專利名稱：液體傳送頭、液體傳送裝置和液體傳送頭的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體傳送頭、液體傳送裝置和制造該液體傳送頭的方法，該方法應(yīng)用于熱敏型噴墨打印機(jī)，其中加熱元件和驅(qū)動(dòng)加熱元件的晶體管一體形成于同一襯底上。晶體管是具有多晶硅硅化物柵極或金屬柵極的金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管用于減小寄生電阻。
背景技術(shù)：
圖像處理的領(lǐng)域中有對(duì)于彩色硬拷貝的增長(zhǎng)的需求。該需求已經(jīng)被幾種彩色拷貝方法滿足，其包括染料升華熱傳導(dǎo)工藝、熔融熱傳導(dǎo)工藝、噴墨工藝、電光刻工藝和熱顯影銀鹽工藝。
在這些工藝中，噴墨工藝在構(gòu)造上簡(jiǎn)單但又能產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像。它被這樣設(shè)計(jì)以向打印紙(或其它物體)從在打印頭(或液體傳送頭)中開口的噴嘴噴射墨水液滴。依據(jù)從噴嘴噴射墨水液滴的方法，噴墨工藝被分為三類靜電放出工藝、連續(xù)振動(dòng)工藝(或壓電工藝)和熱敏工藝。
熱敏工藝被這樣設(shè)計(jì)以通過局部墨水加熱產(chǎn)生氣泡，從而導(dǎo)致氣泡從噴嘴向打印紙噴射墨水。因而盡管其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，它能夠打印彩色圖像。
熱敏工藝的打印頭具有加熱元件以加熱墨水，該加熱元件與驅(qū)動(dòng)加熱元件的邏輯集成電路一體成形于同一半導(dǎo)體襯底。在該種打印頭中，緊密排列加熱元件使得它們確定地驅(qū)動(dòng)。
換言之，需要熱敏工藝的打印頭具有緊密排列的加熱元件用于高質(zhì)量打印。具體地，需要以42.333μm的間距排列加熱元件用于相應(yīng)于600DPI的打印質(zhì)量。令人遺憾地，對(duì)于緊密排列的加熱元件單獨(dú)排列驅(qū)動(dòng)元件是非常困難的。避免上述困難的打印頭具有在同一半導(dǎo)體襯底上的開關(guān)晶體管和加熱元件，由集成電路技術(shù)將前者連接于后者。開關(guān)晶體管被在同一半導(dǎo)體襯底上形成的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。通過該方法，容易且確定地驅(qū)動(dòng)單獨(dú)的加熱元件。
在該打印頭中，開關(guān)晶體管和驅(qū)動(dòng)開關(guān)晶體管的驅(qū)動(dòng)電路是MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，且加熱元件由鉭(Ta)、氮化鉭(TaNx)或鉭鋁(TaAl)制成。
每個(gè)加熱元件接收脈沖電壓以散發(fā)0.8至1.4μJ的熱，其在墨水室產(chǎn)生氣泡，從而從噴嘴噴射墨水液滴。雖然驅(qū)動(dòng)電路由通常在5V下運(yùn)行的MOS晶體管構(gòu)建，在驅(qū)動(dòng)電路控制下的驅(qū)動(dòng)加熱元件的開關(guān)二極管在8至25V的源極電壓下運(yùn)行，使得加熱元件提供有足夠的電能。這是因?yàn)槭┘佑诩訜嵩碾姽β收扔陔妷旱钠椒胶头幢扔陔娮琛?br> 圖1是顯示該類開關(guān)晶體管的構(gòu)造的剖面圖。晶體管1由硅襯底2、氮化硅(Si3N4)的LOCOS(硅的局部氧化)3、在晶體管形成區(qū)域中的柵極氧化物膜4和在層疊結(jié)構(gòu)中的多晶硅的柵極G。換言之，該類晶體管具有多晶硅電極的柵極。另外，該類晶體管具有通過離子注入和熱處理在硅襯底2上形成的源極S和漏極D。以該方式構(gòu)建的晶體管1具有在柵極G和漏極D之間的低濃度擴(kuò)散層AR。該擴(kuò)散層AR減小漏極和柵極下的溝道形成區(qū)域之間的電場(chǎng)，由此增加了擊穿電壓。
在日本專利公開平10-138484公開的打印頭提供有每個(gè)具有3μm長(zhǎng)的多晶硅柵極。該柵極長(zhǎng)度是通過使用鏡投射光刻機(jī)(MPA，mirror projectionaligner)可以獲得的低限，該光刻機(jī)是1∶1曝光系統(tǒng)。
