(57)【要約】【課題】チップサイズの大型化を抑制しつつ、積層膜を構成する金属層の侵食を抑制することが可能な、基板構造体とその製造方法と液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】基板構造体が、基板１と、基板１の上に設けられた複数の層からなる積層膜２とを有する。積層膜２を構成する複数の層には、互いに直接接して重なり合っておりイオン化傾向が互いに異なる複数の金属層６，７が含まれている。積層膜２の積層方向において複数の金属層６，７のうちイオン化傾向が高い金属層６の下方に位置する、基板１と層とのうちの少なくとも一部に、溝部８が設けられている。イオン化傾向が高い金属層６は、溝部８の内面に沿って形成されて、基板１の面方向に沿って延びる部分と、溝部の内部で積層方向に沿って延びる部分とを有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の上に設けられた複数の層からなる積層膜とを有し、
前記積層膜を構成する複数の前記層には、互いに直接接して重なり合っておりイオン化傾向が互いに異なる複数の金属層が含まれており、
前記積層膜の積層方向において複数の前記金属層のうちイオン化傾向が高い金属層の下方に位置する、前記基板と前記層とのうちの少なくとも一部に、溝部が設けられており、前記イオン化傾向が高い金属層は、前記溝部の内面に沿って形成されて、前記基板の面方向に沿って延びる部分と、前記溝部の内部で前記積層方向に沿って延びる部分とを有していることを特徴とする基板構造体。
【請求項２】
前記イオン化傾向が高い金属層は、前記溝部の浅い部分から深い部分に向かって膜厚が薄くなっている、請求項１に記載の基板構造体。
【請求項３】
前記イオン化傾向が高い金属層は、前記積層膜の外縁部において外部に露出する端部を有する、請求項１または２に記載の基板構造体。
【請求項４】
複数の前記金属層には、積層方向において前記イオン化傾向が高い金属層よりも上方に位置し、前記イオン化傾向が高い金属層よりもイオン化傾向が低い金属層が含まれている、請求項１から３のいずれか１項に記載の基板構造体。
【請求項５】
前記イオン化傾向が低い金属層は、積層方向において前記イオン化傾向が高い金属層よりも下方に位置する前記層のいずれかと電気的に接続されている電気接続部分を有し、前記溝部は、前記基板の面方向において、前記積層膜の外縁部と、前記イオン化傾向が低い金属層の前記電気接続部分との間に位置している、請求項４に記載の基板構造体。
【請求項６】
前記電気接続部分は、積層方向において前記イオン化傾向が高い金属層の下方に位置する絶縁層に設けられた開口部を介して、前記イオン化傾向が高い金属層および前記イオン化傾向が低い金属層と、積層方向において前記絶縁層よりも下方に位置する前記層のいずれかとが電気的に接続される部分である、請求項５に記載の基板構造体。
【請求項７】
前記イオン化傾向が高い金属層は拡散防止層であり、前記イオン化傾向が低い金属層は電気接続層であり、前記拡散防止層および前記電気接続層は、前記絶縁層の前記開口部を介して、積層方向において前記絶縁層よりも下方に位置する配線層と電気的に接続されている、請求項６に記載の基板構造体。
【請求項８】
前記拡散防止層は、前記溝部と前記配線層を覆うように形成されている、請求項７に記載の基板構造体。
【請求項９】
前記溝部は、積層方向において前記配線層から前記絶縁層までの範囲内に位置している、請求項７または８に記載の基板構造体。
【請求項１０】
前記電気接続層は金からなり、前記拡散防止層はチタンとタングステンの合金からなる、請求項７から９のいずれか１項に記載の基板構造体。
【請求項１１】
前記基板を平面視すると前記溝部は前記開口部を囲うように設けられている、請求項６から１０のいずれか１項に記載の基板構造体。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の基板構造体を含む液体吐出ヘッドであって、
前記基板は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、複数の前記金属層は前記エネルギー発生素子に駆動のための電流を流す電極パッドである、液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
