(57)【要約】【課題】長寿命化及びエネルギー高効率化を図ったインクジェット記録ヘッド及びその製造方法、並びに、インクジェット記録装置を提供すること。【解決手段】基板１０上に設けられた電極層を含む層（配線電極層４０及び配線分離層５２）を平滑化し、この平滑面に、前記電極層と電極的に接続するように前記発熱抵抗体層と、自己酸化停止層と、前記発熱抵抗体層を保護するための保護層と、を順次積層し、前記電極層（配線電極層４０）と電極的に接続するように発熱抵抗体層６４と、自己酸化停止層と、発熱抵抗体層６４を保護するための保護層７０と、を順次積層し、この保護層７０を自己酸化停止層７０上に堆積した薄膜を自己酸化させた自己酸化層とする構成のインクジェット記録ヘッド、及びその製造方法、並びに、インクジェット記録装置。【選択図】    図２
2004284041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク流路と、前記インク流路に通じる圧力室と、インクを吐出するためのインク吐出口と、前記インク吐出口近傍の圧力室に配置され、前記インクに対して吐出エネルギーを印加するための発熱抵抗体層と、を含んで構成されるインクジェット記録ヘッドにおいて、
基板上に設けられた電極層を含む層からなる平滑面に、前記電極層と電極的に接続するように前記発熱抵抗体層と、自己酸化停止層と、前記発熱抵抗体層を保護するための保護層と、を順次積層してなり、
前記保護層は、前記自己酸化停止層上に堆積した薄膜を自己酸化させた自己酸化層であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記発熱抵抗体層が、Ｔａ、Ｓｉ、及びＮを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記発熱抵抗体層が、Ｔａ、Ｓｉ、及びＯを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記発熱抵抗体層が、Ｂａ、Ｒｕ、及びＯを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記発熱抵抗体層が、Ｔａ窒化物を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記自己酸化層における自己酸化前の前記薄膜は、Ｔａ、及びＴａ窒化物から選択された少なくとも１種を含んで構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記自己酸化層は、単一元素の酸化物からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
前記電極層が、Ｃｕを含んで構成されることを特徴とする請求項１〜７に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
基板上に、第１電極層と、前記第１電極層と層間絶縁層を隔てて設けられると共に、層間絶縁層に設けられた開口を介して前記第１電極層と電気的に接続され、且つ配線分離絶縁層に設けれた溝に埋め込まれた第２電極層と、を有し、
前記第２電極及び前記配線分離絶縁層により構成される平滑面上に、前記発熱抵抗体層、前記自己酸化停止層及び前記保護層の少なくとも一つが前記第２電極層を覆うように、前記発熱抵抗体層、自己酸化停止層及び前記保護層が順次積層されてなり、
前記第２電極層が対置して、これに挟まれる前記発熱抵抗体層領域を発熱領域とする
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかにインクジェット記録ヘッド。
【請求項１０】
前記電極層上に、前記発熱抵抗体層を介して補助電極層を設け、且つ前記補助電極層で挟まれた前記発熱抵抗体層領域を発熱領域とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１１】
基板上に、第１電極層と、前記第１電極層と層間絶縁層を隔てて設けられると共に、層間絶縁層に設けられた開口を介して前記第１電極層と電気的に接続され、且つ配線分離絶縁層に設けれた溝に埋め込まれた第２電極層と、を有し、
前記第２電極及び前記配線分離絶縁層により構成される平滑面上に、前記発熱抵抗体層、前記補助電極層、前記自己酸化停止層及び前記保護層の少なくとも一つが前記第２電極層を覆うように、前記発熱抵抗体層、前記補助電極層、前記自己酸化停止層及び前記保護層が順次積層されてなり、
前記補助電極層で挟まれた前記発熱抵抗体層領域を発熱領域とする
ことを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１２】
前記層間絶縁層及び配線分離絶縁層は、前記発熱抵抗体層下及びその近傍において、厚みが少なくとも１００００Å以上であり、且つ１．０×１０−５［ｍ２／ｓｅｃ］以下の熱拡散率を有する絶縁層素材を用いて形成されていることを特徴とする請求項９又は１１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１３】
さらに、基板上に、前記発熱抵抗体層を駆動するための駆動手段を具備することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかにインクジェット記録ヘッド。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
基板上に電極層を形成し、これを含む層を平滑化し平滑面にする平滑化工程と、
電極層を含む層からなる平滑面上に前記発熱抵抗体層を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層上に、前記自己酸化停止層を形成する工程と、
前記自己酸化停止層上に、前記保護層を形成する工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記電極層形成後、前記発熱抵抗体層形成後、及び保護層形成後に、少なくとも１回のアニール処理を施すことを特徴とする請求項１５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像情報に基づいてインク滴を画像記録媒体に吐出し、画像を記録するインクジェット記録装置に利用されるインクジェット記録ヘッド及びその製造方法、並びに、インクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェット記録装置は低価格でありながら高画質なカラー記録装置として注目されている。インクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドとしては、例えば圧電材料によって圧力室を機械的に変形させることによって発生した圧力によってノズルからインクを噴射させる圧電型のインクジェット記録ヘッドや、個別流路に配設された発熱素子（発熱抵抗体層）に通電し、インクを気化させた圧力でノズルからインクを噴射させるサーマル型のインクジェット記録ヘッドが知られている（例えば、特許公報３１９４４６５号、特開平１０−０１０９４２１号、特開２００２−１４４５７１等参照）。
【０００３】
このようなインクジェット記録ヘッドの構造としては、例えば、図９及び図１０に示す構造が採用されている。
【０００４】
