專利名稱：液體排出頭基板和頭單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體排出頭基板和頭單元。
背景技術(shù)：
接觸焊盤(pán)(連接端子)作為記錄裝置和能夠被安裝到記錄裝置的頭單元之間的電接觸部而工作。當(dāng)用戶連附/拆卸液體排出頭時(shí)，接觸焊盤(pán)可能被尚未實(shí)施靜電消除處理的用戶觸摸。在這種情況下，通過(guò)靜電放電的浪涌電壓從端子進(jìn)入液體排出頭的內(nèi)部元件并且可能破壞內(nèi)部元件，使得液體排出頭需要具有針對(duì)靜電放電的對(duì)策。美國(guó)專利 No. 6945622討論了其中在設(shè)置在液體排出頭基板上的輸入端子中設(shè)置保護(hù)二極管作為靜電保護(hù)電路的配置。使用半導(dǎo)體制造處理制造安裝在液體排出頭中的液體排出頭基板。為了通過(guò)增加可從一件晶片制造的產(chǎn)品的數(shù)量而降低成本，需要頭的小型化，使得促進(jìn)布線的面積的減小。因此，在保護(hù)二極管中，通過(guò)為布線提供疊層結(jié)構(gòu)而促進(jìn)了液體排出頭的面積的減小。在圖8A、圖8B、圖8C和圖8D中示出液體排出頭基板的電路和布線層的配置的例子。液體排出頭具有其中在外部端子中設(shè)置保護(hù)二極管作為靜電保護(hù)電路的配置。圖8A 示出保護(hù)二極管的框圖。與外部電連接的外部端子101被設(shè)置在與反相器電路301連接的第一布線22的端部。第一布線22進(jìn)一步經(jīng)由第一保護(hù)二極管103與第二布線55連接，并且經(jīng)由第二保護(hù)二極管104與第三布線66連接。圖8B是示出其中圖8A所示的X部分中的保護(hù)二極管通過(guò)層疊多個(gè)布線實(shí)現(xiàn)小型化并且被設(shè)置的例子的頂視圖。在第一布線22中，第一下部導(dǎo)電層118和第一上部導(dǎo)電層 102被層疊并且經(jīng)由設(shè)置在由SiO制成的第二絕緣層115中的通孔1001被連接。第一下部導(dǎo)電層118和第一上部導(dǎo)電層102由諸如鋁之類的導(dǎo)電材料制成。在該結(jié)構(gòu)中，第一下部導(dǎo)電層118具有與第一上部導(dǎo)電層102相等的電勢(shì)。形成第二布線55的第二下部導(dǎo)電層 105與連接到大容量電源的電勢(shì)連接(該電勢(shì)可以為與用于從端子101輸入的信號(hào)中的電勢(shì)幾乎相同的電勢(shì)以下，稱為電源電勢(shì))。形成第三布線66的第三下部導(dǎo)電層106與基板電勢(shì)連接。此外，在第二下部導(dǎo)電層105和第三下部導(dǎo)電層106的較低側(cè)，設(shè)置第一絕緣層114和熱氧化層113。第一絕緣層114由硼磷硅玻璃(BPSG)制成，并且被用作絕緣層和熱累積層。通過(guò)氧化由硅制成的基板109形成熱氧化層113。第二下部導(dǎo)電層105和第三下部導(dǎo)電層106經(jīng)由設(shè)置在第一絕緣層114中的多個(gè)通孔1003被連接到在硅基板中形成的第一保護(hù)二極管103和第二保護(hù)二極管104。圖8C是圖8B中的與電源電勢(shì)連接的第一保護(hù)二極管103的線C-C'的截面圖。 在P型基板109中，形成η型阱區(qū)域110、n型(η+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域111、ρ型(ρ+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域112和熱氧化層113。在上述的層上形成由BPSG制成的第一絕緣層114。在熱氧化層 113和第一絕緣層114中形成通孔1003。分別地，雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域112和第一下部導(dǎo)電層118 相互連接，并且，雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域111和第二下部導(dǎo)電層105相互連接，使得形成第一保護(hù)二極管103。
圖8D是圖8B中的與基板電勢(shì)連接的第二保護(hù)二極管104的線D-D'的截面圖。 在P型基板109中，形成P型阱區(qū)域120、n型(+η)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域111、ρ型(+ρ)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域112和熱氧化層113。在上述的層上形成由BPSG制成的第一絕緣層114。在熱氧化層 113和第一絕緣層114中形成通孔1003。分別地，雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域112和第三下部導(dǎo)電層106 相互連接，并且，雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域111和第一下部導(dǎo)電層118相互連接，使得形成第二保護(hù)二極管104。通過(guò)該配置，當(dāng)從頭單元的接觸焊盤(pán)施加由靜電導(dǎo)致的浪涌電壓時(shí)，浪涌電流從接觸焊盤(pán)在液體排出頭的端子中流動(dòng)。