特開 2024-154531 サーマルプリントヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024154531

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】サーマルプリントヘッド

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/335 20060101AFI20241024BHJP

【ＦＩ】

B41J2/335 101C

B41J2/335 101J

B41J2/335 101G

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023068378

(22)【出願日】2023-04-19

(71)【出願人】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】仲谷 吾郎

【テーマコード（参考）】

2C065

【Ｆターム（参考）】

2C065HA02

2C065HA05

(57)【要約】

【課題】歩留まりが改善し得るサーマルプリントヘッドを提供する。
【解決手段】サーマルプリントヘッド１は、シリコン基板１０を備える。シリコン基板１０は、主面１１を有する。シリコン基板１０は、主面１１上に凸部１４を有する。主面１１に対して垂直な方向をｚ方向とする。凸部１４は、頂点１４ｐを有する。頂点１４ｐは、主面１１からｚ方向において最も離れた点である。ｚ方向に沿ったシリコン基板１０の断面において、頂点１４ｐからｚ方向において２００μｍ以内のシリコン基板１０の領域Ａ１における欠陥密度は０．０２個／μｍ^２以下である。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主面を有するシリコン基板を備え、
前記シリコン基板は、前記主面上に凸部を有し、
前記主面に対して垂直な方向をｚ方向とすると、
前記凸部は、前記主面から前記ｚ方向において最も離れた点である頂点を有し、
前記ｚ方向に沿った前記シリコン基板の断面において、
前記頂点から前記ｚ方向において２００μｍ以内の前記シリコン基板の領域における欠陥密度が０．０２個／μｍ^２以下である、サーマルプリントヘッド。

【請求項2】

前記断面において、
前記領域における欠陥密度が０．００４個／μｍ^２以下である、請求項１に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項3】

前記断面において、
前記ｚ方向における前記シリコン基板の中央部における欠陥密度が０．００４個／μｍ^２以上である、請求項２に記載のサーマルプリントヘッド。

【請求項4】

前記シリコン基板は、前記主面上に凹部を有し、
前記凸部は、前記凹部を覆う充填剤によって構成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、サーマルプリントヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０２２－１８０１５２号公報（特許文献１）は、凸部を有する基板を備えるサーマルプリントヘッドを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１８０１５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、基板に起因する不良が発生する場合があり、サーマルプリントヘッドの歩留まりにおいて改善の余地がある。

【0005】

本開示の目的は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、本開示の目的は、歩留まりが改善し得るサーマルプリントヘッドを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のサーマルプリントヘッドは、シリコン基板を備える。シリコン基板は、主面を有する。シリコン基板は、主面上に凸部を有する。主面に対して垂直な方向をｚ方向とする。凸部は、頂点を有する。頂点は、主面からｚ方向において最も離れた点である。ｚ方向に沿ったシリコン基板の断面において、頂点からｚ方向において２００μｍ以内のシリコン基板の領域における欠陥密度は０．０２個／μｍ^２以下である。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、歩留まりが改善し得るサーマルプリントヘッドが提供され得る。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの概略断面図である。

【図2】図２は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの概略平面図である。

【図3】図３は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの概略部分拡大平面図である。

【図4】図４は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの概略部分拡大断面図である。

【図5】図５は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの製造方法における一工程を示す概略部分拡大断面図である。

【図6】図６は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの製造方法における図５に示される工程の次工程を示す概略部分拡大断面図である。

【図7】図７は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの製造方法における図６に示される工程の次工程を示す概略部分拡大断面図である。

【図8】図８は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの製造方法における図７に示される工程の次工程を示す概略部分拡大断面図である。

【図9】図９は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの製造方法における図８に示される工程の次工程を示す概略部分拡大断面図である。

【図10】図１０は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの製造方法における図９に示される工程の次工程を示す概略部分拡大断面図である。

【図11】図１１は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの製造方法における図１０に示される工程の次工程を示す概略部分拡大断面図である。

【図12】図１２は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの製造方法における図１１に示される工程の次工程を示す概略部分拡大断面図である。

【図13】図１３は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの製造方法における図１２に示される工程の次工程を示す概略部分拡大断面図である。

【図14】図１４は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの製造方法における図１３に示される工程の次工程を示す概略部分拡大断面図である。

【図15】図１５は、実施の形態２のサーマルプリントヘッドの概略部分拡大断面図である。

【図16】図１６は、実施の形態２のサーマルプリントヘッドの製造方法における一工程を示す概略部分拡大断面図である。

【図17】図１７は、実施の形態２のサーマルプリントヘッドの製造方法における図１６に示される工程の次工程を示す概略部分拡大断面図である。

【図18】図１８は、実施の形態２のサーマルプリントヘッドの製造方法における図１７に示される工程の次工程を示す概略部分拡大断面図である。

【図19】図１９は、実施の形態２のサーマルプリントヘッドの製造方法における図１８に示される工程の次工程を示す概略部分拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図面に基づいて本開示の実施の形態の詳細について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。以下に記載する実施の形態の少なくとも一部の構成を任意に組み合わせてもよい。

【0010】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの概略断面図である。図２は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの概略平面図である。図３は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの概略部分拡大平面図である。図４は、実施の形態１のサーマルプリントヘッドの概略部分拡大断面図である。

【0011】

サーマルプリントヘッド１は、複数の発熱部３１（図３を参照）を選択的に発熱させることによって、感熱紙などの印刷媒体４７に印字を施す電子デバイスである。サーマルプリントヘッド１は、シリコン基板１０と、金属層１６と、絶縁層１５と、配線層２０と、抵抗体層３０と、保護層３３と、駆動回路３５と、導電ワイヤ３６，３７と、コネクタ４０と、封止部材４３と、ヒートシンク４９とを主に備える。

