(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とを有し、積層膜２を構成する複数の層には、第一の金属層６と、積層膜２の積層方向において第一の金属層６の上方に位置し、第一の金属層６よりもイオン化傾向が低い第二の金属層７と、が含まれている。基板１を平面視すると第一の金属層６の一部を囲うように第一の金属層６に溝部８が設けられており、溝部８によって第一の金属層６が複数の部分６ａ，６ｂに分断されている。第二の金属層７の一部が溝部８の内部に設けられ、溝部８の内面を構成する第一の金属層６の端面を覆っている。【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、第一の金属層と、前記積層膜の積層方向において前記第一の金属層の上方に位置し、前記第一の金属層よりもイオン化傾向が低い第二の金属層と、が含まれており、
前記基板を平面視すると前記第一の金属層の一部を囲うように前記第一の金属層に溝部が設けられており、前記溝部によって前記第一の金属層が複数の部分に分断されており、
前記第二の金属層の一部が前記溝部の内部に設けられ、前記溝部の内面を構成する前記第一の金属層の端面を覆っていることを特徴とする基板構造体。
【請求項２】
前記第一の金属層は、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に記載の基板構造体。
【請求項３】
前記第二の金属層は、積層方向において前記積層膜の最上位に位置する層である、請求項１または２に記載の基板構造体。
【請求項４】
前記第二の金属層は、積層方向において前記第一の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、前記第二の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３に記載の基板構造体。
【請求項５】
前記電気接続部分は、積層方向において前記第一の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、前記第二の金属層および前記第一の金属層と、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４に記載の基板構造体。
【請求項６】
前記第一の金属層は拡散防止層であり、前記第二の金属層は電極層であり、前記拡散防止層および前記電極層は、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５に記載の基板構造体。
【請求項７】
前記溝部の内部には、前記電極層を構成する金属が充填されている、請求項６に記載の基板構造体。
【請求項８】
前記電極層は金からなり、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６または７に記載の基板構造体。
【請求項９】
積層方向における前記基板と前記拡散防止層との間に前記拡散防止層とは別の拡散防止層を有し、前記基板を平面視すると、前記溝部の内部に設けられた前記第二の金属層と前記別の拡散防止層とが重なっている、請求項６から８のいずれか１項に記載の基板構造体。
【請求項１０】
請求項１から９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、前記第一の金属層および前記第二の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１１】
請求項９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、
前記別の拡散防止層と前記エネルギー発生素子とは同じ層として形成されている、液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
基板の上に第一の金属層を形成する工程と、前記第一の金属層に溝部を形成する工程と、前記第一の金属層の上に、前記第一の金属層よりもイオン化傾向が低い第二の金属層を形成する工程と、前記第一の金属層および前記第二の金属層が電解質溶液に接液するように、前記第一の金属層および前記第二の金属層が形成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、
前記溝部を形成する工程では前記溝部によって前記第一の金属層を複数の部分に分断し、
前記第二の金属層を形成する工程では、前記第二の金属層の一部を前記溝部の内部に設け、前記第二の金属層の前記一部によって前記溝部の内面を構成する前記第一の金属層の端面を覆うことを特徴とする、基板構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記第二の金属層を形成する工程では、前記溝部の内部を前記第二の金属層で充填する、請求項１２に記載の基板構造体の製造方法。
【請求項１４】
前記第一の金属層は拡散防止層であり、前記第二の金属層は電極層である、請求項１２または１３に記載の基板構造体の製造方法。
【請求項１５】
前記第一の金属層を形成する工程の前に、前記基板の上に配線層を形成する工程と、前記配線層の上に開口部が設けられた絶縁層を形成する工程と、を含み、
前記開口部を介して前記電極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１４に記載の基板構造体の製造方法。
【請求項１６】
前記第一の金属層を形成する工程の前に、前記基板の上に前記拡散防止層とは別の拡散防止層を形成する工程を含み、
前記基板を平面視すると、前記溝部の内部に設けられた前記第二の金属層と前記別の拡散防止層とが重なっている、請求項１４または１５に記載の基板構造体の製造方法。
【請求項１７】
