專利名稱：?jiǎn)纹傻臒崞麌娔蛴☆^的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱汽噴墨打印頭，特別是涉及一種單片集成的熱汽噴墨打印頭。
熱汽噴墨打印機(jī)是廣泛應(yīng)用的非擊打式打印機(jī)之一。其工作原理是，利用電阻加熱墨水微溝，使墨水微溝里的墨水汽化產(chǎn)生氣泡，氣泡膨脹擠壓微溝里的墨水，使其從噴口射出落到噴口前的紙上。
與針式打印機(jī)相比，熱汽噴墨打印機(jī)具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)，主要是分辨率高，速度快，噪音低和訊號(hào)處理能力強(qiáng)等。與激光打印機(jī)相比也有不少優(yōu)點(diǎn)，比如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，集成度高，便于訊號(hào)處理等。
目前在市場(chǎng)上可以買到的噴墨打印機(jī)已有不少品種。常見(jiàn)的品種之一，其打印頭如

圖1所示，由上下兩塊硅襯底組合而成。墨水流入下襯底的墨水池，經(jīng)兩襯底之間的微溝，從上襯底的噴口射出。加熱電阻器處在下襯底上表面的微溝內(nèi)，其上方正對(duì)著噴口。加熱電阻器為薄膜電阻，其下由一絕緣層與下襯底實(shí)現(xiàn)電隔離，其上由一保護(hù)層防止墨水腐蝕。
另一種通用的熱汽噴墨打印機(jī)，其打印頭如圖2所示，也是上下兩塊硅襯底的組合體。所不同的是，墨水流入上襯底的墨水池，經(jīng)上襯底的微溝，從上襯底的噴口射出。但加熱電阻器處在下襯底的上表面，正對(duì)著上襯底的微溝。上襯底的微溝本是敞開(kāi)的，只是在兩襯底粘接以后其敞口才被封住。加熱電阻器也是薄膜電阻，依附于下襯底。
上述兩種熱汽噴墨打印機(jī)以及其它現(xiàn)有熱汽噴墨打印機(jī)存在許多嚴(yán)重的缺點(diǎn)。其一是要用兩塊硅襯底，要對(duì)兩襯底分別進(jìn)行加工，并且還要將加工后的兩襯底粘接在一起，使兩襯底上的器件元精確對(duì)準(zhǔn)。這不僅硅片消耗量大，制造過(guò)程繁瑣，更主要的是與集成電路的制造工藝兼容性差，不能直接利用集成電路制造廠家現(xiàn)有工藝和設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。其二是加熱電阻器以硅襯底為支撐，其加熱產(chǎn)生的熱量很大一部份通過(guò)襯底的熱傳導(dǎo)作用帶走，這不僅增加了打印機(jī)的功耗，而且容易產(chǎn)生不必要的熱效應(yīng)。其三是由于加熱電阻器多層固體結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)不同會(huì)在各薄層中產(chǎn)生失配熱應(yīng)力，加之加熱溫度高熱循環(huán)頻繁，電阻薄膜容易起裂，鼓泡，甚至脫落。其四是將兩塊硅襯底粘接在一起容易引起加熱電阻器與墨水微溝的對(duì)準(zhǔn)誤差，從而限制了噴口的線性排布密度，進(jìn)而限制了打印機(jī)的分辨率。其五是兩塊硅襯底之間的粘接層還要起密封墨水微溝的作用，這對(duì)粘接材料和粘接工藝都要求很嚴(yán)，否則由于墨水的腐蝕作用微溝之間透漏和粘接層脫落是很容易發(fā)生的。
本發(fā)明的目的就是要提供一種熱汽噴墨打印頭，其所有器件元，包括墨水池，墨水微溝，噴墨口，加熱電阻器以及其控制電路都集成在同一塊整體不可分的硅襯底上，以簡(jiǎn)化制造工藝，降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的另一目的就是要提供一種熱汽噴墨打印頭，其加熱電阻器由襯底的硅膜支撐，而不是由襯底直接支撐，硅膜的熱阻遠(yuǎn)大于襯底的熱阻，因而可以大大降低打印頭的功耗。
