專利名稱：噴墨打印頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱噴墨打印頭，具體而言，涉及與打印噴嘴個體相關(guān) 的驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
熱噴墨打印是一種廣泛使用的打印技術(shù)。典型的墨噴打印機(jī)包括 至少一個打印墨盒，其中，形成小墨滴，并使其朝向紙或任何其他打 印介質(zhì)噴射，從而在該介質(zhì)上形成圖像。常將最接近打印介質(zhì)的墨盒 部分稱為打印頭。其含有在其內(nèi)鉆取了由微小噴嘴構(gòu)成的陣列的孔 板。臨近每一噴嘴設(shè)有墨室，在形成小墨滴之前，將墨水存儲在所述 墨室內(nèi)。
每一墨室設(shè)有熱換能器，所述熱換能器通常具有歐姆薄膜電阻的 形式。通過迅速加熱存儲在墨室內(nèi)的墨水而完成噴墨。墨水的迅速膨 脹迫使墨室中的一部分墨水以墨滴的形式通過所述噴嘴。破裂的氣泡 在墨室內(nèi)建立了真空，從而引起墨水從墨盒內(nèi)的墨水容器再次填充到 墨室當(dāng)中，所有的墨室均與所述墨水容器流體相通。補(bǔ)充的墨水冷卻 了電阻器、室壁和噴嘴，因而再次填充和冷卻使其做好了在下一次激 活加熱電阻器時形成下一墨滴的準(zhǔn)備。
在基于CMOS硅晶片技術(shù)的常規(guī)熱噴墨打印頭中，在形成于硅 襯底上的薄膜內(nèi)淀積熱換能器，所采用的電阻材料通常為金屬合金。
圖1以示意圖的形式示出了已知打印頭的第一例子，其提供了具 有薄膜電阻加熱器2和對其加以驅(qū)動的晶體管4的噴嘴1。在這一例 子中，釆用常規(guī)硅IC工藝在晶片6上制造晶體管。
為了避免電阻材料和墨水之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，至少要采用一個通 常由氮化硅構(gòu)成的惰性、耐熱鈍化層覆蓋所述熱換能器及其金屬端 子?？梢栽阝g化層的頂部淀積空化層，以降低對鈍化層和電阻器層的
機(jī)械損傷，所述機(jī)械損傷可能是由于在墨滴噴射之后重新填充墨水 時，進(jìn)入墨室的墨水的沖擊導(dǎo)致的。
將熱換能器的一個端子連接至電源電壓，將另一個端子連接至驅(qū) 動晶體管的漏極，將驅(qū)動晶體管的源極連接至公共地。使針對每一噴 嘴的打印數(shù)據(jù)能夠在晶體管柵極處可得，從而根據(jù)所要打印的數(shù)據(jù)， 使熱換能器按照特定順序在開啟、關(guān)閉之間切換。驅(qū)動晶體管與熱換 能器相鄰，并且將其與熱換能器制造在同一襯底上。
可以采用很多種不同的技術(shù)形成驅(qū)動晶體管。所述晶體管的溝道 必須足夠?qū)挘瑥亩蛊鋵?dǎo)通狀態(tài)下的電阻與熱換能器的電阻相比小。 這確保了外部電源電壓幾乎全部跨越導(dǎo)通狀態(tài)下的熱換能器降落，由 此使晶體管中的能量損失降至最低。在截止?fàn)顟B(tài)下，電源電壓幾乎全 部跨越晶體管溝道降落。非常重要的一點(diǎn)是，晶體管在該電壓下的漏 電流充分低，以防止在與墨室相鄰的晶體管的散熱作用下墨水溫度顯 著升高。
為了提供高打印處理能力和高打印分辨率，新型打印頭的噴嘴數(shù)
量通常為幾百，噴嘴間距為20-200pm。高噴嘴數(shù)量和小間距的結(jié)合 使得采用外部邏輯電路對開關(guān)晶體管單獨(dú)尋址不切實(shí)際，因?yàn)槠湟?為每一噴嘴設(shè)置一個接觸焊盤。因此，新型打印頭具有嵌入到打印頭 襯底上的邏輯電路，所述邏輯電路是在制造開關(guān)晶體管的過程中制造 的。所述集成邏輯電路具有單一、串行打印數(shù)據(jù)輸入，由此顯著降低 了外部接觸焊盤的數(shù)量。