此外，浪涌電流從端子向上部導(dǎo)電層102流動(dòng)，并且，從上部導(dǎo)電層102通過(guò)第一保護(hù)二極管103向第二下部導(dǎo)電層105流動(dòng)，或者通過(guò)第二保護(hù)二極管104向第三下部導(dǎo)電層106流動(dòng)。通過(guò)該配置，可以防止由靜電導(dǎo)致的浪涌電流在反相器電路301內(nèi)部流動(dòng)，使得可以防止開(kāi)關(guān)元件的絕緣破壞。在這種情況下，在保護(hù)二極管中，要求由第二絕緣層115提供上部導(dǎo)電層102與第二下部導(dǎo)電層105和第三下部導(dǎo)電層106之間的絕緣。更具體而言，在第二絕緣層115的區(qū)域Y中，需要保證上部導(dǎo)電層102與第二下部導(dǎo)電層105之間的絕緣以及上部導(dǎo)電層102 與第三下部導(dǎo)電層106之間的絕緣。上部導(dǎo)電層102具有與浪涌電壓相等的電勢(shì)，第二下部導(dǎo)電層105具有電源電勢(shì)并且第三下部導(dǎo)電層106具有基板電勢(shì)。但是，由于第二絕緣層115被夾在具有相互不同的電勢(shì)的上部導(dǎo)電層102與第二下部導(dǎo)電層105或第三下部導(dǎo)電層106之間，因此，可能發(fā)生絕緣破壞。特別地，在下部導(dǎo)電層的通孔1003的臺(tái)階部分(凹凸部分)中，即，在第一絕緣層114的端部中，第二絕緣層 115的厚度比平坦部分中的第二絕緣層115薄。因此，取決于浪涌電壓的大小可能發(fā)生區(qū)域 Y中的第二絕緣層115的絕緣破壞。特別地，在通過(guò)利用由能量產(chǎn)生元件產(chǎn)生的熱排出液體的液體排出頭中，在熱氧化層113、第一絕緣層114和第二絕緣層115的層的厚度與液體排出頭的諸如熱累積性質(zhì)和熱輻射性質(zhì)之類的排出特性之間存在緊密的關(guān)系。因此，當(dāng)考慮與液體排出頭的排出特性的兼容性時(shí)，實(shí)際上難以使得第二絕緣層115足夠厚以防止絕緣破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有高可靠性的液體排出頭基板，其中，抑制電路內(nèi)部的絕緣破壞并且抑制由靜電放電導(dǎo)致的電路的破壞。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種液體排出頭基板包含外部端子、二極管、第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層。外部端子被配置為與外部連接。第一導(dǎo)電層與外部端子連接以用于使從外部端子輸入的電流流動(dòng)，并且，二極管包含陰極和陽(yáng)極。第二導(dǎo)電層連接到第一導(dǎo)電層以及陰極和陽(yáng)極中的一個(gè)電極，并且使當(dāng)從外部端子施加浪涌電壓時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流從第一導(dǎo)電層流向所述一個(gè)電極。第三導(dǎo)電層連接到陰極和陽(yáng)極中的另一電極，并且使從所述一個(gè)電極向所述另一電極流動(dòng)的浪涌電流通過(guò)。第一導(dǎo)電層包含夾著絕緣層與第二導(dǎo)電層層疊的部分，并且不包含與第三導(dǎo)電層層疊的部分。從參照附圖的示例性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征和方面將變得清晰。


被包含于說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分的附圖示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例、特征和多個(gè)方面，并與描述一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。圖IA和圖IB示出可利用本發(fā)明的示例性實(shí)施例的液體排出裝置和液體排出頭單元的透視圖。圖2A和圖2B是可利用本發(fā)明的示例性實(shí)施例的液體排出頭的透視圖和截面圖。圖3A和圖;3B是可利用本發(fā)明的示例性實(shí)施例的液體排出頭的示意性頂視圖。圖4A 4C示出靜電保護(hù)元件。圖5A 5C示出靜電保護(hù)元件。圖6A 6D示出靜電保護(hù)元件。圖7A 7D是可利用本發(fā)明的示例性實(shí)施例的靜電保護(hù)元件的框圖的例子。圖8A 8D示出常規(guī)的靜電保護(hù)元件。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的各示例性實(shí)施例、特征和方面。液體排出頭可被裝配于諸如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、具有通信系統(tǒng)的傳真機(jī)和具有打印單元的文字處理器之類的裝置中，并且可進(jìn)一步被裝配于與各種處理裝置復(fù)合組合的工業(yè)記錄裝置中。使用液體排出頭，所述裝置可在諸如紙、絲線、纖維、布、皮革、金屬、塑料、玻璃、木材和陶瓷之類的各種記錄介質(zhì)上記錄圖像。