６となる第２の金属膜６ａを２００ｎｍの膜厚で成膜した。第２の金属膜６ａはチタンタングステンからなる。後に不要部をウェットエッチングで除去し易いように、Ｔｉ１０ｗｔ％、Ｗ９０ｗｔ％のターゲットを用いた。次に、真空成膜装置を用いて、第１の金属層５となる第１の金属膜５ａを成膜した。第１の金属膜５ａは金からなる。次に、電子ビーム蒸着装置を用いて、第３の金属層７となる第３の金属膜７ａを２００ｎｍの膜厚で成膜した。第３の金属膜７ａはチタンタングステンで形成された第２の金属膜６ａよりイオン化傾向の高いアルミニウムで形成した。
【００２３】
次に、図３（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー法を用いて感光性レジストの塗布、露光、現像を行い、第１〜第３の金属層５，６，７が形成される領域以外の領域を露出させるレジストマスク８を形成した。次に、硝酸を含むエッチング液Ｐｕｒｅ−Ｅｔｃｈ  ＮＳ−３０（林純薬工業製、商品名）に基板１を５分間浸漬させ、第３の金属膜７ａの露出している部分を除去した。これにより、第３の金属層７が形成されるとともに、第１の金属膜５ａが露出した。次に、窒素系有機化合物とヨウ素ヨウ化カリウムとを含む金エッチング液に基板１を２分間浸漬させ、金で形成された第１の金属膜５ａの露出している部分を除去した。これにより、第１の金属層５が形成されるとともに、第２の金属膜６ａが露出した。次に、３５％濃度のＨ2Ｏ2系のエッチング液に基板１を１分間浸漬させ、第２の金属膜６ａの露出している部分を除去した。これにより、第２の金属層６が形成された。次に、図３（ｄ）に示すように、レジストマスク８を剥離液に浸漬させて、レジストマスク８を除去した。以上の工程によって、基板１の上に、所定の形状にパターニングされた金属積層膜９からなる電極パッド２が形成される。
【００２４】
次に、図４を参照して、供給路１５を形成する工程について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、基板１上の全面に感光性ポジ型レジスト１０８ａ（東京応化製ｉＰ５７００（商品名））を塗布した。次に、半導体露光装置（キヤノン製ＦＰＡ−５５２０ｉＶ）を用いて、塗布したレジスト１０８ａを、供給路１５のパターンが形成されたマスク（図示せず）を通して、４８００Ｊ／ｍ2の露光量で露光した。次に、図４（ｂ）に示すように、２．３８％のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液を用いてレジスト１０８ａを現像し、レジスト１０８ａに貫通孔１０９を形成した。以上の工程により基板１に形成されたレジストマスク１０８は金属積層膜９を覆うとともに、貫通孔１０９は基板１の金属積層膜９が設けられた面（より正確には、絶縁層４の表面）の金属積層膜９が形成されていない部分の一部を露出させている。次に、Ｃ４Ｆ8、ＣＦ4、Ａｒの混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、露出している絶縁層４をレジストマスク１０８の貫通孔１０９を通して除去した。次に、反応性イオンエッチングの一種であるボッシュプロセスを用いて供給路１５を形成した。ボッシュプロセスはエッチングとパッシベーション（側壁保護）を繰り返すことで異方性エッチングを行うプロセスである。具体的には、レジストマスク１０８をマスクとして、ＳＦ4ガスを用いて基板１の貫通孔１０９と対向する位置に穴を形成するエッチング工程と、Ｃ4Ｆ8ガスを用いて側壁に保護膜を形成するパッシベーション工程とを交互に行った。これらの工程を繰り返すことによって、基板１の貫通孔１０９と対向する位置に、基板１を貫通する貫通孔である供給路１５を形成した。供給路１５の内壁にはＣＦ系ポリマーからなるパッシベーション層（保護膜）１６が堆積した。
【００２５】
次に、図４（ｃ）に示すように、エッチングマスクとして用いたレジストマスク１０８と、ボッシュプロセスにより供給路１５の側壁に堆積したパッシベーション層１６をポリマー除去液に３０分間浸漬することによって同時に除去した。ポリマー除去液には、６０℃に温度調整されヒドロキシルアミンを５％含むデュポン社製ＥＫＣ２２５５（商品名）を用いた。以上の工程により、金属積層膜９と供給路１５とを備えた基板１が形成された。
【００２６】
