專利名稱：噴墨打印頭芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴墨打印頭芯片，且特別是涉及一種含晶體管驅(qū)動器的噴墨打印頭芯片。
背景技術(shù)：
近年來在高科技產(chǎn)業(yè)的帶動發(fā)展之下，所有電子相關(guān)產(chǎn)業(yè)無不突飛猛進(jìn)。就打印機(jī)而言，在短短幾年的時間之內(nèi)，打印技術(shù)已經(jīng)從早期的撞針式打印及單色激光打印，一直進(jìn)步到目前的彩色噴墨打印及彩色激光打印，甚至出現(xiàn)熱轉(zhuǎn)印打印等打印技術(shù)。就常見的噴墨打印機(jī)而言，目前出現(xiàn)在市面上的噴墨打印機(jī)所應(yīng)用的打印技術(shù)不外乎壓電式(piezoelectric)或熱泡式(thermal bubble)的噴墨技術(shù)，其技術(shù)特征在于將墨水噴至記錄媒介，例如紙張等，因而形成文字或圖案于記錄媒介的表面。其中，壓電式的打印技術(shù)是利用因施加電壓而產(chǎn)生形變的壓電材料來制作致動器(actuator)，故可施加電壓至致動器來擠壓位于墨水腔(ink chamber)內(nèi)的墨水，再將墨水通過噴口射出而形成墨滴。氣泡式的打印技術(shù)則是利用加熱裝置(heater；heating device)將墨水瞬間氣化(vapor)，因而產(chǎn)生高壓氣泡來推動墨水，再將墨水通過噴口射出而形成墨滴(ink droplet)。
圖1是一種公知的噴墨打印頭的平面俯視示意圖。請參閱圖1，公知的噴墨打印頭主要是由具有一個墨水供給口1O2的噴墨打印頭芯片100、墨腔層(chamber layer，亦可稱為干膜層(dry film layer)104、加熱裝置106以及具有噴口(nozzle)108的噴口片(nozzle plate)110所構(gòu)成。噴墨打印頭芯片100的墨水供給口102是狹長狀且貫穿整個噴墨打印頭芯片100，而加熱裝置106與墨腔層104皆設(shè)置于噴墨打印頭芯片100上。墨腔層104一般具有多個墨水流道112與墨水腔(ink chamber，或稱為墨水室)120(在本圖僅表示其一)，其中墨水腔120暴露出加熱裝置106，且墨水腔120可通過分隔島114隔開的墨水流道112與墨水供給口102連通。噴口片110則是設(shè)置于墨腔層104之上，噴口片110的噴口108是整個貫穿噴口片110，且噴口108的位置是對應(yīng)于加熱裝置106上方。
此外，有些噴墨打印產(chǎn)品將驅(qū)動器(driver)連同加熱裝置形成于噴墨芯片上，只是如何在縮小芯片使用面積時仍能維持其功效，已成為各界關(guān)注的議題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種噴墨打印頭芯片，以加大驅(qū)動電流并減少芯片使用面積。
本發(fā)明的另一目的是提供一種噴墨打印頭芯片，以減少成本并可防止芯片的操作發(fā)生失誤。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)可以從本發(fā)明所披露的技術(shù)特征中得到近一步的了解。
基于上述中之一個或部份或全部目的或其它目的，本發(fā)明提出一種噴墨打印頭芯片，包括基底、數(shù)個晶體管(transistor)、隔離結(jié)構(gòu)、介質(zhì)層(dielectric layer)、電阻層以及數(shù)個導(dǎo)體部分。而每個晶體管包括位于基底上的柵極(gate)、分別位于柵極兩側(cè)的基底內(nèi)的源極(source)與漏極(drain)以及位于柵極與基底之間的柵氧化層(gate oxide layer)，其中柵氧化層的厚度小于800埃()。隔離結(jié)構(gòu)則是位于基底表面并隔離各個晶體管，而介質(zhì)層是覆蓋前述晶體管與隔離結(jié)構(gòu)，其中介質(zhì)層具有數(shù)個開口，這些開口暴露出各晶體管的源極與漏極。再者，電阻層是位于介質(zhì)層上，并具有數(shù)個加熱區(qū)域。第一導(dǎo)體部分是位于電阻層上且暴露出其中的加熱區(qū)域，以使加熱區(qū)域成為加熱裝置(heater；heating device)，其中各加熱裝置的電阻值小于95歐姆(ohm)且功率密度小于2GW/m2(gigawatt/m2)；第二導(dǎo)體部分是位于介質(zhì)層上并通過上述開口電連接至漏極，且第二導(dǎo)體部分與第一導(dǎo)體部分是電連接的；而第三導(dǎo)體部分則是位于介質(zhì)層上并通過開口電連接至源極。
依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述噴墨打印頭芯片，上述柵氧化層的厚度約50埃～250埃。
依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述噴墨打印頭芯片，上述加熱裝置的電阻值約在28ohm～32ohm之間。
依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述噴墨打印頭芯片，還包括覆蓋電阻層與導(dǎo)體層的鈍化層(passivation layer)；以及位于加熱區(qū)域上方的鈍化層上的空穴層(cavitation layer)。而鈍化層包括SiN層、SiC層或SiN與SiC的疊層，空穴層的材質(zhì)則可包括Ta、W或Mo。