用于本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的措詞“記錄”不僅意味著向要被記錄的介質(zhì)施加諸如文字和圖形之類的具有意味的圖像，還意味著施加諸如圖案之類的沒(méi)有意味的圖像。此外，措詞“墨”應(yīng)被寬泛地解釋，并且意味著向記錄介質(zhì)施加并且用于形成圖像、 設(shè)計(jì)和圖案、處理記錄介質(zhì)的液體，或者經(jīng)受墨或記錄介質(zhì)的處理的液體。墨或記錄介質(zhì)的處理指的是例如通過(guò)向記錄介質(zhì)施加的墨中的顏色材料的凝固或不溶而進(jìn)行的定影的改善、記錄質(zhì)量或著色性質(zhì)的改善以及記錄圖像的耐久性的改善。圖IA是示出可安裝有根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的液體排出頭的液體排出裝置的例子的示意圖。如圖IA所示，導(dǎo)螺桿5004經(jīng)由驅(qū)動(dòng)力傳送齒輪5011和5009與驅(qū)動(dòng)電機(jī)5013的正/負(fù)旋轉(zhuǎn)連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)?；蹾C可安裝有頭單元，并且具有與導(dǎo)螺桿5004的螺旋溝槽5005嚙合的銷釘。頭單元可通過(guò)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)螺桿5004而沿箭頭a和b的方向進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。紙加壓板5002沿滑架HC的移動(dòng)方向延伸，向臺(tái)板5000按壓記錄片材P。光電傳感器5007和5008是原位置檢測(cè)元件，用于在檢測(cè)區(qū)域中檢測(cè)滑架HC的桿件5006并且切換電機(jī)5013的旋轉(zhuǎn)方向。氣密覆蓋頭單元40的前面的蓋部件5022被支撐部件5016支撐。 此外，用于吸引蓋部件5022內(nèi)部的吸引部件5015可經(jīng)由蓋部件5022中的開(kāi)口 5023而執(zhí)行頭單元40的吸引恢復(fù)。清潔刀片5017和沿正/反方向移動(dòng)清潔刀片5017的部件5019 被裝置主體的支撐板5018支撐。圖IB是包含對(duì)于液體記錄裝置(排出裝置)可拆卸的液體排出頭41的頭單元40 的透視圖。液體排出頭41 (以下，稱為頭)通過(guò)連接到連接端子7的柔性膜布線板43連接到液體記錄裝置，并且電連接到具有電氣連通性的接觸焊盤(pán)44。此外，頭41通過(guò)與支撐基
5板接合而被頭單元40支撐。在本示例性實(shí)施例中，作為頭單元40，與墨容器42 —體化的頭 41被示出，但是，可以使用可分離墨容器的分離型。通過(guò)連接接觸焊盤(pán)44與液體記錄裝置，從液體記錄裝置向頭41供給用于排出液體的數(shù)據(jù)信號(hào)和電壓。由于這種接觸焊盤(pán)44常常被設(shè)置在頭單元40的外部面處，因此，當(dāng)用戶向/從液體記錄裝置連附/拆卸頭單元40時(shí)，用戶可能觸摸接觸焊盤(pán)44，使得存在產(chǎn)生浪涌的可能性。圖2A是可使用本發(fā)明的示例性實(shí)施例的液體排出頭41的透視圖。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的液體排出頭41包括包含能量產(chǎn)生元件45的液體排出頭基板50和接觸液體排出頭基板50的流路部件46。在液體排出頭基板50中，貫穿液體排出頭基板50設(shè)置用于供給液體的供給端口 49，并且，沿供給端口 49在供給端口 49的兩側(cè)布置多個(gè)能量產(chǎn)生元件45。此外，在液體排出頭基板50的端部，設(shè)置用于供給用于驅(qū)動(dòng)能量產(chǎn)生元件45的電信號(hào)和電力的多個(gè)端子101。流路部件46在與各能量產(chǎn)生元件45相對(duì)的位置處包含排出端口 47，所述排出端口 47可利用由能量產(chǎn)生元件45產(chǎn)生的能量排出液體。流路部件46還包含凹形部分48a， 該凹形部分48a配置使排出端口 47與供給端口 49連通的流路48，并且所述流路部件46接觸液體排出頭基板50。圖3A示出液體排出頭41的電路的布局。在設(shè)置在供給端口 49的兩側(cè)的區(qū)域91 中，設(shè)置能量產(chǎn)生元件45的陣列、用于能量產(chǎn)生元件45的驅(qū)動(dòng)控制(控制通/斷)的開(kāi)關(guān)元件452和“與(AND)”電路。在包含金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管050和451)的“與” 電路中，輸入來(lái)自移位寄存器93和解碼器94的信號(hào)。移位寄存器93暫時(shí)存儲(chǔ)記錄數(shù)據(jù)信號(hào)，并且，解碼器94發(fā)送用于選擇能量產(chǎn)生元件45的塊的塊選擇信號(hào)?！芭c”電路實(shí)現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)信號(hào)和塊選擇信號(hào)的邏輯和運(yùn)算，并且輸出開(kāi)關(guān)元件452驅(qū)動(dòng)控制能量產(chǎn)生元件45所用的信號(hào)。