【0012】

図４に示されるように、シリコン基板１０は、主面１１と、主面１１とは反対側の裏面１２とを有する。主面１１と裏面１２とは、各々、ｘ方向と、ｘ方向に垂直なｙ方向とに延在している。ｘ方向は、シリコン基板１０の長手方向であり、サーマルプリントヘッド１の主走査方向である。ｙ方向は、シリコン基板１０の短手方向であり、サーマルプリントヘッド１の副走査方向である。ｚ方向は、シリコン基板１０の厚さ方向である。主面１１の法線方向は、ｘ方向及びｙ方向に垂直なｚ方向である。主面１１は、＋ｚ方向を向いている。裏面１２は、－ｚ方向を向いている。

【0013】

図３および図４に示されるように、シリコン基板１０は主面１１上に凸部１４を有する。凸部１４は、後述するように、たとえば水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液によるウェットエッチングを用いて形成される。凸部１４の高さｈは、例えば、１７５μｍである。凸部１４の高さｈは、例えば、２００μｍ以下である。凸部１４の高さｈは、１５０μｍ以下であってもよい。凸部１４の高さｈは、５０μｍ以上であってもよい。本明細書において、凸部１４の高さｈは、主面１１からの凸部１４の最大高さである。主面１１の平面視において、凸部１４の長手方向はｘ方向であり、凸部１４の短手方向はｙ方向である。凸部１４の高さｈ方向は、ｚ方向である。

【0014】

凸部１４は、頂面１４ｓ１と一対の傾斜面１４ｓ２とを有する。頂面１４ｓ１は、主面１１からｚ方向において最も離れた面である。頂面１４ｓ１は、頂点１４ｐを有する。頂点１４ｐは、ｚ方向において、主面１１から最も離れた点である。頂面１４ｓ１は、ｘ方向とｙ方向とに延在していてもよい。頂面１４ｓ１の形状は、曲面であってもよい。一対の傾斜面１４ｓ２は、ｙ方向に互いに離れて配置されている。一対の傾斜面１４ｓ２は、主面１１と頂面１４ｓ１とを接続している。一対の傾斜面１４ｓ２は、主面１１から頂面１４ｓ１にかけて互いに近づくように主面１１に対して傾斜している。主面１１に対する一対の傾斜面１４ｓ２の各々の傾斜角θは、たとえばいずれも５４．７°である。

【0015】

凸部１４を有するシリコン基板１０は、珪素（Ｓｉ）の単結晶を含む。シリコン基板１０の結晶構造において、主面１１および裏面１２の面方位は、（１００）面である。一対の傾斜面１４ｓ２の面方位は、（１１１）面である。

【0016】

図４に示されるように、金属層１６はシリコン基板１０の主面１１上に配置されている。金属層１６は、凸部１４のみを覆ってもよいが、図４に示されるように凸部１４および主面１１の全体を覆ってもよい。金属層１６を構成する材料は、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、あるいはプラチナ（Ｐｔ）のいずれかであってもよい。金属層１６のｚ方向における厚みは、たとえば、０．０５μｍ以上１．５μｍ以下である。金属層１６は、スパッタリングあるいは化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成される。

【0017】

図３および図４に示されるように、絶縁層１５は、主面１１の少なくとも一部及び凸部１４上に配置されており、主面１１の少なくとも一部と凸部１４とを覆っている。絶縁層１５は、主面１１の全体を覆ってもよい。絶縁層１５を構成する材料は、例えば、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）を用いて形成された酸化膜（ＴＥＯＳ酸化膜）であってもよい。シリコン基板１０は、絶縁層１５により、抵抗体層３０および配線層２０に対して電気的に絶縁されている。

【0018】

プラズマＣＶＤ法を用いて、二酸化珪素の薄膜を複数回にわたって積層させることによって絶縁層１５は形成され得る。当該二酸化珪素は、オルトケイ酸テトラエチルを原料ガスとして形成される。絶縁層１５のｚ方向における厚みは、たとえば、１μｍ以上１５μｍ以下である。

【0019】

抵抗体層３０は、絶縁層１５の上に形成されている。抵抗体層３０は絶縁層に接続されている。抵抗体層３０は、後述する配線層２０よりも高い電気抵抗率を有する材料で形成されている。抵抗体層３０を構成する材料は、たとえば、窒化タンタル（ＴａＮ）である。抵抗体層３０は、スパッタリングを用いて形成される。抵抗体層３０のｚ方向における厚みは、たとえば、０．０２μｍ以上０．１μｍ以下である。抵抗体層３０のｚ方向における厚みは、５０ｎｍであってもよい。

【0020】

図２から図４に示されるように、配線層２０は、抵抗体層３０と接続されている。配線層２０は、抵抗体層３０の複数の発熱部３１に通電するための導電経路を構成している。配線層２０は、複数の発熱部３１に導通している。配線層２０は、例えば、チタン（Ｔｉ）および銅（Ｃｕ）の少なくともいずれかを含む導電材料であってもよい。配線層２０を構成する材料がチタンであるとき、配線層２０のｚ方向における厚みは、１５０ｎｍであってもよい。配線層２０を構成する材料が銅であるとき、配線層２０のｚ方向における厚みは、８００ｎｍであってもよい。

【0021】

配線層２０は、共通配線２１と、複数の個別配線２５と、複数の引出配線２９とを含む。複数の個別配線２５は、共通配線２１と複数の引出配線２９とから離れている。複数の発熱部３１を選択的に発熱させるために、共通配線２１から複数の発熱部３１を経由して複数の個別配線２５に向けて電流が流れる。

【0022】

共通配線２１は、複数の発熱部３１に導通している。具体的には、図３及び図４に示されるように、共通配線２１は、基部２２と、複数の延出部２３とを含む。主面１１の平面視において、基部２２は、抵抗体層３０に対して、ｙ方向の一方側（＋ｙ側）に配置されている。基部２２の長手方向はｘ方向であり、基部２２の短手方向はｙ方向である。基部２２は、ｙ方向において、抵抗体層３０から離れている。複数の延出部２３は、基部２２から抵抗体層３０に向けて－ｙ方向に延びている。複数の延出部２３は、ｘ方向に沿って等間隔に配列されている。