依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述噴墨打印頭芯片，上述電阻層還包括延伸至第二導(dǎo)體部分與介質(zhì)層的各開口表面之間。
依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述噴墨打印頭芯片，上述電阻層還包括位于第三導(dǎo)體部分與介質(zhì)層的各開口表面之間。
依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述噴墨打印頭芯片，上述加熱裝置的長寬比在0.8～3.0之間，且各加熱裝置的尺寸是長度在20um～70um(micrometer)以及寬度在20um～70um之間。
依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述噴墨打印頭芯片，上述導(dǎo)體層的材質(zhì)包括AlCu或Au，而電阻層的材質(zhì)包括TaAl、TaN或摻雜多晶硅。此外，隔離結(jié)構(gòu)包括場氧化層。
依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述噴墨打印頭芯片，上述加熱裝置的數(shù)量是至少50個。
本發(fā)明另一實(shí)施例再提出一種噴墨打印頭芯片，包括基底、數(shù)個晶體管、隔離結(jié)構(gòu)、多層疊合結(jié)構(gòu)(sandwich structure)介質(zhì)層、電阻層以及數(shù)個導(dǎo)體部分。而每個晶體管包括位于基底上的柵極、分別位于柵極兩側(cè)的基底內(nèi)的源極與漏極以及位于柵極與基底之間的柵氧化層，其中柵氧化層的厚度小于800埃。隔離結(jié)構(gòu)則是位于基底表面并隔離各個晶體管，而多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層是由兩層阻擋層以及位于阻擋層之間的平坦層所構(gòu)成，并覆蓋晶體管與隔離結(jié)構(gòu)，其中多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層具有數(shù)個開口，這些開口暴露出各晶體管的源極與漏極。再者，電阻層具有數(shù)個加熱區(qū)域，其位于多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層上。第一導(dǎo)體部分是位于電阻層上且暴露出其中的加熱區(qū)域，以使加熱區(qū)域成為加熱裝置；第二導(dǎo)體部分是位于多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層上并通過上述開口電連接至漏極，且第二導(dǎo)體部分與第一導(dǎo)體部分是電連接的；而第三導(dǎo)體部分則是位于多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層上并通過開口電連接至源極。
依照本發(fā)明的另一實(shí)施例所述噴墨打印頭芯片，上述多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層的平坦層的材質(zhì)包括磷硅玻璃(phosphosilicate glass，PSG)或硼磷硅玻璃(borophosphosilicate glass，BPSG)，且其厚度約為0.09um-1.4um。
依照本發(fā)明的另一實(shí)施例所述噴墨打印頭芯片，上述多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層可包括材質(zhì)例如是等離子增強(qiáng)式氧化層(plasma-enhanced oxide，PEOX)或低壓成形氧化層(low pressure oxide，LPOX)的阻擋層以及材質(zhì)例如是磷硅玻璃或硼磷硅玻璃的平坦層，且平坦層的厚度約為0.09um-1.4um，而各個阻擋層的厚度約為0.09um-0.33um。而此一實(shí)施例中的其余例子請參照前一實(shí)施例。
本發(fā)明另一實(shí)施例又提出一種噴墨打印頭芯片，包括基底、數(shù)個晶體管電路以及數(shù)個薄膜層。晶體管電路是位于基底上，各晶體管電路包含厚度小于800埃的柵氧化層。薄膜層則形成于晶體管電路上，其中薄膜層包含有電阻層，這個電阻層形成數(shù)個加熱裝置，而加熱裝置與其對應(yīng)的晶體管電路電連接，可通過提供電流至每一加熱裝置，于該加熱裝置上產(chǎn)生小于2GW/m2的功率密度，其中各該加熱裝置的電阻值小于約95ohm。
依照本發(fā)明的又一實(shí)施例所述噴墨打印頭芯片，上述薄膜層包含有多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層，這個多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層由兩層阻擋層以及位于阻擋層之間的平坦層所構(gòu)成。
依照本發(fā)明的又一實(shí)施例所述噴墨打印頭芯片，上述多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層的平坦層的材質(zhì)包括磷硅玻璃或硼磷硅玻璃，且其厚度約為0.09um-1.4um。