另一方面，日本專利公開2000-1083555提出了側(cè)射型打印頭。該打印頭具有從多晶硅同時(shí)形成的加熱元件和柵極。側(cè)射型打印頭的特征為噴嘴不是設(shè)置在加熱元件的正上方，使得加熱元件產(chǎn)生氣泡且作為結(jié)果的氣泡傳遞壓力波以從噴嘴噴射墨水液滴。
依據(jù)晶體管的開電阻和布線圖案的電阻(總稱為寄生電阻)，驅(qū)動(dòng)噴射墨水液滴的加熱元件的晶體管消耗不同量的電能。由于晶體管與加熱元件串聯(lián)，由晶體管施加的驅(qū)動(dòng)電壓被分在寄生電阻和加熱元件的電阻上。因此，如果有效率地驅(qū)動(dòng)加熱元件，則寄生電阻應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于加熱元件的電阻。
因此認(rèn)為如果減小寄生電阻，則可以實(shí)現(xiàn)消耗電能少于以前的打印機(jī)且遠(yuǎn)遠(yuǎn)有效率地噴射墨水液滴。而且認(rèn)為減小的寄生電阻將減小驅(qū)動(dòng)加熱元件的電壓。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)上述完成本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有減小的寄生電阻的液體傳送頭、液體傳送裝置和制造該液體傳送頭的方法。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，依據(jù)本發(fā)明，提供有一種形成于襯底上的具有加熱元件和驅(qū)動(dòng)加熱元件的金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的液體傳送頭，使得由金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)的加熱元件加熱在液體室中容納的液體，從而從噴嘴以液滴形式噴射液體，每個(gè)金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)二極管可以具有多晶硅硅化物柵極或金屬柵極。
在本發(fā)明的構(gòu)造中，提供有一種形成于襯底上的具有加熱元件和驅(qū)動(dòng)加熱元件的金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的液體傳送頭，使得由金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)的加熱元件加熱在液體室中容納的液體，從而從噴嘴以液滴形式噴射液體，在多晶硅硅化物柵極或金屬柵極與柵極氧化物膜之間的耗盡層可以薄于傳統(tǒng)多晶硅柵極和柵極氧化物膜之間的耗盡層。該薄耗盡層增加了漏極電流且降低了開電阻和寄生電阻。
依據(jù)本發(fā)明，用于從液體傳送頭向物體噴射液體液滴的液體傳送裝置的特征為液體傳送頭具有加熱元件和金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管以驅(qū)動(dòng)形成在襯底上的加熱元件和金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管，使得由金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)的加熱元件加熱在液體室中容納的液體，從而從噴嘴以液滴形式噴射液體，每個(gè)金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)二極管可以具有多晶硅硅化物柵極或金屬柵極。
因此，液體傳送裝置可以具有低于從前的寄生電阻。
另外，依據(jù)本發(fā)明，提供了一種制造液體傳送頭的方法，該液體傳送頭具有加熱元件和金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管以驅(qū)動(dòng)形成在襯底上的加熱元件和金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管，使得由金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)的加熱元件加熱在液體室中容納的液體，從而從噴嘴以液滴形式噴射液體，每個(gè)金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)二極管可以具有多晶硅硅化物柵極或金屬柵極。