本發(fā)明的第三目的就是要提供一種熱汽噴墨打印頭，其加熱電阻器由襯底的硅膜組成，從而簡(jiǎn)化電阻器的結(jié)構(gòu)，增加電阻器向微管中的墨水傳送的熱量以及延長(zhǎng)電阻器的工作壽命。
本發(fā)明的第四目的就是要提供一種熱汽噴墨打印頭，其加熱電阻器所產(chǎn)生的失配熱應(yīng)力能為一彈性薄膜減小，從而防止加熱電阻器的結(jié)構(gòu)由失配熱應(yīng)力所損壞。
本發(fā)明的第五目的就是提供一種熱汽噴墨打印頭，其制造工藝與集成電路的制造上藝兼容性強(qiáng)，其大部份制造工序可在標(biāo)準(zhǔn)的工藝生產(chǎn)線上進(jìn)行，而墨水池、墨水微溝和噴墨口的形成可安排在制造的最后一道工序中完成。
本發(fā)明的第六目的就是提供一種熱汽噴墨打印頭具有很高的集成度，控制加熱電阻器的電路以及訊號(hào)處理電路都可以集成于同一硅襯底。
為了達(dá)到上述目的以及其它目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)的熱汽噴墨打印頭如圖3和圖4所示。該打印頭只用一塊硅襯底，所有的器件元都在這同一塊襯底中形成。打印頭的墨水微溝隱埋在襯底的表面，其內(nèi)端與深凹進(jìn)襯底的墨水池相通，外端在襯底的側(cè)面露頭，即形成噴墨口。微溝的頂層為襯底中形成的硅膜。加熱電阻器為硅膜的擴(kuò)散電阻或離子注入電阻，電阻器產(chǎn)生的熱量經(jīng)電阻器下方的硅層傳遞到與硅膜下表面接觸的墨水。硅膜的麥面涂覆具有一定彈性的聚酰亞胺薄膜，聚酰亞胺膜上復(fù)蓋玻璃片，起加固聚酰亞胺膜對(duì)硅膜的支撐作用。加熱電阻器的電流由外部的直流電流經(jīng)過(guò)襯底上的開(kāi)關(guān)器件提供，開(kāi)關(guān)器件由襯底上的驅(qū)動(dòng)電路控制，驅(qū)動(dòng)電路可以包括移位寄存器，鎖存器以及選擇器等，都集成在襯底上未被墨水池和墨水微溝占用的部位。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的上述熱汽噴墨打印頭的諸多優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，下面著重說(shuō)明聚酰亞胺薄膜的作用。
聚酰亞胺是在集成電路中廣泛應(yīng)用的鈍化膜之一，其熱導(dǎo)率為1.13×10-3W/CM℃，大約為二氧化硅熱導(dǎo)率的8％，作為隔熱材料，其性能遠(yuǎn)優(yōu)于二氧化硅。不難理解，加熱電阻器產(chǎn)生的熱量通過(guò)聚酰亞胺薄膜傳走的部分是很小的。
聚酰亞胺薄膜對(duì)硅膜產(chǎn)生的失配熱應(yīng)力與其彈性模量成比例，聚酰亞胺的彈性模量為2.94×107達(dá)因/CM2與二氧化硅的彈性模量7.38×1011達(dá)因/CM2相比，小四個(gè)數(shù)量級(jí)。不難算出，在相同的條件下，聚酰亞胺薄膜對(duì)硅膜產(chǎn)生的失配熱應(yīng)力比二氧化硅薄膜對(duì)硅膜產(chǎn)生的熱應(yīng)力小一萬(wàn)倍。
聚酰亞胺的熱膨脹系為2×10-6/K，與硅的失配率為-0.33×10-6/K，而二氧化硅熱膨脹系數(shù)與硅的失配率為-2.03-1.83×10-6/K，不難看出，在相同的溫度變化條件下，聚配亞胺薄膜對(duì)硅膜所產(chǎn)生的失配熱應(yīng)變只是二氧化硅薄膜對(duì)硅膜所產(chǎn)生的失配熱應(yīng)變的16-18％。失配熱應(yīng)變的降低也有利于減小硅膜所受的失配熱應(yīng)力。
聚酰亞胺的抗拉強(qiáng)度為1.1-1.6×109達(dá)因/CM2，與二氧化硅相近，其化學(xué)穩(wěn)定性很好，能在310℃至343℃范圍保持良好的電學(xué)性能和機(jī)械性能。