金属積層膜９が設けられた基板１は、金属積層膜９を構成する各金属層（第１〜第３の金属層５，６，７）が電解質溶液であるポリマー除去液に接液するように、ポリマー除去液に浸漬される。従って、貫通孔である供給路１５が形成された後、ポリマー除去液によってレジストマスク１０８とパッシベーション層１６が除去される際に、第２の金属層６のサイドエッチングが生じ得ることになる。換言すれば、レジストマスク１０８が除去されることによって、金属積層膜９は図２（ｂ）に示すように、各金属層（第１〜第３の金属層５，６，７）の端面と第３の金属層７の上面が電解質溶液に接液した状態となる。しかし、前述のとおり第３の金属層７が犠牲層として機能するため、第２の金属層６のサイドエッチングは抑制される。
【００２７】
第３の金属層７は第２の金属層６のウェットエッチングの際にも、第２の金属層６のサイドエッチングを抑制する。すなわち、第２の金属層６のウェットエッチングは電解質溶液であるエッチング溶液で行われるため、第３の金属層７が設けられていない場合、第２の金属層６から第１の金属層５への電子の移動が生じる。これによって、第２の金属層６のサイドエッチングが生じやすくなる。第１の金属層５はエッチングマスクで覆われているため、第１の金属層５のエッチング溶液との接触面積は小さく、第２の金属層６の溶解速度は限定的である（式（１）参照）。しかし、第３の金属層７を設けることで、第２の金属層６から第１の金属層５への電子の移動に代わって、第３の金属層７から第１の金属層５への電子の移動が生じるため、第２の金属層６のサイドエッチングがさらに抑制される。
【００２８】
上述の方法によって作成された実施例と比較例とを対象に、第２の金属層６のサイドエッチング量を測定した。結果を表１に示す。サイドエッチング量は図２（ａ）に符号ｓで概念的に示している。実施例１，２と比較例１，２はいずれも第１の金属層５に金、第２の金属層６にチタンタングステンを用いている。実施例１，２は第３の金属層７からなる溶解抑制層を備え、実施例１の溶解抑制層はアルミニウムで、実施例２の溶解抑制層はチタンタングステンで形成されている。比較例１は溶解抑制層（第３の金属層７）を備えていない。比較例２はポリエーテルアミド樹脂からなる溶解抑制層を備えている。
【００２９】
【表１】
2020097115.tif 000003
【００３０】
第２の金属層６のサイドエッチング量は、実施例１で約０．０７μｍ、比較例１で約３．５μｍであった。これより、第２の金属層６よりイオン化傾向の高い第３の金属層７を設けることで、第２の金属層６からの電子の移動を遮断し、第２の金属層６のサイドエッチング量を大幅に低減できることが分かる。また、実施例２における第２の金属層６のサイドエッチング量は約０．１μｍであった。これより、第３の金属層７が第２の金属層６と同じ金属、すなわち第２の金属層６とイオン化傾向が同一の金属で形成されている場合も、第２の金属層６のサイドエッチング量を大幅に低減できることが分かる。第３の金属層７が第２の金属層６と同じ金属で形成される場合、第２の金属層６と第１の金属層５との間でも電子の移動が生じる。しかし、第３の金属層７の方が第２の金属層６と比べて電解質溶液と接触している面積が圧倒的に大きいため、金属イオンの溶出が主に第３の金属層７で生じ、第２の金属層６のサイドエッチングが抑制される。これより、第３の金属層７と第２の金属層６のイオン化傾向が同一である場合は、第３の金属層７が広い面積で電解質溶液と接触していることが好ましく、第３の金属層７は第１の金属層５の第２の金属層６と接する面の裏面の全面を覆っていることが好ましい。これは、上述した卑金属の溶解速度と、卑金属と貴金属の露出面積の面積比との関係からも好ましい。なお、実施例１と２の比較から分かるように、第３の金属層７のイオン化傾向が高いほど、あるいは標準電極電位が低いほど、第３の金属層７と第２の金属層６との電位差が大きくなりサイドエッチングの抑制効果は高い。
【００３１】
比較例２のサイドエッチング量は約１．７μｍであり、比較例１と比べると第２の金属層６のサイドエッチングが抑制されている。これは上述したように第１の金属層５の露出面積を小さくすることによる効果であるが、第２の金属層６と第１の金属層５との間で電子の移動が生じるため、実施例１，２と比べてサイドエッチングの抑制効果は低い。
【００３２】
（第１の実施形態の変形例）
