(57)【要約】【課題】本発明は、成膜方法、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法に関し、例えばインクジェット方式によるプリンタに適用して、所望の組成比によるタンタルアルミ膜等を簡易に作成することができるようにする。【解決手段】本発明は、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元して生成したタンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとによりタンタルアルミ膜を気相成長させ、又はタンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させて生成した窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとにより窒化タンタルアルミ膜を気相成長させる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元してタンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、
前記タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとによりタンタルアルミ膜を気相成長させる
ことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記タンタルハロゲン化物ガスが、ＴａＣｌ５　である
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記タンタルハロゲン化物ガスが、ＴａＢｒ５　である
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項４】
タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させて窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、
前記窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとにより窒化タンタルアルミ膜を気相成長させる
ことを特徴とする成膜方法。
【請求項５】
前記タンタルハロゲン化物ガスが、ＴａＣｌ５　である
ことを特徴とする請求項４に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記タンタルハロゲン化物ガスが、ＴａＢｒ５　であることを特徴とする請求項４に記載の成膜方法。
【請求項７】
発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより前記液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドにおいて、
前記発熱素子が、
タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元したタンタルの成膜種を含むプラズマ流と、ＤＭＡＨとによる気相成長によるタンタルアルミ膜により作成された
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項８】
発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより前記液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドにおいて、
前記発熱素子を保護する耐キャビテーション層が、
タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元したタンタルの成膜種を含むプラズマ流と、ＤＭＡＨとによる気相成長によるタンタルアルミ膜により作成された
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより前記液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドにおいて、
前記発熱素子が、
タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させた窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流と、ＤＭＡＨとによる気相成長による窒化タンタルアルミ膜により作成された
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより前記液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドにおいて、
前記発熱素子を保護する耐キャビテーション層が、
タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させた窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流と、ＤＭＡＨとによる気相成長による窒化タンタルアルミ膜により作成された
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより前記液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法において、
タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元してタンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、
前記タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとによりタンタルアルミ膜を気相成長させて、前記発熱素子を作成する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより前記液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法において、
タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元してタンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、
前記タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとによりタンタルアルミ膜を気相成長させて、前記発熱素子を保護する耐キャビテーション層を作成する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより前記液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法において、
タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させて窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、
前記窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとにより窒化タンタルアルミ膜を気相成長させて、前記発熱素子を作成する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより前記液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法において、
タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させて窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、