基板に設けられた絶縁膜の上に配線層を形成する工程と、前記配線層に溝部を形成する工程と、前記溝部が形成された前記配線層の上に、互いに直接接して重なり合っておりイオン化傾向が互いに異なる複数の金属層を積層する工程と、複数の前記金属層が電解質溶液に接液するように、複数の前記金属層が積層された前記基板を前記電解質溶液に浸漬する工程と、を含み、
複数の前記金属層を積層する工程は、前記配線層の上に前記溝部の内面に沿う凹部が設けられるようにイオン化傾向が高い金属層を形成する工程と、前記イオン化傾向が高い金属層の上にイオン化傾向が低い金属層を形成する工程と、を含むことを特徴とする、基板構造体の製造方法。
【請求項１４】
前記溝部は、少なくとも前記配線層の厚さと同じ深さを有する、請求項１３に記載の基板構造体の製造方法。
【請求項１５】
前記イオン化傾向が高い金属層は拡散防止層であり、前記イオン化傾向が低い金属層は電気接続層である、請求項１３または１４に記載の基板構造体の製造方法。
【請求項１６】
前記配線層と前記拡散防止層との間に絶縁層を有し、前記絶縁層に設けられた開口部を介して、前記電気接続層および前記拡散防止層と前記配線層とが電気的に接続している、請求項１５に記載の基板構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板構造体とその製造方法、液体吐出ヘッドに関する。
【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（例えば熱エネルギー）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製の配線層、拡散防止層、電気接続層等を含む積層膜である。この基板と積層膜とを少なくとも含む部品の総称として、ここでは基板構造体と称する。拡散防止層は電気接続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、配線層と電気接続層とを電気的に接続する機能も有している。このような積層膜が製造工程中に電解質溶液と接触すると、金属層同士の間で電位差が生じて局部電池（ガルバニ電池）が形成され、イオン化傾向が高い金属層の溶解が促進される。通常、拡散防止層のイオン化傾向が電気接続層のイオン化傾向より高いため、局部電池作用により、拡散防止層の横方向の溶解（サイドエッチング）が促進される。その結果、配線層と電気接続層との電気接続の信頼性が低下する可能性があり、また、配線層へのダメージ、電気接続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、イオン化傾向が高い金属層とイオン化傾向が低い金属層とが積層された積層膜をウェットエッチングする方法が開示されている。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が高い金属層と同種の金属層を成膜して電喰抑制パターンを形成することで、イオン化傾向が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に記載の方法では、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、基板構造体の大きさ、すなわちチップサイズが大きくなる可能性がある。また、特許文献１の方法でサイドエッチング量を抑制することはできるが、サイドエッチング量を精度良く制御することは難しくばらつきを生じる。従って、サイドエッチングを抑制しているにもかかわらず、十分な大きさの拡散防止層を確実に維持するためには、サイドエッチング量のばらつきを見越して予め大きめに各層を形成しておく必要があり、チップサイズが大きくなる。
【０００６】
