專利名稱：流體噴射裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體噴射裝置及其制造方法，更特別地，涉及一種微流體噴射裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
微流體噴射裝置近來已廣泛地應(yīng)用于資訊產(chǎn)業(yè)，例如噴墨打印機或類似設(shè)備中。隨著微系統(tǒng)工程(micro system engineering)的逐步開發(fā)，這種流體噴射裝置逐漸有其它眾多領(lǐng)域的應(yīng)用，例如燃料噴射系統(tǒng)(fuel injectionsystem)、細胞篩選(cell sorting)、藥物釋放系統(tǒng)(drug delivery system)、噴印光刻技術(shù)(print lithography)及微噴射推進系統(tǒng)(micro jet propulsionsystem)等。
圖1揭示一種公知的流體噴射裝置100，請參照圖1，在襯底102中形成有流體腔104和流體通道106，而在襯底102上則形成電鍍起始層108，且電鍍起始層108上形成結(jié)構(gòu)層110，然而，在此結(jié)構(gòu)中，在噴孔112和流體腔104中仍會有部分電鍍起始層108裸露而接觸到所填充的墨水，其會導(dǎo)致電鍍起始層108被墨水侵蝕而使墨水變質(zhì)或是電鍍起始層108剝落。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種流體噴射裝置及其制造方法，克服電鍍起始層和結(jié)構(gòu)層被墨水侵蝕所產(chǎn)生的相關(guān)問題，從而獲得穩(wěn)定度較高及壽命較長的噴墨裝置。
因此，根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種流體噴射裝置的制造方法。首先，在襯底上形成圖案化的犧牲層，形成電鍍起始層，至少包覆圖案化的犧牲層。其后，在電鍍起始層和襯底上形成結(jié)構(gòu)層，圖形化結(jié)構(gòu)層，以形成噴孔。接著，移除噴孔內(nèi)的電鍍起始層，移除犧牲層，以形成流體腔。后續(xù)，形成選擇性包覆結(jié)構(gòu)層及電鍍起始層的結(jié)構(gòu)保護層。
本發(fā)明提供一種流體噴射裝置的制造方法。首先，在襯底上形成圖案化的犧牲層，形成電鍍起始層，至少包覆圖案化的犧牲層，其中電鍍起始層是鈦銅復(fù)合層。其后，在電鍍起始層和襯底上形成結(jié)構(gòu)層，圖形化結(jié)構(gòu)層，以形成噴孔。接下來，移除噴孔內(nèi)的電鍍起始層，圖形化襯底背部晶面，以形成流體通道暴露犧牲層。后續(xù)，移除犧牲層，以形成流體腔，無電鍍結(jié)構(gòu)保護層包覆結(jié)構(gòu)層及電鍍起始層，并填入兩者間的界面，其中結(jié)構(gòu)保護層包括直接接觸結(jié)構(gòu)層和電鍍起始層的鎳金屬層、及位于鎳金屬層上的金金屬層。
本發(fā)明提供一種流體噴射裝置，包括位于襯底上以形成流體腔的結(jié)構(gòu)層，該結(jié)構(gòu)層包括噴孔；位于流體腔的內(nèi)壁上的電鍍起始層；以及具有化學(xué)穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)保護層，該結(jié)構(gòu)保護層包覆電鍍起始層、結(jié)構(gòu)層及兩者的界面。


圖1揭示一種公知的流體噴射裝置；圖2A～2F揭示本發(fā)明一實施例的流體噴射裝置的制造方法。
主要元件附圖標記說明100～流體噴射裝置；102～襯底；104～流體腔； 106～流體通道；108～電鍍起始層； 110～結(jié)構(gòu)層；112～噴孔；200～襯底；201～第一面； 202～控制柵極；204～柵極電介質(zhì)層；206～第一導(dǎo)電層；207～源極；209～漏極；213～流體控制元件；215～加熱元件；217～接觸墊； 216～電阻層；218～第二導(dǎo)電層； 220～鈍化層；222～金屬保護層； 224～犧牲層；226～電鍍起始層； 228～光致抗蝕劑層；230～結(jié)構(gòu)層； 232～噴孔；234～流體通道；236～流體腔；238～結(jié)構(gòu)保護層； 240～結(jié)構(gòu)層和電鍍起始層界面。