對于具有非常高的噴嘴數(shù)量的高級打印頭而言，提出了采用多晶 硅薄膜晶體管(TFT)技術(shù)。
在多晶硅打印頭中，多晶硅島提供了溝道、源極、漏極和場釋放 區(qū)。它們是通過利用化學(xué)氣相淀積在襯底上淀積非晶硅(a-Si)，隨后 實(shí)施摻雜劑注入和利用激光的a-Si結(jié)晶或本領(lǐng)域已知的其他結(jié)晶技 術(shù)而形成的。由于襯底不是TFT的部分，而只是提供機(jī)械支撐，因 而可以采用玻璃、塑料薄片或鋼箔等寬范圍的襯底材料。
在多晶硅島的頂部制造柵極氧化物和柵極金屬。淀積通過介質(zhì)層 隔離的其他金屬層，并對其進(jìn)行光刻界定，使之連接至源極、漏極和
柵極，并布設(shè)打印頭內(nèi)的信號線和電源線。
所述熱換能器也由多晶硅構(gòu)成，并且在優(yōu)選工藝流中，通過與用
于TFT的多晶硅島相同的加工步驟制造所述換能器。在多晶硅島的 中央部分注入界定熱換能器的低劑量區(qū)，兩個高劑量區(qū)界定了連接至 換能器的導(dǎo)電跡線。
在當(dāng)前的批量生產(chǎn)設(shè)施中，多晶硅技術(shù)采用尺寸為0.5-21112的大 的矩形襯底。其能夠制造出具有非常寬的噴嘴陣列的打印頭，具體而 言，所述噴嘴陣列的寬度等于典型的打印介質(zhì)(A4或B4紙)的寬度。 紙張寬度的打印頭的主要優(yōu)點(diǎn)在于，它們消除了像當(dāng)前辦公室應(yīng)用中 采用的墨噴打印機(jī)那樣移動打印墨盒的需要。另一個優(yōu)點(diǎn)是提高了打 印處理能力。由于常規(guī)打印頭是制造在小的、圓硅晶片上的，因而常 規(guī)技術(shù)無法制造出紙張寬度的打印頭。
在基于Si晶片CMOS技術(shù)的常規(guī)燃燒室設(shè)計(jì)中，在電阻層的頂 部界定導(dǎo)電跡線，以提供兩個到熱換能器的連接。這里，常規(guī)設(shè)計(jì)在 燃燒室層內(nèi)兩個金屬跡線終止的位置具有兩個突變的階梯。在噴墨打 印領(lǐng)域，眾所周知，在打印過程中的恒定溫度循環(huán)的作用下以及在墨 滴噴射之后由墨水重新填充墨室引起的動量的作用下，這些臺階易于 劣化。在多晶硅工藝中，在同一多晶硅層內(nèi)制造熱換能器及其端子， 從而形成了共面結(jié)構(gòu)。這樣做提高了成品率，并且能夠使用較薄的鈍 化層和空化層，這樣又能降低形成墨滴所需的能量。
盡管將多晶硅技術(shù)用于熱噴墨打印是非常具有吸引力的，因?yàn)槿?上文所述其能夠?qū)崿F(xiàn)紙張寬度打印，并且能夠提高燃燒室內(nèi)的成品 率，但是多晶硅技術(shù)的引入也帶來了很大的缺陷，這一缺陷與多晶硅 TFT的高導(dǎo)通電阻有關(guān)。
與噴嘴間距(20-200拜)相比，打火晶體管的寬度必須非常大。 對于這一點(diǎn)原因有二。首先，對于每個噴嘴形成墨滴所需的功率高達(dá) 2瓦，這意味著必須具備低導(dǎo)通電阻，以提供足夠高的電流。其次， 晶體管的導(dǎo)通電阻應(yīng)當(dāng)小于熱換能器的電阻的10%，以確保電壓降幾 乎完全發(fā)生在換能器上。
與熱噴墨打印有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)問題之一是如何使非常寬的打火
晶體管與小噴嘴間距適配。對于其內(nèi)的打火晶體管是采用多晶硅技術(shù)
而不是在硅晶片上采用常規(guī)CMOS技術(shù)制造的打印頭尤其如此。這
是因?yàn)?，多晶硅TFT具有較高的閾值電壓，需要更長的溝道，并且