図９に示すインクジェット記録ヘッドは、発熱抵抗体層１００としてのＴａＳｉｘＯｙ層、及び配線電極層１０２を順じ堆積した後、発熱抵抗体層１００及び配線電極層１０２のリソグラフィ・エッチングを行い、発熱領域を形成（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｒｅｓｉｓｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）し、露出した発熱抵抗体層１００表面を自己酸化させて保護層１０４を形成した構造のものである。なお、図中、１０６は共通インク室を示し、１０８はノズルを示す。
【０００５】
一方、図１０に示すインクジェット記録ヘッドは、図９に示す構造に対して、配線電極層１０２・発熱抵抗体層１００の積層順序を逆にした構造（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｒｅｓｉｓｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）であり、突出した配線電極層１０２による段差に沿ってがある構造の発熱抵抗体層１００及び保護層１０４が形成されているものである。
【０００６】
【特許文献１】
特許公報３１９４４６５号
【特許文献２】
特開平１０−０１０９４２１号
【特許文献３】
特開２００２−１４４５７１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら、従来のインクジェット記録ヘッドでは、図９に示すような構成の場合、配線電極層１０２が露出してアルカリ水性インクに直接触れるため、電極の腐食が避けられず、寿命が低減してしまうといった問題が、また、図１０に示すような構成の場合、発熱抵抗体層１００が突出した配線電極層１０２に沿って覆うように形成されているため、発熱領域境界での電極層段差で発熱抵抗体層１００が断線してしまったり（図１０拡大図参照）、電極層段差による屈曲での層方向電流密度の不均一化による不均一発熱を引き起こし、寿命やエネルギー効率が低減してしまうといった問題が生じ、改善が望まれている。
【０００８】
一方で、保護層１０４を薄膜に形成することは、低エネルギー化の観点から非常に有効であるが、アニール処理条件の変動により、保護層１０４の厚みがロットによって変動してしまうと言った問題もあり、改善が望まれている。
【０００９】
従って本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明の目的は、生産性よく均一な保護層を有すると共に、長寿命化及びエネルギー高効率化を図ったインクジェット記録ヘッド及びその製造方法、並びに、インクジェット記録装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、本発明は、
（１）  インク流路と、前記インク流路に通じる圧力室と、インクを吐出するためのインク吐出口と、前記インク吐出口近傍の圧力室に配置され、前記インクに対して吐出エネルギーを印加するための発熱抵抗体層と、を含んで構成されるインクジェット記録ヘッドにおいて、
基板上に設けられた電極層を含む層からなる平滑面に、前記電極層と電極的に接続するように前記発熱抵抗体層と、自己酸化停止層と、前記発熱抵抗体層を保護するための保護層と、を順次積層してなり、
前記保護層は、前記自己酸化停止層上に堆積した薄膜を自己酸化させた自己酸化層であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【００１１】
（２）  前記発熱抵抗体層が、Ｔａ、Ｓｉ、及びＮを含んで構成されることを特徴とする前記（１）に記載のインクジェット記録ヘッド。
【００１２】
（３）  前記発熱抵抗体層が、Ｔａ、Ｓｉ、及びＯを含んで構成されることを特徴とする前記（１）に記載のインクジェット記録ヘッド。
【００１３】
（４）  前記発熱抵抗体層が、Ｂａ、Ｒｕ、及びＯを含んで構成されることを特徴とする前記（１）に記載のインクジェット記録ヘッド。
【００１４】
（５）  前記発熱抵抗体層が、Ｔａ窒化物を含んで構成されることを特徴とする前記（１）に記載のインクジェット記録ヘッド。
【００１５】
（６）  前記自己酸化層における自己酸化前の前記薄膜は、Ｔａ、及びＴａ窒化物から選択された少なくとも１種を含んで構成されることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【００１６】
（７）  前記自己酸化層は、単一元素の酸化物からなることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【００１７】
（８）  前記電極層が、Ｃｕを含んで構成されることを特徴とする前記（１）〜（７）に記載のインクジェット記録ヘッド。
【００１８】
（９）基板上に、第１電極層と、前記第１電極層と層間絶縁層を隔てて設けられると共に、層間絶縁層に設けられた開口を介して前記第１電極層と電気的に接続され、且つ配線分離絶縁層に設けれた溝に埋め込まれた第２電極層と、を有し、
前記第２電極及び前記配線分離絶縁層により構成される平滑面上に、前記発熱抵抗体層、前記自己酸化停止層及び前記保護層の少なくとも一つが前記第２電極層を覆うように、前記発熱抵抗体層、自己酸化停止層及び前記保護層が順次積層されてなり、
前記第２電極層が対置して、これに挟まれる前記発熱抵抗体層領域を発熱領域とする
ことを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかにインクジェット記録ヘッド。
【００１９】
（１０）  前記電極層上に、前記発熱抵抗体層を介して補助電極層を設け、且つ前記補助電極層で挟まれた前記発熱抵抗体層領域を発熱領域とすることを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【００２０】
（１１）  基板上に、第１電極層と、前記第１電極層と層間絶縁層を隔てて設けられると共に、層間絶縁層に設けられた開口を介して前記第１電極層と電気的に接続され、且つ配線分離絶縁層に設けれた溝に埋め込まれた第２電極層と、を有し、
前記第２電極及び前記配線分離絶縁層により構成される平滑面上に、前記発熱抵抗体層、前記補助電極層、前記自己酸化停止層及び前記保護層の少なくとも一つが前記第２電極層を覆うように、前記発熱抵抗体層、前記補助電極層、自己酸化停止層及び前記保護層が順次積層されてなり、
前記補助電極層で挟まれた前記発熱抵抗体層領域を発熱領域とする
ことを特徴とする前記（１０）に記載のインクジェット記録ヘッド。
【００２１】
（１２）  前記層間絶縁層及び配線分離絶縁層は、前記発熱抵抗体層下及びその近傍において、厚みが少なくとも１００００Å以上であり、且つ１．０×１０−５［ｍ２／ｓｅｃ］以下の熱拡散率を有する絶縁層素材を用いて形成されていることを特徴とする前記（９）又は（１１）に記載のインクジェット記録ヘッド。
【００２２】
（１３）  さらに、基板上に、前記発熱抵抗体層を駆動するための駆動手段を具備することを特徴とする前記（１）〜（１２）のいずれかにインクジェット記録ヘッド。
【００２３】
（１４）  前記（１）〜（１３）のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
【００２４】
（１５）  前記（１）〜（１３）のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
基板上に電極層を形成し、これを含む層を平滑化し平滑面にする平滑化工程と、
電極層を含む層からなる平滑面上に前記発熱抵抗体層を形成する工程と、
