用于槽间隔接地的备选接地线的制作方法

管芯缩小(die shrink)通常指的是减小半导体管芯的尺寸同时保持相同的管芯功能。较小的管芯尺寸通过以下有益于半导体制造公司：使得能够每硅晶片(或者其它半导体，例如，GaAs)产生更多的管芯，这降低了每管芯的成本。较小的管芯尺寸还通过以下有益于终端用户：减少了半导体设备内的功耗和热量生成，这降低了操作成本。通过向流体喷射、打印头管芯应用管芯缩小在喷墨打印系统中实现成本效益。喷墨打印系统控制打印头管芯将墨水喷射到打印介质以产生图像和文本。除了半导体设备之外，打印头管芯将可以呈现关于管芯缩小的特定挑战的射流结构并入。

附图说明

现在将参考附图描述范例，其中：

图1示出了将接地结构并入的范例打印头管芯的平面视图，所述接地结构包括备选接地线以改进槽间接地；

图2示出了从图1所示的范例打印头管芯采取的侧视图(视图A-A)；

图3示出了将诸如图1和2所示的打印头管芯并入的范例集成打印盒的透视视图。

贯穿附图，相同的附图标记指代相似的但不必相同的元件。

具体实施方式

如上所述，通过管芯缩小实现的较小的打印头管芯尺寸由于每硅晶片的较大管芯产出而提供成本节约。同时，改进打印头管芯性能常常涉及趋于增加打印头管芯尺寸的设计改变。例如，改进打印头管芯性能常常包括设计具有增加数量的流体喷嘴的打印头管芯，这增加了数据存储需求(例如，在EPROM内)和路由需求。因此，随着打印头管芯性能持续改进，实现能够容纳增加的存储器和路由需求的较小尺寸的打印头管芯尺寸的能力将变得日益重要。

然而，缩小打印头管芯尺寸存在传统半导体管芯可能不会遇到的一些挑战。例如，打印头管芯包括射流结构，诸如，在管芯中形成的流体槽，其能够使部件的放置以及金属层电力线、地址线、接地线、其它互连线以及键合焊盘的路由复杂化。另外，一些操作模式(即，打印模式)创建能够拉紧与在打印头管芯上的这种路由相关的性能限制的条件。例如，其中输出非常暗(例如，用深墨水完全覆盖打印介质)的打印模式可以引起最大开火，其中，在数据组中的所有喷嘴同时开火(fire)，从而生成最大量的电流以通过接地线汇流(sink)。维持能够汇流这样的大量电流的足够的接地线的同时试图缩小打印头管芯尺寸存在显著的挑战。

热喷墨打印头的开火喷嘴涉及在流体腔中加热墨水。热量创建蒸汽气泡，其将墨水从腔通过喷嘴喷喷射。通过跨腔内的热电阻器施加高电压而生成热量。加热过程导致大量电流，其当喷嘴数据组在同时开火时可以达到其最大值。在流体槽之间行进的槽间接地线旨在在槽间喷嘴的开火期间排出电流。然而，减小打印头管芯尺寸导致较小的槽距(槽到槽的距离)，这导致当槽间接地线从流体槽之间离开并进入流体槽的端部处的严重拥塞的管芯区域时，朝向槽间接地线的端部部分的更小/更细的槽间接地线。朝向流体槽端部的区能够被拥挤有许多宽度保持相同的火线和地址线，同时槽间接地线宽度减小。槽间接地线的细化降低了其汇流电流的能力并增加了键合焊盘之间的寄生电阻，从而导致无效的喷嘴开火。

因此，本文描述的范例打印头管芯提供了改进槽间接地并减少寄生电阻的接地结构，其增强了当通过接地线的电流处于最高水平时在最大喷嘴开火条件期间喷嘴开火的可靠性。在一些范例中，在金属二层(M2层)中的槽间接地线由金属一层(M1层)中的备选接地线补充。当M2层中的槽间接地线继续承载电流到周边接地线的北和南分段时，在M1层中的备选接地线提供将电流承载到周边接地线的东和西分段的备选接地路径。在接近其中槽间接地线由于管芯拥挤而开始变窄的流体槽端部的点处，备选接地线耦合到槽间接地线。备选接地线在其端部处耦合到周边接地线的东和西分段，并且从而创建共享从喷嘴开火到周边接地线的电流的备选接地路径。因此，所有的喷嘴开火电流不必挤过槽间接地线的狭窄的端部部分，这在最大喷嘴开火期间尤其有利。在M1层中的备选接地线通过经过M1和M2金属层之间的介电层的通孔耦合到M2层中的槽间接地线。

在范例实施方式中，接地结构包括在M2金属二(M2)层中围绕打印头管芯的周边的周边接地线。周边接地线包括北、南、东和西分段。同样，在M2层中，槽间接地线在两个流体槽之间从北分段延伸到南分段。接地结构还包括在金属一(M1)层中的备选接地线，所述备选接地线从周边接地线的东分段延伸到西分段，并且通过通孔在接近流体槽的端部的连接区中与槽间接地线相交。