【0023】

複数の個別配線２５の各々は、複数の発熱部３１のうち対応するものに導通している。具体的には、図３及び図４に示されるように、複数の個別配線２５は、ｘ方向に沿って配列されている。複数の個別配線２５の各々は、端子部２８と、延出部２６とを含む。

【0024】

主面１１の平面視において、端子部２８は、抵抗体層３０に対して、ｙ方向の他方側（－ｙ側）に配置されている。端子部２８は、ｙ方向において、抵抗体層３０に対して、共通配線２１の基部２２とは反対側に配置されている。図１及び図３に示されるように、導電ワイヤ３６は、端子部２８と駆動回路３５とにボンディングされている。端子部２８は、導電ワイヤ３６を通して、駆動回路３５に電気的に接続されている。

【0025】

延出部２６は、端子部２８に接続されている。延出部２６のうち端子部２８とは反対側の端部２７は、抵抗体層３０に接触している。主面１１の平面視において、延出部２６の端部２７は、凸部１４に重なっている。

【0026】

図２に示されるように、主面１１の平面視において、複数の引出配線２９は、駆動回路３５に対して、ｙ方向の他方側（－ｙ側）に配置されている。主面１１の平面視において、複数の引出配線２９は、駆動回路３５に対して、抵抗体層３０及び複数の個別配線２５とは反対側に配置されている。導電ワイヤ３７は、駆動回路３５と複数の引出配線２９とにボンディングされている。複数の引出配線２９は、導電ワイヤ３７を通して、駆動回路３５に電気的に接続されている。複数の引出配線２９は、コネクタ４０に接続されている。

【0027】

図４に示されるように、抵抗体層３０は、絶縁層１５上に接続されている。主面１１の法線方向（ｚ方向）において、抵抗体層３０は、絶縁層１５に対して、シリコン基板１０とは反対側に配置されている。主面１１の平面視において、抵抗体層３０の長手方向はｘ方向であり、抵抗体層３０の短手方向はｙ方向である。主面１１の平面視において、抵抗体層３０は、共通配線２１の複数の延出部２３と、複数の個別配線２５の延出部２６の端部２７とに交差している。抵抗体層３０は、共通配線２１の複数の延出部２３と、複数の個別配線２５の延出部２６の端部２７とを跨いでいる。

【0028】

抵抗体層３０は、複数の発熱部３１を含む。抵抗体層３０のうち、共通配線２１の複数の延出部２６のいずれかにより覆われた部分と、ｘ方向において当該部分の隣に位置する複数の個別配線２５の端部２７のいずれかにより覆われた部分とにより挟まれた領域が、複数の発熱部３１のいずれかである。複数の発熱部３１は、絶縁層１５に接続している。複数の発熱部３１は、ｘ方向に沿って配列されている。主面１１の平面視において、複数の発熱部３１は、凸部１４に重なっている。主面１１の平面視において、抵抗体層３０の短手方向（ｙ方向）では、複数の発熱部３１は凸部１４の内側に配置されている。

【0029】

図４に示されるように、保護層３３は、抵抗体層３０と、配線層２０、複数の発熱部３１とを覆っている。保護層３３は、抵抗体層３０と、配線層２０、複数の発熱部３１とに接続している。配線層２０のうち導電ワイヤ３６，３７がボンディングされる部分（例えば、端子部２８など）は、保護層３３から露出している。保護層３３を構成する材料は、例えば、二酸化珪素、窒化珪素（ＳｉＮ）、および炭化ケイ素（ＳｉＣ）の少なくともいずれかであってもよい。保護層３３は、ＣＶＤ法で形成されてもよい。保護層３３のｚ方向の厚みは、たとえば、３．２μｍであってもよい。

【0030】

駆動回路３５は、主面１１上に実装されている。例えば、駆動回路３５は、接着剤などの接合部材（図示せず）を用いて、絶縁層１５に固定されている。駆動回路３５は、シリコン基板１０から分離された配線基板（図示せず）に搭載されてもよい。配線基板は、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）である。駆動回路３５は、配線層２０（具体的には、複数の個別配線２５及び複数の引出配線２９）に電気的に接続されている。駆動回路３５は、複数の個別配線２５を通して、複数の発熱部３１に個別に電流を印加する。複数の発熱部３１のうち電流が印加された発熱部３１が、選択的に発熱する。

【0031】

図１及び図２に示されるように、コネクタ４０は、ｙ方向において、駆動回路３５に対して抵抗体層３０とは反対側に配置されている。コネクタ４０は、例えば、ｙ方向におけるシリコン基板１０の端部に取り付けられている。コネクタ４０は、配線層２０（具体的には、複数の引出配線２９）を通して駆動回路３５に電気的に接続されている。例えば、コネクタ４０は、複数のピン（図示せず）を含む。複数のピンの一部は、複数の引出配線２９に導通している。複数のピンの別の一部は、共通配線２１の基部２２に導通する配線（図示せず）に導通している。コネクタ４０は、サーマルプリンタに接続される。サーマルプリンタからコネクタ４０を通して共通配線２１に定電圧が印加される。

【0032】

図１及び図４に示されるように、封止部材４３は、駆動回路３５を覆っており、駆動回路３５を封止している。封止部材４３は、導電ワイヤ３６，３７をさらに覆っており、導電ワイヤ３６，３７をさらに封止している。封止部材４３は、複数の個別配線２５のうち保護層３３から露出している部分（例えば、端子部２８など）をさらに覆っている。封止部材４３は、電気的絶縁性を有している。封止部材４３は、例えば、エポキシ樹脂のような絶縁樹脂材料で形成されている。

