(57)【要約】【課題】  インク供給スルーホールの位置精度を向上させる。同時にメンブレン膜のクラックによる不良を回避する。【解決手段】  シリコン基板表面に、スルーホール開口領域に合わせてＰＮ接合部をパターン形成する。このＰＮ接合のどちらかと、エッチング液中の別電極に電圧をかけながら異方性エッチングを行う。ＰＮ接合部形成で作り込んだ不純物拡散層が露出すると異方性エッチングはストップするため、スルーホールの開口は、不純物が拡散された領域で決定される。ノズル長バラツキがない。犠牲層を用いないため、パッシベーション膜のクラックが発生しない。【選択図】  図１
2006224603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録素子が形成されたシリコン基板に、インク供給口となるスルーホールを形成する方法であって、
（１）シリコン基板表面のスルーホール形成部位の周囲にＰＮ接合部を形成する工程。
（２）前記シリコン基板上に耐エッチング性を有するパッシベーション層を形成する工程。
（３）前記シリコン基板裏面に開口部を有するエッチングマスク層を形成する工程。
（４）前記ＰＮ接合の一方とエッチング液中の電極間に電圧を印加しながら、前記裏面開口部よりシリコン基板をエッチングする工程。
（５）前記パッシベーション層の一部を除去し、スルーホールを形成する工程と、
を有する事を特徴とするインクジェット記録ヘッドの作製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板上に形成されたインクジェット記録ヘッドにインク供給用のスルーホールを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコン基板に対し、等方性もしくは異方性エッチングを用いてスルーホールを形成し、各種デバイスに応用する研究が盛んになされている。
【０００３】
この技術はインクジェットヘッドのインク供給口形成にも応用されている。
【０００４】
特にインクジェット記録ヘッドにおいて、一つの基板上に多数の記録素子を配置する構成の場合、スルーホールのエッチング終端側のエッジとインクジェット記録素子、及びインク吐出口との距離がばらつく事は各ノズル間の印字特性のバラツキにつながり、印字画像の品質を著しく低下させる。
【０００５】
そこで本件出願人は、先にシリコン基板上に犠牲層を形成し、スルーホールの大きさ及び位置精度を向上させる方法の提案を出願している。（特開平１０−１８１０３２）
【特許文献１】特開平１０−１８１０３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の方法においては犠牲層を用いることによりスルーホールの位置精度は著しく向上するものの、シリコン基板が貫通した時点でパッシベーション層にクラックが生じ、エッチング液が基板表面に回り込む不良が発生する場合がある。
【０００７】
以下図面を用いて説明する。図２（ａ）はシリコン基板２０１の表面に犠牲層２０２（多結晶Ｓｉ  以下ｐｏｌｙ−Ｓｉ）、パッシベーション層２０３及び基板裏面にエッチングマスク層２０４を形成したものである。この方式においては、図２（ｂ）に示すとおり裏面からの貫通口は、貫通時に犠牲層２０２の内側に形成されるように設計される。貫通時には、犠牲層はエッチング液に瞬時に溶解し、犠牲層エッジから異方性エッチングが開始され、最終的には図２（ｃ）に示すようなスルーホールが形成される。（１００）面のシリコン基板の異方性エッチングにおいては、原理的には、エッチングは（１１１）面で静止し、基板面に対して５４．７°の角度でスルーホールが形成され、スルーホールの大きさ及び位置も一義的に決まるはずであるが現実的には、シリコン基板は厚さのバラツキを有し、かつシリコン基板内の結晶欠陥によりスルーホールの大きさ及び位置はばらつく場合が多い。特に、シリコン基板上にあらかじめ半導体素子を作り込んでからスルーホールを形成する場合、半導体素子形成時の熱工程履歴によって前述の結晶欠陥が増加し、結果スルーホールの大きさ及び位置のバラツキが大きくなる。
【０００８】
ここで、犠牲層２０２を用いる方式によれば、スルーホールの開口形状及び位置は、犠牲層２０２の配置によって決定する事が可能な為、より精度の高い加工が可能となる。しかしながら、上記方式においては、パッシベーション層２０３は犠牲層２０２上に形成される為、図２（ｄ）に示すようにコーナーのカバレッジ性は不利であり、クラックが発生しやすく、歩留が低下する場合があった。クラックよりエッチング液が基板表面に回り込むと、シリコン基板のエッチングは、通常テトラアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液や水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等の強アルカリ性溶液を８０℃もしくはそれ以上の温度で行う為、深刻なダメージを与える。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、パッシベーション層でのクラック発生を安価な方法で防止し、スルーホール形成の歩留まりを向上させる事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の要旨はインクジェット記録素子が形成されたシリコン基板に、インク供給口となるスルーホールを形成する方法であって、