前記溝部を形成する工程では、前記基板を平面視すると前記第一の金属層の一部を囲うように前記溝部を形成する、請求項１２から１６のいずれか１項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、電極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、配線層と電極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極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、配線層と電極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、第一の金属層と、積層膜の積層方向において第一の金属層の上方に位置し、第一の金属層よりもイオン化傾向が低い第二の金属層と、が含まれており、基板を平面視すると第一の金属層の一部を囲うように第一の金属層に溝部が設けられており、溝部によって第一の金属層が複数の部分に分断されており、第二の金属層の一部が溝部の内部に設けられ、溝部の内面を構成する第一の金属層の端面を覆っ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、基板の上に第一の金属層を形成する工程と、第一の金属層に溝部を形成する工程と、第一の金属層の上に、第一の金属層よりもイオン化傾向が低い第二の金属層を形成する工程と、第一の金属層および第二の金属層が電解質溶液に接液するように、第一の金属層および第二の金属層が形成された基板を電解質溶液に浸漬する工程と、を含み、溝部を形成する工程では溝部によって第一の金属層を複数の部分に分断し、第二の金属層を形成する工程では、第二の金属層の一部を溝部の内部に設け、第二の金属層の前記一部によって溝部の内面を構成する第一の金属層の端面を覆うことを特徴とする。
【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と断面図である。
【図２】図１に示す基板構造体の要部の平面図と断面図である。
【図３】本発明の実施例１の基板構造体の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例２の基板構造体の製造方法を示す断面図である。
【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】
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１（ｃ）は、基板構造体の電極パッド２とエネルギー発生素子１３の形成部分とを通る断面図である。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。エネルギー発生素子１３は、独立した部品として基板１に貼り付けられてもよいが、基板１内に作り込まれていてもよい。図１（ｃ）には、基板１に貼り付けられるか、または基板１内に作り込まれたエネルギー発生素子１３の大まかな位置を、２点鎖線で示している。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、配線層４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、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（第一の金属層）、最上位に位置する層である電極層７（第二の金属層）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極層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および電極層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と電極層７との電気的接続に寄与するとともに、電極層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および電極層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。電極層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、基板１の、第一の拡散防止層３が積層される面に絶縁膜（図示せず）が設けられていてもよい。
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、第二の拡散防止層６および絶縁層５を基板１の厚さ方向である積層膜２（電極パッド）の積層方向に掘り込んだ形状の溝部８が形成されている。溝部８は少なくとも第二の拡散防止層６を貫通しており、第二の拡散防止層６は溝部８を境界として複数の部分、すなわち外側部分６ａと内側部分６ｂとに分断されている。特に、図２（ａ）に示すように、積層方向の上方から平面的に見た時に、電極パッド２の四角形状の平面形状の全周に亘って溝部８が形成されており、第二の拡散防止層６の内側部分６ｂは全周に亘って外側部分６ａから分離された島状に形成されている。すなわち、基板１を平面視すると、溝部８は第二の拡散防止層６の一部である内側部分６ｂを囲うように設けられている。第二の拡散防止層６および絶縁層５に設けられた溝部８は、その上に積層される電極層７によって埋められている。
【００１５】
ここで本実施形態の技術的思想について説明する。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、エッチングを確実に完全に停止させるためには、溶解速度が０になるように貴金属の露出面積を０にしなければならない。しかし、貴金属の露出面積を０にすることは困難である。
【００１６】
本実施形態では、第二の拡散防止層６が電極層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および電極層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、電極層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、第二の拡散防止層６および絶縁層５に溝部８を形成することによって分断し、その溝部８を電極層７で埋めている。
【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、電極層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と電極層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は内側部分６ｂを囲うように設けられた溝部８によって外側部分６ａと内側部分６ｂとに分断されている。従って、第二の拡散防止層６の外側部分６ａの、電極パッド２の外縁部において露出した端部からエッチングが始まり、内側に向かって進行していくと、外側部分６ａが完全にエッチングされる。その時点で、第二の拡散防止層６の内側部分６ｂは、溝部８を埋めている電極層７によって被覆され、電解質溶液に接することはない。すなわち、第二の拡散防止層６のエッチングは、外側部分６ａの侵食が完了した時点で停止し、内側部分６ｂは侵食されずに残る。その結果、電極パッド２の中央部に位置する電極層７の電気接続部分およびその近傍は損傷することなく維持される。