設(shè)計(jì)依據(jù)本發(fā)明的方法以形成用于金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的多晶硅硅化物柵極或金屬柵極以驅(qū)動(dòng)加熱元件。作為結(jié)果的晶體管可以具有比以前低的寄生電阻。


圖1是顯示傳統(tǒng)打印頭使用的晶體管的剖面圖；圖2是顯示本發(fā)明的第一實(shí)施例的打印機(jī)的透視圖；圖3是顯示圖2中所示的打印機(jī)中的頭基片的排列的平面圖；
圖4是顯示圖2中所示的打印機(jī)使用的打印頭的剖面圖；圖5(A)和5(B)是圖示制備圖4中所示的打印頭的步驟的剖面圖；圖6(A)和6(B)是圖示圖5(B)所示步驟的隨后步驟的剖面圖；圖7(A)和7(B)是圖示圖6(B)所示步驟的隨后步驟的剖面圖；圖8是顯示由圖5所示的步驟制造的晶體管的剖面圖；圖9是本發(fā)明的第二實(shí)施例的打印機(jī)引入的打印頭使用的晶體管的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(1)實(shí)施例的構(gòu)造圖2是顯示本發(fā)明的第一實(shí)施例的打印機(jī)的透視圖。在矩形外殼12中容納整個(gè)行打印機(jī)11。行打印機(jī)11提供有保存其上打印圖像的紙13的紙盤14。為了送紙，紙盤14在外殼的前端插入紙盤端口。
一旦行打印機(jī)11通過紙盤端口提供有紙盤14，紙13通過進(jìn)紙機(jī)構(gòu)被壓于進(jìn)紙滾軸。進(jìn)紙滾軸旋轉(zhuǎn)以在箭頭A的方向上向行打印機(jī)11的后側(cè)供給紙13。進(jìn)紙的方向通過設(shè)置靠近行打印機(jī)11的后側(cè)的反轉(zhuǎn)滾軸16反轉(zhuǎn)。因此，反轉(zhuǎn)滾軸16在箭頭B的方向上向行打印機(jī)11的前側(cè)移回紙13。
然后，紙13還通過正齒滾軸(spur rollers)17以箭頭C的方向被傳送到紙盤14上，且最終從行打印機(jī)11的前側(cè)的紙釋放端口釋放。行打印機(jī)11具有由正齒滾軸17和紙釋放端口之間的箭頭D指示的可替換的頭墨盒18。
頭墨盒18包括托架20和其中包含黃(Y)、品紅(M)、青(C)和黑(B)墨水的可替換墨水盒。墨水盒連接于它們各自的連接于托架20的下表面的打印頭19。以該方式構(gòu)建，行打印機(jī)11能夠利用從行頭提供的不同顏色的墨水在打印紙13上打印圖像。
圖3是顯示從圖2中所示的打印紙13所視的打印頭19的局部放大平面圖。打印頭19包括用于每種墨水的墨水通道21和在噴嘴板上以Z字排列(沿墨水通道21的兩側(cè))的相同結(jié)構(gòu)的頭基片。設(shè)置每個(gè)頭基片22以使其中的加熱元件靠近墨水通道21。換言之，頭基片22相對(duì)于墨水通道彼此對(duì)稱。因此，打印頭19可以通過用于每種顏色的單個(gè)墨水通道21對(duì)頭基片22提供墨水。該簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)于具有高清晰度的精確打印。
頭基片22具有處于其長(zhǎng)度中間的連接墊24，在基片22中排列噴嘴23(或微小墨水傳送端口)。以該方式設(shè)置連接墊24防止與一連接墊24相連的一柔性布線板靠近與另一相鄰的連接墊24相連的另一柔性布線板。
當(dāng)如上所述的噴嘴23的位置偏移時(shí)產(chǎn)生一個(gè)問題，即需要反轉(zhuǎn)用于設(shè)置在墨水通道21的上下的頭基片22中的加熱元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的順序。但是，因?yàn)槿绱藰?gòu)建頭基片22以在驅(qū)動(dòng)電路中足夠地轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)順序，所以避免了該問題。
