专利名称：喷墨头加热芯片及其制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种喷墨头加热芯片及其制造方法，且特别是有关于一种包含控制元件的热泡式(thermal bubble)喷墨头加热芯片,及其制造方法。
背景技术：
喷墨印刷是一种利用喷墨头推动细小墨滴，将数字图案(digital image)转印至记录媒体(例如纸)的技术。随着近年来半导体科技的快速发展，喷墨打印机的分辨率大大提高，且相较于传统点阵打印机和激光打印机，其噪音小、价格低，因此成为当今打印机的主流。根据喷墨机制的不同，一般喷墨打印机还可分为压电式(piezoelectric)喷墨头打印机及热泡式喷墨头打印机两种。压电式喷墨头打印机将压电材料置放在喷墨头中，打印机工作时，在个别喷墨头施加电压使压电材料变形而将墨水挤出。压电式喷墨头打印机虽然对墨水的控制能力较佳，可以获得更好的印刷质量，然而其喷墨头的价格也较高昂，因此常见于高阶的商务型或工业型打印机。至于消费型打印机一般均使用热泡式喷墨头打印机，其喷墨头芯片用来加热墨水的部分主要是由电阻构成。在打印机工作时，电流流经电阻产生高热，使喷墨头中部分墨水气化形成气泡，此气泡吸收电阻传来的余热继续扩大，而将喷嘴处的墨水喷出到记录媒体表面。由于热泡式喷墨头打印机工作时，喷墨头的瞬间加热温度极高(例如，以水溶液为主的墨水可能会被加热至将近300°C)，反复的升降温过程会产生不利结构的热效应，降低装置可靠度。因此，仔细设计喷墨头加热芯片的结构，加速其散热，并降低无效热量(亦即，残留在装置中，不能有效加热墨水的热量)是热泡式喷墨头打印机研发课题之一。由此可见，上述现有的喷墨头加热芯片及其制造方法在产品结构、制造方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的喷墨头加热芯片及其制造方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明的一目的在于，克服现有的喷墨头加热芯片存在的缺陷，而提供一种新结构的喷墨头加热芯片，所要解决的技术问题是使其提供一种喷墨头加热芯片，可降低无效热量，增加装置可靠度，非常适于实用。本发明的另一目的在于，克服现有的喷墨头加热芯片的制造方法存在的缺陷，而提供一种新的喷墨头加热芯片的制造方法，所要解决的技术问题是使其提供一种喷墨头加热芯片的制造方法，可以制造上述喷墨头加热芯片，更可以简化工艺，降低成本，从而更加适于实用。本发明提出的喷墨头加热芯片包括衬底、内层介电层、电阻层、第一介层窗插塞、第二介层窗插塞、控制兀件以及保护层。内层介电层位于衬底之上；电阻层位于衬底与内层介电层之间，其中电阻层在一长度方向上具有一第一端部、一第二端部以及位于第一与第二端部间的加热区；第一介层窗插塞穿过内层介电层并与第一端部接触，其中第一介层窗插塞的长度为Iym至50 μ ，且第一介层窗插塞边界与加热区在长度方向的距离小于5 μ m ;第二介层窗插塞穿过内层介电层并与第二端部接触,其中第二介层窗插塞的长度为I μ m至50 μ m，且第二介层窗插塞边界与加热区在长度方向的距离小于5 μ m ;控制元件与第二介层窗插塞电性连接；保护层位于内层介电层、第一介层窗插塞、第二介层窗插塞以及电阻层上。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的喷墨头加热芯片，其中所述的加热区上的内层介电层的厚度小于加热区以外的内层介电层的厚度。 前述的喷墨头加热芯片，其中所述的内层介电层具有一开口，暴露出电阻层的加热区。前述的喷墨头加热芯片，其中所述的保护层位于控制元件上。前述的喷墨头加热芯片，其中所述的控制元件包括一金属氧化物半导体场效晶体管。前述的喷墨头加热芯片，其中所述的金属氧化物半导体场效晶体管包括一栅极，位于衬底上；一栅极介电层，位于栅极与衬底之间；以及一第一掺杂区与一第二掺杂区，分别位于栅极两侧的衬底中。前述的喷墨头加热芯片，其中所述的第一掺杂区与第二介层窗插塞电性连接。