具有較低的遷移率。因此，它們提供了比常規(guī)CMOS晶體管更低的
每溝道寬度的導(dǎo)通電流。假設(shè)噴嘴功率為1W，并且向熱換能器施加
20V的電源電壓，那么就典型的TFT參數(shù)(溝道長度為4um，閾值
電壓為2V，遷移率為150cmVVs，柵極電壓為15V)而言，溝道寬度
具有幾毫米的量級。此外，在多晶硅技術(shù)中，在更大設(shè)計(jì)規(guī)則的影響
下，最小特征尺寸(具體而言為最小間隔和接觸孔尺寸)也變得更大。
一種降低所需的溝道寬度的方法在于提高電源電壓。為了使功率
保持恒定，還必須提高熱換能器的電阻，這意味著，具有較小寬度的
TFT足以確保其導(dǎo)通電阻與熱換能器的電阻相比仍為小電阻。由于對
于固定功率而言，加熱器的電阻與電源電壓的二次方成正比，所需的
晶體管寬度隨電壓平方的倒數(shù)降低。因而，提高電壓是一種確保晶體 管與小噴嘴間距匹配的非常有效的方式。
但是，盡管提高電壓降低了 TFT尺寸，但是也降低了其壽命， 因?yàn)楦叩碾妷簩?dǎo)致晶體管在雪崩效應(yīng)、熱載流子效應(yīng)和自發(fā)熱的 影響下而發(fā)生劣化。在全部電壓均在TFT溝道的兩端降落時的截止 狀態(tài)下尤其如此。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種包括由每者與相應(yīng)的打印頭噴嘴相關(guān)的 打印頭加熱器電路構(gòu)成的陣列的噴墨打印頭，其中，每一加熱器電路 包括加熱器裝置和用于驅(qū)動通過所述加熱器裝置的電流的驅(qū)動晶體 管，所述加熱器裝置和所述驅(qū)動晶體管串聯(lián)在電源線之間，其中，所 述加熱器裝置包括多個串聯(lián)的二極管元件。
所述二極管元件具有固有電阻，以提供所需的加熱，但是跨越二 極管元件的電壓降能夠使處于截止條件下的晶體管兩端的電壓降低。 其實(shí)現(xiàn)了晶體管的尺寸的降低和/或能夠采用更高的電源電壓。
所述驅(qū)動晶體管優(yōu)選包括多晶硅薄膜晶體管，于是，所述加熱器
裝置包括由多晶硅層形成的二極管。這使得加熱器能夠由與晶體管所 需的工藝步驟相同的工藝步驟形成。
所述二極管元件優(yōu)選包括橫向p-n結(jié)二極管，其p型和n型結(jié)是 由公共的多晶硅層形成的。
本發(fā)明還提供了一種制造用于噴墨打印頭的打印頭加熱器電路 陣列的方法，所述電路設(shè)置于公共襯底之上，所述方法包括
在所述公共襯底上提供電介質(zhì)層；
在所述電介質(zhì)層上淀積非晶硅層；
處理所述非晶硅層以形成多晶部分；
執(zhí)行多種摻雜操作，從而在所述多晶硅部分內(nèi)界定源極、柵極和 漏極晶體管區(qū)，以及界定用于p-n結(jié)二極管的n型和p型區(qū)；
在所述摻雜多晶硅層上提供柵極電介質(zhì)層；
在所述柵極電介質(zhì)層上提供柵極導(dǎo)體層，并由所述柵極導(dǎo)體層至 少界定柵極端子；以及
提供其他電介質(zhì)層。
所采用的界定晶體管的場釋放區(qū)的摻雜工藝可以與用于n型p-n 結(jié)二極管區(qū)的摻雜工藝相同。
也可以采用另一種摻雜工藝界定P型p-n結(jié)二極管區(qū)，并將同樣 的摻雜工藝應(yīng)用于控制電路的P型晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)。
這些措施能夠?qū)崿F(xiàn)在不需要額外的工藝步驟或只需要最少的額 外工藝步驟的情況下實(shí)施本發(fā)明。


現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的例子，其中
