(57)【要約】【課題】  液体吐出ヘッド用基板の電気特性検査時におけるテストパッド部プローブの摺擦痕を抑制する。【解決手段】  テスト用電極パッドの開口部において層間絶縁膜に複数の段差を設ける構成。  本構成により層間絶縁膜の段差がプローブ摺擦のストッパとして機能するため、余分な摺擦を抑制し、プローブによる導電体層の盛り上がりを抑えることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体吐出エネルギーを発生する液体吐出エネルギー発生素子と、液体を吐出する液体吐出口と、該液体吐出口に連通する液体流路と、前記液体吐出エネルギー発生素子を駆動するための電気回路と、外部と電気信号を授受するための第一の電極パッドと、前記電気回路をテストするための第二の電極パッドと、を有する、前記液体吐出エネルギーによって前記液体吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記第二の電極パッドが第一の導電体層と、
前記第一の導電体層を覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成された第二の導電体層とを有し、
前記層間絶縁膜を選択的に除去して複数の段差が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。
【請求項２】
前記層間絶縁膜の段差は前記第二の電極パッドのパッシベーション膜無き開口部で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板。
【請求項３】
前記第一及び第二の導電体層はアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド用基板。
【請求項４】
前記第一の電極パッドは基板端部の向かい合う二辺に沿って配置され、前記第二の電極パッドは前記第一の電極パッドが配された列と異なる二辺沿って配置され、前記第一の電極パッドは外部と電気信号を授受するためにボンディングされ、前記第二の電極パッドはボンディングされていないことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板。
【請求項５】
前記第二の電極パッド上は厚さ５μｍ以下の樹脂材料を用いた第一の密着膜で覆われており、前記第一の密着膜上に、液体流路の壁を形成する部材である流路壁形成部材が総厚１００μｍ以下で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッド及びその製造方法に関し、特に液体吐出ヘッド基板の電極パッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体製造工程を利用し、クリーンルーム内等でゴミを付着させないように素子基板の電気的接続を行うことを可能とするインクジェット記録ヘッドの製造方法が知られている（特許文献１参照）。この製造方法は、素子基板の電極パッドを、電解めっきを用いて形成している。
【０００３】
この製造方法では、素子基板を形成し、次いで電解めっきによる電極パッドの金バンプ形成を行い、その後に流路壁形成部材を設けている。また、素子基板形成工程では、基板にヒータ、外部接続用電極パッド、テスト用電極パッド等を形成している。さらに、金バンプ形成工程で化学処理を行う関係上、流路壁形成部材は、金バンプ形成の後に設けることになっている。
【０００４】
ここで、電解めっきによる電極パッドの金バンプ形成は、次の工程を順に行う。すなわち、ＴｉＷ等の高融点金属材料による下地層形成工程、Ａｕ（下地シード金）成膜工程、レジスト塗布・露光・現像工程、電解めっきによる金析出工程、レジスト剥離工程、下地シード金エッチング工程、高融点金属材料下地層エッチング工程である。
【０００５】
ところで、インクジェット記録ヘッドを製造する際に、外部との間で電気信号を授受するための外部接続用電極パッドの他に、ヘッド基板に形成された回路をテストする際に電極として用いるテスト用電極パッドを基板上に形成することがある。しかしながら、上述の製造方法において、テスト用電極パッド部分に金めっきを施さないと、下地シード金エッチングや高融点金属材料下地層エッチングの際に、露出したテスト用電極パッド（アルミやアルミ合金が用いられる）が腐食することがある。そこで、このような腐蝕を回避するために、テスト用電極パッドに金めっきを行う。