具體實施例方式
下面將詳細說明實施例以作為本發(fā)明的參考，且結(jié)合

示例。在附圖或描述中，相似或相同的部分使用相同的附圖標記。在附圖中，實施例的形狀或厚度可擴大，以簡化或方便標示。附圖中將分別描述說明各元件的部分，值得注意的是，圖中未繪示或描述的元件，可以具有本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種形式。此外，當敘述層位于襯底或另一層上時，此層可直接位于襯底或另一層上，或者其間還可以有中間層。
圖2A～2F是揭示本發(fā)明一實施例的流體噴射裝置的工藝剖視示意圖，首先，請參照圖2A，提供襯底200，襯底200包括硅、玻璃、和/或其它材料，優(yōu)選地，襯底200是硅襯底，其后，在襯底200上形成例如多晶硅或金屬組成的控制柵極202，接著，形成例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅組成的第一電介質(zhì)層204，覆蓋控制柵極202和部分襯底200。后續(xù)，在柵極電介質(zhì)層204和部分襯底200上形成例如鋁或銅的第一導(dǎo)電層206，其中，位于控制柵極202兩側(cè)的第一導(dǎo)電層206可分別用作源極207和漏極209，而控制柵極202及其相關(guān)電路為本實施例的流體噴射裝置的流體控制元件213。
接著，在部分第一導(dǎo)電層206、第一電介質(zhì)層204和襯底200上形成例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅組成的第二電介質(zhì)層208，需注意的是，第二電介質(zhì)層208暴露部分第一導(dǎo)電層206和部分的漏極209，以做為插塞(via)，后續(xù)，形成電阻層216覆蓋部份第一導(dǎo)電層206和部分源極207上，接著，在電阻層216上形成例如鋁或銅的第二導(dǎo)電層218，其中第二導(dǎo)電層218和電阻層216緊密連結(jié)。后續(xù)，以例如微影蝕刻工藝圖形化第二導(dǎo)電層218和電阻層216，接著，圖案化加熱元件區(qū)的第二導(dǎo)電層218，使部分電阻層216裸露，如此，電阻層216和其下的第一導(dǎo)電層206構(gòu)成加熱元件215。其后，在第二導(dǎo)電層218和電阻層216上形成例如包括SiC和SiN的鈍化層220，并在加熱元件215的電阻層216上形成例如Ta組成的金屬保護層222，后續(xù)，圖案化鈍化層220從而形成接觸墊217。
接下來，經(jīng)由例如沉積或涂布，并進行微影定義步驟，在襯底的第一面201上形成圖形化的犧牲層224，在本實施例中第一面201即為與流體控制元件213相同的面。犧牲層224可以由例如氧化物的電介質(zhì)層或者例如光致抗蝕劑和/或聚合物的高分子層組成，犧牲層224的厚度可介于2μm～100μm。
后續(xù)，請參照圖2B，以例如物理氣相沉積法(PVD)的蒸鍍法或濺鍍法，在鈍化層220和犧牲層224上形成電鍍起始層226，電鍍起始層226需和其下的犧牲層224有良好的附著性，優(yōu)選地，電鍍起始層226可包括鈦金屬層和位于鈦金屬層上的銅金屬層，鈦金屬用于增強金屬與晶片表面的附著力，厚度優(yōu)選為小于1000埃，銅金屬用來起到電鍍起始的作用，厚度可約為2000?！?000埃。此外，電鍍起始層226還可包括鈦金屬層和位于鈦金屬層上的鎳金屬層。
接下來，請參照圖2C，以旋轉(zhuǎn)涂布法及后續(xù)的微影工藝，形成圖案化的光致抗蝕劑層228，圖案化的光致抗蝕劑層228覆蓋電鍍起始層226上的預(yù)定形成噴孔的位置，及預(yù)定形成結(jié)構(gòu)層以外的區(qū)域。