依照本發(fā)明的又一實(shí)施例所述噴墨打印頭芯片，上述多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層可包括材質(zhì)例如是等離子增強(qiáng)式氧化層或低壓成形氧化層的阻擋層以及材質(zhì)例如是磷硅玻璃或硼磷硅玻璃的平坦層，且平坦層的厚度約為0.09um-1.4um，而各個阻擋層的厚度約為0.09um-0.33um。
本發(fā)明因為將柵氧化層的厚度控制在小于800?；蚋〉暮穸?，所以在相同施加電壓的情形下能夠產(chǎn)生比公知的噴墨打印頭芯片大的電場。因此，本發(fā)明的噴墨打印頭芯片的飽和電流(Isat)也較大，所以可驅(qū)動較大的電流；同時，因為在相同信道長度(channel length)下，其導(dǎo)通的單位面積電阻較小，所以可使用較小的晶體管布局面積來達(dá)到相同的驅(qū)動能力，因而能夠減少噴墨打印頭芯片的使用面積，進(jìn)而降低芯片的成本。此外，本發(fā)明一實(shí)施例中采用多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層，所以能在維持裝置表面平坦的同時，防止平坦層中的雜質(zhì)影響位于多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層底下及上方的結(jié)構(gòu)。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1是一種公知的噴墨打印頭平面俯視圖。
圖2是依照本發(fā)明第一實(shí)施例的噴墨打印頭芯片的剖面示意圖。
圖3是依照本發(fā)明第二實(shí)施例的噴墨打印頭芯片的剖面示意圖。
圖4是圖3的第IV部位的放大示意圖。
圖5是依照本發(fā)明第三實(shí)施例的噴墨打印頭芯片的剖面示意圖。
100噴墨芯片102墨水供給口104墨腔層106、226、327、530加熱裝置108噴口
110噴口片112墨水流道114分隔島120墨水腔200、300、500基底202、302隔離結(jié)構(gòu)204、304柵氧化層206、306柵極208a、308a源極208b、308b漏極210、310晶體管212a、212b、312a、312b開口214氧化層216、316鈍化層218、318空穴層220介質(zhì)層222、322電阻層224、324加熱區(qū)域230a、230b、230c、330a、330b、330c導(dǎo)體部分320多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層325、326阻擋層328平坦層510晶體管電路520薄膜層
540導(dǎo)線具體實(shí)施方式

圖2是依照本發(fā)明第一實(shí)施例的噴墨打印頭芯片的剖面示意圖。
請參照圖2，本實(shí)施例的噴墨打印頭芯片包括基底200、晶體管210、隔離結(jié)構(gòu)202、介質(zhì)層220、電阻層222以及數(shù)個導(dǎo)體部分230a、230b與230c。而晶體管210包括位于基底200上的柵極206、分別位于柵極206兩側(cè)的基底200內(nèi)的源極208a與漏極208b以及位于柵極206與基底200之間的柵氧化層204，其中柵氧化層204的厚度小于800埃，較佳的厚度是約50埃～250埃，更佳的厚度范圍則是約在100?！?00埃之間，以便在相同施加電壓的情形下產(chǎn)生比公知技術(shù)大的電場。在此情形下，其飽和電流(Isat)也較大，所以可驅(qū)動較大的電流；同時，因為在相同信道長度(channel length)下，其導(dǎo)通的單位面積電阻較小，所以可使用較小的晶體管210布局面積來達(dá)到相同的驅(qū)動能力，故可減少噴墨打印頭芯片的使用面積，進(jìn)而降低芯片的成本。而前述柵氧化層204可用熱爐管的方式制作或是以化學(xué)氣相沉積工藝制作，再者柵氧化層204也可采用高介電系數(shù)(high k)的材質(zhì)。
請繼續(xù)參照圖2，本實(shí)施例中的隔離結(jié)構(gòu)202如場氧化層，是位于基底200表面并隔離晶體管210，而介質(zhì)層220是覆蓋前述晶體管210與隔離結(jié)構(gòu)202，其中介質(zhì)層220具有數(shù)個開口212a與212b，這些開口212a與212b暴露出晶體管210的源極208a與漏極208b。另外，在介質(zhì)層220與晶體管210(包含柵極206、源極208a與漏極208b)之間可加一層氧化層214。而電阻層222是位于介質(zhì)層220上，其中具有數(shù)個加熱區(qū)域224。而電阻層222的材質(zhì)譬如包括TaAl、TaN或摻雜多晶硅，或其它本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員所知可用于噴墨打印頭加熱裝置的材料。