【0033】

図１に示されるように、ヒートシンク４９は、ｚ方向において、シリコン基板１０に対して絶縁層１５及び抵抗体層３０とは反対側に配置されている。ヒートシンク４９は、ねじのような締結部材または接合部材（図示せず）によって、シリコン基板１０の裏面１２に取り付けられている。ヒートシンク４９は、シリコン基板１０を支持している。ヒートシンク４９は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）のような高熱伝導材料で形成されている。抵抗体層３０の複数の発熱部３１から発生した熱の一部は、シリコン基板１０を通してヒートシンク４９に伝わる。ヒートシンク４９に伝わった熱は、サーマルプリントヘッド１の外部へと放熱される。ヒートシンク４９は、シリコン基板１０の過度な温度上昇を防止することができる。駆動回路３５がシリコン基板１０とは別の配線基板上に搭載されている場合、ヒートシンク４９は、シリコン基板１０と配線基板とを支持する。

【0034】

図１及び図４に示されるように、サーマルプリントヘッド１は、主面１１上に形成されている突起４５を含む。突起４５は、凸部１４と、絶縁層１５と、配線層２０と、複数の発熱部３１と、保護層３３とを含む。突起４５では、凸部１４、金属層１６、絶縁層１５、抵抗体層３０、配線層２０、複数の発熱部３１及び保護層３３が、主面１１の法線方向（ｚ方向）においてこの順に主面１１上に積層されている。

【0035】

ここで、本実施の形態１に係るサーマルプリントヘッド１の特徴は、図４に示されるように、シリコン基板１０の断面において、欠陥密度が０．０２個／μｍ^２以下となる領域Ａ１をシリコン基板１０が有する点である。具体的には、頂点１４ｐからｚ方向において、２００μｍ以内のシリコン基板１０の領域Ａ１における欠陥密度が０．０２個／μｍ^２以下である。なお、上記の様に頂点１４ｐからｚ方向において２００μｍ以内の領域Ａ１について欠陥密度を規定したのは、凸部１４の高さが最大で２００μｍ程度と考えられるためである。領域Ａ１における欠陥密度が大きいと、たとえば凸部１４を形成する際に、当該凸部１４の形状が歪になる恐れがある。具体的には、傾斜面１４ｓ２の断面形状が直線状でなくなり、凹凸形状を含むような形状になる恐れがある。その結果、当該サーマルプリントヘッド１の印字性能が低下する。領域Ａ１における欠陥密度が０．０２個／μｍ^２以下であれば、凸部１４を形成する際に、当該凸部１４の形状が歪になる頻度が抑制される。その結果、当該凸部を有するサーマルプリントヘッド１の製造において、歩留まりが向上する。

【0036】

領域Ａ１における欠陥密度は、少なければよい。領域Ａ１における欠陥密度は、０．００４個／μｍ^２以下であってもよい。主面１１近傍の欠陥密度が少なければよい。そのため、ｚ方向におけるシリコン基板１０の中央部における欠陥密度は多くてもよい。ｚ方向におけるシリコン基板１０の中央部における欠陥密度は、０．００４個／μｍ^２以上であってもよい。

【0037】

（サーマルプリントヘッドの製造方法）
以下、本実施の形態のサーマルプリントヘッド１の製造方法を説明する。

【0038】

まず、シリコンウエハ１０ａを準備する工程（Ｓ１ａ）が実施される。この工程（Ｓ１ａ）では、図５に示されるように、半導体材料であるシリコン基板としてのシリコンウエハ１０ａを準備する。シリコンウエハ１０ａは、シリコンの単結晶を含む。シリコンウエハ１０ａのｚ方向における厚みは、たとえば６２５μｍである。

【0039】

シリコンウエハ１０ａは、ＤＺ－ＩＧ（Ｄｅｎｕｄｅｄ Ｚｏｎｅ－Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）処理が施されてもよい。ＤＺ－ＩＧ処理が施されたシリコンウエハ１０ａは、ｚ方向におけるシリコンウエハ１０ａの中央部における欠陥密度が、シリコンウエハ１０ａの表面近傍における欠陥密度より高い。一方、ＤＺ－ＩＧ処理が施されたシリコンウエハ１０ａの表面および裏面では欠陥密度が極めて低くなっている。そのため、ＤＺ－ＩＧ処理が施されたシリコンウエハ１０ａは、後述する凸部１４を形成する際に形状不良が発生し難く、好適なシリコンウエハである。なお、ＤＺ－ＩＧ処理の条件を適宜調整することで、表面おより裏面での欠陥密度が低くされた、本実施の形態に係るサーマルプリントヘッド１に適用可能なシリコンウエハ１０ａを準備することができる。

【0040】

以下のようにして、ＤＺ－ＩＧ処理をシリコンウエハ１０ａに施す。ランプアニール装置を用いて、シリコンウエハ１０ａを酸素雰囲気下でアニールする。具体的には、１２８０℃の温度で、０．２時間アニールする。その次に、５５０℃でランピング熱処理をする。その次に、１０００℃の温度で、２４時間析出熱処理をする。このようにして、ＤＺ－ＩＧ処理をシリコンウエハ１０ａに施す。その結果、当該シリコンウエハ１０ａの表層（主面１１ａ近傍および裏面１２ａ近傍）に無欠陥領域（ＤＺ層）が形成される。

【0041】

シリコンウエハ１０ａは、磁気チョクラルスキー法（ＭＣＺ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｅｉｌｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｏｃｈｒａｌｓｋｉ Ｍｅｔｈｏｄ）を用いて製造されたシリコンウエハでもよい。ＭＣＺ法を用いることで、欠陥密度が抑制されたシリコンウエハ１０ａを得ることができる。

【0042】

シリコンウエハ１０ａは、フローティングゾーン法（ＦＺ：Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｚｏｎｅ Ｍｅｔｈｏｄ）を用いて製造されたシリコンウエハでもよい。ＦＺ法を用いることで、欠陥密度が更に抑制されたシリコンウエハ１０ａを得ることができる。