在本示例性實(shí)施例中，用于驅(qū)動(dòng)控制能量產(chǎn)生元件45的記錄數(shù)據(jù)信號(hào)、塊選擇信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、鎖存信號(hào)和熱使能信號(hào)被稱為邏輯信號(hào)。從端子101 (外部端子)輸入的邏輯信號(hào)被發(fā)送到用作緩沖器電路并且包含多個(gè)反相器電路的輸入電路95，并且進(jìn)一步被發(fā)送到移位寄存器93和解碼器94。作為用于輸入邏輯信號(hào)的輸入電壓，使用約3. 3V的比較低的電壓。當(dāng)由靜電放電導(dǎo)致的高電壓的浪涌電壓從輸入這種邏輯信號(hào)的端子101進(jìn)入時(shí)， 存在絕緣層的絕緣破壞的高可能性。因此，為了防止內(nèi)部電路的由靜電放電導(dǎo)致的絕緣破壞，設(shè)置靜電保護(hù)電路(保護(hù)二極管)，這是本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征部分。另外，由于如果發(fā)生靜電放電則不僅在用于邏輯信號(hào)的端子中而且在用于被相對(duì)較低電壓驅(qū)動(dòng)的其它功能元件的端子中存在產(chǎn)生絕緣破壞的高可能性，因此優(yōu)選設(shè)置靜電保護(hù)電路。用于其它功能元件的端子為例如熱傳感器的端子或檢測(cè)端子。圖2B示出這種液體排出頭41中的其中設(shè)置有能量產(chǎn)生元件45和開(kāi)關(guān)元件452的區(qū)域91的截面圖的例子。包含ρ型導(dǎo)電材料的硅基板109包括通過(guò)熱氧化基板109的一部分而形成的熱氧化層113。此外，依次層疊和設(shè)置第一絕緣層114、下部導(dǎo)電層(第一導(dǎo)電層)、第二絕緣層115、發(fā)熱電阻層116、上部導(dǎo)電層(第二導(dǎo)電層)和保護(hù)層117。作為下部導(dǎo)電層和上部導(dǎo)電層，可以使用諸如鋁之類的導(dǎo)電材料?？墒褂弥T如BPSG(通過(guò)磷和硼摻雜的硅氧化物)之類的含硅絕緣材料形成第一絕緣層114?？墒褂弥T如硅氧化物(SiO)和硅氮化物(SiN)之類的含硅絕緣材料形成第二絕緣層115。此外，可使用諸如TaSiN之類的高電阻材料形成發(fā)熱電阻層116。在發(fā)熱電阻層116上，上部導(dǎo)電層的一部分被部分去除，并且被用作一對(duì)離散布線202。這一對(duì)離散布線202和發(fā)熱電阻層116被保護(hù)層117覆蓋并且被保護(hù)以免受液體的影響。這一對(duì)離散布線202之間的間隙部分被用作用于排出液體的能量產(chǎn)生元件45。離散布線202中的一個(gè)被用作供給電源電勢(shì)的電極20 ，另一個(gè)被用作連接到基板電勢(shì)的電極202b。通過(guò)向這一對(duì)離散布線202施加電流，能量產(chǎn)生元件45產(chǎn)生熱能，并且導(dǎo)致液體膜沸騰并產(chǎn)生氣泡。這些氣泡的壓力將液體推出到排出端口 47之外，使得執(zhí)行記錄操作。 由于當(dāng)發(fā)生消泡時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣穴并且對(duì)保護(hù)層117造成損傷，因此可以在保護(hù)層117上形成由Ta制成的抗氣穴層128。此外，在液體排出頭41中，在基板109上設(shè)置熱氧化層113、第一絕緣層114和第二絕緣層115，并且，熱累積性質(zhì)和熱輻射性質(zhì)，更具體來(lái)說(shuō)，層的厚度被調(diào)整以使得能夠使排出操作穩(wěn)定。然后，將描述由包含N-MOS晶體管的開(kāi)關(guān)元件452、配置“與”電路的P-MOS晶體管 450和N-MOS晶體管451提供的截面結(jié)構(gòu)部分。在基板109的內(nèi)部中，通過(guò)使用常規(guī)的離子注入技術(shù)摻雜雜質(zhì)和擴(kuò)散，形成η型阱區(qū)域402和ρ型阱區(qū)域403。P-MOS晶體管450和 N-MOS晶體管451被分別配置有柵極絕緣層408、由多晶硅(poly-Si)制成的柵極布線415、 通過(guò)η+型雜質(zhì)或ρ+型雜質(zhì)摻雜的源極區(qū)域405或漏極區(qū)域406。此外，通過(guò)在ρ型阱區(qū)域 403上設(shè)置漏極區(qū)域411、源極區(qū)域412和柵極布線413來(lái)配置形成開(kāi)關(guān)元件452的N-MOS 晶體管。在這些鄰接的MOS晶體管之間形成由熱氧化層113制成的熱氧化膜分離區(qū)域453， 從而實(shí)現(xiàn)元件分離。設(shè)置在下部導(dǎo)電層(第一導(dǎo)電層)的一部分中的布線417經(jīng)由設(shè)置在第一絕緣層 114中的通孔(貫穿部分)而與MOS晶體管連接。此外，布線417經(jīng)由設(shè)置在第二絕緣層 115中的通孔(貫穿部分)而與離散布線202連接。離散布線202位于第二絕緣層115的上方側(cè)，并且是上部導(dǎo)電層的一部分。沿與基板109的表面垂直的方向，在圖:3Β中，在領(lǐng)域91的第二絕緣層115的上方側(cè)設(shè)置共用布線222。