专利名称：：喷墨印字头加热器件结构的制作方法
技术领域：
：.本发明是有关于一种喷墨印字头加热器件结构，且特别是有关于一种热汽泡式喷墨印字头(thermalinkjetprinthead)的力口热器件结构。
背景技术：
：目前的喷墨印字头(inkjetprinthead)加热器件结构(heatingelementsstructure)有各种的样式。在美国专禾UUS4，532,530中揭露一种如图1的喷墨印字头加热器件，其中包含衬底(substrate)100、禾由下层(underglazelayer)102、玻璃平台(glassmesa)104、电阻器(resistor)106、导线(lead)108、第一层二氧化硅层(Si02layer)110、钽层(tantalumlayer)112以及第二层二氧化硅层l14。从图1可知，当电流通过导线108流入电阻器106时，图1电阻器106内的点状区域代表会开始发热的区域，但是因为在部分发热区域l16上方具有结构较厚的第二层二氧化硅层114，导致部分发热区域116无法有效热消散，而因热应力效应造成加热器件脆裂。在美国专禾UUS4，951，063中揭露另一种如图2的喷墨印字头加热器件，其中包含衬底200、禾由下层202、多晶鞋力口热构件(polysiliconheatingelement)204、禾由上层(overglazelayer)206、电极(electrode)208、热解氮化硅膜(pyrolyticsiliconnitride)210、组层(tantalumlayer)212以及保护层(passivationlayer)214。同样地，从图2可知，当电流通过电极208流入多晶硅加热构件204时，其中的点状区域代表会开始发热的区域。然而，因为在部分发热区域216上方有结构较厚的保护层214，使部分发热区域216无法有效热消散，导致热应力效应而造成加热器件脆裂。在美国专禾IJUS5，980，025中所公开的一种如图3的喷墨印字头加热器件结构，除一般的衬底300、釉下层302、栅氧化层(gateoxidelayer)304、氧化物混合层(composite1ayer)306、铝电极(aluminumelectrode)308、多晶硅层310、缓冲氧化层(bufferoxidelayer)312、氮化层(nitridelayer)314、钽层316以及聚醯亚胺层(polyimidelayer)318之夕卜，还提议用更高掺杂(doping)浓度处理其中的多晶硅层310，使其具有高掺杂多晶硅(heavily-dopedn++polysilicon)的力口热端(heaterends)320，以降低多晶硅层310两端发热的现象。但是，高掺杂的加热端320于高温加热时，掺杂浓度会发生变化，进而影响喷墨头寿命和打印口叩质。从图3可知，当电流通过铝电极308流入加执端320时，其中的点状区域代表会开始发热的区域，但是在部分发热区域322上方有结构较厚的聚醯亚胺层318，使部分发热区域322无法有效执消散，所以会因为热应力效应造成加热器件脆裂美国专利US6，267，471中还提出一种如图4的喷黑歪印字头加热器件，中在制作喷墨印字头加热器件时，会在已经形成介电质基层(basslayer)402与掺杂多晶硅404的衬底400之上，形成一层金属娃化物406，以改善掺杂多晶娃404与后续形成的金属接触窗部件contactm6mber)的附着性。而且，在图4中还揭露在金属硅化物406中形成咼掺杂区408，以降低此处的发热现象，但仍有上述的发热问题，而导致喷墨头寿命及打印品质。
发明内容本发明提供一种喷墨印字头加热器件结构，适用于热汽泡式喷墨印字头上，可降低喷墨印字头制造成本、增加喷墨印字头使用寿命、并且提高打印品质。本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到近一步的了解。基于上述其中的一个或部份或全部目的或其它目的，本发明一实施例提出一种喷墨印字头加热器件结构，包括一衬底(substrate)、一绝缘层(insulatinglayer)、一电阻层(resistiveheaterlayer)、一热消散层(heatdissipationlayer)、一第一保护层以及一导电层。绝缘层是位于衬底之上，而电阻层是位于绝缘层之上，其中电阻层具有一个加热区(heatingregion)与两个对应的非力口热区(non—heatingregions)。热消散层则是位于电阻层的非加热区与绝缘层之间。第一保护层覆盖电阻层，导电层则分别与电阻层的非加热区电性连接。在本发明的一实施例中，上述热消散层的材料包括金属或非金属。在本发明的一实施例中，上述热消散层的材料包括金、银、钽(tantalum)、鸽(tungsten)或金属复合材料(metalcomposite)。在本发明的一实施例中，上述热消散层的材料包括钻石(diamond)、合成碳或碳化物的非金属。在本发明的一实施例中，上述电阻层的材料包括掺杂多晶硅。电阻层的非加热区内的掺杂浓度(dopantconcentration)可大于力口热区内的掺杂浓度。