【００１８】
このように、本実施形態によれば、第二の拡散防止層６に溝部８を設けて外側部分６ａと内側部分６ｂとに分断することによって、内側部分６ｂをエッチングされないように保護することができる。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。第二の拡散防止層６を被覆してエッチングを抑制するためには、溝部８の外側にも各層を積層しておくことが好ましい。
【００１９】
なお、本実施形態では、電極層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、第二の拡散防止層６に溝部８を形成して分断している。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て外側部分と内側部分とに分断して、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侵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、積層膜の最上位の層以外（前述した例では電極層７以外）のいずれかの層に形成することができ、特にサイドエッチングや腐食を抑制することが望まれる層に形成することが好ましい。そして、その溝部８を、最上位の層で埋めることが好ましく、最上位の層は、溝部８が形成された層よりもイオン化傾向が低い。
【００２０】
（実施例１）
本発明のより具体的な実施例１について図３を参照して説明する。図３は、図２に示す電極パッド２を拡大して示している。本実施例では、基板１の上に、タンタルを含む材料（例えば窒化タンタルシリサイド）からなる第一の拡散防止層３を成膜した。図１に示すように、第一の拡散防止層３の一部は、エネルギー発生素子（例えば電熱変換素子）１３に熱エネルギーを与えるための発熱抵抗体層３ａとしても機能する。第一の拡散防止層３の上に、アルミニウムを主成分とする合金によって形成された配線層４を積層し、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）と同一の層として形成しても、異なる層として形成してもよいが、工程を簡略化するために同一の層として形成することが好ましい。また、配線層４のマイグレーションを防止するために、第一の拡散防止層３が配線層４の直下に位置するように設けることが好ましい。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、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３（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。それから、図３（ｃ）に示すように、第二の拡散防止層６および絶縁層５をパターニングして溝部８を形成した。一例としては、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、第二の拡散防止層６および絶縁層５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、絶縁層５の開口部５ａが形成される位置（電極層７の電気接続部分）との間である。第二の拡散防止層６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。ウェットエッチング時に配線層４がエッチングストップ層として機能することにより、不要部のチタンタングステン（第二の拡散防止層６）を確実に除去できる。このように、溝部８は、第二の拡散防止層６のみならず絶縁層５の一部を貫通して配線層４に到達していることが好ましい。
その後、金からなる電極層７をスパッタリングで成膜した。第二の拡散防止層６は、この電極層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。電極層７は、溝部８の内面に位置する第二の拡散防止層６の端面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。電極層７のうちの溝部８の内部に充填された部分では、第二の拡散防止層６の代わりに第一の拡散防止層３がその電極層７の部分に含まれる金の拡散を防止するように機能する。
【００２２】
次に、基板１の上方に位置する電極層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２，３に示す電極パッド２の部分を残して、それ以外の部分である不要部の金（電極層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１（ｃ），２（ｂ）に示すような基板構造体を完成させた。
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２（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、第二の拡散防止層３に溝部８を形成し、複数の部分、すなわち外側部分６ａと内側部分６ｂとに分断した。そして、第二の拡散防止層６の上に電極層７を積層し、電極層７によって、少なくとも溝部８の内面に位置する第二の拡散防止層６の端面を被覆した。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。電極パッド２の外縁部から中央部に向かって第二の拡散防止層６のエッチングが進行すると、第二の拡散防止層６の外側部分６ａ、すなわち外縁部から溝部８までの範囲に存在する第二の拡散防止層６が除去されてしまう。その段階で、第二の拡散防止層６の内側部分６ｂは、溝部８の内面に位置する端面も含めて、金からなる電極層７に被覆されている。すなわち、第二の拡散防止層６の内側部分６ｂは、電極層７に遮られて電解質溶液に接触しない。従って、第二の拡散防止層６の内側部分６ｂはエッチングされることなく維持される。