【0043】

シリコンウエハ１０ａは、エピタキシャル層が形成されたシリコンウエハでもよい。シリコンウエハ１０ａにエピタキシャル層を形成することで、欠陥密度が更に抑制されたシリコンウエハ１０ａを得ることができる。

【0044】

その次に、マスク層２を形成する工程（Ｓ２ａ）を実施する。この工程（Ｓ２ａ）では、図６に示されるように、主面１１ａにおいて凸部１４を形成する領域にマスク層２を形成する。マスク層２を構成する材料は、たとえば、窒化珪素（ＳｉＮ）または二酸化珪素（ＳｉＯ_２）である。マスク層２は、ＣＶＤ法またはスパッタリングを用いて形成される。

【0045】

その次に、エッチングする工程（Ｓ３ａ）を実施する。この工程（Ｓ３ａ）では、図７に示されるように、マスク層２をマスクとして用いてシリコンウエハ１０ａをウェットエッチングする。ｚ方向からみた平面視において、マスク層２が配置されていない領域におけるシリコンウエハ１０ａが－ｚ方向にエッチングされる。たとえば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液をエッチング液として、ウェットエッチングを実施する。当該エッチングは異方性である。－ｚ方向におけるエッチングレートは、たとえば、４５μｍ／時間であってもよい。この時、シリコンウエハ１０ａは、－ｚ方向に１７５μｍエッチングされてもよい。このようにすることで、シリコン基板１０が形成される。また、マスク層２が形成されている領域において、シリコンウエハ１０ａはエッチングされない。そのため凸部１４がシリコン基板１０の主面１１上に形成される。

【0046】

エッチング液として水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液などのアルカリ性水溶液を用いた時、シリコンウエハ１０ａの結晶面において、（１１１）面におけるエッチングレートが他面に比べて速い。（１１１）面は、シリコンウエハ１０ａの表面に対して５７．５°傾斜している面である。そのため、主面１１に対する傾斜面１４ｓ２の傾斜角θが５４．７°となるように、シリコンウエハ１０ａがエッチングされる。図７に示される凸部１４が形成された後、フッ化水素酸（ＨＦ）を用いたウェットエッチングによって、マスク層２を除去する。

【0047】

シリコンウエハ１０ａに欠陥が含まれている場合、当該欠陥が存在する領域におけるエッチングレートが、（１１１）面におけるエッチングレートと異なる。そのため、凸部１４の形状が歪になる恐れがある。具体的には、傾斜面１４ｓ２の断面形状が直線状でなくなり、凹凸形状を含むような形状になる恐れがある。その結果、当該凹凸形状上に形成される配線層２０などに形状不良が発生する。このため、当該サーマルプリントヘッド１の印字性能が低下する。

【0048】

ＤＺ－ＩＧ処理が施されたシリコンウエハ１０ａを用いて、当該シリコン基板１０が製造された場合、シリコン基板１０の主面１１および裏面１２における欠陥密度が極めて低い。具体的には、頂点１４ｐからｚ方向において、２００μｍ以内のシリコン基板１０の領域Ａ１における欠陥密度が０．００４個／μｍ^２以下となる。一方、ｚ方向におけるシリコン基板１０の中央部において、欠陥が集中する。具体的には、領域Ａ１以外における欠陥密度は０．００４個／μｍ^２以上となる。ｚ方向におけるシリコン基板１０の中央部における欠陥密度は、０．０２個／μｍ^２以上、好ましくは、０．００４個／μｍ^２以上であってもよい。

【0049】

ＭＣＺ法を用いて製造されたシリコンウエハ１０ａを用いて、当該シリコン基板１０が製造された場合、シリコン基板１０内の欠陥密度が全体的に低い。具体的には、領域Ａ１に限らず、欠陥密度が０．０２個／μｍ^２以下となる。

【0050】

ＦＺ法を用いて製造されたシリコンウエハ１０ａを用いて、当該シリコン基板１０が製造された場合、シリコン基板１０内の欠陥密度が全体的に極めて低くなる。具体的には、領域Ａ１に限らず、欠陥密度が０．００４個／μｍ^２以下となる。

【0051】

エピタキシャル層が形成されたシリコンウエハ１０ａを用いて、当該シリコン基板１０が製造された場合、シリコン基板１０内の欠陥密度が全体的に極めて少なくなる。具体的には、領域Ａ１に限らず、欠陥密度が０．００４個／μｍ^２以下となる。

【0052】

次に、金属層１６を形成する工程（Ｓ４ａ）を実施する。この工程（Ｓ４ａ）では、図８に示されるように、主面１１の少なくとも一部と凸部とを覆う金属層１６を形成する。具体的には、スパッタリングあるいはＣＶＤを用いて、金属層１６を形成する。金属層１６を構成する材料は、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、あるいはプラチナ（Ｐｔ）のいずれかであってもよい。エッチングを用いて、金属層１６にパターニングを行ってもよい。これにより、主面１１の一部が露出される。

【0053】

次に、絶縁層１５を形成する工程（Ｓ５ａ）を実施する。この工程（Ｓ５ａ）では、図９に示されるように、主面１１の少なくとも一部と凸部１４とを覆う絶縁層１５を形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ法を用いて、二酸化珪素の薄膜を複数回にわたって積層させることによって絶縁層１５が形成される。当該二酸化珪素は、オルトケイ酸テトラエチルを原料ガスとして形成される。

【0054】

次に、抵抗体層３０を形成する工程（Ｓ６ａ）を実施する。この工程（Ｓ６ａ）では、図１０に示されるように、絶縁層１５上に抵抗体層３０を形成する。具体的には、抵抗体層３０は、スパッタリングを用いて形成される。抵抗体層３０を構成する材料は、たとえば、窒化タンタル（ＴａＮ）である。抵抗体層３０は、複数の発熱部３１を含む。