綜上所述，用聚酰亞胺薄膜復(fù)蓋加熱電阻器硅膜既可以改善加熱電阻器的熱量損失和熱應(yīng)力損壞，又不降低其機(jī)械強(qiáng)度和較高溫度下工作的性能。
以下對(duì)附圖進(jìn)行說(shuō)明圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的第一種熱汽噴墨打印頭的橫截面圖，圖中的標(biāo)號(hào)代表的意思分別為101-第一硅襯底102-墨水微溝103-噴墨口104-第二硅襯底105-墨水池106-絕緣層107-加熱電阻器108-保護(hù)層109-隔層110-墨水
111-墨水微滴圖2是現(xiàn)有技術(shù)提供的第二種熱汽噴墨打印頭的橫截面圖。圖中的標(biāo)號(hào)代表的意思分別為201-第一硅襯底202-墨水池203-墨水微溝204-噴墨口205-第二硅襯底206-絕緣層207-加熱電阻器208-保護(hù)層209-粘接層210-墨水211-墨水微滴圖3是本發(fā)明提供的熱汽噴墨打印頭的頂視圖。
圖4是本發(fā)明提供的熱汽噴墨打印頭的側(cè)視圖。
圖3和圖4中標(biāo)號(hào)代表的意思分別為301-輕摻雜的P-型硅襯底302-輕摻雜的n-型硅阱303-輕摻雜的n-型硅外延層304-噴墨口305-第一鉻薄膜306-聚酰亞按薄膜307-第二鉻薄膜308-玻璃片309-墨水池
310-硅薄膜311-加熱電阻器312-聚酰亞胺填充的陽(yáng)極氧化槽313-開(kāi)關(guān)器件314-選擇器電路315-鎖存器電路316-移位寄存器電路317-壓焊點(diǎn)318-墨水微滴圖5A-圖13A是本發(fā)明提供的熱汽噴墨打印頭在各制造階段的橫向截面圖。
圖5B-圖13B是本發(fā)明提供的熱汽噴墨打印頭在各制造階段的縱向截面圖。
圖5A-圖13A和圖5B-圖13B中標(biāo)號(hào)代表的意思分別為401-輕摻雜的P-型硅襯底402-熱氧化生長(zhǎng)的二氧化硅(SiO2)層403-輕摻雜的n-型硅阱404-重?fù)诫s的n-型硅隱埋層405-輕摻雜的n-型硅外延層406-二氧化硅(SiO2)和氮化硅(Si3N4)407-加熱電阻器408-晶體管一晶體管邏輯電路(TTL)409-鋁接觸410-鋁壓焊點(diǎn)411-第一鉻薄膜412-陽(yáng)極氧化槽
413-多孔硅414-第二鉻薄膜415-第一聚酰亞胺薄膜416-玻璃片417-第三鉻薄膜418-第二聚酰亞胺薄膜419-壓焊點(diǎn)窗口420-墨水池421-墨水微溝422-噴墨口423-導(dǎo)電樹(shù)脂424-引出線本發(fā)明提供的熱汽噴墨打印頭的制造可分如下九個(gè)階段進(jìn)行，每個(gè)階段包括若干制造步驟。
第1階段如圖5A和圖5B所示，主要涉及離子注入形成輕摻雜n-型硅阱，起始材料是(111)晶向的P-型硅襯底，其電阻率在10-20Ω-CM之間，襯底經(jīng)常規(guī)清洗工藝清洗后，在其表面熱生長(zhǎng)7000埃厚的SiO2層，生長(zhǎng)條件是1000℃，濕氧。進(jìn)行常規(guī)的光刻加工，在SiO2層中形成離子注入窗口。在與前相同條件下，再次進(jìn)行熱生長(zhǎng)以形成另一層700埃厚的SiO2層。此時(shí)離子注入窗口中蓋上這一層新的氧化層，而原有的SiO2層進(jìn)一步加厚。離子注入的條件是磷離子注入，能量為100Kev，劑量為1.5×1013/CM3。隨后的注入推進(jìn)在1200℃的N2中進(jìn)行。由此產(chǎn)生的阱深約為10-12μm，薄層電阻約2-3KΩ，作為替代工藝，輕摻雜的n-型硅阱也可由磷擴(kuò)散獲得。