【０００６】
図４は従来の液体吐出ヘッド用基板のバンプの概要構成を模式的に示す断面図、また、図５は電極パッド上に形成されるバンプの製造工程を模式的に示す断面図である。
【０００７】
図４において、１０１は半導体集積回路を形成した基板、１０２は第１の導電体層、１０３は第２の導電体層を示す。１０４は第１の導電体層１０２と第２の導電体層１０３との層間絶縁膜を示しており、電極パッド部においては、第１の導電体層１０２と第２の導電体層１０３とが接続される必要があるため、１０４の層間絶縁膜は除去されており、スルーホールとなっている。また、１０６は電極パッドの一部を含み半導体基板１０１上に形成された保護膜、１０５はバリアメタルとしてのバンプ下地金属膜、１１０はバンプ下地金属膜１０５上に形成されたバンプである。ただし、図４は電気特性検査を行わずにバンプ形成を行った場合の模式図であって、第２の導電体層１０３にプローブ痕（後述する）が形成されていない状態である。
【０００８】
次に、図５で電極パッド上に形成されるバンプの製造工程を説明する。図５（ａ）で、半導体基板１０１上には保護膜１０６が被覆されている。第２の導電体層１０３と外部入出力端子とを電気的に接続するために、保護膜１０６をフォトリソグラフィー技術によってパターニングを行い、第２の導電体層１０３上にパッド開口部１０８が形成されている。
【０００９】
次に、図５（ｂ）で、バリアメタルとしてのバンプ下地金属膜１０５を所定の厚みで全面成膜する。通常、バンプ下地金属膜１０５は第２の導電体層１０３および後工程で形成されるバンプ１１０との密着性が高い金属を用いる。また、バンプ下地金属膜１０５は多層構造で形成される場合もあり、最終的には後工程のバンプ１１０の導電層となる。
【００１０】
次に、図５（ｃ）で、バンプ下地金属膜１０５上に、スピンコート法等によってフォトレジスト１０７を塗布した後に、フォトリソグラフィー技術によってレジストパターンを形成する。この時、任意の高さに形成するバンプ１１０の厚さよりも、フォトレジスト１０７を厚く塗布する。
【００１１】
次に、図５（ｄ）で、電気めっき法によって、めっき用導電層（バンプ下地金属膜）１０５に所定の電流を流し、フォトレジスト１０７で覆われていない領域にバンプ１１０を選択的に形成する。
【００１２】
次に、図５（ｅ）で、フォトレジストの剥離液に所定の時間浸漬させフォトレジスト１０７の除去を行い、バンプ下地金属膜１０５を露出させる。次に、バンプ１０５をマスクとしてバンプ下地金属膜１０５をエッチングし、バンプ下地金属膜１０５を所望の形状に形成する。このような製造工程により、図４に示すバンプ構造が製造される。
【００１３】
以下、インクジェット記録ヘッドにおけるテスト用電極パッド構造について、図８を用いて説明する。図８は、従来のインクジェット記録ヘッド製造途中段階を示す模式図であり、図８（ａ）は鳥瞰図、図８（ｂ）はＢ−Ｂ部分断面図である。
【００１４】
バンプが形成された後は、図８（ｂ）に示すように樹脂材料を用いた密着層２が積層される。そして、その上を感光性樹脂で覆うようにインク流路をその内部に形成した流路壁形成部材３が設けられる。テスト用電極パッド８は、流路壁形成部材３を形成後は使用する必要のない構造物ではあるが、回路に導通可能な構造のため、インクジェット記録ヘッドとして使用中には導通状態にある。そこで、この密着層２によって、テスト用電極パッド８の部分の絶縁が行われる。なお、外部接続用電極パッド７のアルミ配線１０ａ上にも金バンプ１８ａが設けられ、そこに外部電極部材１５が接続され、封止剤１６によって封止される。
【００１５】
通常、バンプ下地金属膜１０５を成膜する工程（図５（ｂ））の前工程として、第２の導電体層１０３表面をテストプローブでコンタクトさせて半導体集積回路の半導体素子特性のテスト（電気特性検査）がなされる。
【００１６】
