专利名称：液体喷射头、液体喷射装置以及该液体喷射头的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种液体喷射头、一种液体喷射装置以及一种制造该液体喷射头的方法。
背景技术：
近年来，在图像处理等领域中有着将单色硬拷贝向彩色硬拷贝转换的逐渐增长的需要。到目前为止，已经建议了例如升华型热转印系统、熔化热转印系统、喷墨系统、电照相系统以及热显影银盐系统等彩色拷贝系统。
在这些系统之中，喷墨系统是一个这样的系统其中让一记录液体(油墨)的液滴从设置在打印头中用作液体喷射头的喷嘴中飞离并附着于一个记录客体上，从而在记录目标上形成点。喷墨系统能利用一个简单的结构输出高质量的图像。根据使墨滴从喷嘴离开的系统的差别，喷墨系统可分类为静电吸引系统、连续震动产生系统(压电系统)以及热系统。
在上述系统之中，热系统是一个这样的系统其中通过对油墨的局部加热产生气泡，并且油墨由气泡经过喷嘴推出，从而喷到打印客体上。热系统能使用一简单的配置打印彩色图像。
在一个基于这样的一个热系统的打印头中，包括有多个用于加热油墨的加热元件，加热元件与一个用于驱动加热元件的驱动电路一起整体地形成在一个半导体基材上，驱动电路由一个逻辑集成电路构成。这样保证了，在这种类型的打印头中，加热元件以很高的密度配置从而使得能够可靠地驱动它们。
也就是说，在热系统的打印机中，加热元件必须以高密度布置，以获得高图像质量的打印效果。特别地是，为了获得对应于600DPI的打印效果，例如，加热元件必须以42.333μm的间距配置。向从这样高的密度布置的加热元件配置各个驱动元件是异常困难的。考虑到这一点，在打印头中，利用集成电路技术在半导体基材上形成多个转换晶体管等并连接至对应的加热元件，并且，进一步，转换晶体管由一个同样形成于半导体基材上的驱动电路进行驱动，从而可以很容易地并可靠地驱动加热元件。
更具体地，图11是一个示出了这种类型打印头中一个转换晶体管附近的结构的剖视图。打印头1具有这样的结构其中在一个硅基材2上形成有用于绝缘地分开MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)型场效应晶体管的设备间隔区，并且此后MOS型晶体管3等形成于设备间隔区之间，借此用于驱动加热元件的转换晶体管和一个用于驱动转换晶体管的驱动电路由通过半导体制造工艺形成的MOS型晶体管组成。
随后，层压一用于使MOS型晶体管3等绝缘的层间绝缘膜，然后给层间绝缘膜设置开口(接触孔)，继而形成第一层布线4和加热元件。这里，加热元件由钽(Ta)、氮化钽(TaNx)或者钽铝(TaAl)形成。随后，层压一使第一层布线4和随后的第二层布线等彼此绝缘的层间绝缘膜5，随后给层间绝缘膜5设置开口(通过孔)以形成第二层布线6，并且加热元件通过两层布线4、6连接至MOS型晶体管3。接着，继而在加热元件上形成氮化硅(Si3N4)绝缘保护层7和β-钽去空穴层。
在打印头1的制造中，然后将一感光树脂材料应用于这样设置有加热元件等的基材的整个表面上，所应用的感光树脂的多余部分通过曝光和显影步骤去除。进一步，一个由镍钻合金(Ni-Co)形成的喷嘴板附着在该细件的顶层，从而就形成了油墨液体腔、用于将油墨导入油墨液体腔的油墨管道以及喷嘴。打印头1具有这样的结构以致通过MOS型晶体管3将电压脉冲施加于加热元件上，以驱动加热元件，从而使墨滴喷射出。
在如上构造的打印头1中，仅仅构件元件的层叠不能避免由于绝缘保护层7表面上的布线4等而引起的台阶的产生，并且这样产生的台阶导致在形成于绝缘保护层7顶面上的树脂层表面上形成台阶，以致于在附着于树脂层的喷嘴板和树脂层表面之间产生一个间隙。在打印头1中，这样的一个间隙的产生会损坏树脂层和喷嘴板之间的粘合。
