用于制造液体排出头的方法技术

一种用于制造液体排出头的方法，包括：将含有金属氮化物的第一层设置于硅基板的一个面的与供给口对应的至少一部分；将第二层设置于第一层上，第二层由铝、铜和金中的任何一种及其的合金构成；通过反应离子蚀刻沿从相反面朝向该一个面的方向蚀刻硅基板的与供给口对应的部分，使得蚀刻区域到达第一层；以及去除第一层的与供给口对应的部分，然后去除第二层的与供给口对应的部分，由此形成供给口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
作为用于制造喷墨记录头的方法，其中该喷墨记录头作为液体排出头的代表例并 且适用于喷墨记录方法(液体喷射记录方法)，美国专利第6555480号公报公开了通过反应 离子蚀刻(RIE)形成贯通硅基板的供墨口的方法。此外，美国专利第2009/0065472号公报公开了一种在通过反应离子蚀刻在硅基 板上形成供给口时使用金属铝层作为蚀刻停止层(etch-stop layer)以及限定铝层中的开 口形状的方法。根据该方法，认为能够在通过反应离子蚀刻蚀刻硅时抑制槽口(notching) 的出现。但是，当被用作停止层的例如铝等金属扩散到硅基板中时，在停止层中会产生空 隙(void)，从而，耐蚀刻性将会丧失。此外，需要关注的是，用于形成供给口的RIE归因于扩 散到硅基板中的铝而不能顺利进行。这种现象的原因应该是因为，尽管例如通常使用例如 SF6等含氟气体(fluorine gas)进行硅的反应离子蚀刻，但是铝不会被含氟气体蚀刻，而将 以氟化铝的形式残留。因为铝溶解于用于硅的晶体各向异性湿法蚀刻的蚀刻溶液，所以当 采用湿法蚀刻时不用考虑这样的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种，该方法能够通过干法蚀刻以高的精 度和高的产量(yield)在硅基板上形成液体供给口。根据本专利技术的一个方面，提供一种，该液体排出头包 括硅基板，其具有一个面；能量产生元件，其用于产生排出液体用的能量并被设置在所述 一个面侧；以及供给口，其被设置成贯通所述硅基板的所述一个面以及所述一个面的相反 面，用于将液体供给到所述能量产生元件，所述方法包括将含有金属氮化物的第一层设置 于所述硅基板的所述一个面上的至少与所述供给口对应的部分；将第二层设置于所述第一 层上，所述第二层由铝、铜和金中的任何一种或者由它们中的多个的合金构成；通过反应离 子蚀刻沿从所述相反面朝向所述一个面的方向蚀刻所述硅基板的与所述供给口对应的部 分，使得蚀刻区域到达所述第一层；以及去除所述第一层的与所述供给口对应的部分，然后 去除所述第二层的与所述供给口对应的部分，由此形成所述供给口。根据本专利技术的上述方面，可以提供一种，该方法能够 通过干法蚀刻以高的精度和高的产量在硅基板上形成液体供给口。根据下面参考附图对示例性实施方式的说明，本专利技术的其它特性将变得清楚。附图说明图1A、图1B、图IC和图ID是示出本专利技术的第一实施方式的示意性截面图。图2A、图2B、图2C、图2D和图2E是示出本专利技术的第一实施方式的示意性截面图。图3是示出根据本专利技术的第一实施方式的喷墨记录头的示意性立体图。图4是示出本专利技术的第二实施方式的示意性截面图。图5A和图5B是示出喷墨记录头的制造过程的与图IA至图ID中示出的截面相同 的截面的截面图。具体实施例方式现在将参考附图详细说明本专利技术的优选实施方式。下文中，将说明本专利技术的典型实施方式，并将说明根据本专利技术的用于制造液体排 出头的方法。在下面的说明中，尽管以喷墨记录头作为本专利技术的应用示例来说明，但本专利技术 的应用范围并不局限于此，本专利技术能够应用于印刷电子电路和制造生物芯片用的液体排出 头等。作为液体排出头的示例，除了喷墨记录头外，还将提及滤色器制造头(color filter manufacturinghead)0(实施方式1)现在将根据附图详细说明本专利技术的优选实施方式。图3是示出根据本实施方式的喷墨记录头的示例的立体图。喷墨记录头4包括喷 墨记录头基板3和具有排出口 31的喷嘴构件30，喷嘴构件30设置在喷墨记录头基板3上。图IA至图ID是示意性地示出本专利技术的第一实施方式的截面过程图(sectional process views)，并且是沿图3中的线A-A’截取的截面图，其中该线垂直于基板切割喷墨 记录头。