本発明の目的は、チップサイズの大型化を抑制しつつ、積層膜を構成する金属層の侵食を抑制することが可能な、基板構造体とその製造方法と液体吐出ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の基板構造体は、基板と、基板の上に設けられた複数の層からなる積層膜とを有し、積層膜を構成する複数の層には、互いに直接接して重なり合っておりイオン化傾向が互いに異なる複数の金属層が含まれており、積層膜の積層方向において複数の金属層のうちイオン化傾向が高い金属層の下方に位置する、基板と層とのうちの少なくとも一部に、溝部が設けられており、イオン化傾向が高い金属層は、溝部の内面に沿って形成されて、基板の面方向に沿って延びる部分と、溝部の内部で積層方向に沿って延びる部分とを有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明の基板構造体の製造方法は、基板に設けられた絶縁膜の上に配線層を形成する工程と、配線層に溝部を形成する工程と、溝部が形成された配線層の上に、互いに直接接して重なり合っておりイオン化傾向が互いに異なる複数の金属層を積層する工程と、複数の金属層が電解質溶液に接液するように、複数の金属層が積層された基板を電解質溶液に浸漬する工程と、を含み、複数の金属層を積層する工程は、配線層の上に溝部の内面に沿う凹部が設けられるようにイオン化傾向が高い金属層を形成する工程と、イオン化傾向が高い金属層の上にイオン化傾向が低い金属層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、チップサイズの大型化を抑制しつつ、積層膜を構成する金属層の侵食を抑制することが可能な、基板構造体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の基板構造体を含む液体吐出ヘッドの平面図および断面図である。
【図２】図１に示す基板構造体の平面図と断面図と要部拡大断面図である。
【図３】図２に示す基板構造体の第二の拡散防止層の長さを説明するための断面図である。
【図４】本発明の実施例１の基板構造体の製造方法の各工程を順番に示す断面図である。
【図５】実施例１の基板構造体の製造方法の、図４に示す工程に続く工程を順番に示す断面図である。
【図６】本発明の実施例２の基板構造体の断面図である。
【図７】本発明の実施例３の基板構造体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明は、基板と、その基板に設けられている２つ以上の金属層を含む積層膜と、を有する基板構造体に関する。一例として、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構造体とその製造方法に関する実施形態について、以下に説明する。各実施形態における積層膜は、液体吐出ヘッドの基板に設けられた電極パッドである。しかし、本発明は以下に記す実施形態に限定されない。本発明は、積層膜を構成する金属層が電解質溶液に浸漬される製造プロセスを含む、２つ以上の金属層を含む積層膜を有する基板構造体の製造方法に広く適用することができる。また、本実施形態の基板構造体はインクを吐出する液体吐出ヘッドに適用されるが、インク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドに適用することもできる。
【００１２】
（第一の実施形態）
図１，２を参照して、本発明に係る基板構造体を含む液体吐出ヘッドの構成について説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る基板構造体の、電極パッドの形成面と垂直な方向から見た平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。図２（ａ）は、図１（ａ）のＢ部（電極パッドの部分）の平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図２（ｃ）は図２（ｂ）のＤ部の拡大断面図である。
図１（ａ），１（ｂ）に示す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にはインク等の液体が吐出する吐出口１２が設けられている。基板１は、半導体が作り込まれたいわゆる半導体基板であってもよい。基板１の、吐出口１２と対向する位置には、インク吐出のためのエネルギーを発生す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が設けられた面には、エネルギー発生素子１３に駆動用電流を供給する電極パッド２が設けられている。エネルギー発生素子１３と電極パッド２は基板１の同じ面の側に設けられている。エネルギー発生素子１３は、後述する配線層４（図２（ｂ），２（ｃ）参照）や素子駆動用配線層（図示せず）によって、電極パッド２と電気的に接続されている。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、各エネルギー発生素子１３に対応する圧力室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からエネルギー（例えば熱）を与えられて吐出口１２から吐出する。
