專利名稱：噴墨打印頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本總體發(fā)明構(gòu)思涉及一種噴墨打印頭及其制造方法，更具體而言，涉及一種安裝于噴墨打印機上來以細小液滴噴射墨水的打印頭及其制造方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)的噴墨打印頭將墨水的細小液滴通過噴嘴噴射到記錄介質(zhì)的表面上來獲得期望的圖像。根據(jù)壓力產(chǎn)生元件，通常將噴墨頭分為熱敏頭型和壓電頭型，熱敏頭型通過電熱換能器利用施加到墨水上的熱量來產(chǎn)生氣泡，壓電頭型通過機電換能器利用施加到墨水上的壓力來產(chǎn)生氣泡。
對于熱敏頭型，將電流施加到加熱電阻來將墨水加熱到幾百度的溫度以沸騰墨水，由此產(chǎn)生氣泡。隨著氣泡膨脹，暫時存儲于墨水室中的墨水被加壓且通過噴嘴被噴射。
熱敏噴墨打印頭通常具有幾百個緊密集成的噴嘴以增加每英寸點數(shù)(DPI)。
通過在硅襯底上形成多層結(jié)構(gòu)來制造熱敏打印頭。具體而言，在晶片上形成控制供給到加熱電阻的用于操作噴墨打印頭的加熱電阻電流的邏輯區(qū)，然后將層間介電(ILD)層、金屬互連層和金屬間介電層依次淀積淀積在邏輯區(qū)上。其后，形成通過所述層延伸的供墨孔和噴嘴，由此完成噴墨打印頭的制造。
在這一過程中，層間介電層應具有高程度的平整度，因為其直接形成于邏輯區(qū)上。為此，常規(guī)層間介電層通常由具有高粘度的硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)制成。
因為BPSG具有濕氣吸收特性，且層間介電層的一端通常暴露于供墨孔，從而與墨水直接接觸，使得BPSG趨于從墨水吸收濕氣。因此，產(chǎn)生了諸如界面脫層(de-lamination)、金屬互連層和加熱體的腐蝕和電學短路、邏輯區(qū)中器件故障等問題。這樣的問題惡化了噴墨打印頭的特性且縮短了其壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本總體發(fā)明構(gòu)思提供了一種噴墨打印頭及其制造方法，其具有與供墨孔阻隔開的墨水吸收通道。
本總體發(fā)明構(gòu)思的其他方面和優(yōu)點將部分在以下的說明書中得到闡釋，部分從說明書中顯而易見，或者可以通過本總體發(fā)明構(gòu)思的實踐獲得。
本總體發(fā)明構(gòu)思的前述和/或其它方面通過提供一種噴墨打印頭來實現(xiàn)，所述噴墨打印頭包括具有供墨孔的襯底；在所述襯底上圍繞所述供墨孔形成的層間介電層；形成于所述層間介電層上的至少一個金屬層；和抗?jié)駳獠糠郑湫纬捎谒龉┠缀退龅闹辽僖粋€金屬層之間來防止所述供墨孔中的墨水濕氣接觸所述的至少一個金屬層。
可以在所述襯底上形成一邏輯區(qū)，并且，可以在所述供墨孔合所述邏輯區(qū)之間形成所述抗?jié)駳獠糠帧?br> 抗?jié)駳獠糠挚梢孕纬蔀樘畛洳糠值膶娱g介電層的抗?jié)駳鈱印?br> 層間介電層可以包括硼磷硅酸鹽玻璃。
抗?jié)駳鈱涌梢园ú讳P鋼、鎳、蒙乃爾銅-鎳合金(monel)、哈司特鎳合金(hastelloy)、鉛、鋁、錫、鈦、鉭、及其合金之一。
所述的至少一個金屬層可以包括第一金屬互連層、與第一金屬互連層接觸的第二金屬互連層、和與第二金屬互連層接觸以產(chǎn)生壓力的加熱電阻層。
襯底可以包括場氧化層、形成于場氧化層上的層間介電層、形成于層間介電層上的第一金屬互連層、形成于第一金屬互連層上的金屬間介電層、形成于金屬間介電層上的第二金屬互連層和加熱電阻層，以及形成于第二金屬互連層和加熱電阻層上的鈍化層。
抗?jié)駳獠糠挚梢园喜酆吞畛錅喜鄣目節(jié)駳鈱?，所述溝槽圍繞供墨孔形成且從鈍化層延伸到襯底。
鈍化層和抗?jié)駳鈱涌梢杂摄g形成。
鈍化層可以包括金屬鈍化層和抗空化(anti-cavitation)層，且抗?jié)駳鈱涌梢耘c金屬鈍化層和抗空化層一起形成。
金屬鈍化層可以包括氮化硅，抗空化層可以包括鉭。
鈍化層可以形成于所述的至少一個金屬層上，且抗?jié)駳獠糠挚梢园▏@供墨孔朝向襯底形成的臺階和在臺階上與鈍化層一起形成的抗?jié)駳鈱印?br> 鈍化層可以包括由氮化硅制成的金屬鈍化層和淀積在金屬鈍化層上由鉭制成的抗空化層。
抗?jié)駳鈱涌梢杂傻韬豌g的層結(jié)構(gòu)形成。
本總體發(fā)明構(gòu)思的前述和/或其它方面還通過提供一種制造噴墨打印頭的方法來實現(xiàn)，所述方法包括在襯底上形成層間介電層；在層間介電層上形成金屬層；在金屬層上形成金屬間介電層；蝕刻金屬間介電層和層間介電層從而在襯底的表面上圍繞將形成供墨孔的區(qū)域形成溝槽，填充金屬間介電層和層間介電層中的溝槽從而在溝槽中的金屬層和抗?jié)駳鈱由闲纬赦g化層；在鈍化層的上方形成至少一噴嘴；以及形成鄰近抗?jié)駳鈱油ㄟ^襯底延伸的供墨孔。
層間介電層可以包括硼磷硅酸鹽玻璃。
鈍化層可以包括由鉭制成的抗空化層。
鈍化層可以包括在抗空化層下的由氮化硅形成的金屬鈍化層。
本總體發(fā)明構(gòu)思的前述和/或其它方面還通過提供一種制造噴墨打印頭的方法來實現(xiàn)，所述方法包括在襯底上形成層間介電層；在層間介電層中圍繞將形成供墨孔的區(qū)域形成溝槽；用抗?jié)駳獠牧咸畛鋵娱g介電層中的溝槽來形成抗?jié)駳鈱?；在層間介電層上圍繞抗?jié)駳鈱有纬芍辽僖粋€金屬層；在至少一個金屬層上形成鈍化層；在鈍化層的上方形成至少一噴嘴；以及形成鄰近抗?jié)駳鈱油ㄟ^襯底延伸的供墨孔。
層間介電層可以包括硼磷硅酸鹽玻璃。