在本发明的一实施例中，上述喷黑耍印字头加热器件结构还包括还包括空穴效应保护层，覆兰皿第一保护层在本发明的一实施例中，上述喷黑歪印字头加热器件结构还包括一第一保护层，覆生隱导电层并露出加执区上的第保护层在本发明的一实施例中，上述第保护层的材料为—氧化硅或氮化桂在本发明的一实施例中，上述空穴效应保护层可延伸覆主第保护层在本发明的一实施例中，还包括一第保护层，覆生导电层与第一保护层在本发明的一实施例中，还包括空穴效应保护层覆生第保护层。在本发明的一实施例中，上述绝缘层的材料包括氧化娃。在本发明的一实施例中，上述第保护层的材料包括一氧化硅、氮化硅或碳化硅。在本发明的一实施例中，上述喷墨印字头加执J、"器件结构还包括接触窗(contactwindc>w)，位于第一保护层内，用以电性连接导电层以及电阻层的非加区本发明另实施例提出一种喷墨印字头加热器件结构，包括一衬底、一绝缘层、一电阻层、~■执消散层、第一保护层、一导电层以及一接触窗。绝缘层是位于衬底之上，而电阻层是位于绝缘层之上，苴z、中电阻层具有一个加热区与两个对应的非加热区。执■/、、、消散层则是位于电阻层的非加热区与绝缘层之间。第保护层覆盖电阻层，导电层则位于第—保护层之上。接触窗，位于该第一保护层内，用以电性连接导电层以及电阻层的这些非加热区。在本发明的一实施例中，上述电阻层的材料包括掺杂多晶硅，电阻层的这些非加热区内的掺杂浓度大于加热区内的掺杂浓度在本发明的一实施例中，上述电阻层罔子掺杂浓度在加热区为1.0X1015—6.0X10ions/'cn21贯在非加热区中离子掺杂浓度约为1.0X102'_-1.0X1030'ons/2cmo在本发明的一实施例中，上述喷墨印字头加热器件结构还包括一第二保护层，可覆盖导电层并露出加夫冉区上的第一保护层，或覆盖导电层与第一保护层。本发明再—-实施例提出一种喷墨印字头加热器件，包括衬底、一绝缘层、一电阻层、一热消散层、第保护层、一导电层、一接触窗以及一第二保护层绝缘层是位于衬底之上，而电阻层是位于绝缘层之上，中电阻层具有一加热区与一对应的非加热区。执"、、消散层则是位于电阻层的非加热区与绝缘层之间。第保护层覆盖电阻层，导电层则位于第一保护层之上接触窗，位于该第一保护层内，用以电性连接导电层以及电阻层的非加热区。第二保护层覆盖该导电层及至少该电阻层的该非加热区之上的一部分。在本发明的一实施例中，上述热消散层与电阻层的非加热区接触连接。本发明再—实施例提出一种喷墨印字头加热器件，包括衬底、一绝缘层、一电阻层、一热消散层、第保护层以及一导电层。绝缘层是位于衬底之上，而电阻层是位于绝缘层之上，其中电阻层具有一加热区与一对应的非加热区。电阻层的材料包括掺杂多晶硅，该电阻层的该非加热区内的掺杂浓度大于该加热区内的J参杂浓度。热消散层绝缘层之间。第一保护层覆保护层之上，与电阻层的在本发明的一实施例中件还包括一第保护层，覆非加热区之上的一部分。本发明因为在衬底和电所以由电阻层非加热区所产过夫惑消散层热消散，使实际热消散层所隔出的电阻层区加扭"、、至咼温o所以，电阻层效应而损毁。换言之，本发计可以有效提咼喷墨头器件使用般半导体晶圆代工厂于大量生产，并由此大幅降稳定性。为让本发明的上述特征文特举较佳实施例，并配合中:图1是美国专禾ljUS4，位于电阻层的非加热区与盖电阻层。导电层位于第非加热区电性连接。，上述喷黑歪印字头加执"、、器兰导电层及至少电阻层的阻层之间设有夫A消散层，生的执可以快速有效的通有效率的加执区被局限在域，同时非加热区不会被非加执区不会因为执应力明所提供的执消散层的设的寿命此外，本发明可的材料及制程，因此有利低制造成本及提咼口叩质和和优点能更明显易懂下图，作详细i兑明如下，532，530的喷墨印字头加热器件示意图。图2是美国专利US4，951，063的喷墨印字头加热器件示意图。图3是美国专利US5，980，025的喷墨印字头加热器件示意图。图4是美国专利US6，267,471的喷墨印字头加热器件的半成品示意图。图5是本发明第一实施例的一种喷墨印字头加热器件结构的示意图。图6是依照本发明第二实施例的一种喷墨印字头加热器件结构的示意图。图7是依照本发明第三实施例的一种喷墨印字头加热器件结构的示意图。图8是依照本发明第四实施例的一种喷墨印字头加热器件结构的示意图。图9是依照本发明第五实施例的一种喷墨印字头加热器件结构的示意图。具体实施例方式下文中参看附图，以便更充分地描述本发明，且随附图式中显示本发明的实施例。然而，本发明可以许多不同形式来体现，且不应将苴/、解释为限于本文所陈述的实施例。实际上提供这匙实施例，p是为了将本发明的范畴完全传达至所属