前記窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとにより窒化タンタルアルミ膜を気相成長させて、前記発熱素子を保護する耐キャビテーション層を作成する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜方法、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法に関し、例えばインクジェット方式によるプリンタに適用することができる。本発明は、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元して生成したタンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとによりタンタルアルミ膜を気相成長させることにより、さらにはタンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させて生成した窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとにより窒化タンタルアルミ膜を気相成長させることにより、所望の組成比によるタンタルアルミ膜等を簡易に作成することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像処理等の分野において、ハードコピーのカラー化に対するニーズが高まってきている。このニーズに対して、従来、昇華型熱転写方式、溶融熱転写方式、インクジェット方式、電子写真方式及び熱現像銀塩方式等のカラーコピー方式が提案されている。
【０００３】
これらの方式のうちインクジェット方式は、液体吐出ヘッドであるプリンタヘッドに設けられたノズルから記録液（インク）の液滴を飛翔させ、記録対象に付着してドットを形成するものであり、簡易な構成により高画質の画像を出力することができる。このインクジェット方式は、ノズルからインク液滴を飛翔させる方法の相違により、静電引力方式、連続振動発生方式（ピエゾ方式）及びサーマル方式に分類される。
【０００４】
これらの方式のうちサーマル方式は、インクの局所的な加熱により気泡を発生させ、この気泡によりインクをノズルから押し出して印刷対象に飛翔させる方式であり、簡易な構成によりカラー画像を印刷することができるようになされている。
【０００５】
すなわちこのサーマル方式によるプリンタは、プリンタヘッドは、インクを加熱する発熱素子が、発熱素子を駆動するロジック集積回路による駆動回路等と共に一体に半導体基板上に搭載される。これによりこの種のプリンタヘッドにおいては、発熱素子を高密度に配置して確実に駆動できるようになされている。
【０００６】
すなわちこのサーマル方式のプリンタにおいて、高画質の印刷結果を得るためには、発熱素子を高密度で配置する必要がある。具体的に、例えば６００〔ＤＰＩ〕相当の印刷結果を得るためには、発熱素子を４２．３３３〔μｍ〕間隔で配置することが必要になるが、このように高密度で配置した発熱素子に個別の駆動素子を配置することは極めて困難である。これによりプリンタヘッドでは、半導体基板上にスイッチングトランジスタ等を作成して集積回路技術により対応する発熱素子を接続し、さらにはこの半導体基板上に作成した駆動回路により各スイッチングトランジスタを駆動することにより、簡易かつ確実に各発熱素子を駆動できるようになされている。
【０００７】
またサーマル方式によるプリンタにおいては、発熱素子による加熱によりインクに気泡が発生し、ノズルからインクが飛び出すと、この気泡が消滅する。これにより発砲、消砲を繰り返す毎にキャビテーションによる機械的な衝撃を受ける。さらにプリンタヘッドは、発熱素子の発熱による温度上昇と温度下降とが、短時間〔数μ秒〕で繰り返され、これにより温度による大きなストレスを受ける。
【０００８】
このためプリンタヘッドは、例えばタンタルアルミにより発熱素子が形成され、この発熱素子上に窒化シリコン、炭化シリコン等による保護層が形成され、この保護層により耐熱性、絶縁性が向上され、また発熱素子とインクとの直接の接触を防止するようになされている。またこの保護層の上層に、キャビテーションによる機械的な衝撃を緩和する耐キャビテーション層が形成される。ここで耐キャビテーション層は、インクによる腐食に対する耐久性に優れ、かつ耐熱性にも優れているタンタル等により形成されるようになされている。
【０００９】
従来、プリンタヘッドにおいては、このような耐キャビテーション層にβ−タンタルが適用され、この耐キャビテーション層が、スパッタリングにより作成されるようになされている。すなわちβ−タンタルにおいては、正方晶構造であり、発熱素子により加熱してもインク中の含有物との間で化学反応を起こし難く、これにより酸化され難いことが知られている（ＩＳ＆Ｔ　９ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ｃｏｎｇｒｅｓｓ　ｏｎ　ａｄｖａｎｃｅ　ｉｎ　ｎｏｎ−ｉｍｐａｃｔ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｏｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｏｃｔｏｂｅｒ４−８，１９９３　Ｙｏｋｏｈａｍａ）。これによりプリンタヘッドにおいては、耐キャビテーション層の酸化による熱伝導率の低下を防止し、発熱素子からインクへの熱伝導率が使用により変化しないようになされている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところでβ−タンタルによる耐キャビテーション層に代えて、β−タンタルの結晶粒界にアルミニュームが存在する構造であるタンタルアルミ膜（アルミ含有量３０〔ａｔ％〕以下）により耐キャビテーション層を形成すれば、プリンタヘッドの信頼性を一段と向上できると考えられる。
【００１１】
すなわちβ−タンタルによる耐キャビテーション層の場合、１．０×１０１０〜２．０×１０１０〔ｄｙｎｓ／ｃｍ２　〕の高い圧縮応力を有することにより、プリンタヘッドにおいては、耐キャビテーション層の下層である保護層に強い圧縮応力が加わり、保護層にクラックが発生する恐れがある。このように保護層にクラックが発生すると、プリンタヘッドにおいては、クラックからインクが浸入し、配線パターン、発熱素子がインクにより腐食し、ついにはインクを介して配線パターンが短絡し、また発熱素子が断線して信頼性が低下する。
【００１２】
β−タンタルの結晶粒界にアルミニュームが存在する構造であるタンタルアルミ膜においては、膜応力がほぼ３．５×１０９　〔ｄｙｎｓ／ｃｍ２　〕程度の圧縮応力であり、これにより下層の保護層への応力が低減され、クラックの発生を未然に防止できると考えられる。因みに、このように耐キャビテーション層の圧縮応力を低減することに関して、特開平０６−２９７７１３号公報には、耐キャビテーション層が厚さ０．７〜２．０〔μｍ〕のとき、圧縮応力を１．０×１０８　〜１．０×１０１０〔ｄｙｎｓ／ｃｍ２　〕に設定することにより、保護層の損傷を防止できることが開示されている。
【００１３】
なおこのような構成に係るプリンタヘッドにおいては、このような保護層の損傷を防止する１つの方法として、タンタルアルミによる耐キャビテーション層の採用に代えて、保護層の厚みを厚くする方法が考えられる。しかしながら保護層の厚みを厚くすると、その分、インク液室への熱伝導率が低下することにより、インクを吐出させるために必要な熱エネルギーが増大し、これにより消費電力が増大する欠点がある。因みに、従来のプリンタヘッドにおいては、少ない消費電力により発熱素子を駆動してインク液滴を安定に飛び出させるように保護層が厚さ０．２〜０．６〔μｍ〕により作成され、また耐キャビテーション層が厚さ０．２〔μｍ〕程度に作成されるようになされている。