与此相关地，可以考虑应用美国专利No.6,450,622中公开的技术，利用一层SOG(Spin On Glass，玻璃上旋涂)膜消除这样的台阶，由此可以充分紧固地固定喷嘴板。这里，SOG膜利用一种方法形成，在该方法中，利用旋涂工艺将一种含有在酒精成分中用作溶剂的硅氧烷成分的涂覆型绝缘材料应用于基材表面上，从此逐渐增加从而填满台阶状部分，并且随后通过一种利用湿蚀刻和干蚀刻的深蚀刻工艺对这样形成的绝缘材料膜的整个表面进行深蚀刻。
然而，如果只是通过SOG膜消除台阶，在打印头1中会产生由于加热元件的驱动而引起的加热元件损坏的问题。具体地，当在油墨没有保存在油墨液体腔的情况下驱动加热元件时(所谓的空载驱动(no-load driving))，已经确认打印头1中加热元件的电阻会显著地升高并且去空穴层的表面会变黑，如图12中虚线a所示的相关区域。
图12中所示实施例对应于当矩形电阻膜8、9以预定的间隔并排形成的情况，电阻膜8、9的一侧末端通过布线6a彼此连接在一起，并且通过布线6b、6c将一个驱动电压施加于电阻膜8、9的另一侧末端上，由此一个加热元件由电阻膜8、9的串联所构成。另外，加热元件部分对应于从油墨液体腔侧开始以这样的顺序形成的情况膜厚为200nm去空穴层、膜厚为300nm的绝缘保护层7、膜厚为100nm的加热元件、由膜厚为400nm的二氧化硅膜构成的层间绝缘层5、膜厚为450nm的SOG膜、膜厚为250nm的氮化硅膜和膜厚为1130nm的二氧化硅膜等等。在这个实施例中，加热元件由一个0.8W的额定驱动功率所驱动。
在这一点上的详细研究表明，由于加热元件的驱动而出现的热会被传递至SOG膜，并且SOG膜自身会被热所分解，或者遗留在SOG膜中的溶剂成分会摆动，由此加热元件会被氧化和碳化，从而导致电阻的显著升高。
顺便提及，人们认为，对于加热元件的形成位置，SOG膜可以通过例如，湿蚀刻有选择地去除，从而可以防止加热元件的上述损坏。然而，SOG膜的湿蚀刻会使得所谓的突出部很显著，并且在形成第二层布线时的残留物会遗留在突出部部分，其结果是布线等会由于残留物而短路。
发明内容
本发明正是在考虑到上述情况而作出的。因此，本发明的一个目的是提供一种液体喷射头、一种液体喷射装置以及一种制造该液体喷射头的方法，它们使得即使是在通过形成SOG膜而阻止台阶产生的情况下也可防止加热元件损坏。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种液体喷射头，其包括用于对保持在一液体腔中的液体进行加热的加热元件，以及用于驱动加热元件的半导体设备。加热元件和半导体设备在一基底上整体形成。液体的液滴通过由半导体设备驱动加热元件而从预定喷嘴喷射出。置于半导体设备上的一层间绝缘膜的一部分由一涂覆型绝缘膜形成。涂覆型绝缘膜通过至少多次重复下述处理而形成通过应用于基底表面而构成一涂覆型绝缘材料膜的处理，以及对基底的表面进行蚀刻而从加热元件形成区域中基本上法除涂覆型绝缘材料膜的处理。
根据本发明的另一个方面，提供了一种液体喷射装置，用于向一物体提供从液体喷射头喷射出的液滴。液体喷射头包括用于对保持在一液体腔中的液体进行加热的加热元件和用于驱动加热元件的半导体设备。加热元件和半导体设备在一基底上整体形成。加热元件由半导体设备驱动以加热保持在液体腔中的液体，从而通过喷嘴喷射液体的液滴。置于半导体设备上的一层间绝缘膜的一部分由一涂覆型绝缘膜形成。涂覆型绝缘膜通过至少多次重复下述处理而形成通过应用于基底的表面而构成一涂覆型绝缘材料膜的处理，以及通过对基底的表面进行蚀刻而从加热元件形成区域中基本上去除涂覆型绝缘材料膜的处理。
根据本发明的又一个方面，提供了一种制造液体喷射头的方法，该液体喷射头包括对保特在液体腔中的液体进行加热的加热元件，以及用于驱动加热元件的半导体设备。加热元件和半导体设备在一基底上整体形成。通过由半导体设备驱动加热元件而使液体的液滴从预定喷嘴喷出。该方法包括以下步骤由一涂覆型绝缘膜形成置于所述半导体设备上的一层间绝缘膜的一部分，和通过至少多次重复下述处理而形成涂覆型绝缘膜通过应用于基底的表面而构成一涂覆型绝缘材料膜的处理，和通过对基底的表面进行蚀刻而从加热元件形成区域中基本上去除涂覆型绝缘材料膜的处理。