前述的喷墨头加热芯片，其中所述的内层介电层包括磷硅酸盐玻璃。前述的喷墨头加热芯片，其中所述的第一介层窗插塞的长度为5 μ m至50 μ m且第二介层窗插塞的长度为5 μ m至50 μ m。本发明提出的喷墨头加热芯片的制造方法包括提供一衬底，其中衬底上形成有隔离结构，且衬底包括与隔离结构相邻的主动区；在主动区上形成栅极介电层；在衬底上形成材料层；图案化材料层，使其在隔离结构上形成电阻层，且在栅极介电层上形成栅极，其中，电阻层在一长度方向上具有一第一端部、一第二端部以及位于第一端部与第二端部间的加热区；在栅极的两侧形成第一掺杂区以及第二掺杂区；在衬底上形成内层介电层；形成穿过内层介电层的第一介层窗插塞、第二介层窗插塞以及第三介层窗插塞，其中第一介层窗插塞与第一端部接触，第二介层窗插塞与第二端部接触，第三介层窗插塞与第一掺杂区接触；在内层介电层上形成电性连接第二介层窗插塞与第三介层窗插塞的导电层；以及在内层介电层及导电层上形成保护层。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的喷墨头加热芯片的制造方法，其中所述的形成导电层的步骤包括形成与第一介层窗插塞电性相连的导电层。前述的喷墨头加热芯片的制造方法，其中所述的在形成第一介层窗插塞、第二介层窗插塞以及第三介层窗插塞之后，更包括移除部分内层介电层，使得加热区上的内层介电层的厚度小于加热区以外的内层介电层的厚度。前述的喷墨头加热芯片的制造方法，其中所述的在形成第一介层窗插塞、第二介层窗插塞以及第三介层窗插塞之后，更包括移除部分内层介电层，使得内层介电层具有一开口，暴露出电阻层的加热区。前述的喷墨头加热芯片的制造方法，其中所述的第一介层窗插塞的长度为1μm至50 μ m,且第二介层窗插塞的长度为1 μ m至50 μ m。前述的喷墨头加热芯片的制造方法，其中所述的第一介层窗插塞的长度为5μπι至50 μ m,且第二介层窗插塞的长度为5 μ m至50 μ m。前述的喷墨头加热芯片的制造方法，其中所述的第一介层窗插塞边界与加热区在长度方向的距离小于5 μ m，且第二介层窗插塞边界与加热区在长度方向的距离小于5 μ m。前述的喷墨头加热芯片的制造方法，其中所述的衬底包括硅衬底。前述的喷墨头加热芯片的制造方法，其中所述的内层介电层的材料包括磷硅酸盐玻璃。借由上述技术方案，本发明实施例提供的加热芯片可以有效散热，且可降低无效热量的残留，提升加热芯片的可靠度。另外，本发明实施例提供的方法可整合半导体工艺来制造上述喷墨头加热芯片，以简化喷墨头加热芯片的制造过程，降低其成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1A至图1D是依据本发明实施例所绘示的不同结构的喷墨头加热芯片剖面示意图。图2A至图2E是依据本发明实施例所绘示的喷墨头加热芯片制造流程剖面示意图。
权利要求
1.一种喷墨头加热芯片，其特征在于其包括衬底；内层介电层，位于该衬底上；电阻层，位于该衬底与该内层介电层之间，其中该电阻层在一长度方向上具有一第一端部、一第二端部以及位于该第一端部与该第二端部间的加热区；第一介层窗插塞，穿过该内层介电层并与该第一端部接触，其中该第一介层窗插塞的长度为I μ m至50 μ m，且该第一介层窗插塞边界与该加热区在该长度方向的距离小于 5 μ m ；第二介层窗插塞，穿过该内层介电层并与该第二端部接触，其中该第二介层窗插塞的长度为I μ m至50 μ m，且该第二介层窗插塞边界与该加热区在该长度方向的距离小于 5 μ m ；控制元件，与该第二介层窗插塞电性连接；以及保护层，位于该内层介电层、该第一介层窗插塞、该第二介层窗插塞以及该电阻层上。
2.根据权利要求1所述的喷墨头加热芯片，其特征在于该加热区上的该内层介电层的厚度小于该加热区以外的该内层介电层的厚度。
3.根据权利要求1所述的喷墨头加热芯片，其特征在于该内层介电层具有开口，暴露出该电阻层的该加热区。
4.根据权利要求1所述的喷墨头加热芯片，其特征在于该保护层位于该控制元件上。
