(57)【要約】【課題】高抵抗であっても抵抗値の変化を抑制することが可能な素子基板を提供する。【解決手段】液体を吐出するための熱エネルギーを発生する発熱抵抗体１１０を備えた素子基板１０において、発熱抵抗体１１０は、互いに異なる金属ケイ素窒化物で形成された第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２が積層された積層構造体である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するための熱エネルギーを発生する発熱抵抗体を備えた素子基板において、
前記発熱抵抗体は、互いに異なる金属ケイ素窒化物で形成された複数の抵抗体層が積層された積層構造体であることを特徴とする素子基板。
【請求項２】
各抵抗体層は、前記金属ケイ素窒化物のケイ素組成が互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の素子基板。
【請求項３】
各抵抗体層は、前記金属ケイ素窒化物の金属元素が互いに異なることを特徴とする請求項１または２に記載の素子基板。
【請求項４】
前記発熱抵抗体は、前記抵抗体層として、タングステンケイ素窒化物で形成された層と、タンタルケイ素窒化物で形成された層とを含むことを特徴とする請求項３に記載の素子基板。
【請求項５】
前記タングステンケイ素窒化物で形成された層のケイ素組成は、タンタルケイ素窒化物で形成された層のケイ素組成よりも多いことを特徴とする請求項４に記載の素子基板。
【請求項６】
各抵抗体層の比抵抗値の比率は、２倍以内であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の素子基板。
【請求項７】
液体を吐出するための熱エネルギーを発生する発熱抵抗体を備えた素子基板において、
前記発熱抵抗体は、駆動によって抵抗値が低下する傾向を示す第１抵抗体層と、駆動によって抵抗値が上昇する傾向を示す第２抵抗体層とを含む複数の抵抗体層が積層された積層構造体であることを特徴とする素子基板。
【請求項８】
前記第１抵抗体層の比抵抗値が第２抵抗体層の比抵抗値以下である場合に、前記第１抵抗体層の比抵抗値に対する前記第２抵抗体層の比抵抗値の比率は１倍以上２倍以内である、請求項７に記載の素子基板。
【請求項９】
前記第１抵抗体層は、所定回数以上の駆動を続けると駆動を行う前よりも抵抗値が低下し、前記第２抵抗体層は、前記所定回数以上の駆動を続けると駆動を行う前よりも抵抗値が上昇する、請求項７または８に記載の素子基板。
【請求項１０】
前記第１抵抗体層は、１×１０８回以上の駆動を続けると駆動を行う前よりも抵抗値が低下する、請求項７ないし９のいずれか１項に記載の素子基板。
【請求項１１】
前記第２抵抗体層は、１×１０８回以上の駆動を続けると駆動を行う前よりも抵抗値が上昇する、請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の素子基板。
【請求項１２】
前記第１抵抗体層および前記第２抵抗体層のうちの少なくともいずれか一方は金属ケイ素窒化物である、請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の素子基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出するための熱エネルギーを発生する発熱抵抗体を備えた素子基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのような液体吐出装置で用いられる液体吐出ヘッドには、液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子として、熱エネルギーを発生する発熱抵抗体を備えたものがある。発熱抵抗体は、繰り返し駆動されることにより抵抗値が変化するため、高寿命化の観点から、駆動による抵抗値の変化を抑制することが求められている。
これに対して特許文献１には、抵抗値の変化を抑制することが可能な、発熱抵抗体の比抵抗値や材料の組成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３５５４１４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液体吐出ヘッドの高速化を図るためには、発熱抵抗体の高抵抗化が必要となるが、発熱抵抗体が高抵抗になるほど抵抗値の変化が大きくなる。このため、特に発熱抵抗体が高抵抗の場合に、発熱抵抗体の抵抗値の変化を抑制することが求められている。