抗?jié)駳鈱涌梢园ú讳P鋼、鎳、蒙乃爾銅-鎳合金(monel)、哈司特鎳合金(hastelloy)、鉛、鋁、錫、鈦、鉭、及其合金之一。
本總體發(fā)明構(gòu)思的前述和/或其它方面還通過提供一種制造噴墨打印頭的方法來實現(xiàn)，所述方法包括在襯底上形成層間介電層；在層間介電層上形成至少一個金屬層；在層間介電層中部分地形成供墨孔，其鄰近所述的至少一個金屬層延伸至襯底表面；在所述的至少一個金屬層上形成鈍化層，且具有在所述的至少一個金屬層之間凹入部分形成的供墨孔內(nèi)的抗?jié)駳獠糠?；在鈍化層的上方形成噴嘴層和至少一噴嘴；以及對襯底進行蝕刻，使得部分形成的供墨孔通過襯底延伸。
金屬間介電層可以形成于至少一個金屬層和鈍化層之間。
層間介電層可以包括硼磷硅酸鹽玻璃。
鈍化層可以包括由鉭制成的抗空化層，以及在抗空化層下由氮化硅形成的金屬鈍化層。
抗?jié)駳獠糠挚梢杂摄g形成。
抗?jié)駳獠糠挚梢园ㄔ阢g下形成的氮化硅。
供墨孔在襯底上的層間介電層和至少一個金屬層中的寬度可以大于在襯底中的寬度。


結(jié)合附圖，通過下述對實施例的描述，本總體發(fā)明構(gòu)思的這些和/或其它方面和優(yōu)點將變得更加明顯易懂，在附圖中圖1是根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的噴墨打印頭的平面圖；圖2是沿線I-I’所取的圖1的噴墨打印頭的橫截面圖；圖3A到3E是示出根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的圖2的噴墨打印頭的制造方法的橫截面圖；圖4是根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的另一實施例的噴墨打印頭的橫截面圖；圖5A到5E是示出根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的圖4的噴墨打印頭的制造方法的橫截面圖；圖6是根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的又一實施例的噴墨打印頭的橫截面圖；圖7A到7D是示出根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的圖6的噴墨打印頭的制造方法的橫截面圖；圖8是根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的又一實施例的噴墨打印頭的橫截面圖；圖9A到9F是示出根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的圖8的噴墨打印頭的制造方法的橫截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細參考本總體發(fā)明構(gòu)思的實施例，在附圖中示出了其實例，其中通篇采用相似的附圖標記指示相似的元件。為了通過參考

本總體發(fā)明構(gòu)思，在以下描述了實施例。在附圖中，為了圖示的目的，放大了層和區(qū)域的厚度。另外，雖然圖1是本總體發(fā)明構(gòu)思的實施例的平面圖，其它實施例的平面圖可以相似于圖1。
圖1是根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的具有噴嘴層的噴墨打印頭的平面圖，為了圖示的目的沒有顯示該噴嘴層，圖2是根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的實施例的包括該噴嘴層的圖1的噴墨打印頭的橫截面圖。還將參考圖3A至3E所示出的方法來描述圖1和2的噴墨打印頭。
參考圖1和2，噴墨打印頭具有襯底100。襯底100可以是具有幾百μm(微米)厚度的硅晶片。邏輯區(qū)130形成于襯底100的部分上表面上，邏輯區(qū)130包括驅(qū)動作為噴墨打印頭中的壓力產(chǎn)生部分的加熱電阻層160的驅(qū)動器件。
邏輯區(qū)130可以通過互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝來形成。在由本申請人提交的韓國專利公開No.2004-54432中公開了所述CMOS工藝。
如圖2和3A所示，利用化學氣相淀積(CVD)方法或熱處理在襯底100上形成場氧化層141。在場氧化層141上形成層間介電層142。層間介電層142可以由硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)制成。層間介電層142可以通過CVD方法或大氣壓CVD(APCVD)方法形成。
如圖2和3B所示，在層間介電層142上形成金屬層。所述金屬層包括第一金屬互連層151、第二金屬互連層152和形成于部分的層間介電層142上的加熱電阻層160。也可以形成實現(xiàn)這里所描述的本實施例的目的其它金屬層。可以利用濺射方法淀積第一金屬互連層151，然后利用通過光刻工藝形成的圖案蝕刻第一金屬互連層151。用于第一金屬互連層151的材料可以選自Ti、TiN和Al。
雖然未示出，第一金屬互連層151可以連接到邏輯區(qū)130。金屬間介電層170形成于第一金屬互連層151上?？梢岳玫入x子體增強CVD(PECVD)方法，由氧化物形成金屬間介電層170。
形成通過金屬間介電層170到第一金屬互連層151的通孔153。通孔153可以用鎢(W)利用低壓CVD(LPCVD)方法或原子層淀積(ALD)方法填充。
在金屬間介電層170上形成第二金屬互連層152和加熱電阻層160來與第一金屬互連層151通過通孔153接觸?？梢栽诮饘匍g介電層170上形成合為單層或分別為單獨的層的第二金屬互連層152和加熱電阻層160。