【００１４】
しかしながらこのような所望の結晶構造によりタンタルアルミ膜を作成する場合には、この結晶構造に対応する組成比にタンタルとアルミニュームとの組成比を設定することが必要なのに対し、一般的な生成方法であるスパッタリングによりこのようなタンタルアルミ膜を作成する場合、組成比の制御が困難な問題がある。
【００１５】
すなわちタンタルアルミのスパッタリングにおいては、一般に、タンタルの粉体とアルミニュームの粉体とを所望の組成比で混合、焼結させて形成したタンタルアルミの合金ターゲットを用いて、アルゴンプラズマによりスパッタリングするようになされている。
【００１６】
しかしながらタンタルとアルミニュームとでは質量が異なることにより、このような成膜においては、タンタルとアルミニュームとでスパッタリング率が異なり、成膜されたタンタルアルミ膜においては、ターゲットの組成比に比してアルミニュームの組成比が小さくなる。
【００１７】
具体的に、タンタルとアルミニュームとの組成比が６：４による合金ターゲットを用いて耐キャビテーション層を作成した場合、耐キャビテーション層においては、アルミニュームの含有量が１５〔ａｔ％〕程度となった。またタンタルとアルミニュームとの組成比が５：５による合金ターゲットを用いてスパッタリングにより発熱素子の抵抗膜を作成した場合、抵抗膜においては、アルミニュームの含有量が４０〔ａｔ％〕程度となり、スパッタリング装置のコンディションによって、アルミニュームの含有量が２７〔ａｔ％〕程度となる場合もあった。
【００１８】
これに対してタンタルアルミ膜においては、アルミニュームの含有量が少ない範囲では、タンタルの結晶粒界をアルミニュームが埋めている構造であり、アルミニュームの含有量が増大すると、徐々に、アモルファス構造、タンタルとアルミニュームとの合金の微結晶粒による構造に変化する。タンタルアルミにおいては、アルミニュームの含有量が２７〔ａｔ％〕程度の場合、β−タンタルによる結晶構造がアモルファス構造に変化する遷移過程状態の結晶構造となっており、このような結晶構造においては、発熱素子に適用した場合、アモルファス構造による場合に比して、通電により断線し易くなる。
【００１９】
これらの問題を解決する１つの方法として、いわゆるコスパッタ法の適用が考えられる。すなわちこの場合、コスパッタ法においては、タンタルによるターゲットとアルミニュームによるターゲットとを２つ用意し、これら２つのターゲットを同時に用いてスパッタリングすることにより、タンタルアルミ膜を作成することができる。またこのとき、各ターゲットのスパッタリング量を可変させることにより、所望の組成比によるタンタルアルミ膜を作成することができる。
【００２０】
しかしながらコスパッタ法においては、合金ターゲットを用いる場合に比して、著しくダストが発生し、これによりダストを非常に嫌う半導体プロセスによるインクジェットプリントヘッド製造プロセスにおいては、容易に適用できない問題がある。
【００２１】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、所望の組成比によるタンタルアルミ膜等を簡易に作成することができる成膜方法、この成膜方法による液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法を提案しようとするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、成膜方法に適用して、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元してタンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、このタンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとによりタンタルアルミ膜を気相成長させる。
【００２３】
また請求項４の発明においては、成膜方法に適用して、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させて窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、この窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとにより窒化タンタルアルミ膜を気相成長させる。
【００２４】
また請求項７の発明においては、発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドに適用して、発熱素子が、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元したタンタルの成膜種を含むプラズマ流と、ＤＭＡＨとによる気相成長によるタンタルアルミ膜により作成されてなるようにする。
【００２５】
また請求項８の発明においては、発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドに適用して、発熱素子を保護する耐キャビテーション層が、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元したタンタルの成膜種を含むプラズマ流と、ＤＭＡＨとによる気相成長によるタンタルアルミ膜により作成されてなるようにする。
【００２６】
また請求項９の発明においては、発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドに適用して、発熱素子が、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させた窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流と、ＤＭＡＨとによる気相成長による窒化タンタルアルミ膜により作成されてなるようにする。
【００２７】
また請求項１０の発明においては、発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドに適用して、発熱素子を保護する耐キャビテーション層が、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させた窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流と、ＤＭＡＨとによる気相成長による窒化タンタルアルミ膜により作成されてなるようにする。
【００２８】
また請求項１１の発明においては、発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元してタンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、このタンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとによりタンタルアルミ膜を気相成長させて、発熱素子を作成する。
【００２９】
また請求項１２の発明においては、発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元してタンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、このタンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとによりタンタルアルミ膜を気相成長させて、発熱素子を保護する耐キャビテーション層を作成する。
【００３０】
また請求項１３の発明においては、発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させて窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、この窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとにより窒化タンタルアルミ膜を気相成長させて、発熱素子を作成する。