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、発熱抵抗体の比抵抗値が４０００μΩ・ｃｍ以下と規定されているため、発熱抵抗体の高抵抗化を図るために、比抵抗値を高くすると、抵抗値の変化を抑制することが困難になるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、高抵抗であっても抵抗値の変化を抑制することが可能な素子基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による第１の素子基板は、液体を吐出するための熱エネルギーを発生する発熱抵抗体を備えた素子基板において、前記発熱抵抗体は、互いに異なる金属ケイ素窒化物で形成された複数の抵抗体層が積層された積層構造体であることを特徴とする。
また、本発明による第２の素子基板は、液体を吐出するための熱エネルギーを発生する発熱抵抗体を備えた素子基板において、前記発熱抵抗体は、駆動によって抵抗値が低下する傾向を示す第１抵抗体層と、駆動によって抵抗値が上昇する傾向を示す第２抵抗体層とを含む複数の抵抗体層が積層された積層構造体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発熱抵抗体が互いに異なる金属ケイ素窒化物で形成された複数の抵抗体層が積層された積層構造体であるため、各抵抗体層における抵抗値の変化特性を変えることができる。したがって、発熱抵抗体の比抵抗値に上限を設けなくても、各抵抗体層における抵抗値の変化特性を用いて発熱抵抗体全体の抵抗値変化を抑制することができるため、高抵抗であっても抵抗値の変化を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の素子基板を模式的に示した斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の素子基板を模式的に示した平面図および断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の素子基板を模式的に示した断面図である。
【図４】比較例１−１の抵抗値変化を示す図である。
【図５】比較例１−２の抵抗値変化を示す図である。
【図６】実施例１の抵抗値変化を示す図である。
【図７】比較例２−１の抵抗値変化を示す図である。
【図８】実施例２の抵抗値変化を示す図である。
【図９】実施例３の抵抗値変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態および実施例について図面を参照して説明する。なお、各図面において同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
（実施形態）
＜素子基板＞
図１および図２は、本発明の一実施形態の素子基板を示す図である。具体的には、図１は、素子基板を模式的に示した斜視図、図２（ａ）は、図１の領域Ａを拡大した平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
図１に示すように素子基板１０は、液体を吐出する吐出口１１を備えている。図の例では、複数の吐出口１１が２列に配置されているが、吐出口１１の数や配置は、この例に限らない。
また、図２に示すように素子基板１０は、液体を吐出するための熱エネルギーを発生する発熱抵抗体１１０を備えた基板１００と、基板１００上に設けられた吐出口形成部材２００とを有する。
基板１００は、半導体基板１０１を有する。半導体基板１０１は、例えば、単結晶シリコンで形成されるシリコン基板である。半導体基板１０１上には、発熱抵抗体１１０で発生した熱エネルギーを蓄える蓄熱層１０２が形成されている。蓄熱層１０２は、例えば、酸化ケイ素で形成され、電気絶縁性と適度な熱伝導性とを有する。蓄熱層１０２の厚さは、例えば、１．０μｍ〜３．０μｍである。