前記発熱抵抗体層上に、前記保護層を形成する工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【００２５】
（１６）  前記電極層形成後、前記発熱抵抗体層形成後、及び保護層形成後に、少なくとも１回のアニール処理を施すことを特徴とする前記（１５）に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。なお、実質的に同様の機能を有する部材には、全図面通して同じ符号を付し説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造過程を示す工程図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略断面図である。
【００２８】
本実施形態では、製造過程を説明しつつ構造についても共に説明していく。まず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１０としてｐ形Ｓｉウエハー表面を熱酸化して熱酸化層（不図示）を形成した後、リソグラフィ・エッチングにより開口を設け、燐（Ｐ）のイオン注入及び拡散を行った。これは、制御回路部ＣＭＯＳのｐチャネルＭＯＳトランジスタ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ｐＭＯＳという）のｎウェルに相当する。また、必要に応じてｎチャネルＭＯＳトランジスタ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、以下、ｎＭＯＳという）にｐウェル領域を形成しても良い。
【００２９】
尚、図中では、発熱抵抗体層を含むインクジェット記録素子を駆動するための駆動手段として、ｎＭＯＳを記載し、制御回路部ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ＭＯＳ）領域を省略している。また、以下、発熱素子としての発熱抵抗体層及び、その駆動手段としての駆動用ｎＭＯＳの作製過程を記し、ｐＭＯＳに関する過程を省略する。
【００３０】
そして、Ｓｉウェハー表面に残った熱酸化層を一旦除去した後、再び熱酸化層（不図示）１０００Åと減圧ＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による珪素窒化物層（不図示）１５００Åを堆積した。リソグラフィ及びエッチングによりトランジスタ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を形成する活性領域を保護し、非活性領域に反転を防止するため硼素のイオン注入・拡散を行った（不図示）。次に、素子分離を行う為、熱酸化してＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）からなる素子分離層１２：７０００Åを形成した。最後に、トランジスタ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を形成する領域にある熱酸化層・珪素窒化層を除去した。
【００３１】
次に、熱酸化によりゲート酸化膜１４（Ｇａｔｅ  Ｏｘｉｄｅ）を形成し、トランジスタ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の閾値電圧を調整する為チャネル領域にイオン注入した。次に、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ，  ＰｏｌｙＳｉ）を堆積し、リソグラフィ及び反応性イオンエッチングによりゲート電極１６を形成した。ＰｏｌｙＳｉから成るゲート電極１６をマスクとして、例えば、燐（Ｐ）や砒素（Ａｓ）のイオン注入によりｎＭＯＳのソース（Ｓｏｕｒｃｅ）領域１８、ドレイン（Ｄｒａｉｎ）領域２０を形成した後、この領域の熱酸化膜を除去した。
【００３２】
そして、Ｔｕｎｇｓｔｅｎ（Ｗ）を堆積及びアニールして、Ｓｉの露出した領域のみを選択的にシリサイド（Ｓｉｌｉｃｉｄｅ）化してシリサイド（Ｓｉｌｉｃｉｄｅ）領域１６ａ、１８ａ、２０ａを形成した。Ｓｉｌｉｃｉｄｅ化されない金属Ｗを除去した。
【００３３】
次に、図１（ｂ）に示すように、層間絶縁層２２として、ＵＳＧ層２４（Ｕｎ−Ｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ：ＬＰＣＶＤ［Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ］によるＳｉＯ２）３０００Å、常圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ：Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によるＢＰＳＧ層２６（Ｂｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）１２０００Åを順じ堆積し、リフロー過程により平滑化及び緻密化を行った。この後、化学機械的研磨法（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により層間絶縁層２２の平滑化を行った。
【００３４】
ＵＳＧ層２４（ＳｉＯ２）、ＢＰＳＧ層２６からなる層間絶縁層２２のソース（Ｓｏｕｒｃｅ）領域１８、ドレイン（Ｄｒａｉｎ）領域２０上にコンタクトホール（開口）を設け、選択的ＣＶＤによりＴｕｎｇｓｔｅｎ（Ｗ）を埋め込み、柱状電極２８（Ｐｌｕｇ）を形成した。
【００３５】
次に、図１（ｃ）に示すように、１層目配線電極層３０（第１電極層）の配線分離絶縁層３２を形成するために、珪素窒化物ＳｉＮｘ層３４：５００Å、ＵＳＧ層３６（ＳｉＯ２）７０００Å、珪素窒化物ＳｉＮｘ層３８：２５０Åを順じＣＶＤ法により積層した。ＵＳＧ層３６は配線分離絶縁層３２として堆積され、珪素窒化物ＳｉＮｘ層３４、３８は、１層目配線電極層３０の化学機械的研磨（ＣＭＰ）及びＵＳＧエッチングの停止層（Ｅｔｃｈ  Ｓｔｏｐ）として、また、電極層元素種の拡散を防止し、Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ領域を保護するために堆積される。上記機能を満たす為、少なくともＳｉＮｘ層３４、３８は、１００Å以上の厚みにすることが望ましい。また、発熱抵抗体層６４下の蓄熱効果を損なわない為には、熱拡散性の高いＳｉＮｘ層３４、３８を２０００Å以下であることが望ましい。すなわち、ＳｉＮｘ層３４、３８の厚みは１００Å以上２０００Å以下にあることが望ましい。
【００３６】
ここで、本実施形態では、層間絶縁層２２及び配線分離絶縁層３２としてＵＳＧを用いたが、この他に、ＦＳＧ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ）、Ｂｌａｃｋ  Ｄｉａｍｏｎｄ、ＦＤＬＣ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）、珪素酸窒化物Ｓｉｌｉｃｏｎ  ＯｘｙＮｉｔｒｉｄｅ、ＵＳＧにＣを添加したＳｉＣＯ等の無機絶縁素材、ポリイミド樹脂（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、シロキサン樹脂（Ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）、ＢＣＢ（Ｂｅｎｚ  Ｃｙｃｌｏ  Ｂｕｔｅｎｅ）、４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ  Ｐｏｌｙ  Ｔｅｔｒａ  Ｆｌｕｏｒｏ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＳｉＬＫ（ダウケミカル低誘電率素材）等の有機絶縁素材も使用してもよい。特に、珪素の酸化物、或いは珪素の酸窒化物が好適に使用することができる。また、層間絶縁層２２及び配線分離絶縁層３２としては、いくつかの素材を多層に積層することもできる。