加熱電阻層160可以由諸如鉭或鎢的高阻抗金屬、包括諸如氮化鉭(TaN)或鉭鋁(TaAl)的高阻抗金屬的合金、或用雜質(zhì)離子摻雜的多晶硅形成。第二金屬互連層152和加熱電阻層160可以利用濺射方法形成。加熱電阻層160可以包括多個排列為兩行的加熱電阻。在本總體發(fā)明構(gòu)思中可以替換地使用加熱電阻層160的其它布置。
形成通過金屬間介電層170、層間介電層142和場氧化層141的溝槽183來圍繞將形成供墨孔101(見圖2)的區(qū)域?？梢酝ㄟ^干蝕刻方法，比如反應離子蝕刻(RIE)方法或電感耦合等離子體(ICP)蝕刻方法來形成溝槽183。所形成的溝槽183可以具有大約5～10μm的寬度和暴露襯底100的深度?；蛘?，可以通過金屬間介電層170和層間介電層142蝕刻溝槽183來暴露場氧化層141而不是襯底100。
另外，如圖2和3C所示，在金屬間介電層170上形成鈍化層180來填充溝槽183且覆蓋加熱電阻層160和第二金屬互連層152。鈍化層180用于保護第二金屬互連層152和其下形成的加熱電阻層160免受熱和濕氣的影響。
鈍化層180可以包括利用PECVD方法由氮化硅(SiNx)制成的金屬鈍化層181。金屬鈍化層181用于保護其下形成的第一金屬互連層151、第二金屬互連層152和加熱電阻層160。當金屬鈍化層181形成于溝槽183中時，可以形成金屬鈍化層181，使其具有從位于溝槽183的底部的襯底延伸到場氧化層141的高度的高度，而且與溝槽183的輪廓一致。
另外，如圖2和3D所示，鈍化層180包括形成于金屬鈍化層181上的抗空化層182?？箍栈瘜?82和金屬鈍化層181可以分別由鉭和氮化硅制成?？箍栈瘜?82用于保護在其下形成的層免受當氣泡在噴墨頭中收縮時產(chǎn)生的幾百大氣壓的高壓的影響?？箍栈瘜?82可以利用濺射方法淀積，且當執(zhí)行淀積工藝時形成于淀積金屬鈍化層181的溝槽中。
因此，在溝槽183中依次形成相應于金屬鈍化層181的氮化硅層191和相應于抗空化層182的鉭層192，以形成抗?jié)駳鈱?90，所述抗?jié)駳鈱?90在垂直方向設(shè)置于供墨孔101(見圖2)與第一金屬互連層151、第二金屬互連層152、加熱電阻層160、金屬間介電層170和層間介電層142之間來阻擋濕氣從供墨孔101被傳輸?shù)綄?42、151、152、160和170。另外，主要通過當形成抗空化層182時形成于溝槽183的鉭層192來進行濕氣的阻擋。
一般地，公知鉭可以最小化由濕氣導致的腐蝕和界面脫層。即，不容易產(chǎn)生氧化，且由過量的酸不容易造成鉭的侵蝕。因此，即使當抗?jié)駳鈱?90直接暴露于墨水時也極少產(chǎn)生腐蝕，所以鉭具有優(yōu)秀的抗?jié)駳獾墓δ?。因此，當層間介電層142暴露于供墨孔101時，抗?jié)駳鈱?90可以有效地阻擋通過層間介電層142的一端吸收的濕氣。
然后，如圖2和3E所示，形成供墨孔101。當形成供墨孔101時，襯底100沒有被完全蝕刻透，留下了預定厚度的剩余層102。供墨孔101形成于抗?jié)駳鈱?90之間且與之分開。通過磁控管增強等離子體蝕刻方法或感應耦合等離子體蝕刻方法可以形成供墨孔101。
然后形成腔室層110。通過在供墨孔101中和部分的鈍化層180上形成犧牲層來施加腔室層110。然后利用層壓方法將光敏干膜熱壓到鈍化層180的另一部分上。光敏干膜可以是諸如DuPont Inc提供的VACREL或RISTON的產(chǎn)品。
然后在腔室層110上形成噴嘴層120。諸噴嘴121形成于噴嘴層120中?？梢酝ㄟ^鎳電解噴鍍工藝、微沖孔工藝或拋光工藝來形成噴嘴層120。布置形成于噴嘴層120中的所述噴嘴121，使之直接位于室111和加熱電阻層160的上方。
然后蝕刻在供墨孔101中留下的剩余層來使供墨孔101穿透襯底100延伸，且去除犧牲層124來形成墨水通道123，由此完成圖2所示的噴墨打印頭。犧牲層124可以由有機化合物形成且可以利用溶劑去除。
利用光刻工藝和蝕刻工藝通過襯底100的底面去除剩余層102，且可以在去除犧牲層124之前或之后去除。
圖4是根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的另一實施例的噴墨打印頭的橫截面圖，且圖5A到5E是示出根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的圖4的噴墨打印頭的制造方法的橫截面圖。
如圖4和5A所示，噴墨打印頭具有襯底200。在襯底200的部分上表面上形成邏輯區(qū)230，邏輯區(qū)230包括驅(qū)動在噴墨打印頭內(nèi)產(chǎn)生壓力的加熱電阻層260的驅(qū)動裝置。在襯底200上形成場氧化層241和層間介電層242。
如圖4和5B所示，在層間介電層242上形成金屬層。金屬層包括形成于部分的層間介電層242上第一金屬互連層251、第二金屬互連層252、和加熱電阻層260。在第一金屬互連層251上形成金屬間介電層270。形成通過金屬間介電層270到第一金屬互連層251的通孔253，且在金屬間介電層270上形成第二金屬互連層252來通過通孔253與第一金屬互連層251接觸。在噴墨頭中產(chǎn)生壓力的第二金屬互連層252和加熱電阻層260可以在金屬間介電層270上一起形成為單一層或單獨形成為分開的層。直到這一點所執(zhí)行的工藝操作相似于在前實施例中執(zhí)行的工藝操作。
然后在金屬間介電層270上形成鈍化層280(見圖4、5D、或5E)來覆蓋加熱電阻層260和第二金屬互連層252。鈍化層280可以包括由氮化硅(SiNx)利用PECVD方法制成的金屬鈍化層281。金屬鈍化層281用于保護其下形成的第二金屬互連層252和加熱電阻層260。