図３で、電気特性検査を行った場合のバンプの製造工程について説明する。図３（ａ）で、一般に第２の導電体層１０３はＡｌまたはＡｌを含む合金等で形成されているため、表面は自然酸化膜で覆われている。従って、電気特性検査を行う場合には、テストプローブ２０１と第２の導電体層１０３で電気的接触を確実に行うために、第２の導電体層１０３の表面に形成されている自然酸化膜を除去してテストプローブ２０１と第２の導電体層１０３をコンタクトさせる必要がある。
【００１７】
したがって、図３（ｂ）に示すように、一般にはテストプローブ２０１を第２の導電体層１０３上で擦らせることによって自然酸化膜を剥ぎ取り、テストプローブ２０１と第２の導電体層１０３を接触させる。これにより、第２の導電体層１０３の表面にはプローブ痕２０２（凹凸形状）が形成される。
【００１８】
また、テストプローブ２０１により剥ぎ取られた導電体層の一部（針ゴミ）は基板表面に付着し、また、別の一部は大きな突起２０３として第２の導電体層１０３上に残る。したがって、電気特性検査後、基板表面に付着した針ゴミ等を除去するために洗浄を行うが、図３（ｃ）に示すように、電極パッド上に形成された大きな突起２０３については、洗浄工程を経てもほとんど除去されず、第２の導電体層１０３上にそのまま残存する。
【００１９】
この状態で電極パッド上にバンプを形成すると、図３（ｄ）に示すように、バンプ１１０の形状がくずれ、バンプ表面に大きな突起２０５が形成される。前に述べたように電気特性検査後はテスト用電極パッドが不要となるため、密着層２で覆うことで絶縁される。
【００２０】
しかしながら、バンプ１１０の表面に形成された大きな突起２０５の影響により、密着層２の被覆できない可能性がある。特に突起２０５の高さが４μｍ以上になると密着層２ではカバーできなくなり突起２０５表面に露出し、電気的な信頼性が低下する可能性があった。
【００２１】
このような課題を解消するために、例えば特許文献２では、電極パッド上に形成されたプローブ痕に対して、レーザー光等を照射し、電極パッド表面を溶融することによって、プローブ痕を補修する方法が提案されている。しかしながら、この方法では、ウエハ上に無数に存在する電極パッドに対してレーザー光等の照射を行わなければならないため、生産能力の低下やコストアップが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００５−１９９７０１号公報
【特許文献２】特開平６−２６７８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
そこで、本発明は半導体素子特性をテストした（電気特性検査）後に、電極パッド上にバンプを形成する場合において、生産能力の低下やコストアップすることなく、信頼性低下を招かない電極パッドの構造を提供することが目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するために本発明は、以下の特徴を有する。
【００２５】
すなわち、液体吐出ヘッド用基板の入出力端子となるテスト用電極パッドにテストプローブを接触させて、半導体集積回路の電気特性検査を行った後、前記電極パッド上にバンプを形成する液体吐出ヘッド用基板において、前記テスト用電極パッドが２層以上の複数の導電体層で構成されている液体吐出ヘッド用基板において、
前記テスト用電極パッドが第１の導電体層と、前記第１の導電体層を覆う層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成された第２の導電体層とを有し、
前記層間絶縁膜を選択的に除去してパッド開口部に複数の段差が形成されていることを特徴とする。
【００２６】
また、前記第１の導電体層はＡｌまたはＡｌを含む合金で形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、液体吐出ヘッド用基板の入出力端子となるテスト用電極パッドの中間層である層間絶縁膜に複数の溝を形成することにより、電気特性検査後のテスト用電極パッド上には大きな凹凸（プローブ痕）のない形状が得られる。従って、電気特性検査後に電極パッド上にバンプを形成し、樹脂材料から成る密着層を形成する場合においても、表面被覆性が優れた信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を適用できる代表的な液体吐出ヘッド用基板の電極パッドの構造を示す模式図である。