請再參照圖2，其中包括有三個導(dǎo)體部分230a、230b與230c，且其材質(zhì)例如包括AlCu或Au。第一導(dǎo)體部分230a是位于隔離結(jié)構(gòu)202上方的電阻層222上且暴露出其中的加熱區(qū)域224，以使加熱區(qū)域224成為加熱裝置226，其中各加熱裝置226的電阻值小于95ohm且功率密度小于2GW/m2，較佳的電阻值是約在28ohm～32ohm之間，較佳的功率密度則是小于等于約1.85GW/m2(本發(fā)明所稱的功率密度是指，從打印機(jī)或打印設(shè)備開始供應(yīng)電壓予加熱裝置，以加熱墨水使墨水汽化后從墨腔室噴出墨滴，至打印機(jī)或打印設(shè)備停止供應(yīng)該加熱裝置電壓的這段時間內(nèi)，該加熱裝置表面積上所接受的平均功率)。加熱裝置226長寬比(aspect ratio)例如在0.8～3.0之間，較佳為0.8～2.5之間，且各加熱裝置226的尺寸例如是長度在約20um～70um以及寬度在約20um～70um之間，較佳為長度在30um～50um以及寬度在30um～50um之間。雖然圖2中僅僅表示一個晶體管210與一個加熱裝置226，但是在一個噴墨打印頭芯片上，加熱裝置226的數(shù)量通常是至少50個，例如是192～208個左右，但本發(fā)明并非限定于這個數(shù)目，只要是晶體管210與加熱裝置226之間有特定相對應(yīng)的關(guān)系即可，如本圖所示的1∶1。
此外，請繼續(xù)參照圖2，第二導(dǎo)體部分230b是位于介質(zhì)層220上并通過上述開口212b電連接至漏極208b，且第二導(dǎo)體部分230b與第一導(dǎo)體部分230a是電連接的，而且上述電阻層222還可延伸至導(dǎo)體層的第二導(dǎo)體部分230b與介質(zhì)層220的開口212b表面之間。而第三導(dǎo)體部分230c同樣位于介質(zhì)層220上并通過開口212a電連接至源極208a，且電阻層222也可包括位于第三導(dǎo)體部分230c與介質(zhì)層220的開口212a表面之間。前述第一導(dǎo)體部分230a和第二導(dǎo)體部分230b可以屬于同一導(dǎo)體層，而第三導(dǎo)體部分230c則為另一導(dǎo)體層；另一方面，第二導(dǎo)體部分230b和第三導(dǎo)體部分230c可屬于同一導(dǎo)體層，但第一導(dǎo)體部分230a為另一導(dǎo)體層；或者，第一導(dǎo)體部分230a和第三導(dǎo)體部分230c屬于同一導(dǎo)體層，而第二導(dǎo)體部分230b是另一導(dǎo)體層。此外，第一導(dǎo)體部分230a、第二導(dǎo)體部分230b和第三導(dǎo)體部分230c亦可為互不相同的導(dǎo)體層。當(dāng)然，第一導(dǎo)體部分230a、第二導(dǎo)體部分230b和第三導(dǎo)體部分230c可以是同一層導(dǎo)體層所定義出來的三個部分。
另外，請再參照圖2，本實(shí)施例的噴墨打印頭芯片還包括一層覆蓋電阻層222與導(dǎo)體部分230a、230b與230c的鈍化層(passivation layer)216，用以防止墨水對其底下各層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕反應(yīng)。其中，鈍化層216例如包括SiN層、SiC層或SiN與SiC的疊層。鈍化層216厚度約3375?！?250埃，較佳鈍化層厚度約為6750埃～8250埃；鈍化層如為SiN與SiC的疊層，則其中SiN層約為2250埃～5500埃，較佳SiN層厚度約為4500?！?500埃，而SiC層厚度約為1125?！?750埃，較佳SiC層厚度約為2250?！?750埃。而且，在加熱區(qū)域224上方的鈍化層216上還可包括一層空穴層(cavitation layer)218，其材質(zhì)例如是包括Ta、W或Mo，其厚度約2475埃～6050埃，較佳厚度約4950埃～6050埃。
圖3是依照本發(fā)明的第二實(shí)施例的噴墨打印頭芯片的剖面示意圖。圖4是圖3的第IV部位的放大示意圖。
請參照圖3與圖4，本實(shí)施例的噴墨打印頭芯片包括基底300、晶體管310、隔離結(jié)構(gòu)302、多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層320、電阻層322以及數(shù)個導(dǎo)體部分330a、330b與330c。而晶體管310包括位于基底300上的柵極306、分別位于柵極306兩側(cè)的基底300內(nèi)的源極308a與漏極308b以及位于柵極306與基底300之間的柵氧化層304，其中柵氧化層304的厚度小于800埃，較佳是小于250埃，更佳的厚度范圍則是約在150?！?00埃之間。此外，隔離結(jié)構(gòu)302位于基底300表面并隔離晶體管310。而多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層320是由兩層阻擋層325、326以及位于其間的平坦層328所構(gòu)成，并覆蓋晶體管310與隔離結(jié)構(gòu)302，其中多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層320具有數(shù)個開口312a與312b，這些開口312a與312b暴露出晶體管310的源極308a與漏極308b。另外，于一個例子中，多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層320的平坦層328的材質(zhì)例如磷硅玻璃(phosphosilicate glass，PSG)或硼磷硅玻璃(borophosphosilicate glass，BPSG)，且其厚度約為0.09um～1.4um，較佳為0.45um～0.55um。