【００３１】
また請求項１４の発明においては、発熱素子の駆動により、液室に保持した液体を加熱して所定のノズルより液体の液滴を飛び出させる液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させて窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、この窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとにより窒化タンタルアルミ膜を気相成長させて、発熱素子を保護する耐キャビテーション層を作成する。
【００３２】
請求項１の構成によれば、成膜方法に適用して、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元してタンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、このタンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとによりタンタルアルミ膜を気相成長させることにより、ＴａＣｌ５　、ＴａＢｒ５　で代表されるタンタルハロゲン化物ガスによりタンタルの成膜種が供給される一方で、ＤＭＡＨの熱分解によりアルミニュームの成膜種が供給され、これらの成膜種が反応してタンタルアルミ膜が成膜する。これによりタンタルアルミ膜においては、タンタルハロゲン化物ガスによるタンタル成膜種の供給量と、ＤＭＡＨによるアルミニューム成膜種の供給量とによる組成比により作成され、これらタンタル成膜種及びアルミニューム成膜種の供給量にあっては、それぞれ各生成元であるタンタルハロゲン化物ガス及びＤＭＡＨの供給量により高い精度で制御することができる。これによりこれらタンタルハロゲン化物ガス、ＤＭＡＨの流量の制御により、所望の組成比によるタンタルアルミ膜を簡易に作成することができる。
【００３３】
また請求項４の構成によれば、成膜方法に適用して、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させて窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、この窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとにより窒化タンタルアルミ膜を気相成長させることにより、ＴａＣｌ５　、ＴａＢｒ５　で代表されるタンタルハロゲン化物ガスにより窒化タンタルの成膜種が供給される一方で、ＤＭＡＨの熱分解によりアルミニュームの成膜種が供給され、これらの成膜種が反応して窒化タンタルアルミ膜が成膜される。これにより窒化タンタルアルミ膜においては、タンタルハロゲン化物ガスによる窒化タンタル成膜種の供給量と、ＤＭＡＨによるアルミニューム成膜種の供給量とによる組成比により作成され、これら窒化タンタル成膜種及びアルミニューム成膜種の供給量にあっては、それぞれ各生成元であるタンタルハロゲン化物ガス及びＤＭＡＨの供給量により高い精度で制御することができる。これによりこれらタンタルハロゲン化物ガス、ＤＭＡＨの流量の制御により、所望の組成比による窒化タンタルアルミ膜を簡易に作成することができる。
【００３４】
また請求項７、請求項９の構成によれば、液体吐出ヘッドに適用することにより、例えばこの液滴がインク液滴、各種染料の液滴、保護層形成用の液滴等である液体吐出ヘッド、この液滴が試薬等であるマイクロディスペンサー、各種測定装置、各種試験装置、この液滴がエッチングより部材を保護する薬剤であるパターン描画装置等に適用して、所望の組成比によるタンタルアルミ膜により発熱素子、耐キャビテーション層を作成し、組成のばらつきによる信頼性の劣化を防止することができる。また気相成長により発熱素子、耐キャビテーション層が作成されることにより、スパッタリングによる場合に比して、段差の部分でも十分なカバーレージを確保することができ、これによっても信頼性を向上することができる。
【００３５】
また請求項９、請求項１０の構成によれば、液滴がインク液滴、各種染料の液滴、保護層形成用の液滴等である液体吐出ヘッド、この液滴が試薬等であるマイクロディスペンサー、各種測定装置、各種試験装置、この液滴がエッチングより部材を保護する薬剤であるパターン描画装置等に適用して、所望の組成比による窒化タンタルアルミ膜により発熱素子、耐キャビテーション層を作成し、組成のばらつきによる信頼性の劣化を防止することができる。また気相成長により発熱素子、耐キャビテーション層が作成されることにより、スパッタリングによる場合に比して、段差の部分でも十分なカバーレージを確保することができ、これによっても信頼性を向上することができる。
【００３６】
また請求項１１、請求項１２の構成によれば、液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、所望の組成比によるタンタルアルミ膜により発熱素子、耐キャビテーション層を作成し、組成のばらつきによる信頼性の劣化を防止することができる。
【００３７】
また請求項１３、請求項１４の構成によれば、液体吐出ヘッドの製造方法に適用して、所望の組成比による窒化タンタルアルミ膜により発熱素子、耐キャビテーション層を作成し、組成のばらつきによる信頼性の劣化を防止することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００３９】
（１）第１の実施の形態
（１−１）実施の形態の構成
図２は、本発明の実施の形態に係るプリンタに適用されるプリンタヘッドを示す断面図である。プリンタヘッド１１は、発熱素子１２の上層にシリコン窒化膜による保護層１３、１４が形成された後、タンタルとアルミニュームとによる合金層により耐キャビテーション層１５が形成される。
【００４０】
すなわち図３（Ａ）に示すように、プリンタヘッド１１は、ウエハによるＮ型シリコン基板１６が洗浄された後、シリコン窒化膜（Ｓｉ３　Ｎ４　）が堆積される。続いてプリンタヘッド１１は、リソグラフィー工程、リアクティブエッチング工程によりシリコン基板１６が処理され、これによりトランジスタを形成する所定領域以外の領域よりシリコン窒化膜が取り除かれる。これらによりプリンタヘッド１１には、シリコン基板１６上のトランジスタを形成する領域にシリコン窒化膜が形成される。
【００４１】
続いてプリンタヘッド１１は、熱酸化工程によりシリコン窒化膜が除去されている領域に熱シリコン酸化膜が形成され、この熱シリコン酸化膜によりトランジスタを分離するための素子分離領域（ＬＯＣＯＳ：Ｌｏｃａｌ　Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　Ｏｆ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）１７が膜厚５００〔ｎｍ〕により形成される。なおこの素子分離領域１７は、その後の処理により最終的に膜厚２６０〔ｎｍ〕に形成される。さらに続いてプリンタヘッド１１は、シリコン基板１６が洗浄された後、トランジスタ形成領域にタングステンシリサイド／ポリシリコン／熱酸化膜構造のゲートが作成される。さらにソース・ドレイン領域を形成するためのイオン注入工程、酸化工程によりシリコン基板１６が処理され、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　）型によるトランジスタ１８、１９等が作成される。なおここでスイッチングトランジスタ１８は、２５〔Ｖ〕程度の耐圧を有するＭＯＳ型ドライバートランジスタであり、発熱素子の駆動に供するものである。これに対してスイッチングトランジスタ１９は、このドライバートランジスタを制御する集積回路を構成するトランジスタであり、５〔Ｖ〕の電圧により動作するものである。なおこの実施の形態においては、ゲート／ドレイン間に低濃度の拡散層が形成され、その部分で加速される電子の電界を緩和することで耐圧を確保してドライバートランジスタ１８が形成されるようになされている。