圖1示出了已知的、在硅晶片上制造的打印頭電路；
圖2示出了本發(fā)明的打印頭電路；以及
圖3到圖5示出了用來制造本發(fā)明的打印頭的過程。
具體實(shí)施例方式
圖2示出了本發(fā)明的加熱器電路個體的示意性電路圖。
所述加熱器電路包括薄膜晶體管TFT 10和加熱裝置12。本發(fā)明 采用的加熱器元件具有多個二極管元件12串聯(lián)的形式。在優(yōu)選實(shí)現(xiàn) 中，所述串聯(lián)的二極管14以交替的方式按照正向偏置和反向偏置工 作。在任何一對相鄰二極管14之間設(shè)有電阻16，在串聯(lián)結(jié)構(gòu)的每一 末端設(shè)有一個電阻器。但是，在下文所述的優(yōu)選實(shí)施例中，這些電阻 器不是分立元件，而是二極管特征的一部分。
具體而言，所述二極管由多晶硅島形成，在下文中將對其做更為 詳細(xì)的說明。將所述p和n結(jié)設(shè)計(jì)為使它們的擊穿電壓充分低，從而 使所有的反偏二極管在指定電源電壓下均在擊穿區(qū)工作，而不管TFT 10處于導(dǎo)通狀態(tài)還是截止?fàn)顟B(tài)。此外，選擇所有的p區(qū)和n區(qū)的注 入劑量和尺寸，從而使它們的組合電阻比TFT IO的導(dǎo)通電阻高得多 (例如至少高10倍)。
例如，這些二極管可以是電阻性橫向薄膜二極管。
在切換熱換能器的TFT處于截止?fàn)顟B(tài)時，外部電源電壓的相當(dāng) 大的部分將跨越二極管結(jié)降落，這意味著降低了跨越TFT溝道的電 壓。因而，其允許在不犧牲TFT穩(wěn)定性的情況下采用更大的電源電 壓Vs。因此，能夠降低TFT的寬度，這樣更易于設(shè)計(jì)用于高分辨率 打印機(jī)的、具有小噴嘴間距的打印頭。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)中，將打火TFT IO實(shí)現(xiàn)為在淀積于襯底上 的多晶硅島內(nèi)界定的溝道、源極、漏極和場釋放區(qū)。在多晶硅島的頂 部具有柵極氧化物和柵電極。將所述源極連接至公共地GND，將所 述漏極連接至所述加熱器裝置12的一個端子，所述加熱器裝置12靠 近TFT 10，并與之位于同一襯底上。將熱換能器的第二端子連接至 外部電源電壓Vs。在同一襯底上制造邏輯電路(未示出)，從而使 TFT柵極可以得到打印數(shù)據(jù)。
與TFT類似，加熱器裝置12也包括多晶硅島。采用標(biāo)準(zhǔn)光刻技 術(shù)，通過離子注入在這一島內(nèi)形成橫向p-n結(jié)和n-p結(jié)。將所述p區(qū) 和n區(qū)界定為使所述多晶硅島呈現(xiàn)出交替的pn和np 二極管的串行連 接，所述串聯(lián)結(jié)構(gòu)的一端連接至TFT漏極，另一端連接至電源電壓。 每一 n區(qū)和p區(qū)具有一定的電阻，所述電阻取決于注入劑量和該區(qū)域 的尺寸。
首先將描述電路的操作，之后將給出采用薄膜加工技術(shù)的電路制 造的例子。
首先，將說明處于導(dǎo)通狀態(tài)的電路操作。對于足夠高的電源電壓
Vs和高注入電流而言，跨越每一二極管結(jié)的電壓降將延伸到其p區(qū) 和n區(qū)內(nèi)，從而導(dǎo)致跨越這些電阻區(qū)的歐姆壓降?？缭剿鼋Y(jié)的電壓 降自身將變得無足輕重?？缭剿鲭娮鑵^(qū)的電壓降導(dǎo)致了引起墨水汽 化和墨滴噴射的所需熱耗散(以常規(guī)方式)。