【００３７】
また、層間絶縁層２２及び配線分離絶縁層３２には、発熱抵抗体層６４下の蓄熱効果を損なわない為には、発熱抵抗体層６４下及びその近傍において、厚みが少なくとも１００００Å以上、好ましくは１５０００Å以上であり、且つ１．０×１０−５［ｍ２／ｓｅｃ］以下、好ましくは、１．０×１０−６［ｍ２／ｓｅｃ］以下の熱拡散率を有する絶縁層素材を使用するが望ましい。
【００３８】
また、層間絶縁層２２及び配線分離絶縁層３２は後過程で行われるアニールの処理温度以上で形成されることが望ましい。後過程のアニール温度が配線分離絶縁層３２、層間絶縁層２２（後述）の形成温度に較べて高い場合には、絶縁層に取り込まれた元素の気体脱離（Ｏｕｔｇａｓｓｉｎｇ）が発生し、絶縁耐圧を損なったり、障壁層（後述）に悪影響を及ぼしたりする可能性があるからである。尚、作成方法はＣＶＤ法に限るものではない。なお、本実施例では、７５０℃雰囲気下ＬＰＣＶＤによるＵＳＧ堆積を行った。
【００３９】
なお、以上の記載は、後述する２層目配線電極層４０の為の層間絶縁層５０及び配線分離絶縁層５２にも適用される。
【００４０】
次に、１層目配線電極層３０を設けるため、リソグラフィ及びエッチングにより上層のＳｉＮｘ層３８、ＵＳＧ層３６、下層のＳｉＮｘ層３４を除去し、溝（Ｔｒｅｎｃｈ）を形成する。更に、電極層元素種の拡散を防止する障壁金属層４２としてタンタル窒化物（ＴａＮ）層２００Å及び配線電極の種子層４４としてＣｕ層１０００Åをスパッタリング法により、順じ堆積した。次に、電解鍍金法によりＣｕを溝に埋め込んで１層目配線電極層３０を形成した。他の表面上に堆積したＣｕ層、ＴａＮ層を化学機械的研磨（ＣＭＰ）により除去し、その後洗浄を行って、平滑化を行った。電解鍍金法により形成された１層目配線電極層３０のＣｕの結晶化する為、アニール処理を行った。
【００４１】
ここで、本実施形態では、障壁金属層４２としてＴａＮ層を用いたが、Ｔａ、ＴａＳｉｘＮｙ、ＴａＣｘ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＷＮ、この他の高融点金属及びその窒化物・炭化物・炭窒化物等が障壁金属として有効である。特に、障壁金属としては、Ｔａ、Ｔａ窒化物、Ｔａ珪化物、Ｔｉ窒化物から選択されることがよい。
【００４２】
また、本実施形態では、スパッタリングによる種子層４４を形成した後、電解鍍金法により配線電極層３０を成長させたが、障壁金属層４２堆積後、電解鍍金法を使わずスパッタリングあるいはＣＶＤ法により最後まで埋め込むことも可能である。また、種子層４４の形成にはＣＶＤ法を用いても良い。
【００４３】
次に、図１（ｄ）に示すように、１層目配線電極層３０と２層目配線電極層４０とを結ぶ開口４６（バイア）及び２層目配線電極層４０を形成するための溝４８（トレンチ）を形成する為、即ち、層間絶縁層５０及び配線分離絶縁層５２を形成する為、ＳｉＮｘ層５４：２５０Å、ＵＳＧ層５６：（ＳｉＯ２）１００００Å、ＳｉＮｘ層５８：２５０Å、ＵＳＧ層６０：（ＳｉＯ２）１００００Å、ＳｉＮｘ層６２：２５０Åを順じＣＶＤ法により積層した。なお、本実施形態では、層間絶縁層５０としてＵＳＧ層５６、配線分離絶縁層５２としてＵＳＧ層６０が形成されている。
【００４４】
次に、上からＳｉＮｘ層６２：２５０Å、ＵＳＧ層６０（ＳｉＯ２）１００００Å、ＳｉＮｘ層５８：２５０Å、ＵＳＧ層５６（ＳｉＯ２）１００００Åをエッチングして、１層目配線電極層３０と２層目配線電極層４０を結ぶ開口４６を形成した。
【００４５】
そして、２層目配線電極層４０を形成する為、リソグラフィを行った後、上からＳｉＮｘ層６２：２５０Å、ＵＳＧ層６０（ＳｉＯ２）１００００Åをエッチングして溝４８を形成した。
【００４６】
次に、図１（ｅ）に示すように、開口４６内表面に露出したＳｉＮｘ層６４を除去し、障壁金属層４２として、タンタル窒化物（ＴａＮ）層２００Å及び配線電極の種子層４４としてＣｕ層１０００Åをスパッタリング法により、順じ堆積した。次に、電解鍍金法によりＣｕをＴｒｅｎｃｈに埋め込みで２層目配線電極層４０を形成し、表面上に堆積したＣｕ層、ＴａＮ層を化学機械的研磨（ＣＭＰ）により除去し洗浄を行い、２層目配線電極層４０及び配線分離絶縁層５２から構成された面の平滑化を行った。その後、電解鍍金法により形成された配線電極層４０としてのＣｕの結晶化する為、アニール処理を行った。ここで、表面に露出しているＳｉＮｘ層６２は必ずしも除去する必要はないが、直接発熱抵抗体に接触するため、高熱拡散性素材の場合は、除去あるいは５００Å以下の厚みであることが望ましい。
【００４７】
尚、２層目配線電極層４０の形成における配線分離絶縁層５２、層間絶縁層５０、ＳｉＮｘ層５４、５８、６２（エッチング停止層）及び障壁金属層４２、種子層４４等の厚み・素材選択・取り扱いは、１層目配線電極層３０の説明で述べた通りである。
【００４８】
また、本実施形態では、２層の配線電極層を形成したが、これに限るものではない。すなわち、本本実施形態では、主に、１層目配線電極層３０を駆動用トランジスタや制御回路部の低電圧用に（不図示）、２層目配線電極層４０を発熱抵抗体駆動のための高電圧用に割り当てたが、配線電極層を３層以上にして、高電圧用に２層以上の配線電極層を振り分けることが可能である。とくに、高密度に発熱抵抗体層を設ける場合、配線電極層の抵抗増大を回避するためには、複数の配線電極層は有効な手段である。
【００４９】
次に、図２に示すように、２層目配線電極層４０及び配線分離絶縁層５２から構成される平滑面に、発熱抵抗体層６４として、ＴａＳｉｘＮｙ層１０００Åをスパッタリング法により堆積し、リソグラフィ及びエッチングにより所望の形に描画した。このとき、発熱抵抗体層６４は下層にある共通電極層６６（２層目配線電極層４０）及びｎＭＯＳのドレイン（Ｄｒａｉｎ）領域２０から導かれた信号電極層６８（２層目配線電極層４０）の両者と、電気的接続を保つ為少なくともこれらの１部で接触する必要がある。発熱領域は、発熱抵抗体層６４における共通電極層６６（２層目配線電極層４０）及び信号電極層６８（２層目配線電極層４０）境界で規定され、これに挟まれた領域である。
【００５０】
このため、発熱抵抗体層６４は、図３に示すように、１部の２層目配線電極層４０を被覆（共通電極層６６と信号電極層６８と少なくとも電気的に接続をするように被覆）して形成してもよいが、発熱抵抗体層６４は下層の２層目配線電極層４０を構成するＣｕの拡散を防止し保護するための障壁金属としても有効であり、図４に示すように表面に露出した２層目配線電極層４０を完全に被覆することは、信頼性の点で有効な手段である。
【００５１】
発熱抵抗体層６４としてのＴａＳｉｘＮｙ層は、Ｔａ５Ｓｉ３、ＴａＳｉ２等の粉末を加圧焼結したタンタル珪化物をターゲットに、窒素気体（反応性気体）による高周波スパッタリングにより堆積した。直流スパッタリングも可能である。この他、タンタル及び珪素個別のターゲットを用いた反応性同時スパッタリングによる堆積が可能である。前者は、１つの高周波電源を用いた簡易な堆積方法である反面、ターゲットが高価である。後者は、安価な直流電源を用いることができる反面、両ターゲットへのパワーを適時調整し組成を一定にする必要がある。