根据本发明的一个方面，提供了液体喷射头，该液体喷射头包括用于对保持在一液体腔中的液体进行加热的加热元件和用于驱动加热元件的半导体设备。加热元件和半导体设备在一基底上整体形成。通过由半导体设备驱动加热元件而使液体的液滴从预定喷嘴喷出。置于半导体设备上的一层间绝缘膜的一部分由一涂覆型绝缘膜形成，由此有可能通过设置SOG膜而阻止台阶的产生以及增强树脂层和喷嘴板之间的粘着。另外，根据本发明的第一个方面，涂覆型绝缘膜通过至少多次重复下述处理而形成通过应用于基底的表面而构成涂覆型绝缘材料膜的处理，和从加热元件形成区域中基本上去除涂覆型绝缘膜的处理，由此即使是在通过设置SOG膜而防止台阶产生的情况下也能防止加热元件的损坏。
根据本发明的另一个方面和又一个方面，可提供一种液体喷射装置和一种制造液体喷射头的方法，由此即使是在通过设置SOG膜而防止台阶的产生的情况下也可防止加热元件的损坏。
从下面的说明书和所附权利要求书中，并结合附图，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将会更明显。在附图中图1A和1B是剖视图，其示出了形成一个应用于本发明第一个具体实施例的行式打印机中的打印头组件的层间绝缘膜的步骤；图2是一个透视图，其示出了根据本发明第一实施例的行式打印机；图3是一个透视图，其以放大的比例示出了图2所示打印头组件的与墨滴喷射相关的部分；图4是一个剖视图，其示出了图2所示打印头组件的与墨滴喷射相关的部分；图5A和5B是剖视图，其示出了形成图4所示打印头芯片的一个步骤；图6是一个剖视图，其示出了在图5B步骤之后的步骤；图7A和7B是剖视图，其示出了在图1B步骤之后的步骤；图8A和8B是剖视图，其示出了在图7B步骤之后的步骤；图9是一个剖视图，其示出了在通过图1A和1B中的步骤而形成的层间绝缘膜中与台阶相关的部分；图10是一个剖视图，其示出了通过图1A和1B中的步骤而形成的层间绝缘膜的一个加热元件附近区域；图11是一个剖视图，其示出了在一个根据相关技术的打印头中的晶体管附近的结构；图12是一个平面图，其示出了加热元件的损坏。
具体实施例方式
现在，参考所需的附图，详细描述本发明的具体实施例。
第一具体实施例(1)具体实施例的结构图2是一个示出本发明的行式打印机的透视图。行式打印机11是一个整行型行式打印机，其包括一个大致矩形的打印机主体12。行式打印机11构成为通过一个形成于打印机主体12前表面中的托盘入口安装有一个包含有一张作为打印客体的纸张13的纸张托盘14，由此可以供应纸张13。
在行式打印机11的运行中，当纸张托盘14通过托盘入口安装在打印机主体12中时，通过一个设在打印机主体12中的供纸辊的转动，纸张13从纸张托盘14向打印机主体12的背面供给，并且纸张13的供应方向由一个设在打印机主体11后面上的反向辊切换至前表面方向。在行式打印机11中，其供应方向已经被切换至前表面方向的纸张13是这样地供给以使得其横越过纸张托盘14并且通过一个置于行式打印机11前表面侧上的出纸口排出到托盘15上。
在行式打印机11中，在一个顶端表面上设有一个顶盖16，并且一个打印头盒18可更换地放置于顶盖16的内侧上并且处于一个如箭头A所示的朝向前表面方向的供纸通道的中间位置上。
这里，打印头盒18是一个使用四种颜色的整行型打印头，即黄色、洋红、青色和黑色，并且在顶面上设置单独的彩色油墨槽19Y、19M、19C和19K。打印头盒18由一个打印头组件20和一个打印头盖21构成，该打印头组件20是一个涉及油墨槽19Y、19M、19C和19K的打印头组件，在不使用时，该打印头盖21封闭设在打印头组件20中的喷嘴列以防止油墨变干。因此，在行式打印机11中，驱动设于打印头盒18中的打印头组件20以将各个彩色墨滴沉积于纸张13上，由此可以彩色地打印出期望的图像等等。