共用布線222將端子101連接到離散布線202，并且與基板電勢(shì)連接，并且供給電源電勢(shì)，所述離散布線202連接到多個(gè)能量產(chǎn)生元件45。如上所述，沿與基板109的表面垂直的方向?qū)盈B下部導(dǎo)電層與配置離散布線202和共用布線222的上部導(dǎo)電層，使得液體排出頭基板的面積減小。關(guān)于在上述的液體排出頭基板中使用的靜電保護(hù)電路的配置和操作，以下將描述第一示例性實(shí)施例。在第一示例性實(shí)施例中，將描述其中電源電勢(shì)比基板電勢(shì)高的情況的例子。圖4Α是示出其中設(shè)置第一保護(hù)二極管103的液體排出頭的框圖。第一保護(hù)二極管103可使當(dāng)施加靜電浪涌時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流通向與連接到大容量電源的電勢(shì)(以下，稱為電源電勢(shì))連接的布線。在第一示例性實(shí)施例中，電源電勢(shì)與可供給與用于從端子101 輸入的信號(hào)的電勢(shì)幾乎相同的電勢(shì)的電源連接，并且可使用例如3. 3V的電勢(shì)。第一保護(hù)二極管103的陽(yáng)極(電極中的一個(gè))與第一布線22連接，該第一布線22將電連接外部的端子101(外部端子)連接到設(shè)置在輸入電路95中的反相器電路301。第一保護(hù)二極管103 的陰極(另一電極)連接到與包含下部導(dǎo)電層的電源電勢(shì)連接的第二布線陽(yáng)。
通過(guò)該配置，即使當(dāng)從端子101施加由具有比電源電勢(shì)高的電勢(shì)的靜電放電引起的浪涌時(shí)，浪涌電流也經(jīng)由第一保護(hù)二極管103從端子101流向第二布線55 (從陽(yáng)極向陰極)。因此，可以防止反相器電路301被破壞。圖4B是圖4A中的X部分的頂視圖。圖4C示出圖4B中的A-A線的截面圖。在基板109上，夾著第二絕緣層115層疊和設(shè)置下部導(dǎo)電層和上部導(dǎo)電層。在ρ型硅基板109的表面的內(nèi)部，設(shè)置包含η型阱區(qū)域110、η型(η+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域111和ρ型(ρ+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域112的第一保護(hù)二極管103。此外，熱氧化層113被設(shè)置在η型(η+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域111 和P型(P+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域112之間，并且實(shí)現(xiàn)η型(η+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域111和ρ型(ρ+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域112的元件分離。此外，在熱氧化層113上形成由BPSG制成的第一絕緣層114。在第一絕緣層114中，設(shè)置第一通孔100 (第一貫穿部分)，并且，P+雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域112和作為下部導(dǎo)電層的一部分的第一下部導(dǎo)電層118(第二導(dǎo)電層)相互連接。此外， 在第一絕緣層114中的第二通孔103a (第二貫穿部分)中，連接η+雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域111和作為下部導(dǎo)電層的另一部分的第二下部導(dǎo)電層105(第三導(dǎo)電層)。在該結(jié)構(gòu)中，一對(duì)下部導(dǎo)電層(第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層)被設(shè)置為以便分別與第一保護(hù)二極管的雜質(zhì)區(qū)域連接。上部導(dǎo)電層102(第一導(dǎo)電層)與電連接到外部的端子101連接。在由SiO制成的第二絕緣層115中，設(shè)置通孔1001。第一下部導(dǎo)電層118和上部導(dǎo)電層102經(jīng)由通孔1001 被連接，以處于相同的電勢(shì)，并且，設(shè)置第一布線22。形成第二布線55的第二下部導(dǎo)電層 105與電源電勢(shì)連接。在設(shè)置有通孔1003的區(qū)域中，如圖4C所示，由于在熱氧化層113和第一絕緣層 114中設(shè)置通孔1003，因此，與其它的區(qū)域相比，第二絕緣層115的臺(tái)階高度較大，使得當(dāng)施加高的電勢(shì)差時(shí)可能產(chǎn)生絕緣破壞。在該配置中，第一下部導(dǎo)電層118通過(guò)設(shè)置在第二絕緣層115中的通孔1001而與上部導(dǎo)電層102連接，并且，即使當(dāng)施加浪涌時(shí)，上部導(dǎo)電層102和第一下部導(dǎo)電層118也處于相同的電勢(shì)。因此，雖然夾著第二絕緣層115層疊第一下部導(dǎo)電層118(第二導(dǎo)電層) 和上部導(dǎo)電層102(第一導(dǎo)電層)，但是，第二絕緣層115的絕緣破壞的可能性是低的。