蓄熱層１０２上には、発熱抵抗体１１０が配置されている。発熱抵抗体１１０は、金属元素、Ｓｉ（ケイ素）およびＮ（窒素）の３元系である金属ケイ素窒化物などの抵抗材料にて形成される。金属ケイ素窒化物としては、例えば、ＷＳｉＮ（タングステンケイ素窒化物）およびＴａＳｉＮ（タンタルケイ素窒化物）などが挙げられる。本実施形態では、発熱抵抗体１１０は、金属ケイ素窒化物で形成される。具体的には、発熱抵抗体１１０は、互いに異なる金属ケイ素窒化物で形成された複数の抵抗体層が積層された積層構造体で形成される。発熱抵抗体１１０の各抵抗体層の比抵抗は、例えば、３０００μΩ・ｃｍ〜５０００μΩ・ｃｍであり、各抵抗体層の膜厚は、例えば、１０ｎｍ〜２５ｎｍである。
発熱抵抗体１１０には、発熱抵抗体１１０に対して給電するための配線（図示せず）が接続される。配線は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）やＣｕ（銅）などで形成される。発熱抵抗体１１０は、配線と直接接続されてもよいし、Ｗ（タングステン）などで形成されたプラグを介して配線と接続されてもよい。
また、蓄熱層１０２上には、静電気などから発熱抵抗体１１０および配線を保護するための保護層１０３が発熱抵抗体１１０を覆うように形成されている。保護層１０３は、例えば、窒化ケイ素で形成される。保護層１０３は、電気絶縁性を有する。保護層１０３の厚さは、例えば、１５０ｎｍ〜３００ｎｍである。
保護層１０３上には、後述する圧力室１２における気泡の発生および消滅の際のキャビテーションなどによる衝撃から発熱抵抗体１１０を保護するための耐キャビテーション層１０４が形成されている。耐キャビテーション層１０４は、例えば、Ｔａ（タンタル）またはＩｒ（イリジウム）などで形成される。耐キャビテーション層１０４の厚さは、例えば、１５０ｎｍ〜３００ｎｍである。
耐キャビテーション層１０４上には、吐出口１１が形成された吐出口形成部材２００が設けられている。また、基板１００および吐出口形成部材２００によって、吐出口１１から吐出する液体を蓄える圧力室１２と、圧力室１２と連通し、圧力室１２まで液体を導く流路１３とが形成されている。圧力室１２は、発熱抵抗体１１０の上方に設けられ、吐出口１１は圧力室１２を介して発熱抵抗体１１０と対向する位置に設けられる。
以上説明した素子基板１０では、配線を介して発熱抵抗体１１０に対して給電されると、発熱抵抗体１１０にて熱エネルギーが発生し、その熱エネルギーにより圧力室１２内に気泡が生じる。そして気泡により圧力室１２内の圧力が増加して、圧力室１２内の液体が吐出口１１から吐出される。
【００１０】
＜発熱抵抗体＞
金属ケイ素窒化物などで形成される発熱抵抗体１１０では、発熱抵抗体１１０が繰り返し駆動されることにより酸化や結晶化が生じ、それに伴い、発熱抵抗体１１０の抵抗値が変化する。このとき、発熱抵抗体１１０の酸化は、抵抗値の上昇に寄与し、発熱抵抗体１１０の結晶化は、抵抗値の低下に寄与する。このため、発熱抵抗体１１０の抵抗値変化の挙動は、発熱抵抗体１１０の酸化特性と結晶化特性に応じて変化し、発熱抵抗体１１０の酸化特性および結晶化特性は、発熱抵抗体１１０の材料に応じて変化する。したがって、発熱抵抗体１１０の抵抗値変化の挙動は、発熱抵抗体１１０の材料に応じて変化することになる。
例えば、結晶化しやすい材料や酸化しにくい材料で発熱抵抗体１１０を形成すると、結晶化の影響により抵抗値は低下し、結晶化しにくい材料や酸化しやすい材料で発熱抵抗体１１０を形成すると、酸化の影響により抵抗値は上昇する。
したがって、発熱抵抗体１１０を、材料が異なる複数の抵抗体層を積層した積層構造体で形成することで、各抵抗体層における抵抗値の変化特性を変えることができ、それにより、発熱抵抗体１１０全体の抵抗値の変化を抑制することができる。
【００１１】
本実施形態では、発熱抵抗体１１０を、結晶化特性が互いに異なる材料で形成された２つの抵抗体層（第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２）を積層した積層構造体で形成する。第１発熱抵抗体１１１は第２発熱抵抗体１１２よりも下層側に配置されている。つまり、蓄熱層１０２の上に、第１発熱抵抗体１１１、第２発熱抵抗体１１２の順に積層されている。