接下來，將說明處于截止?fàn)顟B(tài)的電路操作。在采用具有單個均勻 的電阻多晶硅區(qū)的形式的加熱器時，如在常規(guī)設(shè)計(jì)中那樣，漏極處的 電壓等于外部電源電壓。但是，在圖2的電路中，降低了TFT漏極 處的電壓，降低量為處于反偏操作的二極管的擊穿電壓以及針對正向 操作的每一二極管的額外的小量(每個二極管約為0.2-0.7V)之和。
這一擊穿電壓通常處于2-10V的范圍內(nèi)，電源電壓處于20-70V 的范圍內(nèi)。用于所述二極管的多晶硅島的寬度和長度為十到幾十微 米。
因而，圖2的電路能夠以更高的電源電壓工作，同時又不會由于 熱載流子劣化而導(dǎo)致截止?fàn)顟B(tài)下的TFT劣化。更高的電源電壓意味 著能夠提高熱換能器的總電阻，其能夠降低TFT溝道寬度。由于對 于固定功率而言，熱換能器的電阻與電源電壓的二次方成正比，所需 的TFT寬度隨電壓平方的倒數(shù)降低。因而，向多晶硅熱換能器島內(nèi) 引入二極管結(jié)構(gòu)是確保打火TFT與高分辨率噴墨打印所需的小噴嘴 間距匹配的非常有效的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的另一個具有吸引力的特征在于，能夠在不需要任何專門 用來形成二極管結(jié)構(gòu)的額外工藝步驟的情況下實(shí)施本發(fā)明。制造針對 熱換能器的多晶硅島所采用的工藝步驟可以與針對TFT島的加工步 驟相同，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，可以通過優(yōu)化加工流程而使二極 管熱換能器采用與TFT源極、漏極或場釋放區(qū)相同的n和p注入。
圖3到圖5示出了針對本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例的工藝流程。這 一實(shí)施例是以場釋放區(qū)完全被柵極覆蓋的非自對準(zhǔn)n型TFT架構(gòu)為
基礎(chǔ)的。圖3到圖5示出了制造過程中的漸進(jìn)階段，為簡化起見，一 般不再重復(fù)在不同附圖中出現(xiàn)的特征的附圖標(biāo)記。
在多晶硅工藝中，襯底30只為多晶硅電路提供機(jī)械支撐。與常 規(guī)Si晶片工藝不同的是，其不構(gòu)成晶體管的任何部分。因此，可以 采用各種襯底，例如，玻璃、塑料薄片或金屬箔。在針對顯示器應(yīng)用 的多晶硅批量生產(chǎn)過程中，采用厚度通常為0.4mm，尺寸處于0.5到 2m2之間的玻璃薄板。
在襯底上淀積電介質(zhì)層的疊層32，所述疊層通常為位于SiNx頂 部的SiOx，繼之以典型厚度為20-100nm的a-Si層34。
典型地，通過通常在400。 C的溫度下的熱退火使a-Si膜的氫含 量降低到典型的3%。電介質(zhì)疊層32的氮化物層防止成分(例如，硼、 磷、Na)從襯底30擴(kuò)散到淀積層34內(nèi)，具體而言，防止其擴(kuò)散到 形成TFT的多晶硅島內(nèi)。TFT溝道內(nèi)的雜質(zhì)將影響TFT的電性能。 具體而言，硼和磷將使閾值電壓發(fā)生漂移。優(yōu)選的由SiNx和SiOx 構(gòu)成的雙層將為襯底降低針孔密度。
在a-Si層的頂部旋涂光致抗蝕劑，通過對其進(jìn)行光刻界定而形成 用于加熱器裝置的島36和用于打火TFT的島38。此外，還界定集成 在同一襯底上的邏輯電路所需的、用來向打火TFT柵極分配打印數(shù) 據(jù)的n型或p型TFT、電阻器、電容器、MOS電容器或?qū)щ娵E線。 這些額外的邏輯電路和所采用的形成工藝可以是常規(guī)的，在圖中未示 出這些電路和部件。