另一方面，在第二通孔1003a中，如果在第二絕緣層115上設(shè)置上部導(dǎo)電層102，那么在浪涌電壓流經(jīng)的上部導(dǎo)電層102與連接到電源電勢(shì)的第二下部導(dǎo)電層105之間產(chǎn)生大的電勢(shì)差。因此，在第二通孔1003a的上方側(cè)設(shè)置上部導(dǎo)電層102中的貫穿部分107，使得通過(guò)該結(jié)構(gòu)，不在任何部分處夾著第二絕緣層115層疊第二下部導(dǎo)電層105(第三導(dǎo)電層)和上部導(dǎo)電層 102(第一導(dǎo)電層)。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，不在第二絕緣層115的厚度變得比較薄的第二通孔1003a 附近的區(qū)域處產(chǎn)生大的電勢(shì)差，使得可防止第二絕緣層115的絕緣破壞。更具體而言，沿與基板的表面平行的方向，在上部導(dǎo)電層中的通孔107和第一絕緣層114的端部之間提供至少分開(kāi)大于或等于2 μ m的距離Z是有用的。通過(guò)使距離Z分開(kāi)大于或等于2 μ m，可以更確定地防止第二通孔1003a的部分處的第二絕緣層115的絕緣破壞。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，可以提供具有高可靠性的液體排出頭，其中，當(dāng)產(chǎn)生靜電放電時(shí)不使反相器電路301和第二絕緣層115出現(xiàn)絕緣破壞。下面，將描述第二示例性實(shí)施例。圖5A是示出液體排出頭的框圖，其中，當(dāng)施加靜電浪涌時(shí)，第二保護(hù)二極管104可使浪涌電流通向與基板電勢(shì)連接的布線。第二保護(hù)二極管104的陰極(電極中的一個(gè))與第一布線22連接。第一布線22將用于與外部電連接的端子101連接到設(shè)置在輸入電路95中的反相器電路301。第二保護(hù)二極管104的陽(yáng)極(另一電極)與連接到基板電勢(shì)的第三布線66連接。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)從端子101施加由具有比基板電勢(shì)低的電勢(shì)的靜電放電造成的浪涌時(shí)，浪涌電流也經(jīng)由第二保護(hù)二極管104從端子101流向第三布線66。更具體而言， 浪涌電流從第二保護(hù)二極管104的陰極流向陽(yáng)極，并且進(jìn)一步流向第三布線66。因此，可以防止反相器電路301的絕緣破壞。圖5B是圖5A中的X部分的頂視圖。圖5C是圖5B中的B-B線的截面圖。在基板 109上，夾著第二絕緣層115層疊和設(shè)置下部導(dǎo)電層和上部導(dǎo)電層。在P型硅基板109的表面的內(nèi)部，設(shè)置包含P型阱區(qū)域120、n型(η+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域111和ρ型(ρ+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域112的第二保護(hù)二極管104。此外，熱氧化層113被設(shè)置在η型(η+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域111 和P型(P+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域112之間，并且實(shí)現(xiàn)η型(η+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域111和ρ型(ρ+)雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域112的元件分離。此外，在熱氧化層113上設(shè)置由BPSG制成的第一絕緣層114。在第一絕緣層114中，設(shè)置第一通孔100 (第一貫穿部分)，并且，η+雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域111和作為下部導(dǎo)電層的一部分的第一下部導(dǎo)電層118(第二導(dǎo)電層)相互連接。此外， 在第一絕緣層114中的第二通孔1003a(第二貫穿部分)中，ρ+雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域112和作為下部導(dǎo)電層的另一部分的第二下部導(dǎo)電層106(第三導(dǎo)電層)相互連接。如上所述，一對(duì)下部導(dǎo)電層(第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層)被設(shè)置為分別與第二保護(hù)二極管104的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域連接。上部導(dǎo)電層102(第一導(dǎo)電層)與電連接到外部的端子101連接。在由SiO制成的第二絕緣層115中，設(shè)置通孔1001，并且，第一下部導(dǎo)電層118和上部導(dǎo)電層102經(jīng)由通孔1001被連接以處于相等的電勢(shì)，并且，設(shè)置第一布線22。