專利名稱：低噴射能微流體噴射頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及對降低微流體噴射器件的噴射能有效的構(gòu)成和方法。
背景技術(shù)：
微流體噴射器件用于各種設(shè)備中已有很多年的歷史。微流體噴射器件的通常用途包括存在于噴墨打印頭中的噴墨加熱器芯片。盡管它們看起來十分簡單，但微流體噴射器件的結(jié)構(gòu)需要為適當(dāng)?shù)墓δ芸紤]許多相互聯(lián)系的因素。
噴墨打印技術(shù)(以及一般地，微流體噴射器件)的當(dāng)前趨勢是趨于更低的噴射能、更大的噴射頻率以及在打印的情況下更高的打印速度。為了使微流體噴射器件內(nèi)的流體蒸發(fā)以使得流體蒸發(fā)并通過開口或噴嘴逸出，必須在加熱器表面上存在最少量的熱能。在噴墨打印頭的情況下，在流體噴射所需的能量到達加熱器表面之前，總的能量或“噴射能”必須穿過多個層。這些層的厚度越大，流體噴射所需的能量達到加熱表面上之前所需要的噴射能越多。但是，存在最少量的保護層是必須的，以保護加熱器電阻器免受化學(xué)腐蝕、免受流體泄漏、以及免受來自氣蝕(cavitation)效應(yīng)的機械應(yīng)力。
增加打印速度的一種方式是在芯片上包括更多的噴射器。但是，更多的噴射器和更高的噴射頻率產(chǎn)生更多的廢熱，這會升高芯片溫度并導(dǎo)致墨粘度改變以及芯片電路操作的變化。最終，噴射性能和質(zhì)量將由于不能保持對于流體噴射來說最佳的溫度而劣化。由此，一直需要對于更高的頻率操作具有更低的噴射能的改進的微流體噴射器件。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上的討論，本公開提供改進的具有更少的噴射能的微流體噴射頭。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，噴射能與在噴射次序中被加熱的材料的體積成比例。由此減小加熱器覆涂層厚度將減少噴射能量。但是，除著覆涂層厚度減小，噴射器的腐蝕變成對于噴射性能和質(zhì)量十分重要的因素。
在本公開中，提供改進的用于加熱器疊層的結(jié)構(gòu)。加熱疊層結(jié)構(gòu)包含其上淀積絕緣層的半導(dǎo)體襯底。電阻層覆蓋絕緣層。在選自包含TaAl、Ta2N、TaAl(O，N)、TaAlSi、TaSiC、Ti(N，O)、WSi(O，N)、TaAlN和TaAl/Ta的組的整個電阻層上形成多個加熱器電阻器。在加熱器電阻器的層上淀積包含可氧化金屬并具有約500～5000埃的厚度的犧牲層。在被淀積時，犧牲層具有導(dǎo)電性能。在犧牲層上淀積這里稱為“導(dǎo)電層”的附加金屬層，使得附加金屬層或“導(dǎo)電層”可適于形成提供與多個加熱器電阻器的陽極和陰極連接的電極。犧牲層的暴露部分被氧化，使得犧牲層的暴露部分在加熱器電阻器上提供保護性的流體接觸層。犧牲層的剩余的未反應(yīng)部分保持它們的導(dǎo)電性能，使得在電阻層和電極之間存在最小的電阻。
在另一實施例中，本公開提供一種微流體噴射頭結(jié)構(gòu)的制造方法。該方法包括設(shè)置半導(dǎo)體襯底和在襯底上淀積絕緣層的步驟。絕緣層具有約8000～30000埃的厚度。在絕緣層上淀積電阻層。電阻層具有約500～1500埃的厚度并可選自包含TaAl、Ta2N、TaAl(O，N)、TaAlSi、TaSiC、Ti(N，O)、WSi(O，N)、TaAlN和TaAl/Ta的組。在電阻層上淀積犧牲層。犧牲層具有約500～5000埃的厚度并可選自包含鉭(Ta)和鈦(Ti)的組。在電阻層和犧牲層中限定多個加熱器電阻器。在犧牲層上淀積導(dǎo)電層。蝕刻導(dǎo)電層以限定接地和地址電極以及其間的加熱器電阻器。在加熱器電阻器和相應(yīng)的電極上淀積電介質(zhì)層。電介質(zhì)層具有約1000～8000埃的厚度并選自包含二氧化硅、類金剛石碳(DLC)和摻雜的DLC的組。電介質(zhì)層被顯影以使?fàn)奚鼘颖┞队诹黧w室。然后，犧牲層的暴露部分通過諸如氧化的化學(xué)工藝被鈍化。