圖4是顯示用于該打印機(jī)的打印頭的剖面圖。打印頭19包括硅襯底(晶片)、驅(qū)動(dòng)電路、加熱元件和墨水室。制造的程序如下。
首先，通過沉積用氮化硅膜(Si3N4)涂覆清潔的硅襯底(晶片)，如圖5(A)。然后，在除了將要形成晶體管之外的有涂層的硅襯底31上進(jìn)行光刻和反應(yīng)離子蝕刻用于其去除。由此在硅襯底31上的氮化硅膜只在用于晶體管的區(qū)域保留。
之后，通過熱氧化在去除氮化硅的區(qū)域形成熱氧化硅膜(500nm厚)。該熱氧化硅膜形成元件絕緣區(qū)32或LOCOS(局部硅氧化)以將晶體管彼此分開。附帶地，在隨后的步驟之后元件絕緣區(qū)32的厚度最終形成為260nm。
清潔硅襯底31且然后在晶體管形成區(qū)形成柵極的熱氧化物膜，如圖5(B)所示。在進(jìn)一步清潔之后，通過CVD(化學(xué)氣相沉積)方法形成多晶硅膜(100nm厚)。之后，通過CVD法從由WF6+SiH4或WF6+SiH2Cl2組成的氣體形成硅化鎢(WSi2)膜(100nm厚)。附帶地，可以通過濺射形成硅化鎢膜。通過光刻暴露柵極區(qū)，且然后用SF6+HBr的混合氣進(jìn)行干法蝕刻以去除不需要的熱氧化物膜、多晶硅膜和硅化鎢膜。以該方法，獲得由柵極氧化物膜33、多晶硅膜34和硅化鎢膜35組成的柵極電極G。在圖6(A)所示的隨后步驟中，硅襯底31經(jīng)受離子注入和熱處理使得形成低濃度擴(kuò)散層37，且硅襯底31進(jìn)一步經(jīng)受離子注入和熱處理使得形成源極-漏極區(qū)。以該方法，獲得MOS晶體管43和44。附帶地，低濃度擴(kuò)散層37為場(chǎng)限制層以保證源極-漏極絕緣電阻。開關(guān)晶體管43作用為具有介電強(qiáng)度為大約18至25V的MOS驅(qū)動(dòng)晶體管以驅(qū)動(dòng)加熱元件，且開關(guān)晶體管44作用為集成電路的組成部分的晶體管以控制驅(qū)動(dòng)晶體管43。
在該實(shí)施例中，通過利用具有1/4或1/5的縮小比的步進(jìn)重復(fù)型的步進(jìn)投影曝光機(jī)的光刻制造具有多晶硅硅化物的MOS晶體管，在該曝光機(jī)中，曝光的光源是波長(zhǎng)為436nm的g線(紫外線)。由于該工藝，與通過具有1/1的縮小比的傳統(tǒng)曝光系統(tǒng)所制造相比，作為結(jié)果的晶體管43和44具有更小的柵極。具體地，在該實(shí)施例中的晶體管43和44具有短于2μm的柵極長(zhǎng)度。
由于該短多晶硅硅化物柵極，在該實(shí)施例中的晶體管44具有低開電阻且因此具有低寄生電阻。低電阻導(dǎo)致了加熱元件的有效率的驅(qū)動(dòng)。附帶地，在該實(shí)施例中，在用于除了用于晶體管43和44的步驟的其它步驟的光刻中使用利用g線的縮小曝光。
在下一步驟中，進(jìn)行如圖6(B)所示的CVD以依次形成PSG膜(100nm厚)和BPSG膜(500nm厚)。PSG(磷硅酸鹽玻璃)膜是磷摻雜的硅氧化物膜，且BPSG(硼磷硅酸鹽玻璃)膜為硼和磷摻雜的硅氧化物膜。這兩個(gè)膜構(gòu)成第一層間介電膜45(600nm厚)。
在跟隨光刻的下一步驟中，通過利用C4F8/CO/O2/Ar的混合氣的反應(yīng)離子蝕刻在硅半導(dǎo)體擴(kuò)散層(源極-漏極)上形成接觸孔46。
上述步驟由利用稀釋氫氟酸清潔的步驟跟隨。然后，進(jìn)行濺射以形成布線圖案層，該布線層由以下依次形成于其它層頂上的五層膜組成鈦膜，30nm厚；鈦氮氧化物緩沖金屬膜，70nm厚；鈦膜，30nm厚；包含1at％硅或0.5at％銅的鋁膜，500nm厚；鈦氮氧化物(TiON)膜，25nm厚，作為防反射涂層膜。
通過光刻和干法蝕刻選擇性地去除如此形成的布線圖案層。因此形成第一層的布線圖案47。該布線圖案47構(gòu)成連接驅(qū)動(dòng)電路的MOS晶體管44的邏輯集成電路。
然后，進(jìn)行利用TEOS(四乙氧基硅烷)Si(OC2H5)4氣體的CVD工藝以沉積作為層間介電膜的氧化硅膜，如圖7(A)所示。通過SOG(旋涂玻璃)用氧化硅膜涂層覆蓋氧化硅膜。通過背蝕刻平坦化氧化硅膜。該步驟重復(fù)兩次。由此獲得氧化硅膜的第二層間介電膜48(440nm厚)，其絕緣鄰近第一層中的布線圖案47的第二布線層中的布線圖案。