图3是一个局部剖视图，从纸张13这一侧看，其以放大的比例示出了与打印头组件20的墨滴D的喷射相关的部分。打印头组件20通过一种方法制造，在该方法中带有用于形成油墨液体腔22等的一个隔板23的打印头芯片24被顺序地粘附到一个打印头框架上，并且打印头芯片24通过结合端子26进行接线。
打印头芯片24包含有多个加热元件27、驱动该多个加热元件27的驱动电路、用于输入用于驱动驱动电路的电源的垫片28等等，从喷嘴板25这个侧看，其形成为一个矩形整体形状中，并且多个加热元件27沿着矩形形状的一个长边以预定的节距放置。
打印头芯片24具有一种这样的结构其中油墨液体腔22的隔板23形成为梳齿形以使得在一侧可打开，由此在该侧上形成油墨管道，并且在相应油墨槽19Y、19M、19C、19K中的油墨可以由油墨管道导入各自的油墨液体腔22中，而且这样导入油墨液体腔22中的油墨可以通过驱动加热元件27进行加热。
打印头芯片24包含有由一种方法形成的隔板23，在该方法中，在一个半导体晶片阶段，在加热元件27的侧面上层压有一种可曝光固化的干膜阻挡剂，并且随后利用光刻工艺将干膜阻挡剂等的在油墨液体腔中的部分去除。
另一方面，喷嘴板25是一个带有一列根据纸张的宽度分别对应于黄色、洋红、青色和黑色油墨的喷嘴29的板状元件，并且该喷嘴板通过一种电铸技术形成。喷嘴板25带有一个控制开口30，用于以一种交错排列的方式将各个打印头芯片24分别引线结合至结合终端26，并且其间具有喷嘴29的排列。
图4是一个剖视图，其示出了设置于打印头组件20中的打印头芯片附近的结构。打印头芯片24是由一种方法制造的，在该方法中，利用一个硅基底通过一种半导体制造工艺将对应于多个芯片的部分集中地形成于一个半导体晶片上，并且通过划线将这些部分分成芯片。
具体地，如图5A所示，在打印头芯片24的制造中，对一个由一个晶片构成的硅基底31进行清洁，然后在其上构造一氮化硅(Si3N4)膜。随后，在打印头芯片24的制造中，通过一个光刻步骤和一个活性离子蚀刻步骤对硅基底31进行处理，从而将氮化物膜从除了要形成晶体管的预定区域之外的其它区域上去除。于是，打印头芯片24就在硅基底31上的要形成晶体管的区域中设置有氮化硅膜。
随后，在打印头芯片24的制造中，通过一个热氧化步骤，在失去氮化硅膜的区域中形成一层膜厚为500nm的热二氧化硅膜，并且形成多个通过一热二氧化硅膜将晶体管间隔开的设备间隔区域(LOCOS硅的局部氧化(LocalOxidation of Silicon))。顺便提及，设备间隔区域32通过随后的处理最终形成为260nm的膜厚。
接下来，在打印头芯片24的制造中，清洁硅基底31，然后在晶体管形成区域形成一个用作门电路的热氧化膜，接下来是一个清洁处理，并且通过CVD(Chemical Vapor Deposition，化学汽相沉积)工艺形成一个膜厚达100nm的多晶硅膜。随后，利用一种WF6+SiH4基气体或一种WF6+SiH2C12基气体通过CVD工艺形成一个膜厚达100nm的硅化钨膜。顺便提及，硅化钨膜可以通过溅射法形成。另外，通过平版印刷步骤对门电路区域进行曝光，并且利用一种SF6+HBr基混合气体进行干蚀刻以将热氧化膜、多晶硅膜和硅化钨膜的多余部分去除，由此形成多个由一个门电路氧化膜33、一个多晶硅膜34和一个硅化钨膜35构成的多晶金属硅化物结构的门电极。在该具体实施例中，门电路长度不超过2μm。
随后，通过离子注入步骤和热处理步骤处理硅基底31，以形成一个低浓度扩散层37，并且通过离子注入步骤和热处理步骤进一步对硅基底31进行处理以形成源区和漏极区，由此生产出MOS型晶体管43、44。这里，低浓度扩散层37是一个用于保护门电路和漏极之间的耐电压性的电场缓冲层。另外，转换晶体管43是一种具有约25V的耐电压性的MOS型激励晶体管，并且用于驱动加热元件。另一方面，转换晶体管44是一个用于构成一个用于控制激励晶体管43的集成电路的晶体管，并且在5V的电压下工作。