本公開的實施例的一個優(yōu)點是，由于總體覆涂層厚度較小從而有更好的加熱器性能。這種覆涂層厚度的減小轉(zhuǎn)化成更高的加熱效率和更高的頻率噴射。本公開的實施例的另一益處是，由于在常規(guī)的制造方法中使用的整個掩模級(mask level)可被消除，因此將降低工藝成本。另外，制造方法與當(dāng)前的制造工藝相容，使得使用該工藝的制造商不需要為構(gòu)建微流體噴射器件添加額外的資本設(shè)備。


當(dāng)結(jié)合以下的附圖考慮時，通過參照示例性的實施例的詳細說明，本公開的實施例的其它優(yōu)點將十分明顯，在這些附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且，其中，圖1是噴墨打印頭的一部分的形式的現(xiàn)有微流體噴射頭結(jié)構(gòu)的一部分的不按比例的斷面圖；圖2是打印機形式的常規(guī)微流體噴射器件的透視圖；圖3A是噴射能和覆涂層(overcoat)厚度之間的關(guān)系的圖示；圖3B是功率、襯底溫度上升和液滴尺寸之間的關(guān)系的圖示；圖4是根據(jù)本公開的微流體噴射頭結(jié)構(gòu)的一部分的不按比例的斷面圖；圖5～11是根據(jù)本公開的用于制造微流體噴射頭結(jié)構(gòu)的步驟的不按比例的斷面圖；圖12是根據(jù)本公開的包含微流體噴射頭結(jié)構(gòu)的流體盒的不按比例的斷面圖；圖13是現(xiàn)有加熱器疊層工藝的流程框圖；圖14是根據(jù)本公開的加熱器層疊處理的流程框圖；圖15a是根據(jù)本公開的峰值電流密度和Ta/Ta2O5犧牲層厚度之間的關(guān)系的圖示；圖15a是根據(jù)本公開的電阻和Ta/Ta2O5犧牲層厚度之間的關(guān)系的圖示；圖15b是根據(jù)本公開的峰值電流密度和Ta/Ta2O5犧牲層厚度之間的關(guān)系的圖示；圖16a是根據(jù)本公開的電阻和Ti/TiO2犧牲層厚度之間的關(guān)系的圖示；圖16b是根據(jù)本公開的峰值電流密度和Ti/TiO2犧牲層厚度之間的關(guān)系的圖示。
具體實施例方式
參照圖1，示出用于諸如打印機的微流體噴射設(shè)備11(圖2)的現(xiàn)有微流體噴射頭結(jié)構(gòu)10的一部分的不按比例的斷面圖。微流體噴射頭結(jié)構(gòu)10包含一般由硅制成的半導(dǎo)體襯底12；由二氧化硅制成的絕緣層14；磷摻雜玻璃(PSG)或硼；和在半導(dǎo)體襯底上淀積或生長的磷摻雜玻璃(BSPG)。絕緣層14具有約8000～30000埃的厚度。半導(dǎo)體襯底12一般具有約100～800微米或更大的厚度。
電阻層16被淀積在絕緣層14上。電阻層16可選自TaAl、Ta2N、TaAl(O，N)、TaAlSi、TaSiC、Ti(N，O)、WSi(O，N)、TaAlN和TaAl/Ta并具有約500～1500埃的厚度。
導(dǎo)電層18被淀積在電阻層16上并被蝕刻以為限定在功率和接地導(dǎo)體18A和18B之間的加熱器電阻器20提供功率和接地導(dǎo)體18A和18B。導(dǎo)電層18可選自包括但不限于金、鋁、銀和銅等的導(dǎo)電金屬，并具有約4000～15000埃的厚度。
鈍化層22被淀積在加熱器電阻器20和導(dǎo)電層18的一部分上，以保護加熱器電阻器20免受流體腐蝕。鈍化層22一般包含以碳化硅(SiC)為頂層的氮化硅(SiN)22A和SiC 22B的復(fù)合層。鈍化層22具有約1000～8000埃的總厚度。
然后，氣蝕層26被淀積在覆在加熱器電阻器20上面的鈍化層上。氣蝕層26具有約1500～8000埃的總厚度，并且一般由鉭(Ta)構(gòu)成。還稱為“流體接觸層”的氣蝕層26提供對加熱器電阻器20的保護，使其免受由于氣泡塌陷(collapse)導(dǎo)致的腐蝕和流體噴射周期中的機械沖擊。