第2階段如圖6A和圖6B所示，主要涉及砷擴(kuò)散形成重?fù)诫s的n-型埋層。值得注意的是，埋層只在較長(zhǎng)的輕摻雜的n-型阱中形成，其寬度和深度須比輕摻雜的n-型阱小0.5-1.0μm，其長(zhǎng)度須大于輕摻雜的n-型阱1-2μm。先用稀釋的氫氟酸(HF)腐蝕掉上一階段留下的SiO2層，再在與前相同的條件下熱生長(zhǎng)9000埃厚新的SiO2層，并進(jìn)行光刻加工在SiO2層中形成擴(kuò)散窗口。擴(kuò)散條件為As2O3為源，淀積溫度480℃，淀積時(shí)間為1小時(shí)。擴(kuò)散溫度為1225℃，擴(kuò)散時(shí)間16小時(shí)，由此產(chǎn)生的重?fù)缴榈膎-型硅埋層結(jié)深約10μm，薄層電阻約1Ω。替代的工藝是進(jìn)行砷離子注入，以形成所需的重?fù)诫s的n-型硅埋層。
第3階段如圖7A和圖7B所示，主要涉及外延生長(zhǎng)輕摻雜的n-型硅外延層。與以前階段相同的方法腐蝕掉留下的SiO2層，然后進(jìn)行外延生長(zhǎng)。生長(zhǎng)過(guò)程包括爐內(nèi)原位用氯化氫(HCl)腐蝕3-5分鐘，以去掉0.2-0.5μm厚的襯底表面硅層；用SiCl4＋H2為源，用AsH3為摻雜劑，在1150℃進(jìn)行外延生長(zhǎng)?？刂粕L(zhǎng)時(shí)間以獲得5-6μm厚外延層，其電阻率在7-15Ω-cm范圍內(nèi)。
第4階段如圖8A和圖8B所示，主要涉及形成加熱電阻器和TTL電路，其主要制造步驟為1、熱生長(zhǎng)9000埃厚的SiO2層。
2、進(jìn)行光刻加形成隔離區(qū)。
3、隔離淀積和擴(kuò)散以BN片為源，有BN淀積，950℃，通N2，20分鐘；無(wú)BN淀積，1100℃，通N2/O2，30分鐘。再擴(kuò)散溫度1225℃，通N2/O2，38分鐘，產(chǎn)生結(jié)深4.5-6.0μm，薄層電阻1.5-4.0Ω。
4、腐蝕原有的SiO2層，熱生長(zhǎng)新的7000埃厚的SiO3。
5、進(jìn)行光刻加工形成基區(qū)。
6、基區(qū)淀積和擴(kuò)散以BN片為源，有BN淀積，溫度950℃，通N2，20分鐘，無(wú)BN淀積，溫度1100℃，通N2/O2，30分鐘，再擴(kuò)散溫度1150℃，通濕O2，20分鐘，通干O2，20分鐘，產(chǎn)生的結(jié)深1.3-1.7μm，薄阻電阻115-150Ω，SiO2層厚約4500埃。
7、進(jìn)行光刻加工形成發(fā)射區(qū)和電阻區(qū)，包括加熱電阻區(qū)，其電阻值為100Ω。
8、發(fā)射區(qū)和電阻區(qū)淀積和擴(kuò)散以POCl3；為源，源溫11℃，淀積溫度1050C，通N2/O2，5分鐘，通源氣，8分鐘，在濕O2中450℃退火20分鐘，產(chǎn)生的結(jié)深約1.5μm，薄層電阻4-7.5Ω，SiO2層厚2800-3500埃。
9、腐蝕原有的SiO2層，熱生長(zhǎng)新的800埃厚的SiO2層，生長(zhǎng)條件是950℃，通干O2。
10、低壓氣相淀積(CVD)1500埃厚的氮化硅(Si3N4)層，淀積溫度是750℃。
11、進(jìn)行光刻加工形成接觸窗口。
12、電子束蒸發(fā)淀積1.2μm厚的鋁膜。
13、進(jìn)行光刻加工形成接觸連線和壓焊點(diǎn)。
14、金屬化，其條件450℃通N2。
TTL制造工藝是標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)生產(chǎn)工藝，該行業(yè)的熟練技術(shù)人員對(duì)這些工藝都很熟悉，因此不需要進(jìn)行詳細(xì)的描述。