在本实施方式中，通过在形成停止层之前形成阻挡层(barrier layer) 12，从而可 以使用易扩散到硅基板中的例如铝等金属来形成停止层。首先，如图IA所示，用于形成作为第一层的阻挡层12的材料层9设置于具有绝缘 膜23的硅基板1上。材料层9由具有热稳定性而不会扩散的、具有化学稳定性的和具有低 比电阻(lowspecific resistance)的材料形成。对于这种材料，优选地使用金属氮化物， 更为优选地，使用例如TaN、TiN, TaSiN或WSiN等的金属氮化物。接着，如图IB所示，材料层9被蚀刻以形成阻挡层(第一层)12和发热电阻层22， 该发热电阻层22构成能量产生元件的一部分，其中能量产生元件用于产生排出液体用的 能量。包含金属氮化物的第一层被设置于硅基板的一个面上的至少与供给口对应的部分。阻挡层12由具有热稳定性而不会扩散的、具有化学稳定性的和具有低比电阻的 材料形成。对于这种材料，优选地使用金属氮化物，更为优选地，使用例如TaN、TiN, TaSiN 或WSiN等的金属氮化物。此外，阻挡层具有IOOnm到500nm的厚度并且其上重叠有铝制停 止层，由此具有一定宽度的表面面积。从而，阻挡层具有低电阻，因此，导致槽口出现的电荷 累禾只(thecharging of electric charges)不会发生0接着，如图IC所示，用于形成作为第二层的停止层10的导电材料层8被设置成覆 盖阻挡层12和电阻层22。接着，如图ID所示，导电材料层8被蚀刻，从而由导电材料层8形成停止层10和 配线层21。电阻层22的与配线层21和配线层21相互之间的间隙对应的部分20用作产生 热能的部分。4本专利技术中的停止层具有抵抗在后续过程中进行的反应离子蚀刻的耐蚀刻性并且 由导电材料构成。通过由导电材料形成停止层，在后续的反应离子蚀刻过程中能够电连接 停止层和硅基板。由此，能够减少电荷的累积，并能够抑制槽口的出现。构成停止层的导电材料没有特别的限制，而只要具有导电性和耐蚀刻性即可，这 样的材料的示例包括铝、铜和金。在这些材料中，从易于后续去除的角度考虑，铝是更为优 选的。可通过例如溅射或真空沉积这些导电材料而形成停止层。此外，停止层被形成为比通过后续的反应离子蚀刻过程而形成于硅基板表面的开 口大。也就是说，停止层形成有大表面面积，停止层位于通过后续的反应离子蚀刻过程而形 成于硅基板表面的开口上侧并覆盖该开口。此外，本专利技术的停止层具有控制CH距离(参见 图2E)的效果，该CH距离是供给口 33的靠近通道7的边缘2与能量产生部20的中央部之 间的距离。如上所述，本专利技术的停止层优选被构造成主要包含铝。然而，当停止层中的例如铝 等金属扩散到硅基板中时，担心的是，在停止层中产生空隙，因此耐蚀刻性丧失。此外，扩散 到硅基板中的铝会在用于形成供给口的RIE期间导致蚀刻缺陷。这种现象的原因应该是因 为，尽管例如通常使用例如SF6等含氟气体进行硅的反应离子蚀刻，但是铝将不会被含氟气 体蚀刻，而将以氟化铝的形式残留。由于铝溶解于碱性溶液，所以在使用碱性溶液的传统湿 法蚀刻中不会出现这种问题。作为防止例如铝等金属扩散的另一种方法，停止层可以由例 如Al-Si膜等合金形成。但是，局限在于，如果过多地增大Si的浓度，当去除停止层时，Si 会以粒状形式残留或沉淀，由此导致排出头的质量出现问题。本实施方式能够解决这样的 问题。此外，根据本实施方式，阻挡层残留于硅基板表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造液体排出头的方法，该液体排出头包括：硅基板，其具有一个面；能量产生元件，其用于产生排出液体用的能量并被设置在所述一个面侧；以及供给口，其被设置成贯通所述硅基板的所述一个面以及所述一个面的相反面，用于将液体供给到所述能量产生元件，所述方法包括：将含有金属氮化物的第一层设置于所述硅基板的所述一个面上的至少与所述供给口对应的部分；将第二层设置于所述第一层上，所述第二层由铝、铜和金中的任何一种及其合金构成；通过反应离子蚀刻沿从所述相反面朝向所述一个面的方向蚀刻所述硅基板的与所述供给口对应的部分，使得蚀刻区域到达所述第一层；以及去除所述第一层的与所述供给口对应的部分，然后去除所述第二层的与所述供给口对应的部分，由此形成所述供给口。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：早川和宏，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]