覆在功率和接地導(dǎo)體18A和18B上面的是一般由環(huán)氧樹脂光刻膠材料、聚酰亞胺材料、氮化硅、碳化硅、二氧化硅、玻璃上絲(spun-on-glass)(SOG)和疊層的聚合物等構(gòu)成的另一絕緣層或電介質(zhì)層28。絕緣層28在第二金屬層24和導(dǎo)電層18之間提供絕緣，并具有約5000～20000埃的厚度。
上述的微流體噴射頭結(jié)構(gòu)10的一種缺點是，微流體噴射頭結(jié)構(gòu)10內(nèi)的保護層或加熱器覆涂層30的多重性增加加熱器覆涂層30的厚度，由此增加總的噴射能量需求。如上所述，加熱器覆涂層30由復(fù)合的鈍化層22和氣蝕層26構(gòu)成。
一旦激活加熱器電阻器20，能量中的一些就以廢熱-用于通過傳導(dǎo)加熱覆涂層30的能量-終結(jié)，而能量中的剩余部分用于加熱氣蝕層26的表面上的流體。當(dāng)加熱器電阻器20的表面達到流體過熱極限時，會形成蒸汽氣泡。一旦形成蒸汽氣泡，流體就會在熱上與加熱器電阻器20斷開。因此，蒸汽氣泡防止熱能進一步向流體轉(zhuǎn)移。
正是在氣泡形成之前轉(zhuǎn)移到流體中的熱能驅(qū)動流體的狀態(tài)的液-汽變化。由于熱能在加熱流體之前必須穿過覆涂層30，因此覆涂層30也被加熱。加熱覆涂層30消耗有限的量的能量。加熱覆涂層30所需要的能量的量與覆涂層30的厚度成正比。在圖3A中示出覆涂層厚度和特定的加熱器電阻器20的能量需求之間的關(guān)系的示例性例子。圖3A中給出的例子僅僅出于解釋目的，目的不在于限制這里說明的實施例。
由于噴射能量與功率(power)(功率是能量和加熱器電阻器20的激發(fā)(firing)頻率的乘積)有關(guān)，因此它十分重要。襯底溫度升高與功率有關(guān)。適當(dāng)?shù)膰娚湫阅芎土黧w特性，諸如噴墨設(shè)備的情況下的打印質(zhì)量，與襯底溫度升高有關(guān)。
圖3B示出襯底溫度升高、對于加熱器電阻器20的輸入功率和液滴尺寸之間的關(guān)系。圖3B的獨立軸具有功率(或能量乘以頻率)的單位。在圖3B中，從屬軸表示襯底12的溫度升高。系列曲線(A-G)分別代表1、2、3、4、5、6和7皮升(picoliter)的流體液滴尺寸(在本例子中，為墨滴尺寸)的抽吸(pumping)有效性的不同的水平。以皮升每微焦的單位限定抽吸有效性。很顯然，希望使抽吸有效性最大化。對于較小的液滴尺寸(曲線A和B)，非常少的功率輸入導(dǎo)致襯底溫度的迅速升高。隨著液滴尺寸增加(曲線C-G)，襯底溫度升高不再那樣顯著。當(dāng)達到一定的襯底溫度時，沒有附加的能量(或功率)可被發(fā)送到噴射頭10，從而不對噴射設(shè)備性能造成負面影響。如果超過可容許的襯底溫度升高的最大值，那么噴墨設(shè)備的情況下的性能和打印質(zhì)量將劣化。
由于功率等于能量和頻率的乘積，并且襯底溫度是輸入功率的函數(shù)，因此對于這種微流體噴射器件的操作存在最大的噴射頻率。因此，使用這里說明的微流體噴射器件的現(xiàn)代噴墨打印技術(shù)的一個目標(biāo)是要在仍保持高打印質(zhì)量所需要的最佳芯片溫度的情況下使噴射頻率的水平最大化。雖然最佳襯底溫度由于其它的設(shè)計因素改變，但一般希望將襯底溫度限制到約75℃，以防止過量的噴嘴板溢流、空氣轉(zhuǎn)移(devolution)、液滴體積變化、過早的形核和其它的有害的效果。
公開的實施例通過減少微流體噴射頭結(jié)構(gòu)中的保護層的數(shù)量由此減小微流體噴射頭結(jié)構(gòu)的總覆涂層厚度對現(xiàn)有的微流體噴射頭結(jié)構(gòu)10進行改進。覆涂層厚度的減小轉(zhuǎn)化為更少的廢能。由于存在很少的廢能，因此現(xiàn)在可在保持與以前相同的傳導(dǎo)給暴露的加熱器表面的能量的同時將用于穿透較厚的加熱器覆涂層的噴射能分配給更高的噴射頻率。