図５（ａ）は、電極パッド２の拡大図を示す図１（ｃ）と同様の図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。本変形例の基板１の製造方法は、第３の金属層７に第１の金属層５を露出させる開口１７を形成することを有する。本変形例の基板１は第３の金属層７が部分的に開口とされていることを除き、第１の実施形態に係る基板１と同一の構成を有している。第３の金属層７の開口１７の形状は円形や矩形が典型的であるが、第１の金属層５の上面が第３の金属層７の欠損部によって露出される限り限定されない。第３の金属層７の開口１７は、第１の金属層５の中心位置に設けられることが好ましい。第２の金属層６のサイドエッチングを抑制するため、開口１７の面積は、ワイヤボンディングができる範囲で最小にすることが好ましい。第３の金属層７の開口１７を形成するには、第１の実施形態において、レジストマスクに第３の金属層７の開口１７に対応する開口パターンを設けるだけでよく、他の工程は第１の実施形態と同様である。
【００３３】
基板１の電極パッド２は、ワイヤボンディング法などによって、ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）などの電気配線部材（図示せず）と電気的にワイヤ接続される。このため、ワイヤと接続される電極パッド２には、導電性や安定した電気接続性が要求される。第３の金属層７は局部電池作用によりダメージを受けている可能性があるため、電気配線部材を第１の金属層５と直接ワイヤボンディングで接続することが望まれることがある。本実施形態によれば、第３の金属層７を設けることで第２の金属層６のサイドエッチングを抑制しつつ、第１の金属層５と電気配線部材をワイヤボンディングで直接接続することが可能となる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図６（ａ）は、電極パッド２の拡大図を示す図１（ｃ）と同様の図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。本実施形態は金属積層膜９の構成が異なる点を除き、第１の実施形態と同様である。
【００３５】
本実施形態では、第２の金属層６は、第１の金属層５と基板１との間で第１の金属層５に接して設けられており、第３の金属層７は第２の金属層６と基板１との間で第２の金属層６及び基板１と接している。すなわち、基板１上には第３の金属層７と第２の金属層６と第１の金属層５がこの順で積層されている。金属配線層３は、基板１と第２の金属層６との間で第２の金属層６と接しており、且つ第３の金属層７から離れている。後述するように、本実施形態では、金属配線層３と第３の金属層７は同時に形成される。このため、金属配線層３と第３の金属層７は同じ材料からなっている。金属配線層３と第３の金属層７の材料としてはアルミニウムを主成分とする金属が好適に用いられる。また、金属配線層３と第３の金属層７とは分断されているため、第３の金属層７と電解質溶液とが接して第３の金属層７が部分的に溶解しても、金属配線層３の溶解は防止される。
【００３６】
金属配線層３と第３の金属層７の上、及び金属配線層３と第３の金属層７との間には、絶縁層４ｃが設けられている。絶縁層４ｃは例えばシリコン窒化膜から形成することができる。絶縁層４ｃには金属配線層３に面する第１の開口１８と、第３の金属層７に面する第２の開口１９とが設けられている。第１の開口１８によって、第１の金属層５が第２の金属層６を介して金属配線層３と電気的に接続されている。第２の開口１９の一部では、第３の金属層７の上に第２の金属層６と第１の金属層５が順次積層されている。第２の開口１９の残部では、第２の金属層６と第１の金属層５が形成されておらず、第３の金属層７が露出している。これによって、金属積層膜９が電解質溶液に浸漬された際に各金属層（第１〜第３の金属層５，６，７）が電解質溶液に接液し、第１の実施形態と同様に第２の金属層６のサイドエッチングを抑制することが可能となる。図６（ａ）に示すように、第３の金属層７の第２の金属層６と対向する面は、第２の金属層６の周縁部６１（第２の金属層６の側面）の全周に沿って露出している。これによって、電解質溶液に接する第３の金属層７の露出面積を確保することが容易となり、第２の金属層６のサイドエッチング抑制効果が高められる。
【００３７】