于另一個例子中，上述阻擋層325、326的材質(zhì)例如包括等離子增強(qiáng)式氧化層(plasma-enhanced oxide，PEOX)或低壓成形氧化層(low pressure oxide，LPOX)同時平坦層328的材質(zhì)例如是磷硅玻璃或硼磷硅玻璃，其中阻擋層325、326的個別厚度約0.09um～0.33um，且較佳厚度約0.09um～0.11um，而平坦層328的厚度約0.09um～1.4um，較佳厚度為0.45um～0.55um。由于平坦層328中的雜質(zhì)能夠被其上、下層的阻擋層325、326擋住，所以不會被影響位于多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層320底下的柵極306、源極308a與漏極308b，同時也不會對位于多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層320上方如電阻層322的結(jié)構(gòu)造成傷害。
請再度參照圖3與圖4，電阻層322是位于多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層320上，其中具有數(shù)個加熱區(qū)域324。導(dǎo)體部分330a、330b與330c中的第一導(dǎo)體部分330a是位于隔離結(jié)構(gòu)302上方的電阻層322上且暴露出其中的加熱區(qū)域324，以使加熱區(qū)域324成為加熱裝置327，且加熱裝置327的數(shù)量通常是至少50個，例如192～208個左右。此外，第二導(dǎo)體部分330b是位于多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層320上并通過開口312b電連接至漏極308b，且第二導(dǎo)體部分330b與第一導(dǎo)體部分330a是電連接的，而第三導(dǎo)體部分330c同樣位于多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層320上并通過開口312a電連接至源極308a。與第一實(shí)施例相同，前述第一導(dǎo)體部分330a和第二導(dǎo)體部分330b可以屬于同一導(dǎo)體層，而第三導(dǎo)體部分330c是另一導(dǎo)體層；或者，第二導(dǎo)體部分330b和第三導(dǎo)體部分330c可屬于同一導(dǎo)體層，但第一導(dǎo)體部分330a是另一導(dǎo)體層；另外，第一導(dǎo)體部分330a和第三導(dǎo)體部分330c可以是同一導(dǎo)體層，而第二導(dǎo)體部分330b是另一導(dǎo)體層。此外，第一導(dǎo)體部分330a、第二導(dǎo)體部分330b和第三導(dǎo)體部分330c可為互不相同的導(dǎo)體層。當(dāng)然，第一導(dǎo)體部分330a、第二導(dǎo)體部分330b和第三導(dǎo)體部分330c可以是同一層導(dǎo)體層所定義出來的三個部分。此外，本實(shí)施例的噴墨打印頭芯片還包括一層覆蓋電阻層322與導(dǎo)體層330a、330b與330c的鈍化層316，以及在加熱區(qū)域324上方的鈍化層316上還可包括一層空穴層318。除此之外，本實(shí)施例與上一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)或膜層都可使用相同或類似的材質(zhì)與尺寸大小，例如各加熱裝置327的電阻值小于95ohm且功率密度小于2GW/m2。
圖5是依照本發(fā)明的第三實(shí)施例的噴墨打印頭芯片的剖面示意圖。
請參照圖5，這個實(shí)施例的噴墨打印頭芯片包括基底500、數(shù)個晶體管電路510以及數(shù)個薄膜層520。晶體管電路510是位于基底500上，各晶體管電路510包含柵氧化層(如圖2的204)，這層?xùn)叛趸瘜拥暮穸刃∮?00埃。而薄膜層520則形成于晶體管電路510上，其中薄膜層520包含有電阻層(如圖2的222)，這個電阻層會形成數(shù)個加熱裝置530，而加熱裝置530與其對應(yīng)的晶體管電路510電連接；舉例來說，加熱裝置530與晶體管電路510可通過一條導(dǎo)線540互相連接，且這條導(dǎo)線540也可以是像圖2中連接漏極208b與加熱裝置226的第一導(dǎo)體部分230a。此外，于圖5雖僅表示3個晶體管電路510以及3個加熱裝置530，但是實(shí)際上一個噴墨打印頭芯片中可包括至少50個加熱裝置530，但本發(fā)明并非限定于這個數(shù)目。而通過提供電流至每一加熱裝置530，可于加熱裝置530上產(chǎn)生小于2GW/m2的功率密度，其中各加熱裝置530的電阻值小于約95ohm。在這個實(shí)施例中，上述薄膜層520可包含如圖2所示的介質(zhì)層220或如圖4所示的多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層320，其中多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層是由兩層阻擋層(如圖4的325、326)以及位于阻擋層之間的平坦層(如圖4的328)所構(gòu)成，而其個別材質(zhì)與厚度范圍均可參照第二實(shí)施例的例子。綜上所述，本發(fā)明的特點(diǎn)在于1.本發(fā)明的噴墨打印頭芯片中的柵氧化層的厚度、電阻值與功率密度均有其限定的范圍，所以獲得較大的驅(qū)動電流。同時，因為前述限定可使用較小的晶體管布局面積來達(dá)到相同的驅(qū)動能力，所以能夠減少噴墨打印頭芯片的使用面積，進(jìn)而降低芯片的成本。