參照圖4，提供根據(jù)本公開的包含加熱器芯片34和噴嘴板36的微流體噴射頭結(jié)構(gòu)32的一部分的不按比例的斷面圖。在圖4所示的實施例中，噴嘴板36具有約5～65微米的厚度，并優(yōu)選由諸如聚酰亞胺的耐墨聚合物制成。通過諸如激光燒蝕的常規(guī)技術(shù)在噴嘴板36中形成諸如流體室38、流體供給通道40和噴嘴孔42的流動特征部件。但是，實施例不被上述噴嘴板結(jié)構(gòu)36限制。在替代性實施例中，可以在與厚膜層相連的噴嘴板中設(shè)置流動特征部件，或者可以在厚膜層和噴嘴板兩者中形成流動特征部件。
現(xiàn)在參照圖5～11說明加熱器芯片34的各個層以及用于它們的工藝。加熱器芯片34包含如上所述的半導(dǎo)體襯底12和絕緣層14(圖5)?？梢允褂弥T如物理氣相分解(PVD)、化學(xué)氣相淀積(CVD)或濺射的常規(guī)微電子制造工藝以在硅襯底12上設(shè)置各個層。在絕緣層14上，通常通過常規(guī)的濺射技術(shù)，淀積選自組TaAl、Ta2N、TaAl(O，N)、TaAlSi、TaSiC、Ti(N，O)、WSi(O，N)、TaAlN和TaAl/Ta的電阻層44(圖6)。電阻層44優(yōu)選具有約500～2000埃的厚度。特別示例性的電阻層44由TaAl構(gòu)成。但是，由于可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種材料作為電阻層44，因此這里說明的實施例不限于任何特定的電阻層。
然后，在電阻層44上淀積選自可氧化金屬的犧牲層46(圖7)。犧牲層46優(yōu)選具有約500～5000埃、更優(yōu)選約1000～4000埃的厚度，并優(yōu)選選自包含當(dāng)被氧化時具有表現(xiàn)出更多的電阻性能而不是導(dǎo)電性能的趨勢的諸如鉭(Ta)和鈦(Ti)的可氧化金屬的組。
然后在犧牲層46上淀積導(dǎo)電層48(圖8)并將其蝕刻以如上所述在導(dǎo)體48A和48B之間限定加熱器電阻器40(圖9)。如以前那樣，導(dǎo)電層48可選自包含但不限于金、鋁、銀和銅的導(dǎo)電金屬。由于犧牲層46選自金屬而不是絕緣層，因此從導(dǎo)體48A和48B到電阻層44存在希望的導(dǎo)電性。因此，接地和功率導(dǎo)體48A和48B下面的犧牲層46的部分46A和46B表現(xiàn)出導(dǎo)電而不是絕緣功能。但是，一旦導(dǎo)體48A和48B之間的犧牲層46的暴露部分52被氧化，那么犧牲層46的部分52就會出現(xiàn)出保護性而不是導(dǎo)電功能。
然后，在電極48A和48B以及犧牲層46上淀積電介質(zhì)層60。電介質(zhì)層60具有約1000～8000埃的厚度。電介質(zhì)層選自包含類金剛石碳(DLC)、摻雜的DLC、氮化硅和二氧化硅的組。如圖10所示，電介質(zhì)層60被蝕刻以將流體室38中的流體暴露于加熱器電阻器50。
包含犧牲層的暴露部分52的加熱器表面50被諸如氧化的化學(xué)工藝鈍化以提供鈍化的部分62(圖11)。在示例性實施例中，提供暴露的加熱器表面50的犧牲層46的整個厚度被氧化。通過在鈍化層46的暴露部分52中氧化犧牲層46的整個厚度，氧化的部分防止通過犧牲層部分52在陽極和陰極導(dǎo)體48A和48B之間出現(xiàn)短路。用于氧化犧牲層部分52的方法包含但不限于等離子陽極化工藝或富氧氣氛中的熱處理。
上述實施例的獨特特性在于，犧牲層46的未反應(yīng)的部分(46A和46B)即使在氧化工藝之后仍繼續(xù)用作導(dǎo)體。因此，在電阻層44和陽極48A或陰極48B之間消耗非常少的噴射能。換句話說，與犧牲層46的未反應(yīng)的部分46A和46B表現(xiàn)出絕緣性而不是導(dǎo)電性能相比，為了產(chǎn)生使流體噴射發(fā)生所必需的能量水平需要更少的噴射能。