【0055】

次に、配線層２０を形成する工程（Ｓ７ａ）を実施する。この工程（Ｓ７ａ）では、図１１に示されるように、抵抗体層３０上に配線層２０を形成する。具体的には、配線層２０はスパッタリングを用いて形成される。配線層２０は、たとえばスパッタリングを用いて、銅の薄膜を複数回にわたって積層して形成してもよい。スパッタリングを用いて、チタンの薄膜を抵抗体層３０上に積層させた後、銅の薄膜を複数回にわたって積層して配線層２０が形成されてもよい。

【0056】

配線層２０を形成した後に、リソグラフィパターニングを施して、配線層２０の一部を除去する。具体的には、配線層２０上にフォトリソグラフィ法を用いてマスク層を形成する。当該マスク層をマスクとして配線層２０を部分的にエッチングにより除去する。配線層２０に対するエッチングとしては、ウェットエッチングを用いることができる。ウェットエッチングでは、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）および過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の混合溶液を用いる。これにより、図３に示すように、共通配線２１、および複数の個別配線２５が、抵抗体層３０の上に形成される。図１１に示されるように、抵抗体層３０の一部が配線層２０から露出する。その次に、反応性イオンエッチングを用いて、抵抗体層３０の一部をエッチングする。これによって、図３に示されるように凸部１４上に絶縁層１５が露出する。凸部１４の頂面１４ｓ１上では、複数の発熱部３１が露出する。

【0057】

その次に、保護層３３を形成する工程（Ｓ８ａ）を実施する。具体的には、図１２に示されるように、絶縁層１５上と、複数の発熱部３１上と、配線層２０の一部上とに、プラズマＣＶＤを用いて保護層３３を形成する。保護層３３は、窒化珪素の薄膜を積層させることで形成される。配線層２０のうち導電ワイヤ３６，３７がボンディングされる部分（例えば、端子部２８など）は、保護層３３から露出している。

【0058】

次に、駆動回路３５を実装する工程（Ｓ９ａ）を実施する。この工程（Ｓ９ａ）では、図１３に示されるように、主面１１上に駆動回路３５を実装する。例えば、駆動回路３５は、接着剤などの接合部材（図示せず）を用いて、絶縁層１５に固定される。図１３に示されるように、導電ワイヤ３６，３７をボンディングする。例えば、導電ワイヤ３６は、ワイヤボンダ（図示せず）を用いて、駆動回路３５と複数の個別配線２５の端子部２８とにボンディングされる。導電ワイヤ３７は、ワイヤボンダ（図示せず）を用いて、駆動回路３５と複数の引出配線２９とにボンディングされる。

【0059】

次に、封止する工程（Ｓ１０ａ）を実施する。この工程（Ｓ１０ａ）では、図１４に示されるように、駆動回路３５を封止部材４３で封止する。例えば、駆動回路３５上に封止樹脂材料をポッティングする。その後、封止樹脂材料を硬化させる。こうして、封止部材４３が形成される。

【0060】

次に、シリコン基板１０にコネクタ４０を取り付ける。コネクタ４０は、複数のピン（図示せず）を含む。複数のピンの一部は、複数の引出配線２９に導通している。複数のピンの別の一部は、共通配線２１の基部２２に導通する配線（図示せず）に導通している。

【0061】

次に、シリコン基板１０にヒートシンク４９を取り付ける。具体的には、ヒートシンク４９は、ねじのような締結部材または接合部材（図示せず）によって、シリコン基板１０の裏面１２に取り付けられる。こうして、図１から図４に示される本実施の形態のサーマルプリントヘッド１が得られる。

【0062】

本実施の形態のサーマルプリントヘッド１の動作を説明する。

【0063】

図１に示されるように、突起４５は、サーマルプリンタに含まれるプラテンローラ４６に対向している。プラテンローラ４６は、印刷媒体４７をサーマルプリントヘッド１に向けて送り出す。プラテンローラ４６が回転することにより、印刷媒体４７が＋ｙ方向に送り出される。突起４５とプラテンローラ４６との間に、印刷媒体４７が挟み込まれる。

【0064】

駆動回路３５は、複数の個別配線２５を通して、複数の発熱部３１に個別に電流を印加する。複数の発熱部３１のうち電流が印加された発熱部３１が、選択的に発熱する。複数の発熱部３１で発生した熱は、印刷媒体４７に伝わる。こうして、サーマルプリントヘッド１を用いて、印刷媒体４７に印字が施される。複数の発熱部３１で発生した熱の一部は、絶縁層１５に伝わる。絶縁層１５に伝わった熱は、金属層１６によって反射する。つまり、シリコン基板１０を介した放熱を抑制することができる。複数の発熱部３１で発生した熱の残りは、シリコン基板１０及びヒートシンク４９を通して、サーマルプリントヘッド１の外部に放出される。

【0065】

＜作用効果＞
本開示に従ったサーマルプリントヘッド１は、シリコン基板１０を備える。シリコン基板１０は、主面１１を有する。シリコン基板１０は、主面１１上に凸部１４を有する。主面１１に対して垂直な方向をｚ方向とする。凸部１４は、頂点１４ｐを有する。頂点１４ｐは、主面１１からｚ方向において最も離れた点である。ｚ方向に沿ったシリコン基板１０の断面において、頂点１４ｐからｚ方向において２００μｍ以内のシリコン基板１０の領域Ａ１における欠陥密度は０．０２個／μｍ^２以下である。