可以采用反應(yīng)離子刻蝕對a-Si特征進(jìn)行干法蝕刻，例如，所述反 應(yīng)離子刻蝕可以采用SF6/HCL/02氣體混合物，但是也可以采用本領(lǐng) 域技術(shù)人員可用的其他蝕刻技術(shù)。
在界定島之后，TFT需要通常為l-3X10Ucn^的低劑量硼注入， 以調(diào)整其閾值電壓。但是，為了減少污染，可以省略這一步驟。優(yōu)化 n型和p型TFT的閾值電壓所需的摻雜劑濃度可以是相同的。如果是 這種情況，那么除了構(gòu)圖注入外還應(yīng)用毯式(blanket)注入。
還需要對打火TFT以及集成邏輯電路中的任何n溝道和p溝道 TFT的源極、漏極和場釋放區(qū)、電阻器及其兩個端子以及所述邏輯可
能采用的、由摻雜多晶硅構(gòu)成的任何電容器、MOS電容器或?qū)щ娵E 線進(jìn)行額外的掩模界定和離子注入。
所述TFT場釋放區(qū)40所需的磷劑量處于3X 1012和3X 10l3cnf2 之間(典型地為9Xl(Pcnr2)，以防止TFT劣化，所述源極42和漏 極44的劑量典型地為1015cnT2。
p溝道裝置的源極和漏極區(qū)所需的劑量相同，但是其以硼作為注 入物質(zhì)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，多晶硅加熱器裝置的導(dǎo)電跡線和形成 其二極管的n區(qū)和p區(qū)共享多晶硅TFT所需的注入步驟中的三個。 其優(yōu)點(diǎn)在于，不需要對熱換能器做額外的加工步驟，從而極大簡化了 工藝流程，并提高了制造成品率。理想地，所述導(dǎo)電跡線接收與n型 TFT的源極和漏極相同的高劑量磷注入。(或者，可以采用針對p型 TFT的高劑量硼注入，但是其缺點(diǎn)在于，所得的薄層電阻通常高于對 應(yīng)的n型注入。)
為了制造陡峭的二極管結(jié)，在與場釋放區(qū)40相同的工藝步驟中， 將覆蓋整個二極管區(qū)并且延伸到導(dǎo)電跡線之內(nèi)或完全包括導(dǎo)電跡線 的區(qū)域注入為低劑量n型區(qū)。這界定了 n型二極管結(jié)所需的摻雜。
在對邏輯電路中的p型TFT的源極和漏極進(jìn)行高劑量的硼注入 的過程中，采用光致抗蝕劑覆蓋熱換能器的區(qū)域38,、 383和385以及 導(dǎo)電端子以制造p區(qū)382和384。在n型TFT的高劑量磷注入過程中， 采用光致抗蝕劑覆蓋所有的二極管，以制造用于加熱器裝置的導(dǎo)電跡 線。
因而，采用了三種摻雜操作。對n型TFT中的場釋放區(qū)以及二 極管的n型區(qū)采用了低劑量n型摻雜。對n型TFT的源極和漏極以 及熱換能器的導(dǎo)電端子采用了高劑量磷摻雜，對二極管的P型區(qū)以及 p型TFT的源極和漏極采用了高劑量硼摻雜。
根據(jù)工藝流程的細(xì)節(jié)以及TFT和二極管所需的電特性，TFT和 加熱器裝置不可能在不犧牲電路性能和打印質(zhì)量的情況下共享相同 的注入步驟。
在這種情況下，可以向所述工藝中弓I入至少一個額外的注入和光
刻步驟。而且，對于某些打印應(yīng)用而言，不可能所有的二極管都具有
相等的n和p注入劑量。在這種情況下，可以引入至少一個額外的注 入步驟。
在圖3到圖5中示意性示出的實(shí)施例采用了 4個二極管，2個處 于正向偏置，2個處于反向偏置。串聯(lián)的二極管的數(shù)量取決于多晶硅 工藝流程和打印應(yīng)用的細(xì)節(jié)。采用4個二極管只是為了舉例說明，其 數(shù)量取決于擊穿電壓，并且優(yōu)選處于2個和IO個之間。