2.本發(fā)明將柵氧化層的厚度變薄并在一實(shí)施中采用多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層，所以能獲得較大的驅(qū)動電流，并且在維持裝置表面平坦的同時，防止平坦層中的雜質(zhì)影響位于多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層底下及上方的結(jié)構(gòu)。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，例如供應(yīng)墨水至加熱裝置不限于本發(fā)明圖一所披露的以墨水供給口進(jìn)行中央供應(yīng)方式(center feed)，亦可采用墨水流經(jīng)噴墨芯片側(cè)邊方式再流入墨水腔的側(cè)邊供應(yīng)方式(edge feed)；此外本發(fā)明也不限于墨水流道路徑上須設(shè)置分隔島。此外，摘要部分僅是用來輔助專利文件搜尋之用，并非用來限制本發(fā)明的權(quán)利要求。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與改進(jìn)，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種噴墨打印頭芯片，其特征是包括基底；多個晶體管，位于該基底上，其中各晶體管包括柵極，位于該基底上；源極與漏極，分別位于該柵極兩側(cè)的該基底內(nèi)；以及柵氧化層，位于該柵極與該基底之間，其中該柵氧化層的厚度小于800埃；多個隔離結(jié)構(gòu)，位于該基底表面并隔離上述晶體管；介質(zhì)層，覆蓋上述晶體管與上述隔離結(jié)構(gòu)，其中該介質(zhì)層具有多個開口，上述開口暴露出各該晶體管的該源極與該漏極；電阻層，位于該介質(zhì)層上，其中該電阻層具有多個加熱區(qū)域；第一導(dǎo)體部分，位于該電阻層上且暴露出上述加熱區(qū)域，以使上述加熱區(qū)域成為多個加熱裝置，其中各該加熱裝置的電阻值小于95ohm以及功率密度小于2GW/m2；第二導(dǎo)體部分，位于該介質(zhì)層上并通過上述開口電連接至該漏極，且該第二導(dǎo)體部分與該第一導(dǎo)體部分電連接；以及第三導(dǎo)體部分，位于該介質(zhì)層上并通過上述開口電連接至該源極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該柵氧化層的厚度是50?！?50埃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是各加熱裝置的電阻值在28ohm～32ohm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是還包括鈍化層，覆蓋該電阻層與該導(dǎo)體層；以及空穴層，位于上述加熱區(qū)域上方的該鈍化層上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該鈍化層包括SiN層、SiC層或SiN與SiC的疊層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該空穴層的材質(zhì)包括Ta、W或Mo。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該第一導(dǎo)體部分和該第二導(dǎo)體部分屬于同一導(dǎo)體層，而該第三導(dǎo)體部分是另一導(dǎo)體層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該第二導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分屬于同一導(dǎo)體層，而該第一導(dǎo)體部分是另一導(dǎo)體層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該第一導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分屬于同一導(dǎo)體層，而該第二導(dǎo)體部分是另一導(dǎo)體層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該第一導(dǎo)體部分、該第二導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分是互不相同的導(dǎo)體層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該第一導(dǎo)體部分、該第二導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分是同一層導(dǎo)體層所定義出來的三個部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該電阻層還包括延伸至該導(dǎo)體層的該第二部分與該介質(zhì)層的各該開口表面之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該電阻層還包括位于該導(dǎo)體層的該第三部分與該介質(zhì)層的各該開口表面之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是各該加熱裝置的長寬比在0.8～3.0之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴墨打印頭芯片，其特征是各該加熱裝置的尺寸是長度在20um～70um以及寬度在20um～70um之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該導(dǎo)體層的材質(zhì)包括AlCu或Au。