【００４２】
このようにしてシリコン基板１６上に、半導体素子であるトランジスタ１８、１９が作成されると、プリンタヘッド１１は、続いてＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）法によりリンが添加されたシリコン酸化膜であるＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　Ｓｉｌｉｃａｔｅ　Ｇｌａｓｓ　）膜、ボロンとリンが添加されたシリコン酸化膜であるＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ　Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　Ｓｉｌｉｃａｔｅ　Ｇｌａｓｓ　）膜２０が順次膜厚１００〔ｎｍ〕、５００〔ｎｍ〕により作成され、これにより全体として膜厚が６００〔ｎｍ〕による１層目の層間絶縁膜が作成される。
【００４３】
続いてフォトリソグラフィー工程の後、Ｃ４　Ｆ８　／ＣＯ／Ｏ２　／Ａｒ系ガスを用いたリアクティブイオンエッチング法によりシリコン半導体拡散層（ソース・ドレイン）上にコンタクトホール２１が作成される。
【００４４】
さらにプリンタヘッド１１は、希フッ酸により洗浄された後、スパッタリング法により、膜厚３０〔ｎｍ〕によるチタン、膜厚７０〔ｎｍ〕による窒化チタンバリアメタル、膜厚３０〔ｎｍ〕によるチタン、シリコンを１〔ａｔ％〕添加したアルミニューム、または銅を０．５〔ａｔ％〕添加したアルミニュームが膜厚５００〔ｎｍ〕により順次堆積される。続いてプリンタヘッド１１は、反射防止膜である窒化酸化チタン（ＴｉＯＮ）が膜厚２５〔ｎｍ〕により堆積され、これらにより配線パターン材料が成膜される。さらに続いてプリンタヘッド１１は、フォトリソグラフィー工程、ドライエッチング工程により、成膜された配線パターン材料が選択的に除去され、１層目の配線パターン２２が作成される。プリンタヘッド１１は、このようにして作成された１層目の配線パターン２２により、駆動回路を構成するＭＯＳ型トランジスタ１９を接続してロジック集積回路が形成される。
【００４５】
続いてプリンタヘッド１１は、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン：Ｓｉ（ＯＣ２　Ｈ５　）４　）を原料ガスとしたＣＶＤ法により層間絶縁膜であるシリコン酸化膜が堆積される。続いてプリンタヘッド１１は、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ　）を含む塗布型シリコン酸化膜の塗布とフッ素系ガスを用いたエッチバックとにより、シリコン酸化膜が平坦化され、これらの工程が２回繰り返されて１層目の配線パターン２２と続く２層目の配線パターンとの層間絶縁膜２３が膜厚４４０〔ｎｍ〕のシリコン酸化膜により形成される。
【００４６】
続いて図３（Ｂ）に示すように、プリンタヘッド１１は、タンタルアルミ膜が堆積され、これによりシリコン基板１６上に抵抗体膜が形成される。ここでこの実施の形態においては、この抵抗体膜をエッチングして発熱素子が形成される。このタンタルアルミ膜は、アルミニュームの含有量が４０〜６０〔ａｔ％〕であるように作成され、これによりアモルファス構造により作成されて、発熱素子においては、通電を繰り返しても特性が劣化しないようになされている。
【００４７】
この実施の形態においては、このタンタルアルミ膜がプラズマＣＶＤにより形成される。すなわちこのプラズマＣＶＤでは、タンタルハロゲン化物ガス（ＴａＣｌ５　又はＴａＢｒ５　）によるタンタル源ガスを水素活性種で還元することによりタンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、ＤＭＡＨ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｌｕｍｉｎｕｍｈｙｄｒｉｄｅ　〔（ＣＨ３　）２　ＡｌＨ〕）によるアルミ源ガスとこのタンタルの成膜種を含むプラズマ流とによりシリコン基板１６にタンタルアルミ膜を気相成長させる。
【００４８】
具体的に、プリンタヘッド１１は、ＥＣＲ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　ｒｅｓｏｎａｃｅ　：電子サイクロトロン共鳴）プラズマＣＶＤ装置に搭載されてタンタルアルミ膜が成膜される。ここで図１は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置１を示す断面図であり、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置１は、ＥＣＲプラズマ室２とＣＶＤ成膜室３とにより構成される。ＥＣＲプラズマ室２は、マイクロ波放射源４が設けられ、このマイクロ波放射源４からのマイクロ波（２．４５〔ＧＨｚ〕）がマイクロ波導入石英窓より導入されるようになされている。さらにＥＣＲプラズマ室２は、アルゴンガス、水素ガスが導入されるようになされ、これによりこれらアルゴンガス、水素ガスがマイクロ波により励起されてプラズマを形成し、水素活性種を生成するようになされている。すなわち水素ガスにおいては、マイクロ波によるプラズマ放電によりＨ２　→Ｈ２　＋ｅ−　→２Ｈ＋ｅ−　で表されるように水素活性種を生成する。
【００４９】
ＥＣＲプラズマ室２は、周囲に電磁コイルが設けられ、この電磁コイルによる磁場をプラズマに作用させて、電子をサイクロトロン運動させるようになされている。ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置１は、このサイクロトロン運動の周波数がマイクロ波の周波数と一致するように保持され、これによりサイクロトロン運動をマイクロ波に共鳴させ、高密度（１×１０１１〔ｃｍ−３〕程度）のプラズマを形成するようになされている。かくするにつきＥＣＲプラズマＣＶＤ装置１では、この場合、アルゴンガス、水素ガスにより高密度のアルゴン水素プラズマが形成されるようになされている。
【００５０】
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置１では、このアルゴン水素プラズマ流が発散磁場の勾配により、ＣＶＤ成膜室３に導入される。ＣＶＤ成膜室３は、加熱試料台が設けられ、この加熱試料台にウエハによるシリコン基板１６が配置され、さらにこの加熱試料台の下方に設けられた電磁コイルによりＥＣＲプラズマ室２からのプラズマ流がシリコン基板１６に収束される。
【００５１】
ＣＶＤ成膜室３は、ＥＣＲプラズマ室２に近い側からタンタルハロゲン化物ガスによるタンタル源ガスが導入され、シリコン基板１６に近い側からＤＭＡＨによるアルミ源ガスが導入される。ここでＴａＣｌ５　又はＴａＢｒ５　は、常温で固体であるため、昇華装置を用いて気化させて導入される。またＤＭＡＨは、常温で液体であるため、液体気化装置を用いて導入される。
【００５２】
これによりＣＶＤ成膜室３では、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種により還元してタンタルの成膜種を形成するようになされている。なおこの還元反応においては、タンタルハロゲン化物ガスがＴａＣｌ５　の場合、ＴａＣｌ５　＋５Ｈ→Ｔａ＋５ＨＣｌにより表され、タンタルハロゲン化物ガスがＴａＢｒ５　の場合、ＴａＢｒ５　＋５Ｈ→Ｔａ＋５ＨＢｒにより表される。なおこのときプラズマ中の電子、アルゴンがタンタルハロゲン化物ガス分子と衝突することにより、タンタルハロゲン化物ガス分子の乖離が促進され、タンタル成膜種の生成が促進される。
【００５３】