在打印头芯片24的制造中，如图5B所示，通过CVD工艺依次形成膜厚分别为100nm和500nm的、由一个二氧化硅膜构成的NSG(无掺杂型硅酸盐玻璃)膜和由一个掺杂有硼和磷的二氧化硅膜构成BPSG(硼磷硅酸盐玻璃)膜，由此形成总膜厚为600nm的第一层层间绝缘膜45。
随后，利用C4F8/CO/O2/Ar基气体通过离了反应蚀刻工艺在一个硅半导体分散层(源极/漏极)上形成多个接触孔46。
另外，在打印头芯片24的制造中，通过用稀释的氢氟酸进行清洗，从由接触孔46露出的硅半导体分散层的表面上将一层自然氧化膜去除，并且此后通过溅射工艺顺序地形成膜厚为30nm的钛膜、膜厚为70nm的钛的氮氧化物阻挡金属膜、膜厚为30nm的钛膜以及膜厚为500nm的铝膜，该铝膜中添加有1％原子百分数的硅或者0.5％原子百分数的铜。随后，在打印头芯片24的制造中，形成有一个作为预防反射膜的膜厚为25nm的钛的氮氧化物膜，由此形成一层布线材质的膜。
接下来，进行一个光刻步骤和一个干蚀刻步骤以有选择地去除布线材质的膜，从而形成第一层布线47。在打印头芯片24中，用于构成驱动电路的MOS型晶体管43由这样形成的第一层布线47连接起来，从而形成一个逻辑集成电路。
在打印头芯片24的制造中，下一步，如图6所示，进行一个用TEOS(四乙氧基甲硅烷(tetraethoxysilane)Si(OC2H5)4))作为原料的CVD工序，以形成一个作为层间绝缘膜的二氧化硅膜(下文中称作TEOS膜)，并且在由于进一步形成布线47而产生的台阶部分形成一SOG膜，由此形成了用于在第一层布线47和随后的第二层布线之间进行绝缘的第二层层间绝缘膜48。
这里，在本具体实施例中，TEOS膜的构建和SOG膜的形成重复多次，由此形成层间绝缘膜48。在SOG膜的形成中，为了确保SOG膜不会离开形成加热元件的区域，利用干蚀刻法进行蚀刻直到暴露出下层的TEOS膜。顺便提及，在本具体实施例中，将石英玻璃作为主要成分的无机SOG、烷基硅氧烷聚合物作为主要成分的有机SOG、烷基硅倍半氧烷(alkylsilsesquioxane polymer)聚合物作为主要成分的有机SOG以及氢化硅倍半氧烷(hydrogenatedsilsesquioxane)聚合物作为主要成分的无机SOG中的任何一个用作涂覆型绝缘材料，并且将一种CHF3/CF4/Ar气体用于干蚀刻。除此之外，一种用聚芳基醚作为主要成分的低介电常数材料也可以用作涂覆型绝缘材料。
具体地，如图1A所示，在打印头芯片24中，构建成膜厚达400nm的第一层TEOS膜51。而且，第一层绝缘材料膜52通过利用旋涂工艺施加一种涂覆型绝缘材料形成为590nm的膜厚，从而绝缘材料膜52在台阶部分的膜厚大于台阶之外的其它部分。
随后，如图1B所示，利用一种混合气等离子体通过一个干蚀刻工序将硅基底31的整个表面蚀刻为膜厚340nm。通过蚀刻，如图7A所示，留下台阶部分处的绝缘材料膜52以形成第一层SOG膜53，而台阶部分之外的其它部分处的绝缘材料膜52被完全去除，从而暴露出其下的TEOS膜51。
接下来，构成膜厚为300nm的第二层TEOS膜54，并且构成膜厚为590nm的第二层绝缘材料膜55，如图7B所示。而且，如图8A所示，利用一种混合气等离子体通过一个干蚀刻工序将硅基底31的整个表面蚀刻为膜厚540nm，从而在由于第一层SOG膜53而留下的台阶部分上形成第二层SOG膜56，如图8B所示。
在打印头芯片24中，随后，构成膜厚为300nm的第三层TEOS膜57，从而形成总膜厚为440nm的层间绝缘膜48，其具有由SOG膜53、56填平的TEOS膜51、54、57的部分。
在本具体实施例中，用于构成涂覆型绝缘材料膜的处理以及用于通过蚀刻工艺将加热元件的形成区域中的绝缘材料膜大致去除的处理重复两次，从而通过SOG膜防止了台阶的产生，即使是涉及布线47的台阶厚度很大；除此之外，加热元件的形成区域中的绝缘材料膜52、55可以可靠地去除，从而防止加热元件的损坏。