之后，在以下條件下進(jìn)行濺射以沉積作為電阻膜的β鉭膜(50至100nm厚)
晶片溫度200至400℃；施加的DC功率2至4kW；氬氣流速20至40sccm。
通過光刻和用BCl3/Cl2氣的干法蝕刻，構(gòu)圖電阻膜以形成具有4至100Ω的電阻的加熱元件49。
通過CVD工藝用氮化硅膜(300nm厚)覆蓋整個(gè)表面。該氮化硅膜作為加熱元件49的絕緣保護(hù)膜51。通過光刻和用CHF3/CF4/Ar的混合氣的干法蝕刻，選擇性地去除氮化硅膜，使得部分暴露加熱元件49用于與布線圖案的連接。進(jìn)行附加的用CHF3/CF4/Ar的混合氣的干法蝕刻以在層間介電膜48中制造通孔52。直至該階段的步驟如圖7(B)所示。
上述步驟由濺射跟隨，該步驟依次形成鈦膜(200nm厚)、包含1at％硅或0.5at％銅的鋁膜(600nm)、作為防反射膜的鈦氮氧化物膜(25nm)和含硅或含銅的鋁的布線圖案層。
在隨后的步驟中，通過光刻和用BCl3/Cl2氣的干法蝕刻，選擇性地去除布線圖案層。由此獲得布線圖案的第二層54。該布線圖案用于電能供給和接地且用于驅(qū)動(dòng)晶體管44與加熱元件49的連接。附帶地，在加熱元件49上保留的氮化硅膜51作為保護(hù)層，保護(hù)加熱元件49免受形成布線圖案進(jìn)行的蝕刻的影響。在蝕刻期間，氮化硅膜51在厚度上從300nm減少為100nm。
之后，進(jìn)行等離子體CVD以沉積氮化硅膜55(400nm厚)，其作為墨水保護(hù)層和絕緣層。該步驟由在氮?dú)鈿夥?可以包含4％的氫氣)下在400℃進(jìn)行60分鐘的熱處理跟隨。該熱處理使得晶體管43和44穩(wěn)定地工作且減小布線圖案的第一層47和布線圖案的第二層54之間的接觸電阻。
通過使用鉭作為靶材的DC磁電管濺射在氮化硅膜55沉積一層β鉭(100至300nm厚)。通過BCl3/Cl2氣構(gòu)圖該層成為反空化(anti-cavitation)層56。附帶地，由于通過加熱元件49在墨水室中產(chǎn)生的氣泡隨后消失時(shí)產(chǎn)生的氣穴現(xiàn)象，反空化層56吸收物理沖擊。由此它保護(hù)加熱元件49免受物理?yè)p傷和通過加熱元件49加熱至高溫的墨水的化學(xué)反應(yīng)的影響。上述的β鉭可以被包含大約15at％鋁的鉭鋁(TaAl)替代。與β鉭膜相比，因?yàn)槠渚哂性讦裸g的晶界中存在鋁的結(jié)構(gòu)，所以TaAl膜具有小的壓應(yīng)力。
在上述的制造之后，如圖4所示，通過接觸鍵合用有機(jī)樹脂的干膜61覆蓋襯底。從干膜61去除那些相應(yīng)于墨水室62和墨水通道的部分，且然后固化干膜61的余下部分。以該方法形成墨水室62和墨水通道。劃開如此制造的襯底成為小片以制成頭基片22。在干膜61的每片上粘合噴嘴板63，其為在加熱元件49上提供噴嘴23的預(yù)形成的片狀構(gòu)件。以該方法完成具有噴嘴23、墨水室62和通過其墨水被導(dǎo)入墨水室62的墨水通道21的打印頭19。以這樣一種方法形成打印頭19使得墨水室62在進(jìn)紙方向形成連續(xù)的一行。如此的打印頭的組件構(gòu)成行頭。
(2)實(shí)施例的運(yùn)行如上所述制造的打印頭19由在硅襯底31上形成的如下部分組成具有絕緣介電體32的金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管43和44；通過絕緣層45絕緣的布線圖案的第一層47(它與晶體管47和晶體管44相連接)；晶體管47，以驅(qū)動(dòng)加熱元件49；晶體管44，以組成邏輯電路；加熱元件49；絕緣保護(hù)層51；布線圖案的第二層54，連接晶體管43與加熱元件49且連接于電源和地；防空化層56、墨水室62和噴嘴23(圖4至7)。
打印頭19工作如下。通過墨水通道21將在頭墨水盒18中容納的墨水提供給墨水室62，如圖3所示。通過加熱元件49加熱導(dǎo)入墨水室62的墨水。該加熱產(chǎn)生氣泡，其依次迅速增加墨水室62中的壓力。增加的壓力導(dǎo)致墨水從噴嘴23飛離(以液滴的形式)。墨水液滴附著自身于打印紙13，該打印紙13由滾軸15、16和17從紙盤14進(jìn)紙，如圖2所示。