第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２の材料が金属ケイ素窒化物の場合、ケイ素が占める割合であるＳｉ組成（ケイ素組成）に応じて結晶化特性が変化する。このため、第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２は、Ｓｉ組成が互いに異なる金属ケイ素窒化物で形成される。例えば、金属ケイ素窒化物としてＴａＳｉＮやＷＳｉＮなどを用いる場合、Ｓｉ組成が多いほど、結晶化温度が低くなるため、結晶化しやすくなる。したがって、Ｓｉ組成が多いと、結晶化による影響により抵抗値が低下しやすくなり、Ｓｉ組成が少ないと、酸化の影響により抵抗値が上昇しやすくなる。
このため、第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２の一方を、抵抗値が低下するようにＳｉ組成の多いＴａＳｉＮ（または、ＷＳｉＮ）で形成し、他方を抵抗値が上昇するようにＳｉ組成の少ないＴａＳｉＮ（または、ＷＳｉＮ）で形成する。例えば、第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２の一方のＳｉ組成を３５ａｔ％〜４５ａｔ％程度とし、他方のＳｉ組成を１５ａｔ％〜２５ａｔ％程度とする。
【００１２】
また、第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２をそれぞれ酸化特性が異なる材料で形成してもよい。第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２の材料が金属ケイ素窒化物の場合、金属ケイ素窒化物を構成する金属元素の仕事関数に応じて酸化特性が変化する。具体的には、金属ケイ素窒化物を構成する金属元素の仕事関数が大きいほど、酸化しにくくなる。このため、第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２は、金属元素が互いに異なる金属ケイ素窒化物で形成される。
例えば、Ｗの仕事関数はＴａの仕事関数よりも大きいため、ＷＳｉＮの方がＴａＳｉＮよりも酸化しにくい。このため、第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２の一方を、抵抗値が低下するようにＷＳｉＮで形成し、他方を抵抗値が上昇するようにＴａＳｉＮで形成する。
このとき、第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２のＳｉ組成は、同じでもよいし、異なっていてもよい。第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２のＳｉ組成が異なっている場合、第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２のうち、ＷＳｉＮで形成した方のＳｉ組成を多くし、ＴａＳｉＮで形成した方のＳｉ組成を少なくすることが好ましい。この場合、第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２の一方を結晶化しにくくかつ酸化しやすい材料で形成し、他方を結晶化しやすくかつ酸化しにくい材料で形成することができる。この場合、発熱抵抗体１１０の抵抗値変化をより抑制することができる。
【００１３】
以下、第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２のうち、抵抗値が低下する方（結晶化しやすい材料や酸化しにくい材料で形成された方）を低下層、抵抗値が上昇する方（結晶化しにくい材料や酸化しやすい材料で形成された方）を上昇層と呼ぶ。
発熱抵抗体１１０の抵抗値の変化特性は、上層側にある第２発熱抵抗体１１２よりも下層側にある第１発熱抵抗体１１１の影響をやや強く反映する。このため、発熱抵抗体１１０の抵抗値の低下を抑制する場合には、第１発熱抵抗体１１１が上昇層となり、第２発熱抵抗体１１２が低下層となるように発熱抵抗体１１０を形成することが好ましい。この場合、発熱抵抗体１１０に対して過剰な負荷が印加されることを抑制することが可能になる。
一方、発熱抵抗体１１０の抵抗値の上昇を抑制する場合には、第１発熱抵抗体１１１が低下層となり、第２発熱抵抗体１１２が上昇層となるように発熱抵抗体１１０を形成することが好ましい。この場合、発熱抵抗体１１０で発生する熱エネルギーの低下による不吐などの吐出不良を抑制することが可能になる。