另外，在用于形成这样的SOG膜的蚀刻中，使用了干蚀刻，从而可以有效地避免由于使用湿蚀刻时产生的突出部而引起布线的短路等。
顺便提及，在本具体实施例的打印头组件20中，膜厚为440nm的层间绝缘膜48、膜厚为600nm的层间绝缘膜45、膜厚为260nm且形成于加热元件的形成区域中的设备间隔区域32，被用作膜厚为1.3μm的用来聚积加热元件的热量的蓄热层，从而可以充分地对油墨进行加热。
在打印头芯片24的制造中，在这样形成层间绝缘层48之后，利用溅射装置形成一个膜厚为50至100nm的β-钽膜，从而在硅基底31上形成一个电阻膜。顺便提及，溅射条件为200至400度的晶片加热温度、2至4kw的直流外加电源以及25至40sccm的氩气流速。随后，在打印头芯片24的制造中，进行一个光刻步骤和利用一种BCl3/Cl2气体所进行的一个干蚀刻步骤以有选择地去除一个由布线将其一侧端连接起来的正方形或后弯形电阻膜，从而形成电阻为40至100Ω的加热元件27。
在打印头芯片24中，随后，如图4所示，利用CVD工艺形成一个膜厚为300nm的二氧化硅膜，从而为加热元件27形成一层绝缘保护层61。接下来，进行一个光刻步骤和利用一种CHF3/CF4/Ar气体进行的一个干蚀刻步骤以去除预定位置处的二氧化硅膜，从而暴露出用于将加热元件27连接至布线的部分。进而，进行一个利用一种CHF3/CF4/Ar气体所进行的干蚀刻步骤以形成带有开口的层间绝缘膜48，通过孔62而形成。
而且，在打印头芯片24中，通过溅射工艺随后形成一个膜厚为200nm的钛层，和一个膜厚为600nm的铝层，该铝层中添加有1％原子百分比的硅或者0.5％原子百分比的铜。随后，在打印头芯片24中，构成一个膜厚为25nm的氮氧化钛层，以形成一个反射阻挡层。通过这些操作，在打印头芯片24中，形成一个由添加有硅或铜的铝构成的布线材料层。
随后，进行一个光刻步骤和一个利用一种BCl3/Cl2气体所进行的干蚀刻步骤以有选择地去除布线材料层，以形成第二层布线63。在打印头芯片24中，电源线布线和地线布线由第二层布线63构成，并且形成有一个将激励晶体管连接至加热元件27的布线。顺便提及，留在加热元件27上的氮化硅膜61起保护层的作用以保护加热元件27免受用于在蚀刻步骤中进行蚀刻以形成布线的氯基的作用。除此之外，在氮化硅膜61中，在蚀刻步骤中暴露在氯基之下的部分的膜厚从300nm减小至100nm。
接下来，在打印头芯片24中，利用等离子体CVD工艺构成膜厚为200至400nm的用作油墨保护层和绝缘层的氮化硅膜64。而且，在热处理炉中，在400度、添加有4％氢气的氮气气氛或者100％的氮气气氛中进行60分钟的热处理。这保证了，在打印头芯片24中，晶体管43和44稳定地运行，并且第一层布线47和第二层布线63之间的连接稳定，从而降低接触电阻。
在打印头芯片24中，随后，形成膜厚为100至300nm的去空穴材料层，并且利用一种BCl3/Cl2气体对去空穴材料层进行急速拍打，以形成去空穴层65。在这个实施例中，利用一个直流磁控管溅射装置使用钽作为靶材形成由β-钽构成的去空穴层65。这里，去空穴层65是在由于驱动加热元件27而使在油墨液体腔22中产生的气泡消失时，通过吸收物理损伤(空穴)而保护加热元件27，或者保护加热元件27免受由于驱动加热元件27而被加热至高温的油墨的化学作用的保护层。
随后，在打印头芯片24中，应用一种光敏有机树脂，其对应于油墨液体腔22和油墨管道的部分通过曝光和显影步骤去除，然后对余下的有机树脂进行固化，以形成油墨液体腔22的隔板23、油墨管道的隔板23等。通过对以上述方式在硅基底31上形成的多个打印头芯片部分进行划线从而形成打印头芯片24。
(2)具体实施例的运行在如上所述构成的行式打印机11(图2)中，打印头盒18由图像数据、文字数据等驱动并用于打印，然后，当作为打印目标的纸张13由一个预定的供纸机构供给时，墨滴从设在打印头盒18中的打印头组件20中喷出，并且墨滴附着于供给的纸张13上，从而打印出图像、文字等。对应于此，在打印头盒18的打印头组件20中(图2和3)，墨罐19Y、19M、19C和19K中的油墨被导入至打印头芯片24中的油墨液体腔22里，并且通过驱动加热元件27从而加热油墨液体腔22中的油墨，从而墨滴D从设在喷嘴板25中的喷嘴29喷出。通过这些操作，在行式打印机11中，可以打印出预定的图形等。