ＣＶＤ成膜室３では、このようにして生成されたタンタル成膜種が、ＤＭＡＨによるアルミ源ガスと共に、プラズマ流によりシリコン基板１６に導かれる。ここでシリコン基板１６は、加熱試料台により３００〜５００度に加熱されて保持される。これによりＣＶＤ成膜室３では、シリコン基板１６において、１／２〔（ＣＨ３　）２　ＡｌＨ〕→Ａｌ＋１／２〔（ＣＨ３　）３　Ａｌ〕＋３／２ＣＨ４　により表されるように、アルミ源ガスが熱分解し、アルミ成膜種が生成される。さらにこのようにして生成されたアルミ成膜種がタンタル成膜種と反応してシリコン基板１６に堆積し、タンタルアルミ膜が生成される。
【００５４】
なおこの実施の形態では、マイクロ波放射源４より１．０〜２．８〔ｋｗ〕によりマイクロ波を放射し、水素ガス流量、アルゴンガス流量は、それぞれ１００〜２００〔ｓｃｃｍ〕、１００〜２５０〔ｓｃｃｍ〕に設定した。またタンタルハロゲン化物ガスの流量は、３〜１０〔ｓｃｃｍ〕、アルミ源ガスの流量は、５〜２０〔ｓｃｃｍ〕に設定した。これらの条件で、この実施の形態では、目的とするタンタルアルミ膜の組成比に対応する流量により、タンタルハロゲン化物ガス、アルミ源ガスを導入してタンタルアルミ膜を生成する。
【００５５】
このようにして発熱素子の材料膜を形成すると、プリンタヘッド１１は、続いてフォトリゾグラフィー工程、ＢＣｌ３　／Ｃｌ２　ガスを用いたドライエッチング工程により、余剰なタンタルアルミ膜が除去され、発熱素子１２が作成される。なおこの実施の形態においては、膜厚８３〔ｎｍ〕によるタンタルアルミ膜が堆積され、また折り返し形状により発熱素子１２が形成され、これにより発熱素子１２の抵抗値が１４０〔Ω〕となるようになされている。なお発熱素子１２においては、正方形形状により形成することも可能であり、この場合は、膜厚５０〔ｎｍ〕によるタンタルアルミ膜を堆積して形成することにより抵抗値は６０〔Ω〕となる。
【００５６】
続いて図４（Ｃ）に示すように、プリンタヘッド１１は、ＣＶＤ法により膜厚３００〔ｎｍ〕によるシリコン窒化膜が堆積され、発熱素子１２の保護層１３が形成される。続いて図４（Ｄ）に示すように、フォトリゾグラフィー工程、ＣＨＦ３　／ＣＦ４　／Ａｒガスを用いたドライエッチング工程により、所定箇所のシリコン窒化膜が除去され、これにより発熱素子１２を配線パターンに接続する部位が露出される。さらにＣＨＦ３　／ＣＦ４　／Ａｒガスを用いたドライエッチング工程により、層間絶縁膜２３に開口を形成してビアホール２４が作成される。
【００５７】
さらに図５（Ｅ）に示すように、プリンタヘッド１１は、スパッタリング法により、膜厚２００〔ｎｍ〕によるチタン、シリコンを１〔ａｔ％〕添加したアルミニューム、または銅を０．５〔ａｔ％〕添加したアルミニュームが膜厚６００〔ｎｍ〕により順次堆積される。続いてプリンタヘッド１１は、膜厚２５〔ｎｍ〕による窒化酸化チタンが堆積され、これにより反射防止膜が形成される。これらによりプリンタヘッド１１は、配線パターン材料２５が成膜される。
【００５８】
続いて図５（Ｆ）に示すように、フォトリソグラフィー工程、ＢＣｌ３　／Ｃｌ２　ガスを用いたドライエッチング工程により、成膜した配線パターン材料２５が選択的に除去され、２層目の配線パターン２６が作成される。プリンタヘッド１１は、この２層目の配線パターン２６により、電源用の配線パターン、アース用の配線パターンが作成され、またドライバートランジスタ１８を発熱素子１２に接続する配線パターンが作成される。なお発熱素子１２の上層に取り残されたシリコン窒化膜１３にあっては、この配線パターン作成の際のエッチング工程において、発熱素子１２の保護層として機能する。
【００５９】
続いて図６（Ｇ）に示すように、プリンタヘッド１１は、ＣＶＤ法によりインク保護層、絶縁層として機能するシリコン窒化膜１４が膜厚４００〔ｎｍ〕により堆積される。さらに熱処理炉において、４％の水素を添加した窒素ガスの雰囲気中で、又は１００％の窒素ガス雰囲気中で、４００度、６０分間の熱処理が実施される。これによりプリンタヘッド１１は、トランジスタ１８、１９の動作が安定化され、さらに１層目の配線パターン２２と２層目の配線パターン２６との接続が安定化されてコンタクト抵抗が低減される。
【００６０】
続いてプリンタヘッド１１は、発熱素子の抵抗体膜を作成したと同様に、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置によるプラズマＣＶＤによりタンタルアルミ膜を膜厚２００〔ｎｍ〕により堆積する。ここでこのタンタルアルミ膜においては、所望する組成比に対応する流量により、タンタルハロゲン化物ガス、アルミ源ガスの流量を設定して成膜され、これによりβ−タンタルの結晶粒界にアルミニュームが存在する構造により作成される。プリンタヘッド１１は、このタンタルアルミ膜をエッチングして耐キャビテーション層１５が形成され、これにより下層の保護層の損傷を有効に回避し、信頼性を向上するようになされている。
【００６１】
すなわちプリンタヘッド１１は、続いてフォトレジスト処理、ＢＣｌ３　／Ｃｌ２　ガスを用いたドライエッチング処理により、この材料膜が所定形状によりエッチング処理され、これにより図７（Ｈ）に示すように、耐キャビテーション層１５が形成される。
【００６２】
このようにして耐キャビテーション層１５が形成されると、プリンタヘッド１１は、各チップ毎にスクライビングされた後、図２に示すように、ドライフィルム３１、オリフィスプレート３２が順次積層される。ここで例えばドライフィルム３１は、有機系樹脂により構成され、圧着により配置された後、インク液室、インク流路に対応する部位が取り除かれ、その後硬化される。これに対してオリフィスプレート３２は、発熱素子１２の上に微小なインク吐出口であるノズル３４を形成するように所定形状に加工された板状部材であり、接着によりドライフィルム３１上に保持される。これによりプリンタヘッド１１は、ノズル３４、インク液室３５、このインク液室にインクを導くインク流路等が形成されて作成される。
【００６３】
プリンタヘッド１１は、このようなインク液室３５が紙面の奥行き方向に連続するように形成され、これによりラインヘッドを構成するようになされている。
【００６４】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、プリンタヘッド１１は、半導体基板であるＮ型シリコン基板１６に素子分離領域１７が作成されて半導体素子であるトランジスタ１８、１９が作成され、絶縁層２０により絶縁されて１層目の配線パターン２２が作成される。また続いて絶縁層２３、発熱素子１２が作成された後、保護層１３、２層目の配線パターン２６が作成される。さらに保護層１４が作成された後、熱処理により配線パターン間、配線パターンと発熱素子等の間の接続が安定化された後、耐キャビテーション層１５、インク液室３５、ノズル３４が順次形成されて作成される（図２〜図７）。
【００６５】
このプリンタは、このようにして作成されたプリンタヘッド１１のインク液室３５にインクが導かれ、トランジスタ１８、１９による発熱素子１２の駆動により、インク液室３５に保持したインクが加熱されて気泡が発生し、この気泡によりインク液室３５内の圧力が急激に増大する。プリンタでは、この圧力の増大によりインク液室３５のインクがインク液滴としてノズル３４から飛び出し、このインク液滴が印刷対象である用紙等に付着する。
【００６６】
プリンタでは、このような発熱素子１２の駆動が間欠的に繰り返され、これにより所望の画像等が印刷対象に印刷される。またプリンタヘッド１１においては、この発熱素子の間欠的な駆動により、インク液室３５内において、気泡の発生、気泡の消滅が繰り返され、これにより機械的な衝撃であるキャビテーションが発生する。プリンタヘッド１１では、このキャビテーションによる機械的な衝撃が耐キャビテーション層１５により緩和され、これにより保護層である耐キャビテーション層１５により発熱素子１２が保護される。またこの耐キャビテーション層１５と保護層１３、１４とにより発熱素子１２へのインクの直接の接触が防止され、これによっても発熱素子１２が保護される。