在另一范例实施方式中，打印头管芯包括在管芯中形成的多个流体槽。周边接地线在管芯的周边上的流体槽周围行进，并且槽间接地线在两个流体槽之间行进并耦合到周边接地线的北分段和南分段。第一和第二备选接地线中的每个都在中点处耦合到槽间接地线，并且在第一和第二端点处分别耦合到周边接地线的东分段和西分段。

在另一范例中，接地结构包括在印刷头管芯周边周围的周边接地线。周边接地线具有北、南、东和西分段。所述结构包括在两个流体槽之间从北分段延伸到南分段的槽间接地线，以及从东分段延伸到西分段并在接近流体槽的端部的连接区中与槽间接地线相交的备选接地线。

图1示出了将接地结构并入的范例打印头管芯100的平面视图，所述接地结构包括备选接地线以改进槽间接地。图2示出了从图1所示的范例打印头管芯100采取的侧视图(视图A-A)。打印头管芯100通常包括分层架构，其具有不同层、部件和使用各种精密微加工和集成电路制造技术形成的其它特征，诸如，电铸、激光消融、各向异性蚀刻、溅射、旋转涂覆、干膜层压、干蚀刻、光刻法、铸造、模塑、冲压、加工等。

总体参考图1和图2，印刷头管芯100的分层架构包括半导体衬底102，诸如硅衬底，其中形成有一个或多个流体槽104。尽管在图1和图2中的范例打印头管芯100中示出有三个流体槽104，但是在其它范例中，可以存在更多或更少的流体槽104。沿着每个流体槽104的每侧行进的是液滴喷射器的列，其通常包括喷嘴106，在喷嘴106的下面具有相关联的热电阻器和流体腔(未示出)。打印头管芯100可以包括在衬底102上形成的各层，包括薄膜层、基础层、腔或屏障层以及喷嘴层。薄膜层可以实施薄膜热电阻器和相关联的电路，诸如，驱动电路、寻址电路(未示出)，以及操作于从印刷头管芯100喷射液滴的金属路由线。因此，如图2所示，打印头管芯100包括在衬底102上形成的金属1(M1)层108(下层)和金属2(M2)层112(上层)。在衬底102上还形成有介电薄膜层110(中间层)，所述介电薄膜层被定位于M1层108与M2层110中间，以讲M1和M2层彼此电隔离。

如图1和2所示，打印头管芯100包括周边接地线14，其围绕流体槽并沿着管芯100的周边行进。周边接地线114形成于M2金属层110中，并包括四个分段，所述四个分段可以被称作北周边接地线分段114-1、南周边接地线分段114-2、东周边接地线分段114-3和西周边接地线分段114-4。北周边接地线分段114-1、南周边接地线分段114-2、东周边接地线分段114-3和西周边接地线分段114-4通过接地键合焊盘124(被示出为接地键合焊盘124-1、124-2、124-3、124-4)耦合到一起。如下文关于图3讨论的，接地键合焊盘124耦合到柔性线缆，所述柔性线缆包含电连接印刷头管芯100与集成印刷盒上的导电焊盘的迹线。北周边接地线分段114-1耦合在右上接地键合焊盘124-1与左上接地键合焊盘124-2之间。南周边接地线分段114-2耦合在右下接地键合焊盘124-3与左下接地键合焊盘124-4之间。东周边接地线分段114-3耦合在右上接地键合焊盘124-1与右下接地键合焊盘124-3之间，并且西周边接地线分段114-4耦合在左上接地键合焊盘124-2与左下接地键合焊盘124-4之间。

打印头管芯100还包括槽间接地线126(被图示为部分126-1、126-2、126-3)，所述槽间接地线沿着被定位于管芯上的流体槽104之间的每个槽间区域行进。因此，在图1和图2的范例打印头管芯100中，存在两条槽间接地线126，一个沿着被定位于三个流体槽104之间的两个槽间区域中的每个行进。槽间接地线被形成于M2金属层110中，并且每条槽间接地线126包括第一端部部分126-1、中间部分126-2以及第二端部部分126-3。如图1所示，槽间接地线的第一和第二端部部分(126-1、126-3)从流体槽104之间延伸出，并且它们与在流体槽104之间的槽间区域中行进的槽间接地线的中间部分126-2相比变细。如上所述，槽间接地线的变细是由于接近流体槽104的端部的管芯区的拥挤。围绕流体槽104的端部的管芯区越来越拥挤(即，由于来自管芯缩小的减小的槽距)，具有为将流体槽104的侧附近的多个喷嘴106开火提供能量和控制的许多电力线和地址线(未示出)。该拥挤导致沿着第一和第二端部部分126-1、126-3的槽间接地线的变细，这减少了这些部分将电流汇流到周边接地线114的能力。因为在流体槽104之间的槽间区域中较不拥挤，所以槽间接地线的中间部分126-2未变细。