如圖4和5C所示，形成通過金屬鈍化層281、金屬間介電層270、層間介電層242和場氧化層241的溝槽283，其圍繞將形成供墨孔201(見圖4)的區(qū)域來圍繞供墨孔201。通過干蝕刻來形成溝槽283以具有大約5～10μm的寬度和暴露襯底200的深度。或者，通過金屬鈍化層281、金屬間介電層270、和層間介電層242來蝕刻溝槽283來暴露場氧化層241而不是襯底200。
另外，如圖4和5D所示，鈍化層280包括由鉭在金屬鈍化層281上利用濺射方法形成的抗空化層282?？箍栈瘜?82可以利用鉭形成于溝槽283中以與溝槽283的輪廓一致。因此，由鉭制成的抗?jié)駳鈱?90在垂直方向上形成于將形成供墨孔201的區(qū)域(見圖4)與第一金屬互連層251、第二金屬互連層252、加熱電阻層260、金屬間介電層270和層間介電層242之間。
如圖4和5E所示，利用與在前實施例中使用的工藝操作相似的工藝操作來形成供墨孔201(見圖4)、腔室層210、腔室211和具有諸噴嘴221的噴嘴層220，由此完成圖4的噴墨頭。
圖6是根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的又一實施例的噴墨打印頭的橫截面圖，且圖7A到7D是示出根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的圖6的噴墨打印頭的制造方法的橫截面圖。
如圖6和7A所示，噴墨打印頭具有襯底300。在襯底300的部分上表面上形成邏輯區(qū)330，邏輯區(qū)330包括驅(qū)動位于噴墨打印頭中的加熱電阻層360的驅(qū)動裝置。在襯底300上形成場氧化層341和層間介電層342。直到這一點點所執(zhí)行的工藝操作相似于在前實施例中執(zhí)行的工藝操作。
如圖6和7B所示，一旦形成層間介電層342，在層間介電層342中形成溝槽343以圍繞將形成供墨孔301(見圖6)的區(qū)域。通過光刻工藝和干蝕刻來形成溝槽343以具有大約5～10μm的寬度和暴露襯底300的深度?；蛘撸ㄟ^層間介電層342來蝕刻溝槽343來暴露場氧化層341。
另外，如圖6和7C所示，用抗腐蝕金屬或其合金填充溝槽243，以形成抗?jié)駳鈱?90。即，抗?jié)駳鈱?90由選自不銹鋼、鎳、蒙乃爾銅-鎳合金(monel)、哈司特鎳合金(hastelloy)、鉛、鋁、錫、鈦、鉭、及其合金組成的集合的抗腐蝕金屬制成?；蛘?，也可以在本發(fā)明中使用其它抗腐蝕金屬或其組合。另外，可以通過在淀積抗?jié)駳鈱?90時調(diào)整反應氣體來改善抗腐蝕特性。
通過光掩模形成抗?jié)駳鈱?90，從而通過層間介電層242暴露溝槽343，然后用抗腐蝕金屬利用濺射方法填充溝槽343。因為在去除光掩模之后(且在溝槽343中淀積抗腐蝕金屬之后)在層間介電層342上形成第一金屬互連層351，有可能利用化學機械拋光(CMP)方法進行平面化工藝來使層間介電層342的表面與抗?jié)駳鈱?90的表面平面化。
如圖6和7D所示，在層間介電層342上形成金屬層。金屬層包括第一金屬互連層351、第二金屬互連層352和加熱電阻層360。在第一金屬互連層351上形成金屬間介電層370，且穿透金屬間介電層370形成到第一金屬互連層351的通孔353。在金屬間介電層370上形成第二金屬互連層352來通過通孔353與第一金屬互連層351接觸。
在噴墨打印頭中產(chǎn)生壓力的第二金屬互連層352和加熱電阻層360可以在金屬間介電層370上合并形成為單層或單獨形成為分開的層。然后在金屬間介電層370上形成鈍化層380來覆蓋加熱電阻層360和第二金屬互連層352。鈍化層380包括由氮化硅(SiNx)利用PECVD方法制成的金屬鈍化層381、和由鉭在金屬鈍化層381上形成的抗空化層382。之后，利用與在前實施例中使用的工藝操作相似的工藝操作來形成供墨孔301(見圖6)、腔室層310、腔室311和具有諸噴嘴321的噴嘴層320，由此完成噴墨打印頭的制作。
圖8是根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的又一實施例的噴墨打印頭的橫截面圖，且圖9A到9F是示出根據(jù)本總體發(fā)明構(gòu)思的圖8的噴墨打印頭的制造方法的橫截面圖。
如圖8、9A和9B所示，噴墨打印頭具有襯底400。在襯底400的部分上表面上形成邏輯區(qū)430，邏輯區(qū)430包括驅(qū)動位于噴墨打印頭中的加熱電阻層460的驅(qū)動裝置。在襯底400上依次形成場氧化層441和層間介電層442。在層間介電層442上依次形成第一金屬互連層451、通孔453、第二金屬互連層452和加熱電阻層460。直到這一點所執(zhí)行的工藝操作相似于在前實施例中執(zhí)行的工藝操作。
如圖8和9C所示，利用干蝕刻方法在襯底400上從金屬間介電層470到襯底400的表面部分地形成第一供墨孔401。另外，形成于襯底400上的第一供墨孔401的寬度D1大于將要形成的通過襯底400延伸的第二供墨孔401’(見圖8)的寬度D2(見圖9C和9F，D1＞D2)。因此，如圖9D所示，在襯底400上形成臺階483。
另外，如圖8和9D所示，在金屬間介電層470上形成鈍化層480來填充第一供墨孔401且覆蓋加熱電阻層460和第二金屬互連層452。鈍化層480包括金屬鈍化層481來保護其下形成的第一金屬互連層451、第二金屬互連層452、和加熱電阻層460?？梢詮牡谝还┠?01的臺階483的底面形成厚度相應于場氧化層441的厚度(即高度)的金屬鈍化層481。