通过排列设有多个加热元件27的打印头芯片24(图4-6)、用于驱动加热元件27的晶体管43、构成用于控制晶体管43的一个集成电路的晶体管44等等以及设有用于喷射墨滴的喷嘴29的喷嘴列和电铸形成的孔30的板状喷嘴板25(图3)，从而制造出打印头组件20。由喷嘴29组成的喷嘴列沿着打印目标的纸张宽度形成，从而构成一个整行型行式打印头，与具有串行打印头的打印机头相比其可以以更高的速度打印所需的图像等。
在这样的一个打印头组件20中，如图9所示，层间绝缘膜48的那些置于晶体管43顶面上的与由于布线47而产生的台阶有关的部分，由SOG膜以及平整层间绝缘膜48表面的SOG膜形成，从而可以提高树脂层和喷嘴板25之间的粘着。
在打印头组件20中，带有这样使用的SOG膜，有可能会导致加热元件27的损坏。具体地，在行式打印机11中，如果SOG膜53、56遗留在加热元件27的下面上，加热元件27的电阻也会由于所谓的空载驱动而升高，从而导致墨滴D不能稳定地喷射。
在本具体实施例中，然而，在构成TEOS膜51之后，将涂覆型绝缘材料应用于基底表面上以构成绝缘材料膜52，并且对基底31的整个表面进行蚀刻直到暴露出加热元件27形成区域中的TEOS膜51，从而可靠地去除加热元件27形成区域中的绝缘材料膜52。另外，多次重复这些步骤以顺序地形成TEOS膜54、SOG膜56和TEOS膜57，从而形成表面平整的层间绝缘膜48，即使是在由于布线47而形成的台阶具有很大的厚度(图1和7-8)的地方。于是，在打印头组件20中，可以防止加热元件27的损坏，即使是在台阶的产生被SOG膜所阻止的地方。
实际上，从由上述打印头组件20所驱动的加热元件27的电阻的实施测力结果中，可以观察到电阻的微小变化。另外，当在扫描电子显微镜(SEM)下对加热元件27附近进行观察时，如图10所示，在层间绝缘膜48中只能看到TEOS膜51、54、57，可以确认通过可靠地去除SOG膜53、56可以防止加热元件27的损坏。
另外，当利用干蚀刻作为蚀刻工艺用于SOG膜53、56的形成时，有可能能有效地避免布线等由于使用湿蚀刻时产生的突出部而出现的短路。
(3)具体实施例的效果根据上述构造，通过至少多次重复进行用于构成涂覆型绝缘材料膜的处理以及用于在加热元件形成区域通过蚀刻基本上去除绝缘材料膜的处理，可以防止加热元件的损坏，即使是在SOG膜阻止了台阶的产生的地方。
除此之外，由于利用干蚀刻作为蚀刻工艺用于SOG膜的形成，可以有效地避免布线等由于使用湿蚀刻时产生的突出部而出现的短路。
第二具体实施例虽然在上述具体实施例中已经描述了通过重复两次应用涂覆型绝缘材料膜以及蚀刻来形成SOG膜，从而防止台阶产生的情形，但是本发明并不限于这种模式；例如，涂覆型绝缘材料膜和蚀刻的应用可以重复三次或更多次，通过重复该处理至少多次可以获得与上述具体实施例相同的效果。
另外，虽然在上述具体实施例中已经描述了可靠地去除加热元件形成区域的绝缘材料膜的情形，但是本发明并不限于这种模式。绝缘材料膜也可以留在加热元件形成区域中，其范围应当在不会导致加热元件损坏的范围内，从而通过将绝缘材料膜蚀刻掉至基本上将加热元件形成区域中的绝缘材料膜去除的程度能够获得与上述具体实施例相同的效果。
而且，虽然在上述具体实施例中已经描述了通过多次重复TEOS膜的构成和SOG膜的形成从而形成层间绝缘膜的情形，但是本发明并不限于这种模式。也就是说，在基本上将加热元件形成区域中的绝缘材料膜去除的情形中，可以广泛地采用各种模式，例如构成TEOS膜然后在台阶部分重复多次地形成SOG膜从而形成层间绝缘膜的模式、在台阶部分重复多次地形成SOG膜然后构成TEOS膜从而形成层间绝缘膜的模式，等等。顺便提及，当采用这些模式中的一种时，和上述具体实施例相比，可以简化层间绝缘层的形成。