【図２】本発明を適用できる電極パッド構造で電気的特性検査後にバンプ形成を行った場合の製造工程を示す断面模式図である。
【図３】従来の電極パッド構造で電気的特性検査後にバンプ形成を行った場合の製造工程を示す断面模式図である。
【図４】従来の電極パッドの概要構成を模式的に示す断面図である。
【図５】図４の概要構成に至るまでの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明を適用できる電極パッドの一実施例を示す平面模式図である。
【図７】本発明を適用できる液体吐出ヘッド用基板の一実施例を示す模式図である。
【図８】従来の液体吐出ヘッド用基板を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、液体吐出ヘッド用基板において、特に電気特性検査後に電極パッド上にバンプを形成する場合の電極パッドの構造に関するものであり、本発明の実施形態を以下に説明する。
【００３０】
以下、本発明の一形態について、液体吐出ヘッドの実施例としてインクジェット記録ヘッドを用い、図面を参照して説明する。
【００３１】
図７（ａ）に、本実施例において製造されるインクジェット記録ヘッドの模式的斜視図を示す。図７（ｂ）には、そのＡ−Ａ断面図を示す。
【００３２】
このインクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）は、基板としてのシリコン基板１に、インク吐出エネルギー発生素子（液体吐出エネルギー発生素子）としての発熱抵抗体４が列状に所定のピッチで配置され、さらにその列が２列並んで形成されたものである。シリコン基板上には、感光性樹脂を用いて形成された流路壁形成部材３と、その下層とを密着させるためにポリエーテルアミド樹脂による密着層２とが同一形状で形成されている。なお、基板上には、予めパッシベーション膜１１が形成されている。
【００３３】
流路側壁と流路上部壁とは、同じ感光性樹脂で形成されている。流路上部には、各発熱抵抗体４の上方に開口するインク吐出口（液体吐出口）５が設けられる。インク供給口（液体供給口）６は、シリコン基板の裏側（インク吐出エネルギー発生素子が設けられる側を表側とする）からＳｉＯ2膜をマスクとしてシリコンの異方性エッチングによって形成される。インク供給口（液体供給口）６は、発熱抵抗体４の２つの列の間に開口されている。
【００３４】
このインクジェット記録ヘッドでは、インク供給口６を介してインク流路内に充填されたインク（液体）に、発熱抵抗体４が発生させる圧力を加える。これにより、インク吐出口５からインク液滴を吐出させ、記録媒体にインクを付着させることにより記録を行う。インク吐出口は複数設けられ、それぞれのインク吐出口に対応して発熱抵抗体が設けられている。なお、複数の発熱抵抗体に対して１つのインク吐出口が対応するものであってもよい。
【００３５】
図７（ｂ）は、シリコン基板１と記録ヘッドの外部との間で電気信号の授受を行うための第一の電極としての外部接続用電極パッド７と、発熱抵抗体を駆動するための電気回路をテストする第二の電極としてのテスト用電極パッド８の断面である。テスト用電極パッド８は、流路壁形成部材３を形成後は使用する必要が無いため、テスト用電極パッド８上には樹脂材料を用いた密着層２が積層される。そして、その上を感光性樹脂で覆うようにインク流路をその内部に形成した流路壁形成部材３が設けられる。なお、外部接続用電極パッド７のアルミ配線１０ａ上にも金バンプ１８ａが設けられ、そこに外部電極部材１５が接続され、封止剤１６によって封止される。
【実施例１】
【００３６】
図１は、本発明の実施例における液体吐出ヘッド用基板のテスト用電極パッドの構造を示す模式図である。
【００３７】
図１において、半導体集積回路を形成した半導体基板１０１の上部には、半導体基板１０１に形成された半導体素子（図示せず）と外部入出力端子とを接続するための電極パッドとして、第１の導電体層１０２、第２の導電体層１０３が順次積層されている。ここで、第１の導電体層１０２及び第２の導電体層１０３は軟質の金属膜であり、例えばＡｌまたはＡｌを含む合金で形成されている。
【００３８】