參照圖12，示出包含根據(jù)本公開的微流體噴射頭結(jié)構(gòu)32的流體盒64。微流體噴射頭結(jié)構(gòu)32被連接到流體盒64的噴射頭部分66上。流體盒64的主體68包含用于向微流體噴射頭結(jié)構(gòu)32供給流體的流體池。包含用于與諸如打印機11的設(shè)備連接的電接點72的柔性電路或帶自動接合(tape automated bonding)(TAB)電路70被連接到流體盒64的主體68上。自電接點72的電跡線被附著到加熱器芯片34上，以在有來自與流體盒64相連的設(shè)備11的請求時提供加熱器芯片34上的噴射器件的激活。但是，由于根據(jù)本公開的微流體噴射頭結(jié)構(gòu)32可被用于各種流體盒中，其中，噴射頭結(jié)構(gòu)32可遠離主體68的流體池，因此本公開不限于上述流體盒64。
可以理解，與現(xiàn)有技術(shù)中的形成微流體噴射器件加熱器疊層的工藝和相關(guān)步驟(圖1)相比，上述的用于形成微流體噴射頭結(jié)構(gòu)32的結(jié)構(gòu)的工藝時間大大縮短、復(fù)雜性大大降低。在圖13中的流程框圖98中公開了現(xiàn)有的工藝步驟。步驟100和102分別代表常規(guī)的微流體噴射頭結(jié)構(gòu)10中的加熱器層16和導(dǎo)電層18的淀積。步驟104代表跨過整個微流體噴射頭結(jié)構(gòu)的加熱器層16的構(gòu)圖。步驟106代表對于各個噴嘴將導(dǎo)電層18構(gòu)圖成電極18A和18B。步驟108、110和112分別代表兩個鈍化層22和氣蝕層26的淀積。這三個層在步驟114(氣蝕層)和步驟116(鈍化層)中以相反的次序被構(gòu)圖。最后，步驟118和120分別代表電介質(zhì)層28的淀積和構(gòu)圖。在絕緣的半導(dǎo)體襯底上，如上所述對于常規(guī)的微流體噴射頭結(jié)構(gòu)10的制造最少需要十一個步驟。
圖14提供根據(jù)本公開的方法的流程框圖150。從圖14的流程框圖150可以清楚地看出，與用于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)10(圖1)的圖13的工藝相比，微流體噴射頭結(jié)構(gòu)32(圖4)需要的工藝步驟數(shù)量少。在圖14中，步驟200與圖13的步驟100類似，其中，加熱器層44如圖6所示被淀積(步驟200)。但在此時，在加熱器層44上淀積犧牲層46(步驟202)。然后，在犧牲層46上淀積導(dǎo)電層48(步驟204)。對整個電阻層44、導(dǎo)電層46和犧牲層48進行構(gòu)圖(步驟206)。然后對導(dǎo)電層48進行構(gòu)圖以形成圖9中所示的電極48A和48B(步驟208)。直接在犧牲層46和電極48A和48B上淀積電介質(zhì)層60(步驟210)。如圖10所示對電介質(zhì)層60進行構(gòu)圖(步驟212)。作為最終步驟的步驟214包含暴露的犧牲層46的鈍化，從而留下鈍化部分62。
當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)相比時，這里公開的工藝和器件將為微流體噴射器件的制造商節(jié)省兩個淀積步驟、兩個蝕刻步驟和一個光刻步驟。重新參照圖1，共同示為層22的第一和第二鈍化層在公開的工藝中可以是不必要的。類似地，氣蝕層26也可以是不必要的。代替這些層的是犧牲層46。由于處理公開的加熱器疊層配置需要更少的時間以及構(gòu)建該結(jié)構(gòu)需要更少的材料，因此這里公開的簡化的工藝同時節(jié)省時間和資源。更少的時間和材料需求轉(zhuǎn)化成節(jié)省總的工藝成本。另外，由于工藝基本上符合當(dāng)前的制造設(shè)備規(guī)格，因此制造根據(jù)本公開的加熱器疊層需要很少或不需要新的資本設(shè)備。