形成第三布線66的第二下部導(dǎo)電層106與基板電勢(shì)連接。在設(shè)置通孔1003的區(qū)域中，如圖5C所示，在熱氧化層113和第一絕緣層114中形成通孔，與其它的區(qū)域相比，第二絕緣層115的臺(tái)階高度較大，并且，當(dāng)施加高的電勢(shì)差時(shí)可能產(chǎn)生絕緣破壞。在該結(jié)構(gòu)中，第一下部導(dǎo)電層118通過(guò)設(shè)置在第二絕緣層115中的通孔1001與上部導(dǎo)電層102連接，使得即使當(dāng)施加浪涌時(shí)，上部導(dǎo)電層102和下部導(dǎo)電層118也處于相等的電勢(shì)。因此，雖然夾著第二絕緣層115層疊第一下部導(dǎo)電層118(第二導(dǎo)電層)和上部導(dǎo)電層102(第一導(dǎo)電層)，但是，第二絕緣層115的絕緣破壞的可能性是低的。另一方面，在第二通孔1003a中，如果在第二絕緣層115上設(shè)置上部導(dǎo)電層102，那么在處于浪涌電勢(shì)的上部導(dǎo)電層102和與電源電勢(shì)連接的第二下部導(dǎo)電層106之間產(chǎn)生大的電勢(shì)差。因此，在第二通孔1003a的上方側(cè)設(shè)置上部導(dǎo)電層102中的貫穿部分107，使得不在任何部分處夾著第二絕緣層115層疊第二下部導(dǎo)電層106(第三導(dǎo)電層)和上部導(dǎo)電層102(第一導(dǎo)電層)。 通過(guò)該結(jié)構(gòu)，不在第二絕緣層115的厚度變薄的第二通孔1003a附近的部分處產(chǎn)生大的電勢(shì)差，使得可防止第二絕緣層115的絕緣破壞。更具體而言，沿與基板的表面平行的方向，在上部導(dǎo)電層102的端部和第一絕緣層114的通孔之間的距離Z至少分開(kāi)大于或等于2 μ m是有用的。通過(guò)至少大于或等于2 μ m 的距離Z，可以防止第二通孔1003a部分處的第二絕緣層115的絕緣破壞。
通過(guò)該結(jié)構(gòu)，可以提供高可靠性的液體排出頭，其中，當(dāng)發(fā)生靜電放電時(shí)不產(chǎn)生反相器電路301和第二絕緣層115的絕緣破壞。下面，將描述第三示例性實(shí)施例。圖6A是包含第一保護(hù)二極管103和第二保護(hù)二極管104的液體排出頭的框圖。在第一示例性實(shí)施例中描述的第一保護(hù)二極管103可使浪涌電流通向電源電勢(shì)。在第二示例性實(shí)施例中描述的第二保護(hù)二極管104可使浪涌電流通向基板電勢(shì)。第一保護(hù)二極管103的陽(yáng)極和第二保護(hù)二極管104的陰極與將端子101連接到反相器電路301的第一布線22連接。第一保護(hù)二極管103與電源電勢(shì)連接，并且，第二保護(hù)二極管104與基板電勢(shì)連接。第一保護(hù)二極管103的陰極與連接到電源電勢(shì)的下部導(dǎo)電層的第二布線陽(yáng)連接。第二保護(hù)二極管104的陽(yáng)極與第三布線66連接，所述第三布線66通過(guò)下部導(dǎo)電層配置并且與基板電勢(shì)連接。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，當(dāng)從端子101施加由具有比電源電勢(shì)高的電勢(shì)的靜電放電造成的浪涌時(shí)，浪涌電流經(jīng)由第一保護(hù)二極管103流向第二布線55。此外，當(dāng)從端子101施加由具有比基板電勢(shì)低的電勢(shì)的靜電放電造成的浪涌時(shí)，浪涌電流經(jīng)由第二保護(hù)二極管104從端子 101流向第三布線66。因此，即使當(dāng)從端子101施加由靜電造成的任何浪涌時(shí)，也可以防止反相器電路301的破壞。圖6B示出圖6A中的X部分的頂視圖。圖6C示出圖6B中的A-A線的截面圖。圖 6D示出圖6B中的B-B線的截面圖。第一保護(hù)二極管103的配置與第一示例性實(shí)施例相同， 并且，第二保護(hù)二極管104的配置與第二示例性實(shí)施例相同，因而描述將被省略。另外，如圖7A所示，在設(shè)置有第一保護(hù)二極管103和第二保護(hù)二極管104的部分與反相器電路301之間設(shè)置電阻器601，使得可以降低不被保護(hù)二極管吸收的浪涌的電勢(shì)。 作為電阻器601，可以使用由多晶硅或金屬化合物制成的薄膜電阻器或者通過(guò)向半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)制成的擴(kuò)散電阻器。此外，如圖7B和圖7C所示，可以設(shè)置多個(gè)第一保護(hù)二極管103和第二保護(hù)二極管 104以及多個(gè)電阻器601。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，可更確定地防止由靜電放電導(dǎo)致的絕緣破壞。在第一到第三示例性實(shí)施例中，使用電源電勢(shì)比基板電勢(shì)高的例子用于描述。但是，當(dāng)電源電勢(shì)比基板電勢(shì)低時(shí)，如圖7D所示，在基板電勢(shì)側(cè)設(shè)置第一保護(hù)二極管103，并且，在電源電勢(shì)側(cè)設(shè)置第二保護(hù)二極管104，使得可以獲得相同的效果。