【００５２】
また、発熱抵抗体層６４としては、ＴａＳｉｘＯｙ層も適用することができる。ＴａＳｉｘＮｙ層が窒素の反応性スパッタリングによるのに対して、ＴａＳｉｘＯｙ層は酸素の反応性スパッタリングにより堆積される。ＴａＳｉｘＮｙ層と同様に、タンタル珪化物ターゲットによる高周波反応性スパッタリングや反応性同時スパッタリングで作製することができる。このＴａＳｉｘＯｙ層も配線電極層のＣｕの拡散を防止し保護する障壁金属としても有効である。
【００５３】
発熱抵抗体層６４としてのＴａＳｉｘＮｙ層及びＴａＳｉｘＯｙ層の特徴は、反応性気体の導入量に応じてその固有抵抗値を所望の値に設定することができる点にある。具体的には、例えば、ＴａＳｉｘＮｙ層における窒素導入量、ＴａＳｉｘＯｙ層における酸素導入量を調整することにより、抵抗体の固有抵抗値１ｍΩｃｍを得ることができる。このように、高い固有抵抗値、即ち、高いビット抵抗値に設定できることで電流量を低減でき、同時駆動ビット数を増大させ、高速プリントが可能になる。
【００５４】
発熱抵抗体層６４としてのＴａＳｉｘＮｙ層、ＴａＳｉｘＯｙ層は、低温でのスパッタリング堆積において、非晶質を形成するため、ＴＩＪ（サーマルインクジェット方式）駆動におけるＪｏｕｌｅ発熱により発熱抵抗体層６４が結晶化することがあり、固有抵抗値、即ちビット抵抗値の経時的変動を伴うことがある。このため、真空、不活性気体あるいは窒素気体中の高温におけるアニール過程を導入し、予め結晶化することにより、例えば、１×１０９ｐｕｌｓｅｓまでの駆動でビット抵抗値の変動を±５％以内に収めることができる。本実施形態では、真空中５５０℃におけるアニールを実施した。尚、発熱抵抗体層６４の結晶化アニールはスパッタリング堆積後、あるいは、描画後のいずれかの過程の後に行うことができる。
【００５５】
次に、発熱抵抗体層６４としてのＴａＳｉｘＮｙ層、ＴａＳｉｘＯｙ層は、上記のリソグラフィ、エッチング及びフォトレジスト除去過程の際に大気に晒させ、数１０Å程度の酸化膜を形成させる。
【００５６】
そして、発熱抵抗体層６４を含む基板１０全表面（２層目配線電極層４０及び配線分離絶縁層５２から構成される平滑面全面）に、自己酸化停止層７１として、珪化窒化物層１００ÅをＣＶＤ法により堆積させた。続いて、この堆積させた自己酸化停止層７１としての珪素窒化物層上に、タンタル窒化物を堆積して薄膜１００Åを形成し、この薄膜をアニールにより自己酸化させ、保護層７０としてタンタル酸化物からなる自己酸化層を形成した。本実施形態では、反応性スパッタリング法によりタンタル窒化物からなる薄膜を１００Å堆積し、リソグラフィ及びエッチングにより所望の形に描画した。この後、５００℃酸素雰囲気下のアニールにより自己酸化させ、自己酸化層を形成した。
【００５７】
自己酸化停止層７１の厚みは、２０Å以上１０００Å以下が望ましい。保護層７０としての自己酸化層を形成するための薄膜（種子層）の自己酸化を停止する為に、自己酸化停止層７１は連続膜であることがよい。また、自己酸化停止層７１が厚くなると、発熱体消費エネルギーが高くなる傾向にあり、例えば、保護層７０が１０００Åでは、保護層７０のみを形成した発熱抵抗体層６４に対して１．１倍の消費エネルギーとなる。本実施形態では、自己酸化停止層７１の素材として珪素窒化物を使用したが、この珪素窒化物は他元素の拡散を抑える点で、また、高い熱拡散性を有する点で最適である。なお、自己酸化停止層７１としては珪素窒化物層が最適であるが、その他、珪素酸化物層、珪素酸窒化物層など稠密な構造を有するものであれば、これに限るものではない。
【００５８】
保護層７０としての自己酸化層を形成する際の自己酸化は、自己酸化停止層７１界面で停止し、堆積したタンタル窒化物１００Åの薄膜が自己酸化して、タンタル酸化物からなる自己酸化層が形成される。この際、自己酸化は、自己酸化停止層７１界面で確実に停止するため、アニール条件などが変動しても均一な自己酸化層が形成される。元素分析の結果によると、自己酸化層におけるタンタル酸化物は化学量論的にＴａ２Ｏ５あるいはこれに近い元素数比を呈している。タンタル酸化物としてのＴａ２Ｏ５は、耐食性に優れた稠密で硬い素材であり、過度の酸化進攻を防ぎ、アルカリ水性インクの腐食や気泡消滅時の圧力衝撃に優れているため、保護層７０として有効である。
【００５９】
なお、発熱抵抗体層６４としてのＴａＳｉｘＮｙ層、ＴａＳｉｘＯｙ層自身を酸化する方法（ＴａＳｉｘＯｙに関しては、特許３１９４４６５参照）では、Ｔａ及びＳｉの複合自己酸化層が形成され、駆動Ｊｏｕｌｅ発熱に従いビット抵抗値が増大する経時的劣化が発生することがある。これは、均質なタンタル酸化物とは異なったタンタル・珪素複合酸化物では、酸化の進攻を抑制することが難しいからである。また、珪素酸化物はアルカリ水性インクに対して次第に腐食されるため、上述のように、保護層７０として、単一元素の酸化物からなる自己酸化層（本実施形態ではタンタル窒化物からなる薄膜を自己酸化させ、タンタル酸化物からなる自己酸化層）が有効である。
【００６０】
保護層７０としての自己酸化層を形成する際の自己酸化におけるアニール温度は、３００℃以上７００℃以下であることが望ましい。３００℃以下では、タンタルの充分な酸化が行われず、７００℃以上では、下層に形成した層間絶縁層に取り込まれた非結合元素の脱気体（Ｏｕｔｇａｓｓｉｎｇ）が発生し、絶縁耐圧を損なったり、障壁層に悪影響を及ぼしたりすることがあるからである。高温雰囲気下のアニールは、瞬間熱アニール（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）が最適であり、ランプ、レーザー、電子ビーム等による短時間の、また、局所的なアニールによりタンタル酸化物としてＴａ２Ｏ５あるいはこれに近い元素数比の自己酸化層を形成することが可能である。また、ヘッド作製終了後、発熱抵抗体層６４を駆動発熱させ、発熱領域のみの保護層７０を局所的に自己酸化させることもできる。この場合、飛翔に必要な駆動パルス幅１ｕｓｅｃに較べて長いパルス幅により穏やかな温度上昇による自己酸化が望ましい。
【００６１】
保護層７０としての自己酸化層としては、Ｔａ２Ｎ、ＴａＮ０．８、ＴａＮ等のタンタル窒化物の他、Ｔａ単体の薄膜を自己酸化させたものも最適である。この他、Ｗ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｎｂ等の均質に酸化が可能な高融点金属などの薄膜を自己酸化させたものでもよい。また、自己酸化層として、最初からタンタル酸化物をスパッタリング法あるいはＣＶＤ法により堆積し、アニールによりＴａ２Ｏ５あるいはこれに近い元素数比のタンタル酸化物を形成することが可能である。タンタル酸化物のスパッタリング法あるいはＣＶＤ法による堆積では、Ｔａ２Ｏ５あるいはこれに近い元素数比を構成することは難しく、アニール過程により所望の酸化物を得ることができる。
【００６２】
保護層７０としての自己酸化層は、少なくとも発熱抵抗体層６４を被覆していなければならない。また、露出した最上層の配線電極層（２層目配線電極層４０）を被覆して保護する必要がある。特に、発熱抵抗体層６４及び保護層７０により電極露出面すべてを被覆することは、電極素材の拡散防止と保護を行う上で最適な方法である。更に、保護層７０としての自己酸化層は、下層の配線電極層の無い露出した配線分離絶縁層の保護にも不純物の侵入を防ぐ点で最適である。
【００６３】