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中有通常知识者。在附图中，为明确起见未按比例绘制各层以及区域的尺寸及其相对尺寸此外，本发明所提到的方向用语，例如"上"、下左右"等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明图5是依照本发明的第一实施例的一种喷甲承印字头加热器ft结构的示思图请参M图5，第实施例的喷黑审印字头加*惑器件结构500，包括一衬底502、绝缘层504、一电阻层506、一热消散层508、~■第保护层510以及一导电层512绝缘层504是位于衬底502之上，且绝缘层504的材料例如氧化硅或其它绝缘材料。电阻层506是位于绝缘层504之上，其中电阻层506有加热区(heatingregion506a与对应的1非加热区unheatedregions)506b，在图5是以虚线分隔7其中加热区506a是提供热予墨水，以对墨水进行加热，非加热区506b并未用来对墨水加热。于本发明一最佳实施例中，一加热区5Q6a对应二个非加热区5Q6b。热消散层508则是位于电阻层506的非加热区506b与绝缘层504之间，其中热消散层508的材料比如像是金、银、组(tantalum)、钩(tungsten)或金属复合材料(metalcomposite)等金属或者像是钻石(diamond)、合成碳或碳化物等非金属，但本发明不限于前述所列举的材料。于最佳实施例中，电阻层506的加热区506a是位于热消散层508之间且热消散层508接触连接电阻层506的非加热区506b。第一保护层510是覆盖电阻层506，其中第一保护层51O可以是单层结构或是多层结构，而其材料例如是二氧化硅、氮化硅或碳化硅，但本发明不限于这些材料。导电层512则分别与电阻层506的非加热区506b电性连接，且导电层512的材料可选择铝(Al)或铝铜(AlCu)等金属或合金，但本发明不限于这些材料。另外，喷墨印字头加热器件500结构还包括一第二保护层514，覆盖导电层512并露出加热区506a上的第一保护层510，其中第二保护层514的材料例如二氧化硅或氮化硅，但本发明不限于这些材料。此外，于一实施例中，第二保护层514覆盖至少非加热区506b之上的一部分，如图5所示。第一保护层510内可形成接角虫窗(contactwindow)516，用以电性连接导电层512以及电阻层506的非加执"、、区506请继续参昭/、、、图5，以下大致描述第一实施例的喷黑歪印字头加犰器件结构500的制程，但本发明不限于口/、能用以下方式来制作第一实施例的结构首先，可由硅心片chip)作为衬底502，在此衬底502上通过炉管或其它制程长出绝缘层504。接下来，通过微影及蚀刻方式在绝缘层504上形成热消散层508，并将加热区506a之部位净空。接着，进行电阻层506的制程，比如在绝缘层504和热消散层508上成长多曰曰曰'硅后，在多晶硅中泰参杂离子，进而兀成电阻层506完成电阻层506后是进行第保护层510的制程，再通过微影及蚀刻方式，定义出相对应于导电层512及电阻层506的接触洞亦即接触窗516的位置)，此接触洞是用来将电流从导电层512传导至电阻层506。之后，将导电金属长在接触洞以及第一保护层510上并且通过蚀刻方式将导电层512位置定义出来完成导电层512后，于导电层512上长出第二保护层514，此导电层512上的第二保护层514仅需覆盖住导电层512即可。以上制程即可完成第实施例所提出的喷黑承字头加热器件结构500图6是依照、本发明的第二实施例的一种喷黑耍印字头加执'、、、器件结构的示意图，其中使用与图5相同的器件符号来代表相同或类似的器件。请参照、图6，在第一保护层510上面可加上层空穴效应保护层(cavitationlayer)600，如钽层Ctantal關layer)。这层空穴效应保护层600可用来减少喷黑耍印字头加热器件结构5Q.0在工作时照歪水喷发所造成的冲击，因此可增加喷墨印字头加执V、、器件结构500寿命。当然，这层空穴效应保护层600还可延伸覆盖第二保护层514。以上的第与第二实施例的喷墨印字头加执"、、器件幺士5口构500主要精神在于多加一层热消散层508从图5中得知热消散层508上有电阻层506，且电阻层506通过接触窗516与导电层512电性相接，当电流通过接触窗516流入电阻层506的非加执八"区506b时，则热消散层508上方的非加执/、、、区506b所产生的热可以快速有效的通过执"i、消散层506热消散，使实际有效率的加热区506被局限在执'"、消散层508所隔出的电阻层506区域，故电阻层506的非加热区506b将不会被加执'、、、至咼温。所以电阻层506的非加热区506b不会因为热应力效应而损毁。也就是说，第一与第二实施例所提供的热消散层508的设计可以有效提高喷墨头器件的寿命。下表1为第二实施例所提出的喷墨印字头加热器件结构中各层厚度范围，但本发明不以此数据为限。下表l的数据范围同时亦可用于第一实施例，但本发明仍不以此为限。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>如图6所示，于一实施例中，导电层512边缘至电阻层506的加热区506a边缘的距离L的范围可以是^5^m。电阻层506可掺杂的离子种类有磷(phosphorous)、硼(boron)、石申(arsenic)、锑(antimony)等离子，其离子掺杂浓度在加热区506a中约为1.0XI015—6.0XI02Qions/cm2;而在非加热区506b中离子掺杂浓度约为1.0X10一1.0X103Qions/cm2。