接著，用電鍍方法，在電鍍起始層226上形成例如鎳的結(jié)構(gòu)層230，由于電鍍起始層226被前述光致抗蝕劑層228覆蓋的部分在電鍍液中不會產(chǎn)生反應(yīng)，因此，在電鍍工藝中，結(jié)構(gòu)層230會形成在電鍍起始層226未被光致抗蝕劑層228覆蓋的部分，其中結(jié)構(gòu)層230的厚度可介于5μm～100μm。后續(xù)，請參照圖2D，以顯影、去除劑(stripper)或等離子體灰化移除上述光致抗蝕劑層228，而在移除上述光致抗蝕劑層228之后，可在結(jié)構(gòu)層230中形成噴孔232，接著，可以用蝕刻方法移除噴孔232中的電鍍起始層226。在此需注意的是，雖然本發(fā)明揭示上述移除光致抗蝕劑層228以形成噴孔232的方法，但本發(fā)明不限于此，本發(fā)明還可先形成結(jié)構(gòu)層230，再進行微影蝕刻步驟圖形化結(jié)構(gòu)層230，以定義出噴孔232。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，結(jié)構(gòu)層的厚度大體上介于10μm～100μm之間。
接著，請參照圖2E，進行例如微影蝕刻方法，或噴沙法，圖形化襯底的第二面203，從而形成流體通道234，暴露出犧牲層224，之后，經(jīng)由流體通道234，用蝕刻方法移除犧牲層224，從而形成連通流體通道234的流體腔236。當犧牲層224由高分子構(gòu)成時，可以用等離子體灰化方法或者用去除劑(stripper)移除高分子構(gòu)成的犧牲層224。本發(fā)明不限于此，即，形成流體信道234的步驟順序可交換，例如，可先經(jīng)由噴孔232移除犧牲層224，之后，再在襯底的第二面203形成流體通道234。
接下來，請參照圖2F，進行無電鍍工藝，形成例如3000埃～8000埃的結(jié)構(gòu)保護層238，選擇性地包覆結(jié)構(gòu)層230、裸露出的電鍍起始層226和/或兩者的界面240，需注意的是，結(jié)構(gòu)保護層238需對于結(jié)構(gòu)層230及電鍍起始層226具有良好的附著性。形成結(jié)構(gòu)保護層238的工藝可包括下列步驟首先，在結(jié)構(gòu)層230和裸露的電鍍起始層226上以無電鍍方法鍍上一層鎳金屬層，后續(xù)，在鎳金屬層上以無電鍍方法鍍上一層金金屬層，結(jié)構(gòu)保護層238的鎳金屬層和結(jié)構(gòu)層230有良好的附著性，而金金屬層則有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。
因此，根據(jù)本發(fā)明的上述實施例，結(jié)構(gòu)層230、電鍍起始層226和/或兩者的界面240均包覆以具有良好化學(xué)穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)保護層238，使得流體腔236和流體信道234中的結(jié)構(gòu)在長時間墨水接觸下頁不會遭受侵蝕，而獲得穩(wěn)定度較高及壽命較長的噴墨裝置。
雖然已用優(yōu)選實施例揭示了本發(fā)明，但是其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以進行一些更改和潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求定義的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種流體噴射裝置的制造方法，包括提供襯底；在該襯底上形成圖案化的犧牲層；形成電鍍起始層，至少包覆該圖案化的犧牲層；在該電鍍起始層和該襯底上形成結(jié)構(gòu)層；圖形化該結(jié)構(gòu)層，從而形成噴孔；移除該噴孔內(nèi)的所述電鍍起始層；移除該犧牲層，從而形成流體腔；及形成選擇性包覆該結(jié)構(gòu)層及該電鍍起始層的結(jié)構(gòu)保護層。
2.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置的制造方法，其中該結(jié)構(gòu)保護層具有化學(xué)穩(wěn)定性。
3.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置的制造方法，其中該電鍍起始層包括鈦金屬層和位于該鈦金屬層上的銅金屬層。
4.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置的制造方法，其中該結(jié)構(gòu)保護層對于該結(jié)構(gòu)層及該電鍍起始層具有良好的附著性。