尚、最上層の電極やトランジスタを保護するため、発熱領域以外に珪素窒化物・珪素酸化物・珪素酸窒化物等の無機絶縁層やポリイミド系あるいはエポキシ系樹脂層を堆積しても良い。
【００６４】
最後に、インク流路（不図示）及びインク流路に通じる共通インク室７２（圧力室）となる領域にレジストを設け描画した後、感光性エポキシ樹脂前駆体をこれ以外の領域に塗布・フォトリソグラフィ・現像・キュアして、流路壁を形成した。更に、非感光性エポキシ系樹脂前駆体を塗布・キュアし、更に、撥水層（不図示）を形成するためサイトップＣＹＴＯＰ（旭硝子製）を塗布・キュアする。次に、金属層（不図示）を堆積した後、リソグラフィによりノズル・パッド領域の描画を行い、反応性イオンエッチングにより開口させ、インク吐出口７４を形成した。
【００６５】
ここで、撥水層（不図示）には、サイトップＣＹＴＯＰ（旭硝子製）のほか、ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＦＡ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ）等の有機素材、ＦＤＬＣ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）等の無機素材が使用することができ、水性インクに対して有効な撥水層となる。
【００６６】
そして、半導体基板１０裏面から異方性エッチングにより、共通インク室７２に繋がる開口を設けた後、所望の領域のレジストを除去して、インク流路（不図示）・共通インク室７２を形成した。
【００６７】
なお、このように作製された本実施形態における発熱抵抗体層は、矩形の発熱面積１５μｍ×１５μｍを有し、発熱領域の抵抗値は１００Ωであった。
【００６８】
以上説明した本実施形態では、配線電極層（２層目配線電極層４０）を形成した後、これを覆うように発熱抵抗体層６４、自己酸化停止層７１及び保護層７０順次積層（発熱抵抗体層６４、自己酸化停止層７１及び保護層７０で配線電極層を被覆すうように積層：但し、保護層７０は必ず自己酸化停止層７１を介して積層される。）しているため配線電極層が露出していない構成となっている。
【００６９】
従来のように、発熱抵抗体層としてのＴａＳｉｘＯｙ層、及び配線電極層を順じ堆積した後、発熱抵抗体層及び配線電極層のリソグラフィ・エッチングを行い、発熱領域を形成（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｒｅｓｉｓｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）し、露出した自己酸化を行う構造のインクジェット記録ヘッド（図９参照）では、配線電極層が露出してアルカリ水性インクに直接触れるため、電極の腐食が避けられない。これに対し、本実施形態では、配線電極層（２層目配線電極層４０）、発熱抵抗体層６４、及び保護層７０をこの積層順序で形成した構造（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｒｅｓｉｓｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）なので、配線電極層が露出しておらず、電極がアルカリ水性インクに直接触れることは無く、電極劣化が生じ難く寿命が改善される。
【００７０】
また、本実施形態では、配線電極層（２層目配線電極層４０）を含む平滑面上に発熱抵抗体層６４が形成されているため、発熱抵抗体層６４は屈曲することなく平面状に設けられている。
【００７１】
従来のように、配線電極層・発熱抵抗体層の積層順序を逆にした構造・方法（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｒｅｓｉｓｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）であるが、配線電極層による段差がある構造のインクジェット記録ヘッド（図１０参照）では、発熱抵抗体層を堆積する表面に予め描画した配線電極層の段差が現れるので、発熱領域境界の配線電極層段差部において発熱抵抗体層が屈曲し、断絶や層方向電流密度の不均一化による不均一発熱・寿命劣化を引き起こす。これに対し、本実施形態では、発熱抵抗体層６４は屈曲することなく平面状に設けるため、断線の防止を発熱抵抗体層６４の劣化を抑制する共に、層方向電流密度の均一化による均一発熱が図れる。
【００７２】
また、本実施形態では、堆積させた薄膜を自己酸化させた自己酸化層からなる保護層７０を、自己酸化停止層７１を介して形成しているため、自己酸化層の形成時における自己酸化を自己酸化停止層７１界面で確実に停止させることができ、アニール条件が変動しても生産性よく均一な保護層７０となる。
【００７３】
堆積させた薄膜を自己酸化させて保護層７０を形成する方法は、保護層７０の薄膜化が可能であり、低エネルギー化を図る上で非常に有効なものであるが、保護層７０の厚みがロットによって変動する現象が現れることがある。この厚みの変動は、アニール条件としてアニール温度の安定化や時間、アニール雰囲気を保つことにより、改善できるが、生産性（歩留まり・コスト）の観点からは、本実施形態のように、保護層７０を自己酸化停止層７１を介して形成することで、生産性よく均一な保護層７０を有することとなる。
【００７４】
また、発熱領域（縦横比）に関する設計変更に対して、駆動用トランジスタの駆動電圧を変えずにビット抵抗を一定に保つためには、発熱抵抗体層６４の厚み制御に依らざるを得なく、高電圧・低電流駆動により同時ビット数を増大し高速化を図るためには、発熱抵抗体層６４の固有抵抗値が一定の抵抗体素材では厚みを薄くせざるを得ないのが現状である。一方、配線電極層を薄くすることは信頼性の改善に寄与するが、配線電極層薄膜化により配線抵抗が増大し、チップ全体としてのエネルギー効率を下げることになる。
【００７５】
そこで、本実施形態では、発熱抵抗体層６４として、反応性気体の導入量に応じてその固有抵抗値を所望の値に設定することができるＴａＳｉｘＮｙ層及びＴａＳｉｘＯｙ層を使用するため（後述するＴａＮ層も含む）、発熱抵抗体層６４の厚みを変えず、高い固有抵抗値、即ち、高いビット抵抗値に設定できるので電流量を低減でき、同時駆動ビット数を増大させ、高速プリントが可能になる。
【００７６】
また、本実施形態では、保護層７０として、発熱抵抗体層の主要元素と独立して単一元素の酸化物（タンタル酸化物（Ｔａ２Ｏ５））からなる自己酸化層を形成している。この単一元素の酸化物は、外からの元素の侵入を防ぎ、過度の酸化進攻が起こらないので、発熱抵抗体層６４の抵抗値は常に一定となり、高い信頼性を有することとなる。
【００７７】
従来のように、例えば、発熱抵抗体層としてのＴａＳｉｘＯｙ層自身を自己酸化させた自己酸化層を保護層とすると（特許３１９４４６５参照）、この自己酸化層は珪素酸化物とタンタル酸化物が混在することととなる。このため、このような珪素酸化物とタンタル酸化物が混在する自己酸化層を保護層として有する発熱抵抗体層を駆動すると、次第に保護層が酸化が進攻して抵抗値が増大する経時劣化を齎す。定電圧駆動では、印加エネルギーの減少を引き起こし、一定体積のドロップを安定的に飛翔できなくなる。また、珪素酸化物はアルカリ水性インクに対して次第に腐食されることとなる。これに対し、本実施形態では、単一元素の酸化物からなる自己酸化層を保護層７０として設けるため、このような問題を改善することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、保護層７０（自己酸化層を形成するための薄膜（種子層）の素材と独立して、発熱抵抗体層６４の素材を選択できる自由度がある。