第5階段如圖9A和圖9B所示，主要涉及形成陽(yáng)極氧化掩模和陽(yáng)極氧化槽。凡是經(jīng)受得住HF腐蝕的材料都可作陽(yáng)極氧化掩模材料，鉻和金包括在內(nèi)，但由于鉻比金便宜，且在集成電路工業(yè)鉻用得比金廣泛，因此選用鉻。在襯底上用濺射技術(shù)淀積2000埃厚的鉻膜。進(jìn)行光刻加工，形成陽(yáng)極氧化槽，其過(guò)程是先以光刻膠為掩模，用3HCl＋H2O2腐蝕鉻，進(jìn)而用稀釋的HF腐蝕SiO2，再以鉻膜為掩膜，用反應(yīng)離子腐蝕技術(shù)(RIE)腐蝕硅，腐蝕條件為以CF4/O2為源，壓力控制在40Pa左右?？刂聘g深度恰好穿過(guò)輕摻雜的n-型硅外延層抵達(dá)其下的重?fù)诫s的n-型埋層。
替代腐蝕硅的技術(shù)是濕法各向異性腐蝕，如用50℃的2M氫氧化鉀(KOH)水溶液+25ml異丙醇。在進(jìn)行這種腐蝕之前，陽(yáng)極氧化槽掩模圖形的直角邊應(yīng)保證與(110)晶向平行或垂直，槽的深度由掩模圖形的寬度決定，即槽深＝0.7圖形寬。
第6階段如圖10A和圖10B所示，主要涉及陽(yáng)極氧化生成多孔硅。多孔硅是單晶硅在濃HF溶液中陽(yáng)極氧化形成的含有大量直徑分布在幾十埃到幾百埃微孔的單晶硅，陽(yáng)極氧化電壓取決于硅襯底的摻雜類型和摻雜濃度，一般的規(guī)律是n-型摻雜的硅形成多孔硅所需的陽(yáng)極電壓高于P-型摻雜的硅，輕摻雜的n-型硅所需的陽(yáng)極電壓高于重?fù)诫s的n-型硅，因此可以通過(guò)控制陽(yáng)極電壓，使同一硅襯底上的重?fù)诫s的n-型硅和P-型摻雜的硅轉(zhuǎn)變成多孔硅，而保持輕摻雜的n-型硅不受陽(yáng)極氧化的影響。本實(shí)施例中，陽(yáng)極氧化用的電解質(zhì)溶液為20％HF和6M CH3COOH(冰醋酸)，其中冰醋酸起降低電解質(zhì)表面張力的作用。陽(yáng)極電壓控制在2-3V，反應(yīng)在室溫下進(jìn)行。陽(yáng)極反應(yīng)從陽(yáng)極氧化槽開(kāi)始，先等距離向重?fù)诫s的n-型硅埋層周圍擴(kuò)張，待遇上輕摻雜的n-型硅界面時(shí)，反應(yīng)即在此中止，其它未遇上輕摻雜的n-型硅界面的方向，反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，直至遇上為止。在重?fù)诫s的n-型硅埋層的內(nèi)端，其鄰接的硅不是輕摻雜的n-型硅而是P-型摻雜的硅，因此反應(yīng)繼續(xù)向P-型硅中進(jìn)行。由于串連電阻最小的路徑其電流分布最大，因此反應(yīng)在P-型硅中進(jìn)行的方向是朝著襯底背面。陽(yáng)極反應(yīng)生成的多孔硅分布如圖11A所示，值得注意的是除了重?fù)诫s的n-型硅埋層都轉(zhuǎn)變成多孔硅外，還有連接埋層內(nèi)端的P-型摻雜硅。陽(yáng)極反應(yīng)原則上可以一直進(jìn)行到襯底的背面表面，但本實(shí)施例為節(jié)約時(shí)間，控制陽(yáng)極反應(yīng)在襯底中進(jìn)行的深度大約為100μm。
第7階段如圖11A和圖11B所示，主要涉及涂覆聚酰亞胺薄膜和填充陽(yáng)極氧化槽。填進(jìn)陽(yáng)極氧化槽中的聚酰亞胺將與微溝的墨水接觸，為保護(hù)聚酰亞胺不受墨水腐蝕，聚酰亞胺膜表面須用鉻膜保護(hù)，為此，濺射淀積800埃厚的鉻膜。進(jìn)行光刻加上，形成金屬接觸，連線和壓焊點(diǎn)圖形。鋁膜上的鉻膜不必去掉，只須用約10μm寬的溝將圖形元與周圍的鉻膜隔開(kāi)。此舉是為了在襯底表面保存盡可能多的鉻膜，以增強(qiáng)聚酰亞胺對(duì)襯底表面的粘附性。涂覆杜邦公司的2611聚酰亞胺，旋轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)速為4K/分，旋轉(zhuǎn)時(shí)間為30秒，在135℃前烘30分鐘，然后進(jìn)行第二次涂覆，其涂覆6次，最后在400℃硬化2小時(shí)，由此產(chǎn)生的聚酰亞胺膜厚約為24μm。