5.根据权利要求1所述的喷墨头加热芯片，其特征在于该控制元件包括金属氧化物半导体场效晶体管。
6.根据权利要求5所述的喷墨头加热芯片，其特征在于该金属氧化物半导体场效晶体管包括栅极,位于该衬底上；栅极介电层，位于该栅极与该衬底之间；以及第一掺杂区与第二掺杂区，分别位于该栅极两侧的该衬底中。
7.根据权利要求6所述的喷墨头加热芯片,其特征在于该第一掺杂区与该第二介层窗插塞电性连接。
8.根据权利要求1所述的喷墨头加热芯片，其特征在于该内层介电层包括磷硅酸盐玻3 ο
9.根据权利要求1所述的喷墨头加热芯片，其特征在于该第一介层窗插塞的长度为 5 μ m至50 μ m且该第二介层窗插塞的长度为5 μ m至50 μ m。
10.一种喷墨头加热芯片的制造方法，其特征在于其包括提供一衬底，其中该衬底上形成有隔离结构，且该衬底包括与该隔离结构相邻的一主动区；在该主动区上形成栅极介电层；在该衬底上形成材料层；图案化该材料层，使其在该隔离结构上形成电阻层，且在该栅极介电层上形成栅极，其中，该电阻层在一长度方向上具有一第一端部、一第二端部以及位于该第一端部与该第二端部间的加热区；在该栅极的两侧形成第一掺杂区以及第二掺杂区；在该衬底上形成内层介电层；形成穿过该内层介电层的第一介层窗插塞、第二介层窗插塞以及第三介层窗插塞，其中该第一介层窗插塞与该第一端部接触，该第二介层窗插塞与该第二端部接触，该第三介层窗插塞与该第一掺杂区接触；在该内层介电层上形成电性连接该第二介层窗插塞与该第三介层窗插塞的导电层；以及在该内层介电层及该导电层上形成保护层。
11.根据权利要求10所述的喷墨头加热芯片的制造方法，其特征在于形成该导电层的步骤包括形成与该第一介层窗插塞电性相连的该导电层。
12.根据权利要求10所述的喷墨头加热芯片的制造方法，其特征在于在形成该第一介层窗插塞、该第二介层窗插塞以及该第三介层窗插塞之后，更包括移除部分该内层介电层， 使得该加热区上的该内层介电层的厚度小于该加热区以外的该内层介电层的厚度。
13.根据权利要求10所述的喷墨头加热芯片的制造方法，其特征在于在形成该第一介层窗插塞、该第二介层窗插塞以及该第三介层窗插塞之后，更包括移除部分该内层介电层， 使得该内层介电层具有开口，暴露出该电阻层的该加热区。
14.根据权利要求10所述的喷墨头加热芯片的制造方法，其特征在于该第一介层窗插塞的长度为I μ m至50 μ m,且该第二介层窗插塞的长度为I μ m至50 μ m。
15.根据权利要求10所述的喷墨头加热芯片的制造方法，其特征在于该第一介层窗插塞的长度为5 μ m至50 μ m,且该第二介层窗插塞的长度为5 μ m至50 μ m。
16.根据权利要求10所述的喷墨头加热芯片的制造方法，其特征在于该第一介层窗插塞边界与该加热区在该长度方向的距离小于5 μ m，且该第二介层窗插塞边界与该加热区在该长度方向的距离小于5μηι。
17.根据权利要求10所述的喷墨头加热芯片的制造方法，其特征在于该衬底包括硅衬底。
18.根据权利要求10所述的喷墨头加热芯片的制造方法，其特征在于该内层介电层的材料包括磷硅酸盐玻璃。
全文摘要
本发明是有关于一种喷墨头加热芯片及其制造方法，该喷墨头加热芯片包括衬底、电阻层、内层介电层、第一介层窗插塞、第二介层窗插塞、保护层及控制元件。内层介电层位于衬底之上。电阻层位于衬底与内层介电层间，且在一长度方向上具有第一端部、第二端部及位于其间的加热区。第一介层窗插塞及第二介层窗插塞分别穿过内层介电层与第一端部及第二端部接触，且第一介层窗插塞及第二介层窗插塞的长度分别为1μm至50μm。第一介层窗插塞边界与加热区在该长度方向上的距离小于5μm，第二介层窗插塞边界与加热区在该长度方向上的距离小于5μm。控制元件与第二介层窗插塞电性连接。
文档编号H01L21/336GK103035716SQ20121025116
公开日2013年4月10日 申请日期2012年7月19日 优先权日2011年9月29日
发明者庄至顺, 吴錴辉 申请人:国际联合科技股份有限公司