二極管的數(shù)量優(yōu)選為偶數(shù)，其原因有二。首先，由于高劑量磷所 提供的薄層電阻低于高劑量硼注入所提供的，因而對于加熱器的兩個 導(dǎo)電端子而言，前者都是優(yōu)選注入。其需要奇數(shù)個二極管區(qū)，其對應(yīng) 于偶數(shù)個二極管。這樣還避免了在產(chǎn)生的結(jié)中出現(xiàn)兩種注入物質(zhì)都是 具有類似濃度的高劑量的情況，因?yàn)檫@樣將無法形成具有適宜特性的 橫向二極管，并且可能導(dǎo)致工藝的人為后果。與導(dǎo)電跡線相鄰的高劑 量硼區(qū)將形成這樣的結(jié)。如圖3-5所示，與加熱器端子相鄰的注入是 用于場釋放區(qū)40的低劑量注入。
在離子注入步驟、抗蝕劑清除和表面清潔之后，通過典型的能量 密度為300mJ/cm2的準(zhǔn)分子激光束或其他任何適于激光結(jié)晶的激光 束將經(jīng)注入的a-Si島轉(zhuǎn)化為多晶硅島。或者，可以采用本領(lǐng)域的其他 結(jié)晶技術(shù)，例如，金屬誘導(dǎo)激光結(jié)晶或順序橫向固化。
圖4示出了柵極氧化物50。其厚度可以處于20和150nm之間， 并且可以通過CVD淀積，隨后對結(jié)晶的Si島表面進(jìn)行徹底的清潔。 所述氧化物還起著燃燒室中的鈍化層的作用。在柵極氧化物50的頂 部淀積柵極金屬52?？梢圆捎玫湫秃穸葹?00到300nm的鋁合金作 為柵極金屬，并且可以采用干法或濕法蝕刻界定所述金屬。在接下來 的步驟中，通過CVD在柵極金屬的頂部淀積層間電介質(zhì)54。可以采 用SiNx，對于200-300nm的柵極金屬而言，其典型厚度為500nm。 該層還起著燃燒室中的鈍化層的作用。
通過濕法或干法蝕刻技術(shù)形成通往源極和漏極、熱換能器端子以 及柵極金屬的接觸孔。其要求蝕穿電介質(zhì)層54，從而連接至柵極金 屬，蝕穿電介質(zhì)54和柵極氧化物50，從而連接至源極、漏極和電阻
器端子。在圖中未示出與柵極金屬的連接。
根據(jù)加工細(xì)節(jié)，形成與柵極金屬的接觸所需的技術(shù)可能不同于用 來形成針與注入多晶硅的接觸窗口的技術(shù)。
淀積第二金屬層56，并通過光刻以及濕法或干法蝕刻將其界定 為導(dǎo)電跡線。
圖5示出了淀積于源極/漏極金屬56的頂部的電介質(zhì)層60，從而 允許將另一 (第三)金屬層62用于路由。這一電介質(zhì)層60還起著燃 燒室64內(nèi)的鈍化和空化層的作用。通過干法或濕法蝕刻在這一層中 形成終止于源極/漏極金屬的頂部的接觸孔。淀積第三金屬層62并對 其光刻界定，從而使之連接至打火TFT的源極42以及加熱器裝置的 一個端子。還采用這一金屬實(shí)現(xiàn)集成邏輯電路內(nèi)的更高級別的路由。
在圖5所示的最后加工藝驟中，淀積用于燃燒室壁的材料70， 并將所述壁界定為使加熱電阻器位于燃燒室內(nèi)部。將孔板72接合到 所述室的頂部。
圖5所示的完成的實(shí)施例是以具有位于漏極處的單個柵極重疊 的場釋放區(qū)40的非自對準(zhǔn)TFT工藝為基礎(chǔ)的。在備選實(shí)施例中，可 以采用具有與柵極重疊或鄰接的單個場釋放區(qū)或一系列場釋放區(qū)的 自對準(zhǔn)工藝。間隔體技術(shù)的采用允許實(shí)現(xiàn)借助完全自對準(zhǔn)工藝的制 造。對于小噴嘴間距而言，優(yōu)選采用柵極重疊場釋放架構(gòu)，因?yàn)樽罡?工作電壓更高。
上文已經(jīng)詳細(xì)描述了單個優(yōu)選實(shí)施例，并且已經(jīng)具體提及了一些 可能的替代實(shí)現(xiàn)。但是，可以通過很多其他方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，這對于 本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