图7是本发明的第三实施例的一种喷墨印字头加热器件结构的示意图，其中使用与图5相同的器件符号来代表相同或类似的器件。请参照图7，电阻层700的非加热区700b内的掺杂浓度(dopingconcentration)可大于加热区700a内的掺杂浓度。如此一来，可进一步降低非加热区700b工作时的高温。至于其制程例如是在完成电阻层70Q后，通过光罩分别掺杂不同浓度的离子至电阻层700中的非加热区70Ob及加犰区700a。为了让非加热区700b在工作时不要产生高温，当在掺杂离子的过程中，会掺杂浓度较高的离子在非加热区域700b中，以得到较低电阻值。此外，电阻层700中的加热区700a则掺杂浓度较低的离子，以得到适当的电阻值，并且产生出较高发热功率。图8是依照本发明的第四实施例的一种喷墨印字头加热器件结构的示意图，其中使用与图5相同的器件符号来代表相同或类似的器件。请#照、图8，第四实施例中的第一保护层800覆盖导电层512与第一保护层510而且，图8中可使用较薄的第一保护层510，厚度范围例如是从100oA--5000人，并且可以是多层结构，如氧化硅、氮化硅、碳化硅所组成。由于不需将加区506a上方的第二二保护层800去除，因此这个部份可作为绝缘层，用来保护喷墨印字头加卖A器件结构其中，第二保护层800厚度范围可以从1000A--iooooA，且可以使用二氧化硅、氮化娃、碳化硅等材料。图9是依照本发明的第五实施例的一种喷甲歪印字头加热器件结构的示意'图，其中使用与图8相同的器件符号来代表相同或类的器件请参照图9，在第一保护层800上方可多层空穴效应保护层90.0，用来减少喷墨印字头加器件结构在工作时，气泡对于喷墨印字头加犰器件结构表面的冲击。此空穴效应保护层900的厚度可以是1000人—10000A，且使用的材料可以是钽(tantum)o综上所述，本发明的特点之在于设置层位在衬底和电阻层之间的热消散层，并由此将电阻层所产生的热快速有效地通过这层热消散层热消散，使实际有效率的加热区被局限在热消散层所隔出的电阻层区域，同时非加热区不会被加热至咼温。所以，电阻层不会因为热应力效应而损毁，进而有效提咼喷黑歪头器件的寿命。另一方面，导电层通过位于导电层与电阻层之间的第一保护层，与电阻层的非加热区电性连接。此外，本发明的结构可使用一般半导体晶圆代工厂的材料及制程，因此有利于大量生产，并由此大幅降低制造成本及提高品质和稳定性。虽本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属
技术领域：
中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的为准。此外，本发明的任一实施例或权利要求书不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点、另外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用并非用来限制本发明的权利要求。权利要求1、一种喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，包括一衬底；一绝缘层，位于该衬底之上；一电阻层，位于该绝缘层之上，其中该电阻层至少具有一加热区与两个对应的非加热区；一热消散层，位于该电阻层的该些非加热区与该绝缘层之间；一第一保护层，覆盖该电阻层；以及一导电层，分别与该电阻层的该些非加热区电性连接。2、如权利要求1所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，该热消散层的材料包括金属或非金属。3、如权利要求2所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，该热消散层的材料包括金、银、钽、钨或金属复合材料。4、如权利要求2所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，该热消散层的材料包括钻石、合成碳或碳化物。5、如权利要求l所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，该电阻层的材料包括掺杂多晶硅。6、如权利要求5所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，该电阻层的该些非加热区内的掺杂浓度大于该加热区内的掺杂浓度。7、如权利要求1所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，还包括-空穴效应保护层，覆盖该第-保护层。8、如权利要求1所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，还包括-第二保护层，覆盖该导电层并露出该加热区上的该第-保护层。9、如权利要求8所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，该第二保护层的材料包括二氧化硅或氮化硅。