如圖11所示，這里說明的微流體噴射頭結(jié)構(gòu)32的加熱器電阻器50部分包含倍增(multiply)了犧牲層46和電阻層44的厚度的總和的導(dǎo)體48A和48B之間的加熱器表面50的區(qū)域?；谛∮?.73微秒的示例性脈沖時間和小于約7200埃的示例性覆涂層厚度，加熱器電阻器50部分中的單位體積的能量的示例性范圍為約2.7GJ/m3～4.0GJ/m3。由于鈍化部分62部分上限定加熱器電阻器50部分的體積，因此它的厚度十分重要。乍一看來，由于加熱較少的加熱器電阻器50部分的體積需要較少的噴射能，因此會更希望有更薄的鈍化部分62。但是，如表示使用被氧化為Ta2O5的Ta的圖15a和圖15b所示，如果使用遠小于約1000埃的犧牲層46厚度，那么電流密度(以毫安/m2/伏測量)和電阻(以歐姆測量)會大大增加。如圖16a和圖16b所示使用氧化為TiO2的Ti出現(xiàn)類似的結(jié)果。
使用小于約1000埃的犧牲層46帶來諸如整個加熱器電阻器50部分中的不對稱電流密度的不明顯但不希望有的結(jié)果。這種不對稱的電流密度的原因是，電子必須在電極48A和48B的邊緣附近找到穿過犧牲層46的路徑。但是，常常由鋁制成的電極表現(xiàn)出比犧牲層46中的Ta、Ta2O5、Ti或TiO2低得多的塊電阻率。使用小于約500埃的犧牲層46導(dǎo)致峰值電流密度大大增加，犧牲層46中的更大的電阻值導(dǎo)致不對稱的電流密度，而不對稱的電流密度是產(chǎn)生不可接受的微流體噴射器件輸出結(jié)果的所不希望的性能。因此，用于犧牲層46的最小的示例性厚度為約500埃。
雖然用這里的特例說明了本發(fā)明的特定實施例，但應(yīng)理解，在所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，本公開可被本領(lǐng)域技術(shù)人員修改、添加和改變。
權(quán)利要求
1.一種微流體噴射器件結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底上淀積的絕緣層；由選自包含TaAl、Ta2N、TaAl(O，N)、TaAlSi、Ti(N，O)、WSi(O，N)、TaAlN和TaAl/TaAlN的組的電阻層在絕緣層上形成的多個加熱器電阻器；在多個加熱器電阻器上淀積的選自可氧化金屬并具有約500～5000埃的厚度的犧牲層；由第一金屬導(dǎo)電層在犧牲層上形成的電極，用于提供與多個加熱器電阻器的陽極和陰極連接，其中，犧牲層被氧化以在多個加熱器電阻器上提供流體接觸層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體噴射器件結(jié)構(gòu)，還包括在電極上淀積和構(gòu)圖的電介質(zhì)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的微流體噴射器件結(jié)構(gòu)，其中，電介質(zhì)層包含選自包含二氧化硅、氮化硅、類金剛石碳(DLC)和摻雜的DLC的組的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的微流體噴射器件結(jié)構(gòu)，還包括在電介質(zhì)層上淀積的第二金屬導(dǎo)電層和連接到微流體噴射器件結(jié)構(gòu)的噴嘴板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體噴射器件結(jié)構(gòu)，其中，第一和第二金屬導(dǎo)電層包含選自鋁、銅和金的金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體噴射器件結(jié)構(gòu)，其中，犧牲層包含選自包含鉭和鈦的組的金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的微流體噴射器件結(jié)構(gòu)，其中，該結(jié)構(gòu)包括噴墨加熱器芯片。
8.一種噴墨打印頭，包含權(quán)利要求7的噴墨加熱器芯片。