如圖8和9E所示，鈍化層480還包括由淀積在金屬鈍化層481上的由鉭制成的抗空化層482。利用濺射方法在金屬鈍化層481上淀積抗空化層482，由此形成凹入第一供墨孔401(即，到臺階483上)的抗?jié)駳鈱?90。所形成的抗?jié)駳鈱?90的底面可以與場氧化層441的底表面持平或低于場氧化層441的底面，且所形成的抗?jié)駳鈱?90的頂面可以高于層間介電層442的頂面。
如圖8所示，利用干蝕刻方法形成完全穿過襯底400延伸的第二供墨孔401’。這時，為了有效地保持抗?jié)駳鈱?90的形狀，如此蝕刻襯底400使得第二供墨孔401’的寬度D2小于形成于襯底400上的第一供墨孔401的寬度D1。接下來，利用與在前實施例中使用的工藝操作相似的工藝操作來形成腔室層410、腔室411和具有諸噴嘴421的噴嘴層420，由此完成噴墨打印頭的制作。
雖然本總體發(fā)明構(gòu)思的實施例被描述為具有第一和第二金屬互連層、層間介電層、金屬間介電層等，應當理解在本總體發(fā)明構(gòu)思中可以使用其他導電、絕緣和介電層。
從前述的描述可見，本總體發(fā)明構(gòu)思的各種實施例的噴墨打印頭及其制造方法通過防止?jié)駳獯┩妇哂形仗匦缘膶舆M入金屬互連層、邏輯區(qū)或壓力驅(qū)動部分從而能夠防止諸如層間脫層、電短路、電路故障和金屬互連層的腐蝕的問題。因此，可能增加噴墨打印頭的壽命和可靠性，及增加產(chǎn)率和通過增加成品率來減小制造成本。
雖然已經(jīng)顯示和描述了本總體發(fā)明構(gòu)思的實施例，然而本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以理解在不脫離本總體發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的范圍內(nèi)可以對這些實施例作出改變，本總體發(fā)明構(gòu)思的范圍由權(quán)利要求和其等同要件所界定。
權(quán)利要求
1.一種噴墨打印頭，其包括襯底，具有供墨孔；層間介電層，在所述襯底上圍繞所述供墨孔形成；至少一金屬層，形成于所述層間介電層上；和抗?jié)駳獠糠?，形成于所述供墨孔和所述至少一金屬層之間來防止所述供墨孔中的墨水濕氣接觸所述至少一金屬層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其中，在所述襯底上形成邏輯區(qū)，并且在所述供墨孔和所述邏輯區(qū)之間形成所述抗?jié)駳獠糠帧?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其中，所述抗?jié)駳獠糠职ㄌ畛洳糠炙鰧娱g介電層的抗?jié)駳鈱印?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴墨打印頭，其中，所述層間介電層包括硼磷硅酸鹽玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴墨打印頭，其中，所述抗?jié)駳鈱影ú讳P鋼、鎳、蒙乃爾銅-鎳合金、哈司特鎳合金、鉛、鋁、錫、鈦、鉭之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其中，所述的至少一金屬層包括第一金屬互連層；與所述第一金屬互連層接觸的第二金屬互連層；和與所述第二金屬互連層接觸加熱電阻，從而在所述噴墨打印頭中產(chǎn)生壓力的加熱電阻層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴墨打印頭，其中，所述襯底包括場氧化層；形成于所述場氧化層上的層間介電層；形成于所述層間介電層上的第一金屬互連層；形成于所述第一金屬互連層上的金屬間介電層；形成于所述金屬間介電層上的第二金屬互連層；形成于所述金屬間介電層上與所述第二金屬互連層處于不同位置的加熱電阻層；和形成于所述第二金屬互連層和所述加熱電阻層上的鈍化層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴墨打印頭，其中，所述抗?jié)駳獠糠职▏@所述供墨孔形成且從所述鈍化層延伸到所述襯底的溝槽；和填充所述溝槽的抗?jié)駳鈱印?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴墨打印頭，其中，所述鈍化層和抗?jié)駳鈱佑摄g形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴墨打印頭，其中，所述鈍化層包括金屬鈍化層和抗空化層，且所述抗?jié)駳鈱优c所述金屬鈍化層和所述抗空化層一起形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的噴墨打印頭，其中，所述金屬鈍化層由氮化硅制成，且所述抗空化層由鉭制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其中，鈍化層形成于所述至少一金屬層上，且所述抗?jié)駳獠糠职▏@所述供墨孔朝向所述襯底形成的臺階和在所述臺階上與所述鈍化層一起形成的抗?jié)駳鈱印?br> 13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的噴墨打印頭，其中，所述鈍化層包括由氮化硅制成的金屬鈍化層；和由鉭制成且淀積在所述金屬鈍化層上的抗空化層。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的噴墨打印頭，其中，所述抗?jié)駳鈱佑傻韬豌g的分層結(jié)構(gòu)形成。