【００６７】
しかして発熱素子１２においては、このように間欠的な駆動により発熱して、この発熱による熱が保護層１３、１４、耐キャビテーション層１５を介してインク液室３５のインクに伝搬し、インクの温度上昇によりインク液室３５内に気泡が発生する。この実施の形態に係るプリンタヘッド１１においては、このような発熱素子１２の熱の熱伝導経路である耐キャビテーション層１５がタンタルの結晶粒界にアルミニュームが存在するように作成されており、アルミニュームにおいては、塑性に富むことにより、発熱素子１２の熱により増大するタンタルの結晶粒による圧縮応力を粒界中のアルミニュームにより緩和することができ、これにより下層の保護層１３、１４に加わる圧縮応力を低減することができる。これによりプリンタヘッド１１は、タンタルの結晶粒界にアルミニュームを有するタンタルとアルミニュームとの合金により耐キャビテーション層１５を作成して、保護層１３、１４の損傷を防止し、信頼性の劣化を有効に回避することができるようになされている。
【００６８】
またこのようなタンタルとアルミニュームとの合金においては、鉄等の半導体製造工程に有害な物質を含んでいないことにより、半導体製造工程によりプリンタヘッドを作成する場合でも、種々の障害の発生を有効に回避することができる。
【００６９】
またタンタルとアルミニュームとの合金においては、タンタル、アルミニュームが半導体製造プロセスで十分に加工実績のある材料であり、その分、製造プロセスにおいて、十分な信頼性を確保することができる。また塩素系（ＢＣｌ３　／Ｃｌ２　）ガスを用いてＲＩＥ加工することができ、これにより簡易に保護層である耐キャビテーション層１５を作成することができる。
【００７０】
これに対して発熱素子１２においては、耐キャビテーション層１５に比してアルミニュームの含有率が高く設定されてなる、アルミニュームの含有率が４０〜６０〔ａｔ％〕のタンタルアルミ膜により形成され、これによりアモルファス構造により形成され、繰り返し通電する場合でも、断線等の事故を有効に回避することができる。
【００７１】
プリンタヘッド１１においては、これら耐キャビテーション層１５、発熱素子１２を構成するタンタルアルミ膜が、タンタルハロゲン化物ガス（ＴａＣｌ５　又はＴａＢｒ５　）を水素活性種で還元することによりタンタルの成膜種を含むプラズマ流を生成し、ＤＭＡＨによるアルミ源ガスとこのタンタルの成膜種を含むプラズマ流とによりシリコン基板１６にタンタルアルミ膜を気相成長させて作成することにより、これら２種類のガスの流量を種々に調整するだけで、流量に対応する組成比により簡易にタンタルアルミ膜を作成することができる。これによりこの実施の形態においては、所望の組成比によるタンタルアルミ膜等を簡易に作成することができる。
【００７２】
すなわちこのＣＶＤ法による成膜においては、ＴａＣｌ５　、ＴａＢｒ５　によりタンタルハロゲン化物ガスによりタンタルの成膜種が供給される一方で、ＤＭＡＨの熱分解によりアルミニュームの成膜種が供給され、これらの成膜種が反応してタンタルアルミ膜が成膜される。これによりタンタルアルミ膜においては、タンタルハロゲン化物ガスによるタンタル成膜種の供給量と、ＤＭＡＨによるアルミニューム成膜種の供給量とによる組成比により作成され、これらタンタル成膜種及びアルミニューム成膜種の供給量にあっては、それぞれ各生成元であるタンタルハロゲン化物ガス及びＤＭＡＨの供給量により高い精度で制御することができる。
【００７３】
すなわちこれら２種類のガスの流量は一般にマスフローコントローラーにより制御され、このマスフローコントローラーは、近年、デジタル化も進んでおり、その流量制御は正確なものである。これによりこの実施の形態においては、原料ガスの流量を可変させて、タンタルアルミ膜の組成比を細かく制御することができ、スパッタリングによる場合に比べ容易かつ正確に所望する組成比によりタンタルアルミ膜を成膜することができる。
【００７４】
なお特許第３２５４９９７号に開示されているように、プラズマＣＶＤにおいては、金属ハロゲン化物ガスとプラズマとが反応してプラズマ中の水素分子が乖離し、その結果発生する水素原子の発光をモニタすることにより、金属ハロゲン化物ガスの含有量が低い場合でも、平滑性に優れた金属膜の生成条件を簡易に設定することができる特徴がある。
【００７５】
なおこの実施の形態においては、反応過程において、ＤＭＡＨの熱分解で発生したＣＨ４　が乖離し、その結果発生する炭素がタンタルアルミ膜中に取り込まれることが懸念されるが、水素ガスの流量を多くすることにより、このようにして生成された炭素を水素活性種と再反応させることができ、これによりタンタルアルミ膜中への炭素の取り込みを防止することができる。
【００７６】
またこのようにして生成されるタンタルアルミ膜においては、スパッタリングによる場合に比して、段差の部分でも十分なカバーレージを確保することができ、これによっても耐キャビテーション層、発熱素子に適用してプリンタヘッドの信頼性が向上される。
【００７７】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元して生成したタンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとによりタンタルアルミ膜を気相成長させることにより、所望の組成比によるタンタルアルミ膜等を簡易に作成することができるようにする。これによりプリンタヘッドにおいては、耐キャビテーション層に適用して耐キャビテーション層の圧縮応力による保護層の劣化を防止し、これにより信頼性の劣化を防止することができる。また発熱素子に適用して、通電による特性の劣化を防止し、これにより信頼性の劣化を防止することができる。またスパッタリングによる場合に比して、段差の部分でも十分なカバーレージを確保することができ、これによっても信頼性を向上することができる。
【００７８】
（２）第２の実施の形態
図８は、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマＣＶＤ装置を示す断面図である。この実施の形態においては、このプラズマＣＶＤ装置により発熱素子、耐キャビテーション層を窒化タンタルアルミにより作成する。なおこの実施の形態に係るプリンタヘッドにおいては、このように発熱素子、耐キャビテーション層がこのプラズマＣＶＤ装置を用いて窒化タンタルアルミにより作成される点を除いて、第１の実施の形態に係るプリンタヘッドと同一に構成される。
【００７９】
ここでこのプラズマＣＶＤ装置では、アルゴンガス、水素ガスに加えて、窒素源ガスが導入される点を除いて、第１の実施の形態に係るプラズマＣＶＤ装置１と同一に構成される。このプラズマＣＶＤ装置では、この窒素源ガスに窒素（Ｎ２　）ガス又はアンモニア（ＮＨ３　）ガスが適用されるようになされている。
【００８０】
これによりこの実施の形態においては、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させて生成した窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとにより窒化タンタルアルミ膜を気相成長させるようになされている。
【００８１】
すなわちこのプラズマＣＶＤ装置では、マイクロ波による水素ガスが励起されて水素活性種が生成され、この水素活性種がタンタルハロゲン化物ガスを還元する。これによりタンタルの成膜種を含むプラズマ流が生成される。プラズマＣＶＤ装置では、水素ガスと共にアルゴンガス、窒素源ガスが導入されていることにより、これらのガスもマイクロ波により励起され、窒素源ガスに窒素ガスを適用した場合には、Ｎ２　＋ｅ−　→２Ｎ＋ｅ−　により示されるように、窒素活性種が生成される。また窒素源ガスにアンモニアガスを適用した場合には、窒素が乖離して窒素活性種が生成される。これによりプラズマＣＶＤ装置では、水素活性種による還元作用により生成されたタンタルが、この窒素活性種と反応して窒化タンタル（ＴａＮ）が生成される。なおこれら全体の反応は、タンタルハロゲン化物ガスがＴａＣｌ５　の場合、ＴａＣｌ５　＋５Ｈ＋Ｎ→ＴａＮ＋５ＨＣｌにより表され、タンタルハロゲン化物ガスがＴａＢｒ５　の場合、ＴａＢｒ５　＋５Ｈ＋Ｎ→ＴａＮ＋５ＨＢｒにより表される。