【００１３】
この液体吐出ヘッドの基板１に設けられている電極パッド２は、図２に示すように、金属層を含む複数の層からなる積層膜によって構成されている。本実施形態の積層膜は、基板１に設けられた絶縁膜９の上の第一の拡散防止層３、配線層４、絶縁層５、第二の拡散防止層６、電気接続層７を少なくとも含む。これらの層には、互いに直接接して重なり合っておりイオン化傾向が互いに異なる複数の金属層が含まれている。具体的には、イオン化傾向の高い第二の拡散防止層６とイオン化傾向の低い電気接続層７とが互いに直接接して重なり合っている。絶縁層５には開口部５ａが設けられている。開口部５ａを介して、積層方向において絶縁層５の下方の配線層４と、絶縁層５の上方の第二の拡散防止層６および電気接続層７とが電気的に接続されている。この部分を電気接続部分と称する。第二の拡散防止層６は、配線層４と電気接続層７との電気的接続に寄与するとともに、電気接続層７を構成する金属が基板１に拡散することを防止する。第二の拡散防止層６は、金属層である配線層４および電気接続層７との接着性に優れるとともに、温度に対して安定しており拡散を生じず、化学的にも安定で、比抵抗があまり高くない金属材料やその化合物からなる。このような金属材料として、チタンタングステン、窒化チタン、窒化タンタル、モリブデン等が挙げられる。電気接続層７は、電気伝導性の良い、アルミニウム、銅、金などからなる。
なお、本明細書では、便宜上、液体吐出ヘッドの素子基板１０における液体を吐出する側を上、その反対側を下として説明する。
【００１４】
本実施形態では、基板１の厚さ方向である積層膜２（電極パッド）の積層方向において第二の拡散防止層６の下方に位置する第一の拡散防止層３および配線層４に溝部８が形成されている。この溝部８は、図２（ｃ）に示す断面の上下方向に沿い、かつ基板１の面方向に沿って延びる（好ましくは基板１の面方向に平行に延びる）ように形成されている。そして、積層方向において第一の拡散防止層３および配線層４よりも上方の層である絶縁層５および第二の拡散防止層６は、溝部８の内面に沿って形成されている。すなわち、絶縁層５および第二の拡散防止層６は、基板１の面方向に沿って（好ましくは平行に）延びる部分と、溝部８の内部で基板１の厚さ方向（積層方向）に沿って延びる部分とを有する形状である。すなわち、第二の拡散防止層６は、溝部８の内面に沿う凹部が形成されている。従って、基板１の表面に沿う直線距離に比べて、溝部８の内面に沿って形成された絶縁層５および第二の拡散防止層６が辿る距離は長い。
【００１５】
ここで本実施形態の技術的思想について説明する。積層膜においてイオン化傾向の高い金属（卑金属）の層とイオン化傾向の低い金属（貴金属）の層とが直接積層された積層膜が電解質溶液に接すると、卑金属から貴金属に電子が移動し、卑金属が電解質溶液中に金属イオンとして溶け出す。すなわち、卑金属と貴金属との間に生じる局所電池作用により、卑金属の層がサイドエッチングされる。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係わる次の式で表される。
Ｐ＝Ｐ０・（１＋Ｓnoble／Ｓbase）
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
この式によると、貴金属の露出面積を小さくすることが卑金属の溶解速度を低下させるのに有効であるが、サイドエッチングを止めることはできない。
【００１６】