如图1所示，槽间接地线126的两个端部与周边接地线114相交。在第一端部部分126-1中的槽间接地线126的一个端部与北周边接地线分段114-1相交，并且在第二端部部分126-3中的槽间接地线126的相对端与南周边接地线分段114-2相交。因此，槽间接地线126提供用于电流从喷嘴106流到周边接地线114并通过接地键合焊盘124离开管芯的路径。然而，如上所述，由于变细的槽间接地线端部部分126-1和126-3，槽间接地线通过这些端部部分的电流承载能力被减小。

仍参考图1和2的范例，打印头管芯100还包括两条备选接地线128(利用虚线128-1和128-2图示)，每个邻近流体槽104的相应端部行进。亦即，第一备选接地线128-1接近朝向北周边接地线分段114-1的流体槽104的端部行进，并且第二备选接地线128-2接近朝向南周边接地线分段114-2的流体槽104的端部行进。备选接地线128形成在M1金属层108中，并且每条备选接地线128与M2金属层110在三个位置处通过通孔130相交。两者备选接地线128在第一端点132处通过通孔130与东周边接地线分段114-3(即，在M2金属层110中)相交。两者备选接地线128在第二端点134处通过通孔130与西周边接地线分段114-4(即，在M2金属层110中)相交。备选接地线128还在其中点136处与M2金属层110中的槽间接地线126相交。这些相交都是通过通孔130完成的，并且连接到中间部分126-2与端部部分126-1和126-3相接之处附近的槽间接地线126。参考图2，尽管针对在M1金属层108中的接地线与在M2金属层110中的接地线之间的每个连接仅示出了一个通孔130，但是在实际的打印头管芯110中，更可能存在多个通孔130，其被用于在M1和M2层中的接地线之间的每个连接。在槽间接地线126与周边接地线114之间的备选接地线128的连接创建了接地结构，所述接地结构提供备选电流路径以改进槽间接地并减少寄生电阻，这增强了喷嘴开火的可靠性，尤其在通过接地线的电流处于其最高级别时的最大喷嘴开火条件期间。

图3示出了将诸如图1和2所示的打印头管芯100并入的范例集成打印盒300的透视视图。集成打印盒300更一般的是流体喷射精确分配设备或精确地分配流体(诸如，墨水)的流体喷射器结构。在一个范例中，图3中图示的集成打印盒300可以是用于流体喷射打印机的单颜色墨水盒。然而，在一些范例中，集成打印盒300可以实施于各种流体盒或具有机载存储器的打印头中的任一个中。

尽管本描述总体上描述了将墨水喷射到介质上的喷墨打印盒，但是其它的范例不只限于喷墨打印盒及相关联的设备。总体而言，适当的范例可以包括分配流体的任意类型的流体喷射精确分配或喷射设备。如本文所使用的，术语流体表示被广泛地解释为在施加的力之下变形的任何物质。流体的范例包括液体和气体。流体喷射精确分配设备是通过精确地将流体打印或分配在准确指定的位置处(例如到打印介质上)而实现流体的打印或分配的设备。因此，出于该描述的目的，将描述打印盒或墨水盒。然而，将理解，可以使用具有本文描述的原理的任意类型的流体或液体盒。

根据一个范例，集成打印盒300包括墨水容器310、打印头管芯100、柔性线缆330、导电焊盘340以及集成电路350。柔性线缆330粘附到打印盒300的两侧，并且包含利用导电焊盘340将集成电路350与打印头管芯100电连接的迹线。

集成打印盒300被安装到集成到打印机的机架内的支架中。当集成打印盒300被正确安装时，相对支架中的对应电触头按压导电焊盘340，从而允许打印机与集成打印盒300通信并控制集成打印盒300的电功能。例如，导电焊盘340允许打印机访问和写入集成电路350，并控制从打印头管芯100进行流体分配。

集成电路350可以包括EPROM(可擦除可编程只读存储器)，其包含各种信息，包括墨水盒的类型、包含于盒中的墨水的种类、对保留在墨水容器310中的墨水量的估计、校准数据、错误信息、集成打印头的识别、模拟序列号、以及安全性特征等。打印机可以基于包含于墨水集成电路350中的信息采取适当的动作，例如，通知用户墨水供应为低，或者更改模式以维持图像质量。在图示的范例中，集成电路350被示出为与打印头管芯100不同的分离元件。然而，在一些范例中，除了喷嘴和用于分配墨水的其它物理元件外，打印头管芯100可以包含集成电路350存储器。

为了创建图像，打印机在打印介质的件上移动包含集成打印盒300的机架。在适当的时间处，打印机经由支架中的电触头将电信号传送给打印盒300。电信号经过导电焊盘340，并通过柔性线缆330被路由到打印头管芯100。然后，打印头管芯100从容器310中喷射少量墨水小液滴到打印介质的表面上。这些液滴组合以形成打印介质表面上的图像。