なお、第１発熱抵抗体１１１と第２発熱抵抗体１１２との界面に自然酸化膜が生じないように、第１発熱抵抗体１１１と第２発熱抵抗体１１２は、減圧下で連続成膜されることが好ましい。また、第１発熱抵抗体１１１と第２発熱抵抗体１１２の比抵抗値の比率は、２倍以内であることが好ましい。
図２の例では、発熱抵抗体１１０は、第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２の２層で形成されていたが、３層以上で形成されてもよい。図３は、発熱抵抗体１１０が、第１発熱抵抗体１１１、第２発熱抵抗体１１２および第３発熱抵抗体１１３の３層で形成されている素子基板１０を示す。この場合、例えば、上昇層と低下層とが交互に積層されるように第１発熱抵抗体１１１、第２発熱抵抗体１１２および第３発熱抵抗体１１３を形成する。
【００１４】
以上説明したように本実施形態によれば、発熱抵抗体１１０は、互いに異なる金属ケイ素窒化物で形成された複数の抵抗体層が積層された積層構造体であるため、各抵抗体層における抵抗値の変化特性を変えることができる。したがって、発熱抵抗体１１０の比抵抗値に上限を設けなくても、各抵抗体層における抵抗値の変化特性を用いて発熱抵抗体１１０全体の抵抗値変化を抑制することができるため、高抵抗であっても抵抗値の変化を抑制することが可能になる。
また、本実施形態では、発熱抵抗体１１０の各抵抗体層を形成する金属ケイ素窒化物のケイ素組成および金属元素の少なくとも一方が互いに異なるため、発熱抵抗体１１０全体の抵抗値変化を適切に抑制することが可能になる。
また、本実施形態では、抵抗体層は、ＷＳｉＮで形成された層とＴａＳｉＮで形成された層とを含み、ＷＳｉＮで形成された層のＳｉ組成はＴａＳｉＮで形成された層のＳｉ組成よりも多い。このため、発熱抵抗体１１０全体の抵抗値変化をより抑制することが可能になる。
なお、第１発熱抵抗体１１１と第２発熱抵抗体１１２とが金属ケイ素窒化物である例について説明したが、これらは金属ケイ素窒化物でなくてもよい。発熱抵抗体１１０は、駆動によって抵抗値が低下する傾向を示す抵抗体（第１抵抗体層）と、駆動によって抵抗値が上昇する傾向を示す抵抗体（第２抵抗体層）とを含む複数の抵抗体層が積層された構成であればよい。この場合、発熱抵抗体１１０全体の抵抗値変化を抑制することが可能になる。なお、抵抗値が上昇する傾向や低下する傾向とは、駆動開始後の極めて短い期間における抵抗値変化を除いた、駆動開始後の抵抗値変化についての傾向を示す。
さらに言えば、第１抵抗体層は、所定回数以上の駆動を続けると駆動を行う前よりも抵抗値が低下し、第２抵抗体層は、所定回数以上の駆動を続けると駆動を行う前よりも抵抗値が上昇することが好ましい。さらに、第１抵抗体層は、１×１０８回以上の駆動を続けると駆動を行う前よりも抵抗値が低下することが好ましい。また、第２抵抗体層は、１×１０８回以上の駆動を続けると駆動を行う前よりも抵抗値が上昇することが好ましい。
なお、第１発熱抵抗体１１１と第２発熱抵抗体１１２とは、少なくとも一方が金属ケイ素窒化物であることが好ましい。
【実施例１】
【００１５】
以下の各実施例および各比較例として示す素子基板は、発熱抵抗体を除き同じ構成を有し、以下のように製造される。
先ず、単結晶のシリコンで形成された半導体基板１０１を用意した。その半導体基板１０１上にトランジスタ（図示せず）などの所定の部材を形成し、その後、半導体基板１０１上に蓄熱層１０２を２．０μmの厚みで形成した。蓄熱層１０２の上に発熱抵抗体を形成し、発熱抵抗体と配線とをＷで形成したプラグを介して接続した。さらに蓄熱層１０２上に発熱抵抗体１１０を覆うように窒化ケイ素を用いて保護層１０３を３００ｎｍの厚みで形成した。保護層１０３上にＴａを用いて耐キャビテーション層１０４を３００ｎｍの厚みで形成した。耐キャビテーション層１０４上に吐出口形成部材２００を設けて、吐出口１１、圧力室１２および流路１３を形成した。
以上のように製造した素子基板に対して耐久試験を行い、抵抗値の変化を確認した。耐久試験では、特に断りのない限り、素子基板に供給する電力をパルス幅１．０μs、パルス周波数１５ｋＨｚ、電圧値２０．０Ｖを有するパルス電力とし、１．０×１０１０パルス分の電力を素子基板に供給した。また、抵抗値の変化を、抵抗値の最大変化幅（＝（最大抵抗値−最小抵抗値）/初期抵抗値）を用いて評価した。