本実施形態では、第二の拡散防止層６が電気接続層７よりもイオン化傾向が高いため、サイドエッチングされやすい。仮に、図２に示す構成において、開口部５ａを介して配線層４と第二の拡散防止層６および電気接続層７とが電気的に接続される部分や、その近傍までエッチングが進行すると、電気的な接続が損なわれるおそれがある。エッチングがその電気接続部分まで到達しなくても、積層膜の中間の層である第二の拡散防止層６がエッチングされると、電気接続層７の剥離や、配線層４のダメージや、積層膜２（電極パッド）の強度の低下を生じやすい。その結果、電気接続の信頼性が低下する。そこで、本実施形態では第一の拡散防止層３および配線層４に溝部８を形成し、第二の拡散防止層６を溝部８の内面に沿って形成している。溝部８に沿って形成された第二の拡散防止層６は、基板１の面方向に平行に延びる部分だけでなく、溝部８の内部で積層方向に延びる部分も有しているため、基板１の表面に沿う直線距離に比べて長くなっている。すなわち、第二の拡散防止層６は、図３に示す基板１の板面に平行な直線距離Ｘに、溝部８の深さＹに応じて積層方向に往復する長さ２Ｙを加えた長さＸ＋２Ｙを有している。
【００１７】
この構成において、電極パッド２を有する基板１が電解質溶液に接すると、第二の拡散防止層６を構成する卑金属と、電気接続層７の貴金属との間に局部電池が形成される。その結果、第二の拡散防止層６を構成する卑金属が金属イオンとして電解質溶液に溶け出して、第二の拡散防止層６のエッチングが進行する。このエッチングは、電極パッド２の外縁部に位置して露出する第二の拡散防止層６の端部から、電極パッド２の中央部に向かって進行する。仮に、第二の拡散防止層６が開口部５ａを介して配線層４と接する部分またはその近傍までエッチングされると、第二の拡散防止層６を介する配線層４と電気接続層７との電気的な接続が不良になるおそれがある。しかし、本実施形態の第二の拡散防止層６においては、積層方向に延びる部分の分だけ、エッチングが進行する経路が長くなっている。仮に溝部８が存在せず第二の拡散防止層６が直線的に形成されている場合には開口部５ａの位置まで到達する程度の距離だけエッチングが進行するものとする。これに対して本実施形態では、溝部８の影響で第二の拡散防止層６が長くなっておりエッチングの進行経路が長いため、開口部５ａの位置に到達する前に第二の拡散防止層６のエッチングが終了するようにすることができる。すなわち、電極パッド２を有する基板１が電解質溶液に接した時のエッチング進行量（サイドエッチング量）を予め推定し、そのエッチング進行量では開口部５ａに到達しない程度の長さに第二の拡散防止層６を形成すればよい。その第二の拡散防止層６の長さから逆算して、形成すべき溝部８の大きさおよび形状を決定すればよい。また、サイドエッチング量のばらつきを、第二の拡散防止層６の溝部８内に位置する部分の範囲内で吸収されることで、ばらつきの実質的な影響を抑えることができる。
【００１８】
このように、本実施形態によれば、電極パッド２に溝部８を設けることによって第二の拡散防止層６の長さを長くしている。そのため、異種金属の積層による局部電池作用によりサイドエッチングが生じても、電極パッド２の電気接続や電気配線に関わる位置や、電極パッド２の基板からの剥離や配線のダメージが生じるおそれがある位置まで第二の拡散防止層６がエッチングされない。その結果、電極パッド２の平面形状の寸法を変更することなく、信頼性の高い基板１を提供することができる。
なお、本実施形態では、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、溝部８は、基板１の面を平面視すると、電気接続部分を規定する開口部５ａの外側を囲うように設けられている。いずれの方向からのサイドエッチング量に対しても距離を確保することができるため、このような形状が好ましい。また、溝部８の深さが浅いと絶縁層５や第二の拡散防止層６によって溝部８が埋まってしまい、第二の拡散防止層６の長さを確保できない可能性もある。そのため、溝部８は、絶縁層５と第二の拡散防止層６によって埋まらない程度に深くなるように設けることが好ましい。
【００１９】
なお、本実施形態では、電気接続層７の材料の拡散を防止する第二の拡散防止層６が卑金属からなり局所電池作用によってサイドエッチングされやすいため、第一の拡散防止層３および配線層４に溝部８を形成している。ただし、第二の拡散防止層６の溶解に限らず、例えば液体吐出ヘッドで吐出する液体が腐食性を持っており、何らかの不具合によってその液体が積層膜のいずれかの層を腐食させる場合にも本発明は有効である。そのような場合に溝部８を形成すると、短絡等による他の電極パッドへの故障の連鎖を防止することができる。このように、第二の拡散防止層６やその他の層の、サイドエッチング以外の不具合に対しても、本実施形態のように溝部を形成し、層の長さを長くして、電気接続やその他の機能に影響を及ぼす位置までその層が浸食されないようにすることができる。それにより、様々な用途の基板において信頼性を向上させることができる。溝部８は、サイドエッチングや腐食を抑制することが望まれる層の、積層方向の下方に位置する層および基板の少なくとも一部に形成すればよい。