【0066】

このようにすれば、ウェットエッチングを用いて凸部１４を形成するときに、当該凸部１４の形状が歪になる可能性を低減できる。たとえば、ＤＺ－ＩＧ処理が施されたシリコンウエハ１０ａ、ＭＣＺ法を用いて製造されたシリコンウエハ１０ａ、ＦＺ法を用いて製造されたシリコンウエハ１０ａ、あるいはエピタキシャル層が形成されたシリコンウエハ１０ａのいずれかを用いることで、頂点１４ｐから－ｚ方向において２００μｍ以内のシリコン基板１０の領域Ａ１における欠陥密度が０．０２個／μｍ^２以下となる。特に、ＭＣＺ法を用いて製造されたシリコンウエハ１０ａを用いることで、領域Ａ１の欠陥密度が０．０２個／μｍ^２以下となる。また、ＤＺ－ＩＧ処理が施されたシリコンウエハ１０ａを用いることで、領域Ａ１における欠陥密度が０．００４個／μｍ^２以下となる。このようにして、シリコンウエハ１０ａにウェットエッチングした際に、凸部１４の形状が歪になる可能性を低減できる。その結果、サーマルプリントヘッド１の製造において、歩留まりが改善される。

【0067】

上記サーマルプリントヘッド１は、断面において、領域Ａ１における欠陥密度が０．００４個／μｍ^２以下である。このようにすれば、ウェットエッチングを用いて凸部１４を形成するときに、当該凸部１４の形状が歪になる可能性を更に低減できる。たとえば、ＤＺ－ＩＧ処理が施されたシリコンウエハ１０ａ、ＦＺ法を用いて製造されたシリコンウエハ１０ａ、あるいはエピタキシャル層が形成されたシリコンウエハ１０ａを用いることで、領域Ａ１における欠陥密度を０．００４個／μｍ^２以下とすることができる。そのため、シリコンウエハ１０ａにウェットエッチングした際に、凸部１４の形状が歪になる可能性を更に低減できる。その結果、サーマルプリントヘッド１の製造において、歩留まりが更に改善される。

【0068】

上記サーマルプリントヘッド１は、断面において、ｚ方向におけるシリコン基板１０の中央部における欠陥密度が０．００４個／μｍ^２以上である。領域Ａ１以外における欠陥密度が０．００４個／μｍ^２以上であっても、ウェットエッチングによる凸部１４を形成するときに、領域Ａ１以外の領域における欠陥密度は当該凸部１４の形状に対して大きな影響を及ぼさない。そのため、上記領域Ａ１における欠陥密度が上記条件を満たしていれば、シリコンウエハ１０ａにウェットエッチングした際に、凸部１４の形状が歪になる可能性を低減できる。このため、たとえばＤＺ－ＩＧ処理が施されたシリコンウエハであって、上記領域Ａ１の欠陥密度の条件を満足するシリコンウエハ１０ａを用いることで、サーマルプリントヘッド１の製造において、歩留まりが改善される。

【0069】

（実施の形態２）
図１５は、実施の形態２のサーマルプリントヘッド１の概略部分拡大断面図である。図１５は、図４に対応する。図１５に示されたサーマルプリントヘッド１は、基本的には図１から図４に示されたサーマルプリントヘッド１と同様の構成を備えるが、凸部１４が充填剤によって構成されている点で異なる。具体的には、シリコン基板１０は主面１１上に凹部１４ｒを有する。凹部１４ｒの断面形状は、たとえばＶ字状である。凸部１４は、凹部１４ｒを覆う充填剤によって構成されている。

【0070】

凹部１４ｒは、一対の側面１４ｓ３を有する。一対の側面１４ｓ３の上端は、それぞれ主面１１と接続している。一対の側面１４ｓ３の下端は互いに接続されている。一対の側面１４ｓ３は、主面１１から離れるに従って、互いに近づくように主面１１に対して傾斜している。主面１１に対する一対の側面１４ｓ３の各々の傾斜角は、いずれも５４．７°である。

【0071】

充填剤の材料は、たとえば、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣセラミック）である。ＬＴＣＣセラミックは、例えば、アルミナのようなセラミック粉末とガラス粉末とを含むＬＴＣＣスラリーを焼成することによって得られるセラミック材料である。

【0072】

頂点１４ｐからｚ方向において２００μｍ以内のシリコン基板１０の領域Ａ１における欠陥密度は０．０２個／μｍ^２以下である。この場合、たとえばウェットエッチングにより凹部１４ｒを形成するときに、結晶欠陥に起因して当該凹部１４ｒの側面１４ｓ３の形状が歪になる可能性を低減できる。つまり、凸部１４の想定される高さおよび凹部１４ｒの想定される深さから、実質的に凹部１４ｒの底部は領域Ａ１内部に位置する。このため、当該凹部１４ｒは欠陥密度の十分低い領域に形成されるため、上記の様に側面１４ｓ３の形状が歪になる可能性は極めて低い。その結果、サーマルプリントヘッド１の製造において、歩留まりが改善される。

【0073】

（サーマルプリントヘッドの製造方法）
以下、本実施の形態のサーマルプリントヘッド１の製造方法を説明する。

【0074】

シリコンウエハ１０ａを準備する工程（Ｓ１ｂ）が実施される。この工程（Ｓ１ｂ）では、図１６に示されるように、半導体材料であるシリコンウエハ１０ａを準備する。シリコンウエハ１０ａは、シリコンの単結晶を含む。シリコンウエハ１０ａは、ＤＺ－ＩＧ処理が施されたシリコンウエハ、ＭＣＺ法を用いて製造されたシリコンウエハ、ＦＺ法を用いて製造されたシリコンウエハ、あるいはエピタキシャル層が形成されたシリコンウエハのいずれかである。

【0075】

その次に、マスク層２を形成する工程（Ｓ２ｂ）を実施する。この工程（Ｓ２ｂ）では、図１７に示されるように、主面１１ａにおいて、凹部１４ｒ（図１５参照）を形成する領域以外の領域にマスク層２を形成する。つまり、凹部１４ｒを形成する領域には、マスク層２を形成しない。マスク層２を構成する材料は、たとえば、窒化珪素（ＳｉＮ）または二酸化珪素（ＳｉＯ_２）である。マスク層２は、ＣＶＤ法またはスパッタリングを用いて形成される。