半導体基板１０１および第２の導電体層１０３の上層には、保護膜１０６が形成され、第２の導電体層１０３上には、外部入出力端子と電気的接続を可能とするために、保護膜１０６にはパッド開口部１０８が設けられている。ここで、本発明においては、２層以上からなる導電体層を前提としており、第１の導電体層１０２と第２の導電体層１０３をパッド部で接続するため、層間絶縁膜１０４を開口させる。また、パッド開口部１０８においては、層間絶縁膜１０４がスリット形状となるよう段差部１０９を設ける。
【００３９】
本実施例においては、図１に示すように、パッド開口部１０８に３箇所の段差（スリット）を形成しているが、前記複数の段差１０９は少なくとも電極パッドとテストプローブが接触する領域に形成されていればよい。他の構成例としては、図６（ａ）に示すように更に段差の間隔を狭く、また段差の個数を増やしてもよい。あるいは図６（ｂ）に示すように、プローブの進入及び摺擦方向を安定的にするため、複数の段差１０９をプローブの入射方向に沿うようにV字型のような形状を成していてもよい。
【００４０】
次に、図２で、本発明で提案する電極パッド構造で、電気特性検査を行った後にバンプ形成を行った場合の製造工程について説明する。図２（ａ）で、電極パッド部の最上層である第２の導電体層１０３はＡｌまたはＡｌを含む合金等で形成されているため、表面は自然酸化膜で覆われている。従って、電気特性検査を行う場合には、テストプローブ２０１と第２の導電体層１０３で電気的接触を確実に行うために、第１の導電体層１０３の表面に形成されている自然酸化膜を除去してテストプローブ２０１と第２の導電体層１０３をコンタクトさせる必要がある。
【００４１】
従って、図２（ｂ）に示すように、テストプローブ２０１を第２の導電体層１０３上で擦らせることによって自然酸化膜を剥ぎ取り、テストプローブ２０１と電極パッドを接触させる。この時、層間絶縁膜１０４はテストプローブが接触する領域において複数の段差形状１０９を有しているため、第２の導電体層１０３の表面を摺擦する際、テストプローブ２０１の先端部は前記層間絶縁膜の段差部１０９がストッパとして機能する。これにより、余分なプローブの摺擦を抑制することができる。従って、第２の導電体層１０３から成る電極パッド上の盛り上がりはより小さな破片２０４となり、複数形成された層間絶縁膜の段差１０９と均されることで、パッド開口部１０８表面における凹凸を抑えることができる。
【００４２】
次に、電気特性検査後、洗浄を行い基板表面に付着した針ゴミ等を除去する。
【００４３】
次に、図２（ｄ）で、バンプの製造工程を経ることによって、第２の導電体層１０３上にバンプ１１０が形成される。第２の導電体層１０３の表面には大きな突起が形成されていないため、図３（ｄ）と比較してバンプ表面の凹凸は小さく、より平坦な形状となる。
【００４４】
バンプが形成された後は、先の図７でも述べたようにテスト用電極パッド８は絶縁する必要があるため、ポリエーテルアミド樹脂による密着層２を積層させる。ここで、本発明においては、バンプ表面の凹凸は従来例のような高さ４μｍ程度の大きな突起になることはなく、より低く抑えることができる。そのため、密着層２の被覆性が向上し、良好な絶縁状態を維持することができる。したがって、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００４５】
１０１  半導体基板
１０２  第１の導電体層
１０３  第２の導電体層
１０４  層間絶縁膜
１０５  バンプ下地金属膜
１０６  保護膜
１０７  フォトレジスト
１０８  パッド開口部
１０９  層間絶縁膜段差
１１０  バンプ
２０１  テストプローブ
２０２  プローブ痕
２０３  電極パッドの大きな削り破片
２０４  電極パッドの小さな削り破片
２０５  バンプ上の突起
【図１】
2010221656.tif 000003
【図２】
2010221656.tif 000004
【図３】
2010221656.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2010221656.tif 000008
【図７】
2010221656.tif 000009
【図８】
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