第8階段如圖12A和圖12B所示，主要涉及安放玻璃片和形成壓焊點(diǎn)窗口。200μm厚的微晶玻璃片，使用前進(jìn)行清潔處理和高溫烘烤。為增強(qiáng)玻璃對(duì)聚酰亞胺的粘附性，先在玻璃片上涂覆增粘劑，然后用旋轉(zhuǎn)法涂覆聚酰亞胺。在聚酰亞胺未干之前，將襯底的圖形面朝下放置在玻璃片上，用鑷子加壓，以排出接觸面之間的氣泡。前烘和硬化分別在135℃和400℃進(jìn)行。進(jìn)行光刻加工，在玻璃片表面形成反刻的壓焊點(diǎn)窗口以光刻膠為掩模，濺射淀積2000埃的鉻膜，濕法腐蝕窗口部位鉻膜下的光刻膠，形成有壓焊窗口的鉻掩模。上述技術(shù)稱作頂脫(Left-off)法，是常用的集成電路加上技術(shù)之一。以鉻掩模為保護(hù)，先用HF溶液腐蝕窗口部位的玻璃片，再用加熱的硫酸或3份硫酸和1份雙氧水的溶液腐蝕聚酰亞胺。替代腐蝕聚酰亞胺的是在氧氣或空氣中進(jìn)行等離子腐蝕。值得注意的是壓焊點(diǎn)上層的金屬是鉻，在上述濕法和干法腐蝕中均不受影響。
第9階段如圖13A和圖13B所示，主要涉及背畫減薄襯底，劃片和腐蝕多孔硅。襯底從背面進(jìn)行研磨直到露出多孔硅為止。劃片采用砂輪劃片機(jī)，切割的深度大于250μm，以保證除了切透玻璃片外，還深入襯底一定的深度。值得注意的是此時(shí)多孔硅未被腐蝕，襯底仍保持原有的強(qiáng)度，劃片可以像常規(guī)的集成電路加工過(guò)程一樣進(jìn)行，只是劃片時(shí)注意防止切割產(chǎn)生機(jī)械損傷。切割下來(lái)的芯片除了底面露出多孔硅外，在側(cè)面也有多孔硅露頭。腐蝕多孔硅1％的KOH溶液在室溫下進(jìn)行。因多孔硅有非常大的內(nèi)麥面積，很容易腐蝕，只需幾分鐘就可去除所有的多孔硅，而襯底的其它部位不受任何影響。值得注意的是腐蝕溶液的濃度不要太高，以免反應(yīng)過(guò)于激烈損壞形成的墨水池、墨水微溝和噴墨口。芯片的引出線可用導(dǎo)電樹(shù)脂連到壓焊點(diǎn)上。
上面給出的是本發(fā)明的最好實(shí)施方案，在本發(fā)明的指導(dǎo)和啟動(dòng)下，集成電路領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員作出某些改動(dòng)和改進(jìn)是輕而易舉的。
權(quán)利要求
1.一種熱汽噴墨打印頭，本發(fā)明的特征在于，在同一塊作為整體而不可分割的硅襯底上集成單個(gè)凹進(jìn)襯底的墨水池；許多隱埋的與墨水池相通，與襯底面平行，且頂層為硅膜的墨水微溝；許多作為墨水微溝露頭，線性排列的噴墨口；分處在墨水微溝頂層硅膜的加熱電阻器；單個(gè)加熱電阻器驅(qū)動(dòng)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱汽噴墨打印頭，其特征在于所說(shuō)的襯底還涂覆柔性鈍化膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱汽噴墨打印頭，其特征在于所說(shuō)的襯底還加蓋剛性保護(hù)片。
4.一種制造熱汽噴墨打印頭的方法其主要步驟包括提供輕摻雜的P-型硅襯底；在襯底上形成至少一排平行的輕摻雜的長(zhǎng)n-型硅阱；至少在每一n-型硅阱里形成重?fù)诫s的長(zhǎng)硅埋層，其寬、深及其一端包括在n-型硅阱內(nèi)，其另一端伸出n-型硅阱；在襯底上形成輕摻雜的n-型硅外延層；在外延層上形成加熱電阻器及其驅(qū)動(dòng)電路，加熱電阻器處在n-型硅埋層的上方，驅(qū)動(dòng)電路處在其下面尚未加上的部位；形成陽(yáng)極氧化掩模層覆蓋整個(gè)襯底表面；形成陽(yáng)極氧化槽，穿過(guò)陽(yáng)極氧化掩模層和n-型硅外延層，直抵n-型硅埋層；在氫氟酸溶液