具體而言，本發(fā)明涉及采用二極管形成加熱裝置。但是，具體的 晶體管設(shè)計(jì)及其在噴墨打印頭電路中的使用也構(gòu)成了本發(fā)明的部分， 不應(yīng)從上述說明推斷所述晶體管設(shè)計(jì)是已知的。
權(quán)利要求
1、一種包括由每者與相應(yīng)的打印頭噴嘴相關(guān)的打印頭加熱器電路構(gòu)成的陣列的噴墨打印頭，其中，每一加熱器電路包括加熱器裝置(12)和用于驅(qū)動通過所述加熱器裝置(12)的電流的驅(qū)動晶體管(10)，所述加熱器裝置(12)和所述驅(qū)動晶體管(10)串聯(lián)在電源線(Vs，GND)之間，其中，所述加熱器裝置(12)包括多個串聯(lián)的二極管元件(16)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，將每一打印頭電路界 定為包括多個串聯(lián)的p-n二極管元件(16)的加熱器裝置(12)和用 于驅(qū)動通過所述加熱器裝置(12)的電流的驅(qū)動晶體管(10)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，還包括在所述的另一電 介質(zhì)層(54)上提供第二金屬層(56)，以界定源極和漏極連接。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14到17中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，執(zhí) 行多種摻雜操作還界定了與所述漏極晶體管區(qū)相鄰的場釋放區(qū)(40)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，采用相同的摻雜工藝 界定所述場釋放區(qū)(40)和所述二極管的n型區(qū)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求14到18中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，在 包括n型和p型晶體管的同一襯底上界定控制電路，并且其中，用同 一摻雜工藝界定二極管的p型區(qū)和所述控制電路的p型晶體管。
20、 根據(jù)權(quán)利要求14到19中的任何一項(xiàng)所述的方法，還包括形 成另一電介質(zhì)層(60)和所述的另一電介質(zhì)層(60)之上的加熱室(64)。
全文摘要
一種噴墨打印頭，其包括由每者與相應(yīng)的打印頭噴嘴相關(guān)的打印頭加熱器電路構(gòu)成的陣列。每一加熱器電路包括串聯(lián)于電源線(Vs，GND)之間的加熱器裝置(12)和用于驅(qū)動通過所述加熱器裝置(12)的電流的驅(qū)動晶體管(10)。所述加熱器裝置(12)包括多個串聯(lián)的二極管元件(16)。所述二極管元件具有固有電阻，以提供所需的加熱，但是跨越二極管元件的電壓降能夠使處于截止條件下的晶體管兩端的電壓降低。其實(shí)現(xiàn)了晶體管的尺寸的降低和/或能夠采用更高的電源電壓。
文檔編號B41J2/05GK101098787SQ200680001818
公開日2008年1月2日 申請日期2006年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月6日
發(fā)明者F·W·羅爾芬 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司