本実施形態では、第３の金属層７が金属配線層３と同時に形成されるため、製造工程数を抑えつつ第２の金属層６のサイドエッチングを抑制することができる。また、電極パッド２の最表層に第１の金属層５が形成されているため、第３の金属層７へのダメージによって電極パッド２の電気的接続性が損なわれることがない。さらに、第１の実施形態の変形例と比較して、ワイヤボンディングのための領域を十分に確保することができる。
【００３８】
第２の実施形態に係る基板１は第１の実施形態に係る基板１と同様の方法で製造することができる。まず、シリコン基板１上に金属配線層３と第３の金属層７を形成する。金属配線層３と第３の金属層７は、アルミニウムなどの金属膜をパターニングすることにより同時に形成することができる。金属配線層３および第３の金属層７の上に絶縁層４ｃを積層し、レジストマスクを用いたエッチングにより金属配線層３と第３の金属層７に第１の開口１８と第２の開口１９を形成する。次に、第１の開口１８に電極パッド２となる第２の金属層６と第１の金属層５を順次積層する。第２の金属層６と第１の金属層５は第３の金属層７の一部の上にも形成されるが、第３の金属層７の残部は第２の金属層６と第１の金属層５が形成されず露出されている。その後、第１の実施形態と同様の方法でインクの供給路１５を形成する。
【００３９】
（第２の実施形態の変形例）
図７は第２の実施形態の第１の変形例を示す図１（ｃ）と同様の模式図である。上述のように、第２の金属層６のサイドエッチング抑制効果を高めるためには、電解質溶液に接する第３の金属層７の露出面積をできるだけ大きくすることが好ましい。しかし、電解質溶液に接する第３の金属層７の露出面積を大きくした場合、チップサイズが増大する可能性がある。その場合は、図７に示すように、第３の金属層７の露出部は、第２の金属層６の側面の一部のみに沿って配置してもよい。すなわち、第３の金属層７の第２の金属層６と対向する面は、第２の金属層６の周縁部６１の少なくとも一部に沿って露出していればよい。本変形例では第３の金属層７の設置領域を確保することが容易であるため、基板１がチップの形態で電解質溶液に接する場合も第２の金属層６のサイドエッチング抑制効果が期待できる。
【００４０】
図８は第２の実施形態の第２の変形例を示す模式的平面図である。図８（ａ）は図１（ｃ）と同様の模式的平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線に沿った模式的断面図である。本変形例では、第３の金属層７が複数の金属積層膜９間に連続して設けられている。基板１（ウエハ）には同一の構成を有する多数の金属積層膜９が設けられている。便宜上、このうちの一つの金属積層膜９を第１の金属積層膜９ａ、第１の金属積層膜９ａに隣接する他の金属積層膜９を第２の金属積層膜９ｂとする。第２の金属積層膜９ｂは、第１の金属積層膜９ａと第２の金属積層膜９ｂを互いに分離する際に切断される基板１の切断領域２０を介して第１の金属積層膜９ａと隣接している。第３の金属層７は、第１の金属積層膜９ａから切断領域２０を通って第２の金属積層膜９ｂまで連続して形成されている。
【００４１】
図７に示す変形例では、電解質溶液に接する第３の金属層７の十分な露出面積を確保することができない場合、第２の金属層６のサイドエッチング抑制効果が限定される可能性がある。本変形例では切断領域２０にも第３の金属層７が配置されるため、第３の金属層７の十分な露出面積を確保することが容易である。切断領域２０に配置された第３の金属層７は、ウエハの切断によって最終的に消失する。従って、本変形例ではチップサイズを大きくすることなく、第２の金属層６のサイドエッチング抑制効果を高めることができる。本変形例では第３の金属層７の設置面積を確保することが容易であるため、基板１をチップの形態で電解質溶液に接する場合も第２の金属層６のサイドエッチング抑制効果が期待できる。
【符号の説明】
【００４２】
１  基板
５  第１の金属層
６  第２の金属層
７  第３の金属層
９  金属積層膜
【図１】
2020097115.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2020097115.tif 000007
【図５】
2020097115.tif 000008
【図６】
2020097115.tif 000009
【図７】
2020097115.tif 000010
【図８】
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