在這種情況下，與電源電勢(shì)連接的第二保護(hù)二極管104的陰極和與基板電勢(shì)連接的第一保護(hù)二極管103的陽(yáng)極連接到上部導(dǎo)電層102。上部導(dǎo)電層102連接到端子101和反相器電路301。通過(guò)該結(jié)構(gòu)， 當(dāng)靜電放電的電勢(shì)比基板電勢(shì)高時(shí)，浪涌電流流向第一保護(hù)二極管103。另一方面，當(dāng)靜電放電的電勢(shì)比電源電勢(shì)低時(shí)，浪涌電流流向第二保護(hù)二極管104。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)發(fā)生靜電放電時(shí)，也可防止反相器電路301的絕緣破壞。雖然已參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開(kāi)的示例性實(shí)施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有的變更方式、等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種液體排出頭基板，包含 外部端子，被配置為與外部連接；第一導(dǎo)電層和二極管，所述第一導(dǎo)電層與外部端子連接以用于使從外部端子輸入的電流流動(dòng)，所述二極管包含陽(yáng)極和陰極；第二導(dǎo)電層，與所述第一導(dǎo)電層連接并且與所述陽(yáng)極和陰極中的一個(gè)電極連接，使得當(dāng)從外部端子施加浪涌電壓時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流從第一導(dǎo)電層流向所述一個(gè)電極；以及第三導(dǎo)電層，與所述陽(yáng)極和陰極中的另一電極連接，使得從所述一個(gè)電極流向所述另一電極的浪涌電流通過(guò)；其中，所述第一導(dǎo)電層包含夾著絕緣層而與第二導(dǎo)電層層疊的部分，并且，所述第一導(dǎo)電層不包含與第三導(dǎo)電層層疊的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液體排出頭基板，其中，所述第三導(dǎo)電層與電源電勢(shì)或基板電勢(shì)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的液體排出頭基板，其中，所述外部端子用于輸入用以執(zhí)行能量產(chǎn)生元件的驅(qū)動(dòng)控制的邏輯信號(hào)，所述能量產(chǎn)生元件用于產(chǎn)生排出液體的能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的液體排出頭基板，其中，所述二極管被設(shè)置在基板的表面上，并且，在所述表面的上方側(cè)，第二導(dǎo)電層、絕緣層和第一導(dǎo)電層被依次設(shè)置，并且，所述第三導(dǎo)電層位于所述表面和絕緣層之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的液體排出頭基板， 其中，所述絕緣層由含硅材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的液體排出頭基板，其中，第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層由鋁制成。
7.—種能夠從排出裝置拆卸的頭單元，包含 根據(jù)權(quán)利要求1的液體排出頭基板；和與所述液體排出頭基板的外部端子導(dǎo)通的接觸焊盤(pán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的頭單元，其中，所述接觸焊盤(pán)被設(shè)置在所述頭單元的外表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液體排出頭基板和頭單元。液體排出頭基板包含外部端子、二極管、第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層。外部端子被配置為與外部連接。第一導(dǎo)電層與外部端子連接，用于使輸入電流從外部端子流動(dòng)，并且，二極管包含陽(yáng)極和陰極。第二導(dǎo)電層與第一導(dǎo)電層連接并且與陽(yáng)極和陰極中的一個(gè)電極連接，并且使當(dāng)從外部端子施加浪涌電壓時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流從第一導(dǎo)電層流向所述一個(gè)電極。第三導(dǎo)電層與陽(yáng)極和陰極中的另一電極連接，并且使從所述一個(gè)電極流向所述另一電極的浪涌電流通過(guò)。第一導(dǎo)電層包含夾著絕緣層而與第二導(dǎo)電層層疊的部分，并且不包含與第三導(dǎo)電層層疊的部分。
文檔編號(hào)B41J2/05GK102189802SQ20111005959
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者今仲良行, 小俁好一, 山口孝明, 根岸俊雄 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社