15.一種噴墨打印頭，其包括襯底，具有穿過其中延伸的供墨孔；至少一壓力產(chǎn)生元件，設(shè)置于與所述供墨孔相鄰的襯底上；和至少一保護層，具有在所述至少一壓力產(chǎn)生元件的上方平行于所述襯底延伸的平行部分和鄰近所述供墨孔朝向所述襯底延伸的非平行部分，以便在所述至少一壓力產(chǎn)生元件和所述供墨孔之間提供阻擋。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴墨打印頭，其中，所述至少一保護層的非平行部分包括垂直朝向所述襯底延伸的垂直部分，所述垂直部分與所述至少一保護層的平行部分結(jié)合來將所述至少一壓力產(chǎn)生元件與所述供墨孔隔開。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴墨打印頭，其中，所述至少一保護層的非平行部分包括鉭抗?jié)駳獠糠帧?br> 18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴墨打印頭，其中，所述至少一壓力產(chǎn)生元件包括至少一加熱電阻，且所述噴墨打印頭進一步包括至少一金屬層，設(shè)置于所述襯底上，用于為所述加熱電阻提供驅(qū)動電流；金屬間層，設(shè)置于所述至少一金屬層上；以及加熱電阻層，其界定了設(shè)置于所述金屬間層上的所述至少一加熱電阻，從而通過所述金屬間層接收來自所述至少一金屬層的所述驅(qū)動電流。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的噴墨打印頭，其中，所述至少一保護層的非平行部分通過所述至少一金屬層、金屬間層、和所述加熱電阻層延伸到所述襯底。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的噴墨打印頭，其中，所述至少一保護層的平行部分包括鈍化層，所述至少一保護層的非平行部分包括抗?jié)駳獠糠?，從而將所述供墨孔中的濕氣與所述至少一金屬層、所述金屬間層和所述加熱電阻層阻隔開。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的噴墨打印頭，還包括與所述至少一加熱電阻相對應的至少一墨水室，其中，所述至少一保護層的平行部分進一步包括抗空化層，以防止由所述至少一墨水室中的氣泡施加的壓力對所述至少一加熱電阻造成的損傷。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的噴墨打印頭，其進一步包括層間介電層，設(shè)置于所述襯底和所述至少一金屬層之間；和通孔，設(shè)置于所述金屬間層中，所述至少一金屬層通過所述通孔對所述至少一加熱電阻提供驅(qū)動電流。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的噴墨打印頭，其中，所述層間介電層具有濕氣吸收特性。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的噴墨打印頭，其中，所述至少一保護層包括鈍化層，設(shè)置于所述加熱電阻層上以保護所述至少一加熱電阻層，且在所述至少一保護層的非平行部分具有與所述供墨孔相鄰的U形凹入；和抗空化層，設(shè)置于所述鈍化層上且延伸到位于所述至少一保護層的非平行部分的鈍化層的U形凹入中。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的噴墨打印頭，其中，所述至少一保護層包括鈍化層，設(shè)置于所述加熱電阻層上以保護所述至少一加熱電阻層，且延伸至所述供墨孔；和抗空化層，設(shè)置于所述鈍化層上，并且在所述的至少一保護層的非平行部分鄰近所述供墨孔通過所述鈍化層、加熱電阻層、金屬間層、至少一金屬層和層間介電層延伸至所述襯底。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的噴墨打印頭，其中，所述抗空化層具有T形形狀。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的噴墨打印頭，其中，所述至少一保護層包括鈍化層，設(shè)置于所述加熱電阻層上的所述至少一保護層的平行部分來保護所述至少一加熱電阻，且延伸到所述供墨孔；抗空化層，設(shè)置于延伸到所述供墨孔的鈍化層上；和抗?jié)駳獠糠?，設(shè)置于與所述供墨孔相鄰的層間介電層中的狹槽中的所述至少一保護層的非平行部分，以防止所述層間介電層從所述供墨孔中的墨水吸收濕氣。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的噴墨打印頭，其中，所述金屬間層和層間介電層的端部相對于所述襯底的表面形成與所述供墨孔相鄰的臺階，所述至少一保護層的平行部分設(shè)置于所述加熱電阻層上且所述至少一保護層的非平行部分凹入與所述供墨孔相鄰的臺階上。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的噴墨打印頭，其中，所述至少一保護層包括鈍化層和抗空化層，所述鈍化層包括氮化硅，所述抗空化層包括鉭。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的噴墨打印頭，其進一步包括邏輯區(qū)，包括至少一驅(qū)動裝置來驅(qū)動所述至少一加熱電阻；其中，所述至少一金屬層包括第一金屬互連層，設(shè)置于所述層間介電層上，以接收來自所述邏輯區(qū)的所述驅(qū)動電流；和第二金屬互連層，通過所述金屬間層與所述第一金屬互連層接觸來從其接收所述驅(qū)動電流且將所述驅(qū)動電流施加到所述至少一加熱電阻上。