【００２０】
（実施例１）
本発明のより具体的な実施例１について図４〜５を参照して説明する。図４〜５は、図２（ａ）のＤ部分、すなわち電極パッドを拡大して示している。本実施例では、第一の拡散防止層３および配線層４に１つの溝部８を形成した。具体的には、図４（ａ）に示すように基板１を用意して、その上に絶縁膜９を形成した。その後、タンタルを含む第一の拡散防止層３を形成し、図４（ｂ）に示すように、アルミニウムを主成分とする合金からなる配線層４を５００ｎｍの厚さで積層し、パターニングした。第一の拡散防止層３は、基板のエネルギー発生素子１３（図１参照）と同一の高さの層になるように形成した。そして、図示しないレジストからなるパターンマスクを用いてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を行って、図４（ｃ）に示すように第一の拡散防止層３および配線層４に溝部８を形成した。溝部８が形成される位置は、基板１の面方向において、電極パッド２の外縁部（第二の拡散防止層６の外部に露出する端部）と、図２（ｂ）に示す絶縁層５の開口部５ａが形成される位置（電気接続層７の電気接続部分）との間である。溝部８は、レジストの最低解像度を考慮して３μｍの幅に形成した。
【００２１】
図５（ａ）に示すように、溝部８が形成された配線層４の上に、シリコン窒化膜などの絶縁材料からなる絶縁層５を積層し、絶縁層５に開口部５ａを形成した。絶縁層５の材料は、絶縁性を備えるものであれば特に限定されないが、例えば炭窒化シリコンのように、酸やアルカリ等の溶液に対する不溶性を備えていることが好ましい。次に、図５（ｂ）に示すように、チタンタングステンからなる第二の拡散防止層６を、スパッタリングによって２００ｎｍの厚さに形成した。第二の拡散防止層を構成するチタンタングステンは、ウェットエッチングで不要部を除去しやすいように、チタンの重量比が２０％以下であることが好ましい。その後、金からなる電気接続層７をスパッタリングで成膜した。第二の拡散防止層６は、この電気接続層７を構成する金が配線層４まで拡散することを防止する働きをする。電気接続層７は、溝部８内に形成された第二の拡散防止層６を被覆できる膜厚を有することが必要であり、溝部８の内部を完全に充填できる膜厚を有することがより好ましい。
【００２２】
次に、基板１の上方に位置する電気接続層７の全面にポジ型レジスト（図示せず）を塗布し、半導体露光装置を用いて、所定の電極パッド２のパターンに対応する領域に露光を行った。そして、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液を用いて現像を行い、レジストマスクを形成した。次に、レジストマスクに覆われずに露出している部分の金を、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浸漬させて除去した。その結果、金が除去された部分において第二の拡散防止層６が露出した。次に、過酸化水素水に１０分間浸漬させ、第二の拡散防止層６をエッチングした。これらの工程で、図４，５に示す電極パッド２の部分を残して、それ以外の部分の金（電気接続層７）と第二の拡散防止層６を除去した。その後、剥離液に浸漬させてレジストマスクを除去し、図２（ｃ）に示すような半導体基板を完成させた。
ここで、第二の拡散防止層６のエッチングが生じ得る場合について説明する。図５（ｂ）で示す電極パッド２を作成後、液体吐出ヘッドの素子基板１０に供給路１５（図１）を形成するためのレジストマスクを設けた。また、供給路１５の形成工程において、素子基板１０を貫通する供給路１５の内壁にＣＦ系ポリマーからなるパッシベーション層（保護膜）が堆積された。これらのレジストマスクやパッシベーション層を除去するため、電極パッド２が電解質溶液であるポリマー除去液に接液するように、基板１をポリマー除去液に浸漬した。従って、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とパッシベーション層が除去される際に、第二の拡散防止層６のサイドエッチングが生じ得ることになる。