【００８２】
またプラズマＣＶＤ装置では、このようにな窒化タンタルの成膜種を有するプラズマ流がＤＭＡＨと共にシリコン基板１６に導かれ、ＤＭＡＨにおいては、第１の実施の形態について上述したように、熱分解してアルミニュームの成膜種を生成する。これによりこのプラズマＣＶＤ装置では、これら窒化タンタルの成膜種、アルミニュームの成膜種が反応してシリコン基板に窒化タンタルアルミ膜が成膜される。
【００８３】
なおこの実施の形態では、マイクロ波放射源４より周波数２．４５〔ＧＨｚ〕、１．０〜２．８〔ｋｗ〕によりマイクロ波を放射し、加熱試料台によりシリコン基板１６を３００〜５００度に加熱して保持した。また水素ガス流量、アルゴンガス流量は、それぞれ１００〜２００〔ｓｃｃｍ〕、１００〜２５０〔ｓｃｃｍ〕に設定した。また窒素源ガス流量は、２〜５〔ｓｃｃｍ〕に設定し、タンタルハロゲン化物ガスの流量は、３〜１０〔ｓｃｃｍ〕、アルミ源ガスの流量は、５〜２０〔ｓｃｃｍ〕に設定した。これらの条件で、この実施の形態では、目的とするタンタルアルミ膜の組成比に対応する流量により、タンタルハロゲン化物ガス、アルミ源ガスを導入して窒化タンタルアルミ膜を生成した。
【００８４】
すなわちこのようにして窒化タンタルアルミ膜を生成する場合でも、窒化タンタルアルミ膜においては、タンタルハロゲン化物ガスによる窒化タンタル成膜種の供給量と、ＤＭＡＨによるアルミニューム成膜種の供給量とによる組成比により作成され、これら窒化タンタル成膜種及びアルミニューム成膜種の供給量にあっては、それぞれ各生成元であるタンタルハロゲン化物ガス及びＤＭＡＨの供給量により高い精度で制御することができる。これによりこれらタンタルハロゲン化物ガス、ＤＭＡＨの流量の制御により、所望の組成比による窒化タンタルアルミ膜を簡易に作成することができる。
【００８５】
またこのようにして窒化タンタルアルミ膜にあっては、発熱素子に適用して、タンタルアルミ膜による場合に比して、抵抗値を増大させることができ、その分発熱素子に流す電流値を小さくすることができる。因みに、第１の実施の形態と同一形状による折り返し形状により膜厚１００〔ｎｍ〕で発熱素子を作成した場合、１２０〜３２０〔Ω〕の抵抗値を確保することができ、また正方形形状による場合には、膜厚５０〔ｎｍ〕により発熱素子を作成して８０〜１６０〔Ω〕の抵抗値を確保することができた。
【００８６】
第２の実施の形態によれば、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させて生成した窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとにより窒化タンタルアルミ膜を気相成長させることにより、所望の組成比による窒化タンタルアルミ膜等を簡易に作成することができる。
【００８７】
これによりプリンタヘッドにおいては、耐キャビテーション層に適用して耐キャビテーション層の圧縮応力による保護層の劣化を防止し、信頼性の劣化を防止することができる。また発熱素子に適用して、通電による特性の劣化を防止し、これにより信頼性の劣化を防止することができる。またスパッタリングによる場合に比して、段差の部分でも十分なカバーレージを確保することができ、これによっても信頼性を向上することができる。
【００８８】
（３）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置によりタンタルアルミ膜、窒化タンタルアルミ膜を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置に代えて、ＩＣＰ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｐｌａｓｍａ：誘導結合）型プラズマＣＶＤ装置、ヘリコン波プラズマＣＶＤ装置等を広く適用することができる。
【００８９】
また上述の実施の形態においては、発熱素子、耐キャビテーション層の双方をタンタルアルミ膜、窒化タンタルアルミ膜により成膜する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば発熱素子においては、窒化チタン等の適用も考えられることにより、何れか一方のみタンタルアルミ膜、窒化タンタルアルミ膜により成膜する場合にも広く適用することができる。
【００９０】
また上述の実施の形態においては、本発明をプリンタヘッドの作成工程に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば種々の集積回路の作成工程において、配線パターンの下地材としてタンタルアルミ膜を成膜する場合等、種々の工程において、タンタルアルミ膜、窒化タンタルアルミ膜を成膜する場合に広く適用することができる。
【００９１】
また上述の実施の形態においては、本発明をプリンタヘッドに適用してインク液滴を飛び出させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、インク液滴に代えて各種染料の液滴、保護層形成用の液滴等であるプリンタヘッド、さらには液滴が試薬等であるマイクロディスペンサー、各種測定装置、各種試験装置、液滴がエッチングより部材を保護する薬剤である各種のパターン描画装置等に広く適用することができる。
【００９２】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、タンタルハロゲン化物ガスを水素活性種で還元して生成したタンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとによりタンタルアルミ膜を気相成長させることにより、さらにはタンタルハロゲン化物ガスを水素活性種、窒素活性種と反応させて生成した窒化タンタルの成膜種を含むプラズマ流とＤＭＡＨとにより窒化タンタルアルミ膜を気相成長させることにより、所望の組成比によるタンタルアルミ膜等を簡易に作成することができる。
【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プリンタヘッドの製造工程に適用されるプラズマＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るプリンタヘッドを示す断面図である。
【図３】図２のプリンタヘッドの作成工程の説明に供する断面図である。
【図４】図３の続きを示す断面図である。
【図５】図４の続きを示す断面図である。
【図６】図５の続きを示す断面図である。
【図７】図６の続きを示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るプリンタヘッドの製造工程に適用されるプラズマＣＶＤ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１……プラズマＣＶＤ装置、１１……プリンタヘッド、１６……シリコン基板、１２……発熱素子、１３、１４……保護層、１５……耐キャビテーション層、１８、１９……トランジスタ、２２、２６……配線パターン
【図１】
2004076139.tif 000003
【図２】
2004076139.tif 000004
【図３】
2004076139.tif 000005
【図４】
2004076139.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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