31.根據(jù)權(quán)利要求18所述的噴墨打印頭，其中，所述金屬間層包括氧化物金屬間介電層。
32.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴墨打印頭，其進一步包括腔室層，用于界定在其中設(shè)置有所述至少一壓力產(chǎn)生元件的至少一墨水室；和噴嘴層，用于界定在所述至少一壓力產(chǎn)生元件的上方設(shè)置且相應于所述至少一墨水室的的至少一噴嘴。
33.一種噴墨打印頭，包括襯底，具有穿過其中延伸的供墨孔；一個或多個層，設(shè)置于所述襯底上；至少一加熱電阻，在所述供墨孔的每側(cè)設(shè)置于所述一個或多個層上；至少一抗?jié)駳獠糠?，與所述供墨孔相鄰在其每側(cè)上設(shè)置，以防止通過所述供墨孔流動的墨水中的濕氣接觸所述一個或多個層或被所述一個或多個層吸收。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的噴墨打印頭，其中，所述一個或多個層包括具有吸收特性的至少一介電層和將電流提供到所述至少一加熱電阻的至少一金屬層。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的噴墨打印頭，其進一步包括保護層，在所述供墨孔的每側(cè)設(shè)置于所述至少一加熱電阻的上方，其中，所述至少一抗?jié)駳獠糠謴乃霰Ｗo層延伸到所述襯底，從而與所述保護層結(jié)合形成所述一個或多個層的密封。
36.一種制造噴墨打印頭的方法，所述方法包括在襯底上形成層間介電層；在所述層間介電層上形成金屬層；在所述金屬層上形成金屬間介電層；蝕刻所述金屬間介電層和所述層間介電層，從而在所述襯底的表面上圍繞將形成供墨孔的區(qū)域形成溝槽；填充所述金屬間介電層和所述層間介電層中的溝槽，從而在所述溝槽中的所述金屬層和抗?jié)駳鈱由闲纬赦g化層；在所述鈍化層的上方形成至少一噴嘴；和形成所述供墨孔，使其鄰近所述抗?jié)駳鈱油ㄟ^所述襯底延伸。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述層間介電層包括硼磷硅酸鹽玻璃。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述鈍化層包括由鉭制成的抗空化層。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述鈍化層包括在所述抗空化層下由氮化硅形成的金屬鈍化層。
40.一種制造噴墨打印頭的方法，所述方法包括在襯底上形成層間介電層；在所述層間介電層中圍繞將形成供墨孔的區(qū)域形成溝槽；用抗?jié)駳獠牧咸畛渌鰧娱g介電層中的溝槽來形成抗?jié)駳鈱樱辉谒鰧娱g介電層上圍繞所述抗?jié)駳鈱有纬芍辽僖唤饘賹?；在所述至少一金屬層上形成鈍化層；在所述鈍化層的上方形成至少一噴嘴；和鄰近所述抗?jié)駳鈱有纬赏ㄟ^所述襯底延伸的供墨孔。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述層間介電層包括硼磷硅酸鹽玻璃。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述抗?jié)駳獠牧习ú讳P鋼、鎳、蒙乃爾銅-鎳合金、哈司特鎳合金、鉛、鋁、錫、鈦、鉭之一。
43.一種制造噴墨打印頭的方法，所述方法包括在襯底上形成層間介電層；在所述層間介電層上形成至少一金屬層；在所述層間介電層中部分地形成供墨孔，使之延伸到與所述至少一金屬層相鄰的襯底表面；在所述至少一金屬層上形成鈍化層且具有在所述至少一金屬層之間凹入部分地形成的所述供墨孔的抗?jié)駳獠糠?；在所述鈍化層的上方形成噴嘴層和至少一噴嘴；和蝕刻所述襯底，使得所述部分地形成的供墨孔通過所述襯底延伸。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述金屬間介電層形成于所述至少一金屬層和鈍化層之間。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述層間介電層包括硼磷硅酸鹽玻璃。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述鈍化層包括由鉭制成的抗空化層，和在所述抗空化層下由氮化硅形成的金屬鈍化層。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述抗?jié)駳獠糠职ㄣg。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中，所述抗?jié)駳獠糠职ㄔ谒鲢g下形成的氮化硅。
49.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述供墨孔在所述襯底上的所述至少一金屬層和層間介電層之間比在襯底中具有更大的寬度。
50.一種制造噴墨打印頭的方法，所述方法包括在具有供墨孔區(qū)域的襯底上形成一個或多個層；在位于所述供墨孔區(qū)域的每側(cè)的所述一個或多個層上形成至少一壓力產(chǎn)生元件；和形成至少一保護層，所述保護層具有在所述至少一壓力產(chǎn)生元件的上方平行于所述襯底延伸的平行部分和鄰近所述供墨孔區(qū)域朝向所述襯底延伸的非平行部分，從而在所述至少一壓力產(chǎn)生元件和所述供墨孔區(qū)域之間提供阻擋。