9.一種微流體噴射器件結(jié)構(gòu)的制造方法，包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底上淀積絕緣層，該絕緣層具有約8000～30000埃的厚度；在絕緣層上淀積電阻層，該電阻層具有約500～1500埃的厚度并選自包含TaAl、Ta2N、TaAl(O，N)、TaAlSi、Ti(N，O)、WSi(O，N)、TaAlN和TaAl/TaAlN的組；在電阻層上淀積犧牲膜層，該犧牲膜層具有約500～5000埃的厚度并選自包含鉭(Ta)和鈦(Ti)的組；在電阻層和犧牲層中限定多個加熱器電阻器；在犧牲膜層上淀積第一金屬導(dǎo)電層，并蝕刻第一金屬導(dǎo)電層以對多個加熱器電阻器中的每一個限定接地和地址電極和其間的加熱器電阻器；在加熱器電阻器和電極上淀積電介質(zhì)層，該電介質(zhì)層具有約1000～8000埃的厚度并選自包含類金剛石碳(DLC)、摻雜的DLC、氮化硅和二氧化硅的組；蝕刻電介質(zhì)層到達多個加熱器電阻器上的犧牲膜層的暴露表面；和氧化犧牲膜層的暴露表面以在多個加熱器電阻器上限定保護性阻擋層。
10.一種打印頭的制造方法，包括在電介質(zhì)層上淀積第二金屬導(dǎo)電層和將噴嘴板連接到權(quán)利要求9的微流體噴射器件結(jié)構(gòu)。
11.一種打印頭，包含通過權(quán)利要求9的方法制成的微流體噴射器件結(jié)構(gòu)。
12.一種噴墨打印機盒，包含權(quán)利要求11的打印頭。
13.一種熱效打印頭結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底上淀積的絕緣層；由選自包含TaAl、Ta2N、TaAl(O，N)、TaAlSi、Ti(N，O)、WSi(O，N)、TaAlN和TaAl/TaAlN的組的電阻層在絕緣層上形成的多個加熱器電阻器；在多個加熱器電阻器上淀積的選自可氧化金屬并具有約500～5000埃的厚度的犧牲層；由第一金屬導(dǎo)電層在犧牲層上形成的電極，用于提供與多個加熱器電阻器的陽極和陰極連接，其中，犧牲層被氧化以在多個加熱器電阻器上提供墨接觸層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的打印頭結(jié)構(gòu)，還包括在電極上淀積和構(gòu)圖的電介質(zhì)層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的打印頭結(jié)構(gòu)，其中，電介質(zhì)層包含選自包含二氧化硅、氮化硅、類金剛石碳(DLC)和摻雜的DLC的組的材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的打印頭結(jié)構(gòu)，還包括在電介質(zhì)層上淀積的第二金屬導(dǎo)電層和連接到打印頭結(jié)構(gòu)的噴嘴板。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的打印頭結(jié)構(gòu)，其中，第一和第二金屬導(dǎo)電層包含選自鋁、銅和金的金屬。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的打印頭結(jié)構(gòu)，其中，犧牲層包含選自包含鉭和鈦的組的金屬。
全文摘要
提供具有改進的低能設(shè)計的微流體噴射器件結(jié)構(gòu)和用于其的方法。器件包括半導(dǎo)體襯底和在半導(dǎo)體襯底上淀積的絕緣層。由選自包含TaAl、Ta
文檔編號B41J2/05GK101035678SQ200580033491
公開日2007年9月12日 申請日期2005年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月27日
發(fā)明者弗蘭克·E·安德森, 拜倫·V·貝爾, 羅伯特·W·康奈爾, 關(guān)一民 申請人:萊克斯馬克國際公司