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該電阻層的材質(zhì)包括TaAl、TaN或摻雜多晶硅。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是上述隔離結(jié)構(gòu)包括場氧化層。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭芯片，其特征是上述加熱裝置的數(shù)量是至少50個。
20.一種噴墨打印頭芯片，其特征是包括基底；多個晶體管，位于該基底上，其中各晶體管包括柵極，位于該基底上；源極與漏極，分別位于該柵極兩側(cè)的該基底內(nèi)；以及柵氧化層，位于該柵極與該基底之間，其中該柵氧化層的厚度小于800埃；多個隔離結(jié)構(gòu)，位于該基底表面并隔離上述晶體管；多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層，是由兩層阻擋層以及位于上述阻擋層之間的平坦層所構(gòu)成，而覆蓋上述晶體管與上述隔離結(jié)構(gòu)，其中該多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層具有多個開口，上述開口暴露出各該晶體管的該源極與該漏極；電阻層，位于該多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層上，其中該電阻層具有多個加熱區(qū)域；第一導(dǎo)體部分，位于該電阻層上且暴露出上述加熱區(qū)域，以使上述加熱區(qū)域成為多個加熱裝置；第二導(dǎo)體部分，位于該多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層上并通過上述開口電連接至該漏極，且該第二導(dǎo)體部分與該第一導(dǎo)體部分電連接；以及第三導(dǎo)體部分，位于該多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層上并通過上述開口電連接至該源極。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該柵氧化層的厚度小于250埃。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層的該平坦層的材質(zhì)包括磷硅玻璃或硼磷硅玻璃。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該平坦層的厚度為0.09um-1.4um。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層的上述阻擋層的材質(zhì)包括等離子增強(qiáng)式氧化層或低壓成形氧化層以及該平坦層的材質(zhì)包括磷硅玻璃或硼磷硅玻璃。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的噴墨打印頭芯片，其特征是各該阻擋層的厚度為0.09um-0.33um，而該平坦層的厚度為0.09um-1.4um。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是還包括鈍化層，覆蓋該電阻層與該導(dǎo)體層；以及空穴層，位于上述加熱區(qū)域上方的該鈍化層上。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該鈍化層包括SiN層、SiC層或SiN與SiC的疊層。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該空穴層的材質(zhì)包括Ta、W或Mo。
29.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該第一導(dǎo)體部分和該第二導(dǎo)體部分屬于同一導(dǎo)體層，而該第三導(dǎo)體部分是另一導(dǎo)體層。
30.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該第二導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分屬于同一導(dǎo)體層，而該第一導(dǎo)體部分是另一導(dǎo)體層。
31.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該第一導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分屬于同一導(dǎo)體層，而該第二導(dǎo)體部分是另一導(dǎo)體層。