【0076】

その次に、エッチングする工程（Ｓ３ｂ）を実施する。この工程（Ｓ３ｂ）では、図１８に示されるように、マスク層２をマスクとして用いてシリコンウエハ１０ａをウェットエッチングする。ｚ方向からみた平面視において、マスク層２が配置されていない領域におけるシリコンウエハ１０ａが－ｚ方向にエッチングされる。このようにして、主面１１の一部に断面形状がＶ字状の凹部１４ｒが形成される。

【0077】

エッチング液として水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液などのアルカリ性水溶液を用いた時、シリコンウエハ１０ａの結晶面において、（１１１）面におけるエッチングレートが他面に比べて速い。（１１１）面は、シリコンウエハ１０ａの表面に対して５７．５°傾斜している面である。ここで、シリコンウエハ１０ａの主面１１および裏面１２の面方位は、（１００）面である。そのため、主面１１に対する側面１４ｓ３の傾斜角が５４．７°となるように、シリコンウエハ１０ａがエッチングされる。凹部１４ｒが形成された後、フッ化水素酸（ＨＦ）を用いたウェットエッチングによって、マスク層２を除去する。

【0078】

その次に、凸部１４を形成する工程（Ｓ４ｂ）を実施する。この工程（Ｓ４ｂ）では、図１９に示されるように、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣセミラック）で形成されている凸部１４を形成する。具体的には、ＬＴＣＣスラリーを凹部１４ｒに塗布する。ＬＴＣＣスラリーは、ＬＴＣＣセミラック粉末と、ガラスと、バインダーと、溶剤とを含む。ＬＴＣＣスラリーを焼成して、ＬＴＣＣで形成されている凸部１４を形成する。ＬＴＣＣスラリーの焼成温度は、例えば、８７０℃以上９００℃以下である。

【0079】

凸部１４を形成する工程（Ｓ４ｂ）の後に、図９～図１４に示された金属層１６を形成する工程（Ｓ４ａ）から駆動回路３５を実装する工程（Ｓ１０ａ）が順次実施される。このようにして、本実施の形態２に係るサーマルプリントヘッド１が製造される。

【0080】

＜作用効果＞
上記サーマルプリントヘッド１において、シリコン基板１０は、主面１１上に凹部１４ｒを有する。凸部１４は、凹部１４ｒを覆う充填剤によって構成されている。このようにすれば、頂点１４ｐからｚ方向において２００μｍ以内のシリコン基板１０の領域Ａ１における欠陥密度が０．０２個／μｍ^２以下であれば、ウェットエッチングにより凹部１４ｒを形成するときに、当該凹部１４ｒの側面１４ｓ３の形状が歪になる可能性を低減できる。その結果、サーマルプリントヘッド１の製造において、歩留まりが改善される。

【0081】

（欠陥密度の測定方法）
欠陥密度の計測方法について説明する。図４あるいは図１５に示されるシリコン基板１０の断面に、ジルトルエッチ液を用いたエッチング処理を施すことによって、結晶欠陥が観察される。

【0082】

欠陥密度を計測する対象領域は、頂点１４ｐからｚ方向において２００μｍ以内のシリコン基板１０の領域Ａ１である。領域Ａ１において、５視野分の欠陥密度を計測する。５視野おけるそれぞれの欠陥密度は、領域Ａ１内において異なる位置で計測される。１視野として観察される領域は、５０μｍ×５０μｍの領域である。欠陥密度は、５視野分の欠陥密度を算術平均した値である。本実施の形態１あるいは実施の形態２に係るサーマルプリントヘッド１において、領域Ａ１内における５視野分の欠陥密度を算術平均した欠陥密度が０．０２個／μｍ^２以下となる。

【0083】

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）
主面を有するシリコン基板を備え、
前記シリコン基板は、前記主面上に凸部を有し、
前記主面に対して垂直な方向をｚ方向とすると、
前記凸部は、前記主面から前記ｚ方向において最も離れた点である頂点を有し、
前記ｚ方向に沿った前記シリコン基板の断面において、
前記頂点から前記ｚ方向において２００μｍ以内の前記シリコン基板の領域における欠陥密度が０．０２個／μｍ^２以下である、サーマルプリントヘッド。
（付記２）
前記断面において、
前記領域における欠陥密度が０．００４個／μｍ^２以下である、付記１に記載のサーマルプリントヘッド。
（付記３）
前記断面において、
前記ｚ方向における前記シリコン基板の中央部における欠陥密度が０．００４個／μｍ^２以上である、付記２に記載のサーマルプリントヘッド。
（付記４）
前記シリコン基板は、前記主面上に凹部を有し、
前記凸部は、前記凹部を覆う充填剤によって構成されている、付記１から付記３のいずれか１項に記載のサーマルプリントヘッド。

【0084】

今回開示された実施の形態１及び実施の形態２はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の基本的な範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

【符号の説明】

【0085】

１ サーマルプリントヘッド、２ マスク層、１０ シリコン基板、１０ａ シリコンウエハ、１１，１１ａ 主面、１２，１２ａ 裏面、１４ 凸部、１４ｓ１ 頂面、１４ｓ２ 傾斜面、１４ｓ３ 側面、１４ｐ 頂点、１４ｒ 凹部、１５ 絶縁層、１６ 金属層、２０ 配線層、２１ 共通配線、２２ 基部、２３，２６ 延出部、２５ 個別配線、２７ 端部、２８ 端子部、２９ 引出配線、３０ 抵抗体層、３１ 発熱部、３３ 保護層、３５ 駆動回路、３６，３７ 導電ワイヤ、４０ コネクタ、４３ 封止部材、４５ 突起、４６ プラテンローラ、４７ 印刷媒体、４９ ヒートシンク、Ａ１ 領域、ｈ 高さ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】