【００２３】
本実施例では、電極パッド２の外縁部から絶縁層５の開口部５ａまでの間において、第一の拡散防止層３および配線層４に溝部８を形成した。そして、第二の拡散防止層６を溝部８の内面に沿うように形成した。その状態で、電極パッド２の外縁部に電解質溶液を接触させると、電極パッド２の外縁部において露出している端部から第二の拡散防止層６のエッチングが開始される。一例として、第二の拡散防止層６の端部、すなわち電極パッド２の外縁部において外部に露出している部分から、絶縁層５の開口部５ａまでの直線距離は、仮に溝部８が存在せず直線的に延びている場合には、８．０μｍであるとする。その場合に、本実施例では、溝部８があるため第二の拡散防止層６が溝部８の内面に沿って形成され、第二の拡散防止層６の距離は１．０μｍ伸びて９．０μｍになっている。従って、従来と同様に電極パッド２の外縁部から第二の拡散防止層６のエッチングが進行しても、絶縁層５の開口部５ａの位置に到達するまでにエッチングが完了するようにすることができる。すなわち、従来の構成では開口部５ａの位置に到達する程度のエッチング量であったとしても、本実施例では、開口部５ａの位置に到達する前にエッチングが終了するように設定できる。
【００２４】
この溝部８の効果を検証するための実験を行った。具体的には、電解質溶液として６０℃のヒドロキシアミンを含むポリマー除去液を用意し、その中に基板を３０分間浸漬した場合と６０分間浸漬した場合の、チタンタングステンのサイドエッチング量を確認した。どちらの場合もサイドエッチングは溝部８まで進行しているが、溝部８を超えてさらに進行することはなかった。これは、第二の拡散防止層６の距離が長くなったことにより得られた効果である。
【００２５】
（実施例２）
次に本発明の実施例２について図６を参照して説明する。本実施例では、第一の拡散防止層３および配線層４に２つの溝部８を形成した。それ以外は実施例１と同様であるため説明を省略する。本実施例では、電極パッド２の外縁部から絶縁層５の開口部５ａまでの間において、第一の拡散防止層３および配線層４に２つの溝部８を形成した。具体的には、幅３μｍの溝部８を、３μｍの間隔で２つ設けた。これにより、各溝部８の内面にそれぞれ沿って形成される第二の拡散防止層６の長さがさらに長くなる。前述したように電極パッド２の外縁部から絶縁層５の開口部５ａまでの直線距離が８．０μｍである場合に、本実施例の第二の拡散防止層６の長さは、２つの溝部８の内面に沿って形成されることにより約１０μｍであった。本実施例の効果を検証するために、実施例１と同様に、電解質溶液（６０℃のヒドロキシアミンを含むポリマー除去液）の中に基板を３０分間浸漬した場合と６０分間浸漬した場合とを観察した。その結果、どちらの場合もサイドエッチングは溝部８まで進行しているが、溝部８を超えてさらに進行することはなかった。これは、第二の拡散防止層６の距離が長くなったにより得られた効果である。
【００２６】
（実施例３）
次に本発明の実施例３について図７を参照して説明する。本実施例では、第一の拡散防止層３および配線層４に１つの溝部８を形成し、その溝部８は、配線層４と第一の拡散防止層３及び絶縁膜９とにわたって深さ１．８μｍの深さを有している。そして、溝部８の内面に沿って形成された第二の拡散防止層６が、溝部８内の浅い部分（溝部８の開口部付近）では膜厚が厚く、溝部８内の深い部分（溝部８の底部付近）では膜厚が薄くなっている。それ以外は実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００２７】
本実施例では、基板１に、絶縁膜９、第一の拡散防止層３、配線層４を形成した後に、配線層４および第一の拡散防止層３を貫通して絶縁膜９の一部（厚さ１．８μｍ以下の範囲内）に至るまで深さ方向に延びる溝部８を形成した。溝部８は、エネルギー発生素子１３（図１（ｂ）参照）と電極パット（積層膜）２とを接続する素子駆動用配線層（不図示）に到達しない範囲に形成する。素子駆動用配線層は配線層４と一体的に設けられた層であっても、配線層４とは別に設けられた後に接続された層であってもよい。こうして形成された溝部８の内面に沿うように、シリコン窒化膜などの絶縁材料からなる絶縁層５を積層しパターニングした。