除此之外，虽然在上述具体实施例中已经描述了从SOG膜形成用于在布线之间绝缘的层间绝缘膜的一部分的情形，但是本发明并不限于这种模式。也就是说，可以广泛地采用各种模式，例如从SOG膜形成由氮化硅膜组成的绝缘保护层的一部分的模式、从SOG膜形成置于晶体管上的层间绝缘膜的一部分的模式，等等。
另外，虽然在上述具体实施例中已经描述了通过将本发明应用于一个整行型行式打印机的彩色打印头从而形成四个喷嘴列的情形，但是本发明并不限于这种模式。也就是说，本发明可以广泛地应用于各种数目喷嘴列的情形，例如，将本发明应用于一个整行型行式打印机的黑白色打印头从而形成一个喷嘴列的情形。
除此之外，虽然在上述具体实施例中已经描述了将本发明应用于一个使用纸张作为打印目标的打印机或打印头的情形，但是本发明并不限于这种模式。也就是说，本发明可以广泛地应用于使用各种材料作为打印目标的打印机或打印头，例如，将一种液体、染料等作为图案形成材料从喷嘴喷射的情形。
本发明并不限于上述优选具体实施例的细节。本发明的范围应当由所附的权利要求所限定，并且因此所有落入权利要求等同范围内的变型或修改应当包括在本发明内。
权利要求
1.一种液体喷射头，其包括用于对保持在一液体腔中的液体进行加热的加热元件，和用于驱动所述加热元件的半导体装置，所述加热元件和所述半导体装置在一基底上整体形成，通过由所述半导体装置驱动所述加热元件而使所述液体的液滴从预定喷嘴喷出，其中，置于所述半导体装置上的一层间绝缘膜的一部分由涂覆型绝缘膜形成，以及所述涂覆型绝缘膜通过至少多次重复下述处理而形成通过应用于所述基底的表面而构成一涂覆型绝缘材料膜的处理，和通过对所述基底的表面进行蚀刻而从加热元件形成区域中基本上去除所述涂覆型绝缘材料膜的处理。
2.如权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于所述蚀刻是干蚀刻。
3.一种用于将从液体喷射头喷射出的液滴供给至一物体的液体喷射装置，其中，所述液体喷射头包括用于对保持在一液体腔中的液体进行加热的加热元件和用于驱动所述加热元件的半导体装置，所述加热元件和所述半导体装置在一基底上整体形成，所述加热元件由所述半导体装置驱动，以加热保持在所述液体腔中的所述液体，从而通过喷嘴喷射所述液体的液滴，置于所述半导体装置上的一层间绝缘膜的一部分由涂覆型绝缘膜形成，以及所述涂覆型绝缘膜通过至少多次重复下述处理而形成通过应用于所述基底的表面而构成一涂覆型绝缘材料膜的处理，和通过对所述基底的表面进行蚀刻而从加热元件形成区域中基本上去除所述涂覆型绝缘材料膜的处理。
4.一种制造液体喷射头的方法，该液体喷射头包括用于对保持在一液体腔中的液体进行加热的加热元件，和用于驱动所述加热元件的半导体装置，所述加热元件和所述半导体装置在一基底上整体形成，通过由所述半导体装置驱动所述加热元件而使所述液体的液滴从预定喷嘴喷射，所述方法包括以下步骤由涂覆型绝缘膜形成置于所述半导体装置上的一层间绝缘膜的一部分，以及通过至少多次重复下述处理而形成所述涂覆型绝缘膜通过应用于所述基底的表面而构成一涂覆型绝缘材料膜的处理，和对所述基底的表面进行蚀刻而从加热元件形成区域中基本上去除所述涂覆型绝缘材料膜的处理。
全文摘要
本发明涉及一种液体喷射头、一种液体喷射装置以及制造该液体喷射头的方法。本发明尤其可以应用于热系统的喷墨打印机。构成涂覆型绝缘材料膜的处理和通过蚀刻从而从加热元件形成区域中基本上去除涂覆型绝缘材料膜的处理重复至少多次，从而即使是在通过提供SOG膜而防止台阶产生的情况下也能防止加热元件的损坏。
文档编号B41J2/14GK1616232SQ200410100590
公开日2005年5月18日 申请日期2004年10月22日 优先权日2003年10月24日
发明者宫本孝章, 河野稔, 立石修 申请人:索尼株式会社