【００１６】
（比較例１−１）
比較例１−１として、比抵抗４０００μΩ・ｃｍ、膜厚４０ｎｍを有するＴａＳｉＮ（Ｓｉ組成：４０ａｔ％）の単一層からなる発熱抵抗体を形成した。
図４は、比較例１−１の抵抗値変化を示す図である。図４では、横軸は、素子基板にパルス電力を供給した回数であるパルス回数を示し、縦軸は、抵抗値の変化幅（＝（抵抗値−初期抵抗値）／初期抵抗値）を示す。なお、横軸は、対数目盛である。
図４に示されたように比較例１−１では、抵抗値がパルス回数とともに低下し続け、抵抗値の最大変化幅は２４％程度であった。
【００１７】
（比較例１−２）
比較例１−２として、比抵抗４０００μΩ・ｃｍ、膜厚４０ｎｍを有するＴａＳｉＮ（Ｓｉ組成：２０ａｔ％）の単一層からなる。
図５は、比較例１−２の抵抗値変化を示す図である。図５（ａ）および図５（ｂ）では、横軸はパルス回数を示し、縦軸は抵抗値の変化幅を示す。図５（ａ）では、横軸は対数目盛であり、図５（ｂ）では、横軸は実数表示である。
図５（ａ）に示されたように比較例１−２では、抵抗値が一旦低下するが、その後、抵抗値は上昇し続ける。抵抗値が低下する期間は、図５（ｂ）に示されたように耐久試験開始後の極めて短い期間のみであるため、比較例１−２では、抵抗値はパルス回数とともに概ね上昇すると言える。抵抗値の最大変化幅は１８％程度であった。
【００１８】
（実施例１）
実施例１は、発熱抵抗体１１０が第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２の２層からなり、第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２が同じ種類の金属ケイ素窒化物で形成され、かつ、Ｓｉ組成が互いに異なる例である。具体的には、第１発熱抵抗体１１１を、比抵抗４０００μΩ・ｃｍ、膜厚２０ｎｍ、Ｓｉ組成２０ａｔ％のＴａＳｉＮで形成した。第２発熱抵抗体１１２を、比抵抗４０００μΩ・ｃｍ、膜厚２０ｎｍ、Ｓｉ組成４０ａｔ％のＴａＳｉＮで形成した。
図６は、実施例１の抵抗値変化を示す図である。図６では、横軸はパルス回数を示し、縦軸は抵抗値の変化幅を示す。横軸は対数目盛である。
図６で示されたように実施例１では、抵抗値が低下するが、比較例１−１および１−２と比較して、抵抗値の変化が抑制されている。具体的には、実施例１における抵抗値の最大変化幅は１１％程度であり、比較例１−１および１−２よりも低い。
【実施例２】
【００１９】
（比較例２−１）
比較例２−１として、比抵抗４０００μΩ・ｃｍ、膜厚４０ｎｍを有するＷＳｉＮ(Ｓｉ組成： ４０ａｔ％)の単一層からなる発熱抵抗体を形成した。
図７は、比較例２−１の抵抗値変化を示す図である。図７では、横軸はパルス回数を示し、縦軸は抵抗値の変化幅を示す。なお、横軸は、対数目盛である。図７に示されたように、比較例２−１では、抵抗値がパルス回数とともに低下し続け、抵抗値の最大変化幅は２２％程度であった。
（比較例２−２）
比較例２−２は、比較例１−２と同じである。
【００２０】
（実施例２）
実施例２は、発熱抵抗体１１０が第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２の２層からなり、第１発熱抵抗体１１１および第２発熱抵抗体１１２が異なる種類の金属ケイ素窒化物で形成され、かつ、Ｓｉ組成が互いに異なる例である。具体的には、第１発熱抵抗体１１１を、比抵抗４０００μΩ・ｃｍ、膜厚２０ｎｍを有するＴａＳｉＮ（Ｓｉ組成：２０ａｔ％）で形成した。第２発熱抵抗体１１２を、比抵抗４０００μΩ・ｃｍ、膜厚２０ｎｍを有するＷＳｉＮ(Ｓｉ組成：４０ａｔ％)で形成した。
図８は、実施例２の抵抗値変化を示す図である。図８では、横軸はパルス回数を示し、縦軸は抵抗値の変化幅を示す。横軸は対数目盛である。
図８で示されたように実施例２では、抵抗値が変化するが、比較例２−１および２−２と比較して、抵抗値の変化が抑制されている。具体的には、実施例２における抵抗値の最大変化幅は１１％程度であり、比較例２−１および２−２よりも低い。
【実施例３】
【００２１】