10、如权利要求8所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，还包括-空穴效应保护层，覆盖该第-保护层。11、如权利要求10所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，该空穴效应保护层延伸覆盖该第二保护层。12、如权利要求1所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，还包括-第二保护层，覆盖该导电层与该第-保护层。13、如权利要求12所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，还包括-空穴效应保护层，覆盖该第二保护层。14、如权利要求1所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，该绝缘层的材料包括二氧化硅。15、如权利要求1所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，该第-保护层的材料包括二氧化硅、氮化硅或碳化硅。16、如权利要求1所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，还包括-接触窗，位于该第-保护层内，用以电性连接该导电层以及该电阻层的该些非加热区。17、-种喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，包括-衬底；-绝缘层，位于该衬底之上；-电阻层，位于该绝缘层之上，该电阻层至少具有-个加热区与两个对应的非加热区；-热消散层，位于该电阻层的该些非加热区与该绝缘层之间；-第-保护层，覆盖该电阻层；-导电层，位于第-保护层之上；以及-接触窗，位于该第-保护层内，用以电性连接该导电层以及该电阻层的该些非加热区。18、如权利要求17所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，该电阻层的材料包括掺杂多晶硅，该电阻层的该些非加热区内的掺杂浓度大于该加热区内的掺杂浓度。19、如权利要求18所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，该电阻层离子掺杂浓度在该加热区为1.0只10'5-6.OxlOZOlonS/CmZ，在该些非加热区中离子掺杂浓度约为1.Ox102’-1.Ox1O3Oions/cmZ。20、如权利要求17所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，还包括-第二保护层，覆盖该导电层并露出该加热区上的该第-保护层。21、如权利要求17所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，还包括-第二保护层，覆盖该导电层与该第-保护层。22、-种喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，包括-衬底；-绝缘层，位于该衬底之上；-电阻层，位于该绝缘层之上，该电阻层至少具有-加热区与-对应的非加热区；-热消散层，位于该电阻层的该非加热区与该绝缘层之间；-第-保护层，覆盖该电阻层；-导电层，位于第-保护层之上；-接触窗，位于该第-保护层内，用以电性连接该导电层以及该电阻层的该非加热区；以及-第二保护层，覆盖该导电层及至少该电阻层的该非加热区之上的-部分。23、件结构如权利要求22所述的喷墨印字头加热器其特征在于，该热消散层与该电阻层的该非加热区接触连接。24、-种喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，包括-衬底；-绝缘层，位于该衬底之上；-电阻层，位于该绝缘层之上，该电阻层至少具有-加热区与-对应的非加热区，其中该电阻层的材料包括掺杂多晶硅，该电阻层的该非加热区内的掺杂浓度大于该加热区内的掺杂浓度；-热消散层，位于该电阻层的该非加热区与该绝缘层之间；-第-保护层，覆盖该电阻层；以及-导电层，位于第-保护层之上，与该电阻层的该非加热区电性连接。25、如权利要求24所述的喷墨印字头加热器件结构，其特征在于，还包括-第二保护层，覆盖该导电层及至少该电阻层的该非加热区之上的-部分。全文摘要一种喷墨印字头加热器件结构，包括一个衬底、一绝缘层、一电阻层、一热消散层、一第一保护层以及一导电层。绝缘层是位于衬底之上，而电阻层是位于绝缘层之上，其中电阻层具有一个加热区与两个对应的非加热区。热消散层则是位于电阻层的非加热区与绝缘层之间。第一保护层覆盖电阻层，导电层则分别与电阻层的非加热区电性连接。由于热消散层的存在，因此可以有效提高喷墨印字头加热器件结构的寿命。文档编号B41J2/14GK101407130SQ2007101499公开日2009年4月15日申请日期2007年10月8日优先权日2007年10月8日发明者李明玲,李致淳,赖伟夫申请人:国际联合科技股份有限公司