32.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該第一導(dǎo)體部分、該第二導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分是互不相同的導(dǎo)體層。
33.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該第一導(dǎo)體部分、該第二導(dǎo)體部分和該第三導(dǎo)體部分是同一層導(dǎo)體層所定義出來的三個部分。
34.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該電阻層還包括延伸至該導(dǎo)體層的該第二部分與該多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層的各該開口表面之間。
35.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該電阻層還包括位于該導(dǎo)體層的該第三部分與該多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層的各該開口表面之間。
36.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是各加熱裝置的長寬比在0.8～3.0之間。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的噴墨打印頭芯片，其特征是各加熱裝置的尺寸是長度在20um～70um以及寬度在20um～70um之間。
38.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該導(dǎo)體層的材質(zhì)包括AlCu或Au。
39.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該電阻層的材質(zhì)包括TaAl、TaN或摻雜多晶硅。
40.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是上述隔離結(jié)構(gòu)包括場氧化層。
41.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭芯片，其特征是上述加熱裝置的數(shù)量是至少50個。
42.一種噴墨打印頭芯片，其特征是包括基底；多個晶體管電路，位于該基底上，各該晶體管電路包含柵氧化層，該柵氧化層的厚度小于800埃；多個薄膜層，形成于上述晶體管電路上，上述薄膜層包含有電阻層，該電阻層形成多個加熱裝置，上述加熱裝置與其對應(yīng)的上述晶體管電路電連接，可通過提供電流至每一加熱裝置，于該加熱裝置上產(chǎn)生小于2GW/m2的功率密度，其中各該加熱裝置的電阻值小于95ohm。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的噴墨打印頭芯片，其特征是上述薄膜層包含有多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層，該多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層由兩層阻擋層以及位于上述阻擋層之間的平坦層所構(gòu)成。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層的平坦層的材質(zhì)包括磷硅玻璃或硼磷硅玻璃。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該平坦層的厚度為0.09um-1.4um。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的噴墨打印頭芯片，其特征是該多層疊合結(jié)構(gòu)介質(zhì)層的上述阻擋層的材質(zhì)包括等離子增強(qiáng)式氧化層或低壓成形氧化層以及該平坦層的材質(zhì)包括磷硅玻璃或硼磷硅玻璃。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的噴墨打印頭芯片，其特征是各阻擋層的厚度為0.09um-0.33um，而該平坦層的厚度為0.09um-1.4um。
全文摘要
一種噴墨打印頭芯片包含基底、晶體管、隔離結(jié)構(gòu)、介質(zhì)層、電阻層以及數(shù)個導(dǎo)體部分。每個晶體管包括柵極、源極、漏極以及位于柵極與基底間的柵氧化層，其中柵氧化層的厚度小于800埃()。隔離結(jié)構(gòu)則在基底表面并隔離各晶體管，介質(zhì)層則覆蓋晶體管與隔離結(jié)構(gòu)，其中介質(zhì)層具有暴露出源極與漏極的開口。電阻層有數(shù)個加熱區(qū)域并位于介質(zhì)層上。導(dǎo)體部分中的第一導(dǎo)體部分是位于電阻層上且暴露出加熱區(qū)域以使其成為加熱裝置，其中各加熱裝置的電阻值小于95ohm且功率密度小于2GW/m
文檔編號B41J2/16GK1853933SQ200510066518
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月27日
發(fā)明者李致淳, 胡瑞華, 陳佳麟, 賴偉夫 申請人:國際聯(lián)合科技股份有限公司