【００７９】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略断面図である。
【００８０】
第２の実施の形態は、補助電極層を設け、以下のように発熱抵抗体層及び保護層を以下のようにして形成した以外は第１の実施形態と同様の形態である。
【００８１】
上記第１の実施形態では、発熱抵抗体層６４を形成する前に、２層目配線電極層４０及び配線分離絶縁層５２からなる面を、化学的機械研磨法（ＣＭＰ）により平滑化するが、このとき、比較的幅の広い２層目配線電極層４０が皿状に窪んでしまう現象（ディッシング（Ｄｉｓｈｉｎｇ））が生じることがある（図５拡大図参照）。特に、発熱領域を挟む共通電極６６（２層目配線電極層４０）及び信号電極６８（２層目配線電極層４０）でディッシングが発生した場合、発熱領域境界はその断面が僅かながら鈍角のエッジ線が現れることとなる。このディッシングが生じた共通電極６６（２層目配線電極層４０）及び信号電極６８（２層目配線電極層４０）上に堆積・描画された発熱抵抗体層６４は、上記エッジ線上で電流密度の集中を起こし、発熱抵抗体層６４の劣化を促進することがある。
【００８２】
そこで、本実施形態では、配線電極層（２層目配線電極層４０）上に、発熱抵抗体層６４を介して補助電極層７３を設け、且つ補助電極層７３で挟まれた前記発熱抵抗体層６４領域を発熱領域とするように構成し、共通電極６６（２層目配線電極層４０）及び信号電極６８（２層目配線電極層４０）のエッジ線上での発熱抵抗体層６４の電流密度の集中を緩和する。
【００８３】
まず、本実施形態は、発熱抵抗体層６４としてＢａＲｕＯ３層１０００Åを酸素導入による反応性スパッタリング法により堆積し、連続して補助電極層７３としてＴｉＷ層２０００Åをスパッタ法により堆積した。次に、発熱抵抗体層６４としてのＢａＲｕＯ３層及び補助電極層７３としてのＴｉＷ層をリソグラフィ及びエッチングにより所望の形に描画した。
【００８４】
この際、補助電極層７３は、そのエッジが共通電極６６（２層目電極層４０）及び信号電極６８（２層目電極層４０）で挟まれた領域よりも、例えば１μｍ内側にくると共に、エッジは例えば３０°の傾斜を持つようにテーパードエッジング（Ｔａｐｅｒｄ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）により開口させた。即ち、発熱領域は補助電極層７３境界で規定され、これに挟まれた（囲まれた）領域となる。
【００８５】
補助電極層７３の素材には、は、配線電極層３０、４０と異なる素材であれば、ＴｉＷに限られず、Ｗ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ等の単体遷移金属、遷移金属の窒化物、ＴａＴｉ，ＴｉＷ，ＡｌＴｉ，ＭｏＴａ，ＡｌＷ，ＡｌＴａ等の固溶体，及び上記金属の珪化物などがある。
【００８６】
補助電極層７３は、発熱抵抗体層６４の電流密度を緩和するため、発熱抵抗体層６４の厚みの１／２以上５倍以下であり、１／２以下の固有抵抗値を有することが望ましい。補助電極層７３の厚みは、その固有抵抗値に依存するが、数μΩｃｍと極めて低い固有抵抗値の場合でも、少なくとも発熱抵抗体の１／２以上の厚みであることがよい。また、補助電極層７３の固有抵抗値が高くなるに従い、発熱抵抗体層６４の電流密度集中と補助電極層７３自身の発熱を緩和するために補助電極層７３の厚みを厚くする必要があるが、補助電極層７３上に堆積する層の被覆性（Ｓｔｅｐ  Ｃｏｖｅｒａｇｅ）を考慮すると、５倍以下の厚みにすることがよい。
【００８７】
補助電極層７３は、そのエッジが共通電極６６（２層目配線電極層４０）及び信号電極６８（２層目配線電極層４０）で挟まれた領域よりも、例えば１μｍ内側にくるように開口させるが、配線電極層４０のエッジと、補助電極層７３のエッジと、の距離は、０．２μｍ以上発熱領域電流方向長さの２０％以下にすることが望ましい。この距離が０．２μｍ以下の間隔では、リソグラフィの位置精度・補助電極層７３の過度のエッチング（Ｏｖｅｒ−Ｅｔｃｈｉｎｇ）によって、補助電極層７３境界と配線電極層４０境界が重畳し、電流密度の集中緩和できないことがあり、また、発熱領域電流方向長さの２０％以上では、配線抵抗値の増大を伴い、エネルギー効率を損なう結果となることがある。
【００８８】
なお、発熱抵抗体層６４の堆積・描画の後に、補助電極層７３の堆積・描画を繰り返すこともできる。また、補助電極層７３は配線電極層４０全面に形成することも可能である。
【００８９】
発熱抵抗体層６４としてのＢａＲｕＯ３層は、バリウム酸化物ＢａＯ２又はＢａＣＯ３の粉末、とルテニウム酸化物ＲｕＯ２の粉末を加圧焼結したターゲットに、反応性気体酸素による高周波スパッタリングにより堆積した。堆積直後の固有抵抗値は不安定であるが、５５０℃大気雰囲気下アニールによる結晶化で、安定した固有抵抗値を得ることができる。
【００９０】
また、発熱抵抗体層６４としてのＢａＲｕＯ３層は、バリウム酸化物ＢａＯ２とルテニウム酸化物ＲｕＯ２の個別のターゲットを用いた反応性気体酸素による高周波スパッタリングにより堆積することができる。
【００９１】
そして、発熱抵抗体層６４としてのＢａＲｕＯ３層上に、タンタル（Ｔａ）層１００Åをスパッタリング法により堆積し、リソグラフィ・エッチングにより描画した後、アニールによる自己酸化させ、タンタル酸化物からなる自己酸化層を形成し、これを保護層７０とした。本実施形態では、５００℃酸素雰囲気下の自己酸化を行った。
【００９２】
なお、本実施形態における発熱抵抗体層６４は、矩形の発熱面積１５μｍ×１５μｍを有し、発熱領域の抵抗値は２５０Ωであった。
【００９３】
このように、本実施形態では、補助電極層７３を、当該補助電極層７３で挟まれた前記発熱抵抗体層領域を発熱領域とするように発熱抵抗体層６４を介して電極層（２層目配線電極層４０）上に設けた構成としているため、共通電極６６（２層目配線電極層４０）及び信号電極６８（２層目配線電極層４０）でディッシングが発生してその断面が鈍角のエッジ線が現れても、共通電極６６（２層目配線電極層４０）及び信号電極６８（２層目配線電極層４０）のエッジ線上での発熱抵抗体層６４の電流密度の集中を緩和することができる。
【００９４】
なお、ＣＭＰに用いるスラリーや操作設定条件を最適化することによりディッシングを改善できるが、本実施形態の構成とすることで、生産性（歩留まり・コスト）よく簡易に、ディッシングによる電流密度集中を緩和し、発熱抵抗体層６４の劣化を抑制することができる。
【００９５】
また、埋め込まれた配線電極層（２層目配線電極層４０）に低融点の金属を用いた場合、発熱領域境界における温度上昇により配線電極層の劣化が生じることがあるが、高融点金属あるいはその合金、珪化物を補助電極層７３に用い、発熱領域から埋め込まれた配線電極層を遠ざける、即ち、補助電極層７３のエッジと配線電極層との距離を離すことで改善することができる。
【００９６】
また、本実施形態では、発熱抵抗体層６４として、酸素の侵入に対して安定であるペロブスカイト系（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）ＢａＲｕＯ３層を用いているため、その上に形成させる保護層７０としての自己酸化層の薄膜化が可能であり、より低エネルギー化が図れる。また、ＢａＲｕＯ３層は、比較的高い固有抵抗値を有し、耐電流性に優れているため、高い信頼性を有することとなる。