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，將n-型硅埋層以及與n-型硅埋層相連的，通向襯底背面的，陽(yáng)極電流所通過(guò)路徑中的P-型硅襯底部份轉(zhuǎn)變成多孔硅；涂覆聚酰亞胺覆蓋整個(gè)襯底表面；將一玻璃片蓋住整個(gè)襯底表面；形成穿過(guò)玻璃片和聚酰亞胺膜的壓焊點(diǎn)窗口；減薄襯底和劃片，露出芯片背面和側(cè)面的多孔硅；腐蝕掉多孔硅形成墨水池、墨水微溝以及噴墨口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造熱汽噴墨打印頭的方法，其特征在于所說(shuō)的輕摻雜的P-型硅襯底，其電阻率范圍為10-20Ω-cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造熱汽噴墨打印頭的方法，其特征在于所說(shuō)的輕摻雜的n-型硅阱，其薄層電阻范圍為1KΩ/口-4KΩ/口。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造熱汽噴墨打印頭的方法，其特征在于所說(shuō)的重?fù)诫s的硅埋層為P-型硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造熱汽噴墨打印頭的方法，其特征三地所說(shuō)的P-型硅埋層其薄膜電阻范圍為1Ω/口-150Ω/口。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造熱汽噴墨打印頭的方法，其特征在于所說(shuō)的重?fù)诫s的硅埋層為n-型硅。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造熱汽噴墨打印頭的方法，其特征在于所說(shuō)的n-型硅埋層，其薄層電阻范圍為1Ω/口-150Ω/口。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造熱汽噴墨打印頭的方法，其特征在于所說(shuō)的陽(yáng)極氧化是在10W％-40W％的HF溶液中進(jìn)行的。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造熱汽噴墨打印頭的方法，其特征在于所說(shuō)的陽(yáng)極氧化是在1-3V的陽(yáng)極電壓下進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱汽噴墨打印頭及其制造方法。該打印頭只用一塊硅襯底，打印頭的所有器件元包括墨水池、墨水微溝、噴墨口、加熱電阻器及其驅(qū)動(dòng)電路都集成在這一塊襯底上。打印頭的加熱電阻器由橫向熱阻大的硅膜支撐，硅膜所受的失配熱應(yīng)力由彈性膜減至最小。制造打印頭的主要步驟包括埋層擴(kuò)散，外延生長(zhǎng)，標(biāo)準(zhǔn)的集成電路工藝完成加熱電阻器及其驅(qū)動(dòng)電路，陽(yáng)極氧化形成多孔硅，涂覆彈性膜，覆蓋剛性片，最后腐蝕多孔硅形成墨水池、墨水微溝以及噴墨口。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是器件結(jié)構(gòu)緊湊，制造工藝簡(jiǎn)單，工作可靠，壽命長(zhǎng)，分辨率高，功耗低，容易集成，與訊號(hào)處理主機(jī)電路兼容性強(qiáng)等。
文檔編號(hào)G01D15/16GK1146953SQ95103878
公開(kāi)日1997年4月9日 申請(qǐng)日期1995年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月24日
發(fā)明者涂相征, 涂鵬, 李韞言 申請(qǐng)人:李韞言, 涂相征, 涂鵬