51.一種制造噴墨打印頭的方法，所述方法包括在具有供墨孔區(qū)域的襯底上形成一個或多個層；在位于所述供墨孔區(qū)域的每側(cè)的所述一個或多個層上形成至少一壓力產(chǎn)生元件；和在所述供墨孔區(qū)域的每側(cè)形成與所述供墨孔區(qū)域相鄰的至少一抗?jié)駳獠糠謥矸乐箒碜运龉┠讌^(qū)域的濕氣接觸所述一個或多個層或被所述一個或多個層吸收。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其進一步包括在所述襯底上形成腔室層，從而在所述供墨孔區(qū)域的每側(cè)界定至少一墨水室；形成設(shè)置在所述腔室層上的噴嘴層，以界定與所述供墨孔區(qū)域的每側(cè)的所述至少一壓力產(chǎn)生元件相對應至少一噴嘴；和在所述供墨孔區(qū)域形成通過襯底延伸的供墨孔。
53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中，所述一個或多個層的形成包括在所述襯底上形成層間介電層；在所述層間介電層上形成至少一金屬層；在所述至少一金屬層上形成金屬間層；和形成加熱電阻層，從而在所述金屬間層上界定作為所述至少一壓力產(chǎn)生元件的至少一加熱電阻，其通過所述金屬間層與所述至少一金屬層接觸。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中，所述至少一抗?jié)駳獠糠值男纬砂ㄍㄟ^所述層間介電層和所述金屬間層，在所述供墨孔區(qū)域的一側(cè)蝕刻第一溝槽且在所述供墨孔區(qū)域的另一側(cè)蝕刻相對于所述第一溝槽的第二溝道；和用抗?jié)駳獠牧咸畛渌龅谝缓偷诙喜邸?br> 55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，采用所述抗?jié)駳獠牧咸畛涞谝缓偷诙喜郯ㄔ谒鲋辽僖患訜犭娮枭戏降矸e所述抗?jié)駳獠牧弦孕纬晌挥谄渖系谋Ｗo層，并采用所述抗?jié)駳獠牧咸畛渌龅谝缓偷诙喜邸?br> 56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中，所述保護層包括抗空化層，所述抗?jié)駳獠牧习ㄣg。
57.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，填充所述第一和第二溝槽包括在所述加熱電阻層上淀積鈍化層來保護所述至少一加熱電阻，且具有與所述第一和第二溝槽的位置相應的U形凹入；和用所述抗?jié)駳獠牧咸畛湮挥谒鲡g化層中的，與所述第一和第二溝槽的位置相對應的U形凹入。
58.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中，在所述供墨孔區(qū)域的一側(cè)蝕刻第一溝槽和在所述供墨孔區(qū)域的另一側(cè)蝕刻相對于所述第一溝槽的第二溝槽包括在所述加熱電阻層上淀積鈍化層來保護所述至少一加熱電阻；通過與所述供墨孔相鄰的所述層間介電層、所述金屬間層和所述鈍化層蝕刻所述第一和第二溝槽；和在所述鈍化層上淀積抗?jié)駳獠牧?，以形成抗空化層，與此同時，采用抗?jié)駳獠牧咸畛渌龅谝缓偷诙喜郏孕纬伤隹節(jié)駳獠糠帧?br> 59.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中，形成所述一個或多個層包括在所述襯底上形成層間介電層；并且形成所述至少一抗?jié)駳獠糠职ㄔ谖挥谒龉┠讌^(qū)域的相對側(cè)的所述層間介電層中形成第一溝槽和第二溝槽，并且用抗?jié)駳獠牧咸畛渌龅谝缓偷诙喜邸?br> 60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中，形成所述一個或多個層還包括在所述層間介電層和所述抗?jié)駳獠糠稚闲纬芍辽僖唤饘賹?；在所述至少一金屬層上形成金屬間層；和形成加熱電阻層，從而在所述金屬間層上界定作為所述至少一壓力產(chǎn)生元件的至少一加熱電阻，其通過所述金屬間層與所述至少一金屬層接觸。
61.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中，形成所述抗?jié)駳獠糠职ㄎg刻所述一個或多個層來暴露所述襯底，并且相應于所述供墨孔區(qū)域在所述一個或多個層之間形成凹入；和在所述一個或多個層上形成至少一保護層來保護所述至少一加熱電阻，且在所述襯底上，在所述一個或多個層之間的凹入中形成所述至少一保護層來與所述凹入保持形狀一致。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其進一步包括形成供墨孔，所述供墨孔的寬度小于所述凹入的寬度，且所述供墨孔通過所述襯底和所述至少一保護層延伸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種噴墨打印頭及其制造方法。所述噴墨打印頭包括具有供墨孔的襯底；在所述襯底上圍繞所述供墨孔形成的層間介電層；形成于所述層間介電層上的至少一個金屬層；和抗?jié)駳獠糠?，其形成于所述供墨孔和所述至少一金屬層之間來防止所述供墨孔中的墨水濕氣接觸所述至少一個金屬層。因為可以防止?jié)駳獯┩妇哂形仗匦缘膶舆M入金屬互連層、邏輯區(qū)或壓力驅(qū)動部分，所以所述噴墨打印頭及其制造方法能夠防止比如層間脫層、電短路、電路故障和金屬互連層的腐蝕的問題。因此，有可能增加噴墨打印頭的壽命和可靠性，及增加產(chǎn)率和通過增加成品率來減小制造成本。
文檔編號B41J2/05GK1775528SQ200510124800
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月15日
發(fā)明者閔在植, 河龍雄, 秋岡秀 申請人:三星電子株式會社