実施例３は、発熱抵抗体１１０が第１発熱抵抗体１１１、第２発熱抵抗体１１２および第３発熱抵抗体１１３の３層からなる例である。具体的には、第１発熱抵抗体１１１を、比抵抗４０００μΩ・ｃｍ、膜厚１３．３ｎｍを有するＴａＳｉＮ(Ｓｉ組成：２０ａｔ％)で形成した。第２発熱抵抗体１１２を、比抵抗４０００μΩ・ｃｍ、膜厚１３．３ｎｍを有するＷＳｉＮ(Ｓｉ組成:４０ａｔ％)で形成した。第３発熱抵抗体１１３を、比抵抗４０００μΩ・ｃｍ、膜厚１３．３ｎｍを有するＴａＳｉＮ(Ｓｉ組成：２０ａｔ％)で形成した。この例では、第１発熱抵抗体１１１および第３発熱抵抗体１１３の２層が上昇層となり、第２発熱抵抗体１１１の１層が低下層となる。
図９は、実施例３の抵抗値変化を示す図である。図９では、横軸はパルス回数を示し、縦軸は抵抗値の変化幅を示す。なお、横軸は、対数目盛である。
図９に示されたように実施例３では、抵抗値の変化が実施例１および２よりもさらに抑制され、抵抗値の最大変化幅は９％程度であった。
【実施例４】
【００２２】
実施例４は、第１発熱抵抗体１１１と第２発熱抵抗体１１２の比抵抗値を異なる値にした例である。
（実施例４−１）
実施例４−１では、第１発熱抵抗体１１１を、比抵抗３６００μΩ・ｃｍ、膜厚２０ｎｍを有するＴａＳｉＮ（Ｓｉ組成：２１ａｔ％)で形成した。第２発熱抵抗体１１２を、比抵抗４４００μΩ・ｃｍ、膜厚２０ｎｍを有するＷＳｉＮ(Ｓｉ組成：３９ａｔ％)で形成した。したがって、第１発熱抵抗体１１１の比抵抗値に対する第２発熱抵抗体１１２の比抵抗値の比率は１．２倍である。
耐久試験では、素子基板に供給する電力をパルス幅１．０μs、パルス周波数１５ｋＨｚ、電圧値１９．９Ｖを有するパルス電力とし、１．０×１０１０パルス分の電力を素子基板に供給した。
実施例４−１における抵抗値の最大変化幅は１０％程度であり、実施例２と同様な結果が得られた。
（実施例４−２）
実施例４−２では、第１発熱抵抗体１１１を、比抵抗２４００μΩ・ｃｍ、膜厚２０ｎｍを有するＴａＳｉＮ（Ｓｉ組成：２５ａｔ％)で形成した。第２発熱抵抗体１１２を、比抵抗５６００μΩ・ｃｍ、膜厚２０ｎｍを有するＷＳｉＮ(Ｓｉ組成：３５ａｔ％)で形成した。したがって、第１発熱抵抗体１１１の比抵抗値に対する第２発熱抵抗体１１２の比抵抗値の比率は２．３倍である。
耐久試験では、素子基板に供給する電力をパルス幅１．０μs、パルス周波数１５ｋＨｚ、電圧値１８．３Ｖを有するパルス電力とし、１．０×１０１０パルス分の電力を素子基板に供給した。
実施例４−２における抵抗値の最大変化幅は１５％程度であり、実施例２と比較すると、抵抗値変化の抑制効果は低いが、比較例２−１および２−２と比較すると、抵抗値変化の抑制効果が得られた。
（実施例４−３）
実施例４−３は、第１発熱抵抗体１１１を、比抵抗２０００μΩ・ｃｍ、膜厚２０ｎｍを有するＴａＳｉＮ（Ｓｉ組成：２７ａｔ％)で形成した。第２発熱抵抗体１１２を、比抵抗６０００μΩ・ｃｍ、膜厚２０ｎｍを有するＷＳｉＮ(Ｓｉ組成：３３ａｔ％)で形成した。したがって、第１発熱抵抗体１１１の比抵抗値に対する第２発熱抵抗体１１２の比抵抗値の比率は３．０倍である。
耐久試験では、素子基板に供給する電力をパルス幅１．０μs、パルス周波数１５ｋＨｚ、電圧値１７．３Ｖを有するパルス電力とし、１．０×１０１０パルス分の電力を素子基板に供給した。
実施例４−３における抵抗値の最大変化幅は１８％程度であり、他の実施例と比べ、抵抗値変化の抑制効果が小さかった。
以上により、第１発熱抵抗体１１１の比抵抗値が第２発熱抵抗体の比抵抗値以下である場合に、第１発熱抵抗体１１１の比抵抗値に対する第２発熱抵抗体１１２の比抵抗値の比率は、１倍以上２倍以内が好ましく、１倍に近い方がより好ましい。
【００２３】
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２４】
１０  素子基板
１１０  発熱抵抗体
１１１  第１発熱抵抗体
１１２  第２発熱抵抗体
【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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【図８】
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【図９】
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