【００９７】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）を示す概略構成図である。
【００９８】
第３の実施の形態は、上記第１〜第２の実施形態のインクジェット記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）であり、図６に示すように、インクジェットプリンタ１２０はインクジェット記録ヘッド１２１が搭載されたキャリッジ１２２を備えている。キャリッジ１２２はインクジェットプリンタ１２０に設けられたシャフト１２４に沿って主走査方向（矢印Ｍ方向）に移動する。
【００９９】
インクジェット記録ヘッド１２１は、図７に示すように、インクが吐出するノズル（インク吐出口）が所望のピッチで配列されたヘッドユニット１３２が、アレイ状に配列されている構成となっている。
【０１００】
また、インクジェットプリンタ１２０には記録用紙１２６を搬送する搬送ローラ１２８が設けられている。記録用紙１２６は搬送ローラ１２８に挟持されて搬送され、副走査方向（矢印Ｓ方向）へ移動する。
【０１０１】
インクジェット記録ヘッド１２１にはインクタンク１３０が設けられており、このインクタンク１３０の、記録用紙１２６に対面する側（図６では下側）が、インクジェット記録ヘッド１２１となっている。なお本実施形態のインクジェット記録ヘッド１２１では長手方向が副操作方向と一致し、短手方向が主走査方向と一致しているため、図６においてインクジェット記録ヘッド１２１の長手方向が矢印Ｓで、短手方向が矢印Ｍでそれぞれ示されている。
【０１０２】
本実施形態では、インクジェット記録ヘッド１２１として上記第１〜第２の実施形態のインクジェット記録ヘッドを用いることで、長寿命化及びエネルギー高効率化が図れる。
【０１０３】
上記第１〜第２の実施形態では、発熱抵抗体層６４として、固有抵抗値設定できるＴａＳｉｘＮｙ層、及びＴａＳｉｘＯｙ層、又は比較的固有抵抗値が高く整流性に優れるＢａＲｕＯ３層を用いた形態を示したが、これに限るものではなく、珪化タンタルの酸窒化物ＴａＳｉｘＮｙＯｚ層、タンタル酸窒化物ＴａＮｘＯｙ層、ＴａＳｉｘＣｙ層、ニオブィウム窒化物ＮｂＮｘ層、ジルコニウム窒化物ＺｒＮｘ層、合金系ＴａＡｌ層、ＴａＩｒ層、及びＴａＮ層等が使用できる。これらの中でも、反応性気体の導入量により固有抵抗値設定できるＴａＮ層（ＴａＮＸ層）も好適に用いられる。
【０１０４】
ここで、図８に、ＴａＮｘ層、ＴａＳｉｘＮｙ層及びＴａＳｉｘＯｙ層における反応気体導入量（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）とその固有抵抗値（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）の関係を示す。図８に示すように、ＴａＮｘ層、ＴａＳｉｘＮｙ層及びＴａＳｉｘＯｙ層共に、反応性気体の導入量に応じてその固有抵抗値を所望の値に設定することができることがわかる。ＴａＮｘ層、ＴａＳｉｘＮｙ層及びＴａＳｉｘＯｙ層は、反応性気体の導入量により固有抵抗値を増大させることが可能であるが、特に、ＴａＳｉｘＯｙ層、ＴａＳｉｘＮｙ層、ＴａＮｘ層の順に、固有抵抗値は酸素導入量に対して急激な変化を示し、その逆の順で固有抵抗値は窒素導入量に対して穏やかな変化を示すこととなる。従って、ＴａＮｘ層、ＴａＳｉｘＮｙ層、ＴａＳｉｘＯｙ層の順に、導入する反応性気体の僅かの変動に起因した作製上の固有抵抗値の変動を抑えることができる特徴があるため、歩留まり・生産性・コストの点で有利であることがわかる。
【０１０５】
なお、発熱抵抗体層６４としてのＴａＳｉｘＮｙ層、ＴａＳｉｘＯｙ層、ＴａＮｘ層、ＢａＲｕＯ３層は、配線電極層の拡散を防止し保護する障壁金属としても有効であり、配線電極層の素材、とくにＣｕの拡散を効果的に抑制できるため、左記抵抗体層とＣｕからなる配線電極層との組み合わせは最適である。
【０１０６】
また、上記第１〜第２の実施形態では、配線電極層３０、４０にＣｕを用いたが、これに限るものではなく、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ等５０μΩｃｍ以下の固有抵抗値を有する金属・合金が配線電極層３０、４０として利用可能である。とくに、Ｃｕ、Ａｇ等は固有抵抗値が２．０μΩｃｍ未満と低く、配線抵抗値を低く抑えエネルギー効率を高める点で最適である。
【０１０７】
なお、上記何れの実施形態においても、限定的に解釈されるものではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能であることは、言うまでもない。
【０１０８】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、生産性よく均一な保護層を有すると共に、長寿命化及びエネルギー高効率化を図ったインクジェット記録ヘッド及びその製造方法、並びに、インクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造過程を示す工程図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの他の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るインクジェット記録装置の構成を示す概略構成図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るインクジェット記録装置の記録ヘッドの構成を示す平面図である。
【図８】ＴａＮｘ層、ＴａＳｉｘＮｙ層及びＴａＳｉｘＯｙ層における反応気体導入量（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）とその固有抵抗値（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）の関係を示す関係図である。
【図９】従来のインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略断面図である。
【図１０】従来のインクジェット記録ヘッドの他の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０    半導体基板
２２、５０    層間絶縁層
３０    １層目配線電極層（第１電極層）
３２、５２    配線分離絶縁層
４０    ２層目配線電極層（第２電極層）
４２    障壁金属層
４４    種子層
６４    発熱抵抗体層
７０    保護層
７１    自己酸化停止層
７２    共通インク室
７３    補助電極層
７４    インク吐出口
１２０            インクジェットプリンタ
１２１            インクジェット記録ヘッド
１２２            キャリッジ
１２４            シャフト
１２６            記録用紙
１２８            搬送ローラ
１３０            インクタンク
１３２            ヘッドユニット
【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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【図１０】
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