【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、その中に基板構造体を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、第二の拡散防止層６の外側部分６ａを侵食して溝部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全くなかった。これは、溝部８によって第二の拡散防止層６を外側部分６ａと内側部分６ｂとに分断し、内側部分６ｂを電極層７によって被覆したことにより得られた効果である。この方法によると、溝部８の位置で第二の拡散防止層６のサイドエッチングを正確に停止させることができる。基板構造体が電解質溶液に浸漬される時間が短い場合には、第二の拡散防止層６の外側部分６ａの一部がエッチングされずに残る可能性はあるが、サイドエッチング量が少ないことは電極パッド２の電気接続や剥離防止や強度維持等に関して問題にならない。本実施例では、溝部８によってサイドエッチングの最大量が正確に規定されるため、サイドエッチング量のばらつきが問題になることはない。
【００２５】
（実施例２）
次に本発明の実施例２について図４を参照して説明する。本実施例では、第二の拡散防止層６と絶縁層５と配線層４とに亘って溝部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、基板１の上に、第一の拡散防止層３と、配線層４と、絶縁層５とを順番に積層し、絶縁層５に開口部５ａを形成した。さらに、絶縁層５の上に、第二の拡散防止層６を積層した。それから、図４（ａ）に示すように、第二の拡散防止層６と絶縁層５と配線層４とをパターニングして溝部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、絶縁層５の開口部５ａが形成される位置（電極層７の電気接続部分）との間である。本実施例では、溝部８の形成時に第一の拡散防止層３がエッチングストップ層として機能することにより、不要部の第二の拡散防止層６および配線層４を確実に除去できる。それから、電極層７を成膜し、溝部８の内面に位置する第二の拡散防止層６の端面および配線層４の端面を電極層７で被覆した。その後に、図４に示す電極パッド２の部分を残して、それ以外の部分の電極層７と第二の拡散防止層６を除去した。こうして、図４（ｂ）に示すような半導体基板を完成させた。
【００２６】
本実施例では、溝部８によって配線層４が、複数の部分、すなわち外側部分４ａと内側部分４ｂとに分断されている。仮に、絶縁層５等による被覆が不十分で配線層４が露出し、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド溶液のような薬液に配線層４が接触すると、配線層４がエッチングされる。そのような場合に、配線層４の外側部分４ａからサイドエッチングが進行しても、第二の拡散防止層６のサイドエッチングと同様に、溝部８において配線層４のエッチングが停止する。配線層４の内側部分４ｂは、溝部８の内面に位置する端面も含めて電極層７に被覆されているため、電極層７に遮られて電解質溶液に接触しない。従って、配線層４の内側部分４ｂはエッチングされることなく維持される。このように、本実施例によると、実施例１と同様な効果が得られることに加えて、被覆不良等に起因する配線層４の露出が生じた場合でも、配線層４の内側部分４ｂを侵食されないように保護することができる。従って、配線層４と電極層との電気的接続に関して、第二の拡散防止層６の侵食に起因する信頼性低下も、配線層の侵食に起因する信頼性低下も防ぐことができ、電極パッド２の電気的信頼性を維持することができる。
【００２７】
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、第二の拡散防止層６の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。また、配線層４の端面を露出させて配線層をサイドエッチングさせた場合、そのサイドエッチングは溝部８まで進行しても、溝部８を超えてさらに進行することはなかった。
【００２８】
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に溝部８を形成して、外側部分６ａと内側部分６ｂとに分断する。それにより、第二の拡散防止層６のサイドエッチングを、溝部８の位置までで精度良く停止させることができる。従って、エッチング量のばらつきを気にする必要は無く、信頼性の高い電気的接続のために十分な大きさの第二の拡散防止層６を確保することができる。そのため、基板構造体の大きさを必要以上に大きくする必要はなく、電気的接続の信頼性と小型化とを両立することができる。また、第二の拡散防止層６に溝部８を設けても、電極層７のうちの溝部８の内部に充填された部分の下方に第一の拡散防止層３が位置していれば、この第一の拡散防止層３によって電極層７に含まれる金などの基板１の側への拡散を抑えることができる。さらに、配線層４にも溝部８を形成して、外側部分４ａと内側部分４ｂとに分断すると、配線層４がエッチングされる場合も、エッチング量のばらつきを気にすることなく、十分な大きさの配線層４を確保することができる。このことも、基板構造体の電気的接続の信頼性と小型化との両立に寄与する。
【００２９】
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、特にイオン化傾向が高い卑金属からなる金属層のエッチングを精度良く停止させることができる。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、溶解の進行を確実に停止させるようにすることができる。溝部８の位置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】
【００３０】
１      基板
２      電極パッド（積層膜）
６      第二の拡散防止層（第一の金属層）
７      電極層（第二の金属層）
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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