さらに、スパッタリングによって溝部８の内面に沿うように、チタンタングステンからなる第二の拡散防止層６を形成した。この時、ターゲットをスパッタリングすることにより生じたスパッタ粒子は、１．０Ｐａ以上１２.０Ｐａ以下の範囲の高圧のプロセスガスによってチャンバ空間における平均自由行程が低下して、直進性が弱まる。この効果により、第二の拡散防止層６は、溝部８内の浅い部分（開口部付近）では膜厚が厚く（２００ｎｍ程度）、溝部８内の深い部分（底部付近）へ向けて膜厚が薄くなるように成膜された。その後、金からなる電気接続層７をスパッタリングで成膜した。それから、レジストマスクを用いたエッチングによって、不要な部分、すなわち図７に示す電極パッド２以外の部分の金（電気接続層７）と第二の拡散防止層６を除去した。その後、剥離液に浸漬させてレジストマスクを除去し、半導体基板を完成させた。
【００２８】
この構成では、実施例１に比べてより深い溝部８が形成されており、溝部８の内面に沿って形成された第二の拡散防止層６の長さが長い。前述したように電極パッド２の外縁部から絶縁層５の開口部５ａまでの直線距離が８．０μｍである場合に、本実施例の第二の拡散防止層６の長さは、深い溝部８の内面に沿って形成されることにより１２．６μｍであった。本実施例の効果を検証するために、実施例１と同様に、電解質溶液（６０℃のヒドロキシアミンを含むポリマー除去液）の中に基板を３０分間浸漬した場合と６０分間浸漬した場合とを観察した。その結果、どちらの場合もサイドエッチングは溝部８まで進行しているが、溝部８を超えてさらに進行することはなかった。具体的には、溝部８の開口部から底部に向けて膜厚が薄くなっている部分まででサイドエッチングは停止し、それ以上に進行しなかった。この効果が得られた１つの要因は、深い溝部８によって第二の拡散防止層６の距離が長くなったことである。もう１つの要因は、溝部８内の浅い部分（開口部付近）では２００ｎｍあった第二の拡散防止層６の膜厚が、溝部８内の深い部分（底部付近）では数ｎｍまで薄くなっていることで、ポリマー除去液が置換できず、イオン交換しづらい状態となったことである。
【００２９】
以上説明したように、本発明では、イオン化傾向が高い卑金属からなる第二の拡散防止層６の下方に位置する層および基板の少なくとも一部に溝部８を形成し、第二の拡散防止層６を溝部８の内面に沿って形成する。それにより、第二の拡散防止層６は、基板１および各層の厚さ方向（積層方向）に延びる部分を含む形状になり、直線的に延びる部分のみを有する形状に比べて長くなる。溝部８は、第二の拡散防止層６の端部が外部に露出する箇所、すなわち積層膜の外縁部から、特に第二の拡散防止層６の損傷を防ぐ必要がある箇所（保護すべき箇所）、例えば、電気接続部分までの範囲内に形成する。その結果、局部電池作用等によって第二の拡散防止層６のサイドエッチングが生じても、保護すべき箇所まで進行する前に停止させることができる。必要に応じて、サイドエッチングが進行する量を推定し、それに応じて溝部８の大きさ及び形状を決定することにより、第二の拡散防止層６のサイドエッチングを、保護すべき箇所に到達する前に停止させることが容易かつ信頼性高く行える。
【００３０】
前述した実施形態及び各実施例は、金属層を含む積層体である電極パッド２を備えた液体吐出ヘッド用の基板構造体を示している。しかし、本発明はそれに限定されず、金属層を含む積層体を備えた様々な用途及び構成の基板構造体に広く適用可能である。どのような構成であっても、溝部８を形成することで、イオン化傾向が高い卑金属からなる金属層の形成される長さを長くする。それにより、サイドエッチング等によって金属層が溶解しても、特に保護すべき箇所まで溶解される前に、溶解の進行を停止させるようにすることができる。特に、溝部８の大きさ及び形状を適宜に設定することによって、保護の信頼性を高くすることが容易にできる。
【符号の説明】
【００３１】
１      基板
２      電極パッド（積層膜）
６      第二の拡散防止層（イオン化傾向が高い金属層）
７      電気接続層（イオン化傾向が低い金属層）
８      溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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