進(jìn)行如上打印的行打印機(jī)11的問題為如果存在屬于晶體管43的開電阻和布線圖案54的電阻的高寄生電阻，加熱元件49沒有有效率地工作。換言之，高寄生電阻消耗了提供的大量的電能以驅(qū)動(dòng)加熱元件49。
在本發(fā)明中，該問題用以下方式解決。通過晶體管43驅(qū)動(dòng)加熱元件49，在晶體管43中柵極為硅化鎢膜35，如圖8所示。多晶硅硅化物柵極比傳統(tǒng)的多晶硅柵極具有較低的開電阻。這導(dǎo)致了寄生電阻的減小，其依次允許加熱元件49有效率地工作。
寄生電阻的另一部分是晶體管43的開電阻。對(duì)于金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的情況，可以通過使得柵極氧化物膜較薄降低開電阻，由此增加漏極-源極電流，該電流反比于(柵極長(zhǎng)度)×(柵極氧化物膜厚度)。但是該原則不適于傳統(tǒng)多晶硅柵極，在多晶硅柵極中，容易在柵極氧化物膜和電極之間的界面產(chǎn)生耗盡層(由于自由電子的消失)。該耗盡層明顯地增加了柵極氧化物膜的厚度且因此防止漏極-源極電流足夠地增加。
另一方面，可以通過降低柵極的電阻減小耗盡層的厚度。實(shí)際上，該實(shí)施例中的硅化鎢膜35的柵極具有的電阻大致為傳統(tǒng)多晶硅柵極的十分之一。由此該實(shí)施例中的打印頭19的優(yōu)點(diǎn)為在柵極氧化物膜和電極之間的耗盡層可以比多晶硅柵極的情況作得更薄。結(jié)果為增加的漏極電流，減小的開電阻和加熱元件49的有效的驅(qū)動(dòng)。
該實(shí)施例中的打印頭19在其制造方法上也得到表現(xiàn)。形成晶體管43的光刻步驟使用設(shè)計(jì)用波長(zhǎng)為436nm的g線曝光的步進(jìn)重復(fù)型的步進(jìn)投影曝光機(jī)。以有1/4或1/5的縮小比操作該步進(jìn)投影曝光機(jī)。該步進(jìn)投影曝光機(jī)對(duì)于傳統(tǒng)鏡投影光刻機(jī)(具有1∶1的比例)的優(yōu)點(diǎn)在于其顯著減小特征尺寸的能力。實(shí)際上，當(dāng)使用該步進(jìn)投影曝光機(jī)制造時(shí)，作為結(jié)果的驅(qū)動(dòng)加熱元件49的晶體管43具有短到2μm的柵極長(zhǎng)度。該短?hào)艠O長(zhǎng)度導(dǎo)致較低的開電阻和有效的加熱元件的驅(qū)動(dòng)。
具有2μm的柵極長(zhǎng)度的晶體管43的實(shí)際測(cè)量揭示當(dāng)寄生電阻大約是11Ω(其等效于晶體管43的10Ω的開電阻)時(shí)，加熱元件49的電阻是100Ω。該結(jié)果解釋了為什么可以有效率地驅(qū)動(dòng)加熱元件49。作為對(duì)比，具有3μm長(zhǎng)的多晶硅柵極的晶體管產(chǎn)生17Ω的開電阻。
(3)實(shí)施例的效果如上所述構(gòu)建的打印頭具有比傳統(tǒng)打印頭低的寄生電阻，因?yàn)轵?qū)動(dòng)加熱元件的其金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有多晶硅硅化物柵極。低寄生電阻允許有效的加熱元件的驅(qū)動(dòng)。
另外，低寄生電阻也由具有柵極長(zhǎng)度小于2μm的柵極引起。其貢獻(xiàn)于有效的加熱元件的驅(qū)動(dòng)。
(4)第二實(shí)施例圖9是顯示用于本發(fā)明的第二實(shí)施例的打印機(jī)的打印頭的晶體管73的剖面圖。該晶體管除了柵極結(jié)構(gòu)之外與圖8所示相同(用于第一實(shí)施例的打印頭19)。
該晶體管73的柵極是層疊結(jié)構(gòu)的金屬柵極，其由柵極氧化物膜33、氮化鎢膜74和鎢膜75組成。用于該金屬柵極的鎢具有的電阻大約為多晶硅的百分之一。通過由濺射依次沉積柵極氧化物膜33、氮化鎢膜74(5nm厚)和鎢膜(100nm厚)形成該晶體管73的柵極，且最后構(gòu)圖這些沉積的膜。
如上所述，可以通過用金屬柵極替代多晶硅硅化物產(chǎn)生第一實(shí)施例中的相同效果。具有較低電阻的柵極貢獻(xiàn)于開電阻的減小。