（１）シリコン基板表面のスルーホール形成部位の周囲にエッチストップ層としてＰＮ接合部を形成する工程。
【００１１】
（２）前記シリコン基板上に耐エッチング性を有するパッシベーション層を形成する工程。
【００１２】
（３）前記シリコン基板裏面に開口部を有するエッチングマスク層を形成する工程。
【００１３】
（４）前記ＰＮ接合の一方とエッチング液中の電極間に電圧を印加しながら、前記裏面開口部よりシリコン基板をエッチングする工程。
【００１４】
（５）前記パッシベーション層の一部を除去し、スルーホールを形成する工程と、
を有する事を特徴とするインクジェット記録ヘッドの作製法で達成される。
【００１５】
異方性エッチングは（１）で形成したＰＮ接合境界面でエッチングスピードが急激に低下する為、スルーホールの開口部は、（１）のＰＮ接合領域のパターニングにより、一義的に決定されるものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、スルーホールの位置精度を極めて精度よく形成できるのと同時に、パッシベーション層のクラックによる歩留まり低下を簡便な手法で回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施例１）
図１は、本実施例におけるスルーホール形成の工程断面図である。図２（ａ）は面方位（１００）を有するｐ型シリコン基板１０１に不純物拡散層１０２として幅１００μｍ深さ１μｍの領域の内径１００＊１１５００μｍで形成した後、絶縁層１０８形成した上に、電気熱変換体１０７としてＴａＮを配置し、パッシベーション層１０３としてＬＰ−ＳｉＮ膜を３０００Å成膜したものである。不純物拡散層１０２はホウ素を拡散し、ｎ型にしてある。なお、基板裏面には異方性エッチングマスク１０４（ＳｉＯ2  ４０００Å）を配置してある。電気熱変換体１０７は、その素子を動作させる為の制御信号配線及び駆動回路（半導体素子として基板内に作り込むか、あるいは別体として設ける。）に接続される。（不図示）電気熱変換体１０７は、不純物拡散層１０２の長辺に沿って片側１２８個（両側２５６個）３００ｄｐｉピッチで配置してある。図１（ｂ）に示す構成を１チップとし、一枚のシリコン基板１０１に１８０チップを配置した。
【００１８】
ついで図１（ｃ）に示すように、インク流路となるポジ型レジスト（東京応化工業製  ＯＤＵＲ）１０５をシリコン基板１０１上にパターニングにより形成した。
【００１９】
ついで、図１（ｄ）に示すように、下記表１に記載のネガ型レジスト１０６をインク流路１０５上に塗布、パターニングし、インク吐出口１０８を形成した。
【００２０】
【表１】
2006224603.tif 000003
【００２１】
ついで、図１（ｅ）に示すように、前記ノズルが形成されたシリコン基板を図示するように、直流電源３０１の陽極を不純物拡散層１０２に、陰極をＰｔ電極３０３に接続し、両方をエッチング液３０４としての濃度２２％ＴＨＡＭ水溶液中に没し、２Ｖの電圧を印可しながら温度８３℃にて９９０分間異方性エッチングを施した。尚、基板表面は治具によりＴＨＡＭ水溶液が回り込まないように保護した。
【００２２】
エッチングの初期は、ＰＮ接合部を介するがゆえに液中に電流は流れず、シリコン基板１０１に対する異方性エッチングのみが進行する。エッチングがＰＮ接合の空乏層に達するとエッチング液３０４を介して電流が流れ出し、この状態になると不純物拡散層１０２の表面は陽極酸化が始まり、エッチング速度はこの部分だけ非常に遅くなりエッチストップ層として機能する。
【００２３】
図１（ｅ）は異方性エッチング終了時の断面形状を示す。
【００２４】
ついで図１（ｆ）に示すように、シリコン基板表面を保護した状態で、基板裏面よりＣＦ4ガスを用いたドライエッチングを施し、パッシベーション層１０３を除去し、スルーホールを形成する。
【００２５】
ついで図１（ｇ）に示すように、インク流路の型となったポジレジスト１０５を除去し、インクジェットヘッドを完成させた。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のインクジェット記録ヘッド作製法を示す模式図である。
【図２】従来のインクジェット記録ヘッド作製法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０１，２０１  シリコン基板
１０２  不純物拡散層
１０３，２０３  パッシベーション層
１０４，２０４  エッチングマスク層
１０５，２０５  ポジ型レジスト
１０６，２０６  ネガ型レジスト
１０７，２０７  電気熱変換体
１０８，２０８  インク吐出口
２０２  犠牲層
３０１  直流電源
３０２  エッチング槽
３０３  Ｐｔ電極
３０４  エッチング液
【図１】
2006224603.tif 000004
【図２】
2006224603.tif 000005