5.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置的制造方法，其中該結(jié)構(gòu)保護層包括直接接觸該結(jié)構(gòu)層和該電鍍起始層的鎳金屬層、及位于該鎳金屬層上的金金屬層。
6.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置的制造方法，其中所述形成選擇性包覆該結(jié)構(gòu)層以及該電鍍起始層的結(jié)構(gòu)保護層的步驟是采用無電鍍工藝。
7.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置的制造方法，其中該結(jié)構(gòu)層由鎳金屬構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置的制造方法，還包括圖形化該襯底，以形成流體通道，連通該流體腔。
9.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置的制造方法，在所述在該襯底上形成圖案化的犧牲層的步驟之前，還包括在該襯底上形成流體驅(qū)動元件。
10.一種流體噴射裝置的制造方法，包括提供襯底；在該襯底上形成圖案化的犧牲層；形成電鍍起始層，至少包覆該圖案化的犧牲層，其中該電鍍起始層為鈦銅復(fù)合層；在該電鍍起始層和該襯底上電鍍結(jié)構(gòu)層；圖形化該結(jié)構(gòu)層，從而形成噴孔；移除該噴孔內(nèi)的所述電鍍起始層；圖形化該襯底，從而形成流體通道暴露該犧牲層；移除該犧牲層，從而形成流體腔；及無電鍍結(jié)構(gòu)保護層，該結(jié)構(gòu)保護層包覆該結(jié)構(gòu)層及該電鍍起始層，并填入兩者間的界面，其中該結(jié)構(gòu)保護層包括直接接觸該結(jié)構(gòu)層和該電鍍起始層的鎳金屬層、以及位于該鎳金屬層上的金金屬層。
11.如權(quán)利要求10所述的流體噴射裝置的制造方法，其中該圖案化的犧牲層由高分子構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求10所述的流體噴射裝置的制造方法，其中該結(jié)構(gòu)層由鎳金屬構(gòu)成。
13.一種流體噴射裝置，包括襯底；結(jié)構(gòu)層，位于該襯底上從而形成流體腔，其中該結(jié)構(gòu)層包括噴孔；電鍍起始層，位于該流體腔的內(nèi)壁上；及具有化學(xué)穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)保護層，該結(jié)構(gòu)保護層包覆該電鍍起始層、該結(jié)構(gòu)層及兩者的界面。
14.如權(quán)利要求13所述的流體噴射裝置，其中該電鍍起始層包括鈦金屬層和位于該鈦金屬層上的銅金屬層。
15.如權(quán)利要求13所述的流體噴射裝置，其中該結(jié)構(gòu)保護層對于該結(jié)構(gòu)層及該電鍍起始層具有良好的附著性。
16.如權(quán)利要求13所述的流體噴射裝置，其中該結(jié)構(gòu)保護層包括直接接觸該結(jié)構(gòu)層和該電鍍起始層的鎳金屬層、及位于該鎳金屬層上的金金屬層。
17.如權(quán)利要求13所述的流體噴射裝置，其中該結(jié)構(gòu)層由鎳金屬構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求13所述的流體噴射裝置，其中該襯底是硅襯底。
19.如權(quán)利要求13所述的流體噴射裝置，還包括位于該襯底上的流體驅(qū)動裝置。
20.如權(quán)利要求13所述的流體噴射裝置，其中還包括流體通道，位于該襯底中，連通該流體腔。
全文摘要
一種流體噴射裝置之制造方法。首先，在襯底上形成圖案化的犧牲層，形成電鍍起始層，至少包覆圖案化的犧牲層。其后，在電鍍起始層和襯底上形成結(jié)構(gòu)層，圖形化結(jié)構(gòu)層，從而形成噴孔。接著，移除噴孔內(nèi)的電鍍起始層，移除犧牲層，以形成流體腔。后續(xù)，形成選擇性包覆結(jié)構(gòu)層及電鍍起始層的結(jié)構(gòu)保護層。
文檔編號B41J2/135GK101062491SQ20061008010
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者沈光仁, 陳葦霖 申請人:明基電通股份有限公司