(5)附加實(shí)施例上述的實(shí)施例相關(guān)于驅(qū)動(dòng)加熱元件的晶體管，其由利用使用g線曝光的步進(jìn)投影曝光機(jī)的光刻制造。本發(fā)明不限于使用這樣的步進(jìn)投影曝光機(jī)。其它可用的步進(jìn)投影曝光機(jī)包括使用365nm波長(zhǎng)的i線的一種步進(jìn)投影曝光機(jī)，使用248nm波長(zhǎng)的KrF準(zhǔn)分子激光的一種步進(jìn)投影曝光機(jī)，和使用193nm波長(zhǎng)的ArF準(zhǔn)分子激光的一種步進(jìn)投影曝光機(jī)。
上述的諸實(shí)施例關(guān)于傳送墨水液滴的打印頭。但是，本發(fā)明不限于這樣的打印頭。它可以應(yīng)用于針對(duì)不同于墨水的多種液體的其它液體傳送頭，如染料溶液和保護(hù)膜形成溶液。它也可以應(yīng)用于微分配器(處理液滴形式的試劑)、測(cè)量裝置、測(cè)試機(jī)構(gòu)和構(gòu)圖設(shè)備(處理化學(xué)制品的液滴用于防止蝕刻的影響)。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明涉及液體傳送頭、液體傳送裝置和該液體傳送頭的制造方法，其可以應(yīng)用于熱敏型噴墨打印機(jī)，其中在同一襯底上一體形成加熱元件和晶體管。
權(quán)利要求
1.一種液體傳送頭，具有形成于襯底上的加熱元件和驅(qū)動(dòng)所述加熱元件的金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管，使得所述由所述金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)的所述加熱元件加熱在液體室容納的液體，從而從噴嘴噴射液滴形式的所述液體，其特征為每個(gè)所述金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有多晶硅硅化物柵極或金屬柵極。
2.如權(quán)利要求1所述的液體傳送頭，其中所述柵極有不大于2μm的柵極長(zhǎng)度。
3.一種用于從液體傳送頭向物體噴射液體液滴的液體傳送裝置，其特征為所述液體傳送頭具有形成于襯底上的加熱元件和驅(qū)動(dòng)所述加熱元件的金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管，使得所述由所述金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)的所述加熱元件加熱在液體室容納的液體，從而從噴嘴噴射液滴形式的所述液體，且每個(gè)所述金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有多晶硅硅化物柵極或金屬柵極。
4.一種液體傳送頭的制造方法，所述液體傳送頭具有形成于襯底上的加熱元件和驅(qū)動(dòng)所述加熱元件的金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管，使得所述由所述金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)的所述加熱元件加熱在液體室容納的液體，從而從噴嘴噴射液滴形式的所述液體，其特征為每個(gè)所述金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有多晶硅硅化物柵極或金屬柵極。
全文摘要
本發(fā)明涉及液體傳送頭、液體傳送裝置和制造該液體傳送頭的方法，其應(yīng)用于熱敏型噴墨打印機(jī)，其中加熱元件和驅(qū)動(dòng)加熱元件的晶體管一體形成于同一襯底上。晶體管是具有多晶硅硅化物或金屬柵極金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管用于減小寄生電阻。
文檔編號(hào)H01L27/06GK1700989SQ20048000114
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月28日
發(fā)明者官本孝章, 河野稔, 立石修 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社