加热装置及其制造方法与流程

1.本公开有关于一种加热装置，特别是有关于一种以薄膜晶体管驱动的加热装置。


背景技术：

2.目前利用ic制程将加热装置制作在硅基板上。由于受限晶圆尺寸，当欲制作大面积加热装置时，即需使用拼接方式，将较小尺寸的加热芯片，透过间隔对准与校正方式拼成较大尺寸加热模块。然而，使用拼接的方式制作，会造成制作成本提高，且无法大量生产。


技术实现要素：

3.根据本公开的一实施例，提供一种加热装置，包括：一基板；一薄膜晶体管，设置于该基板上，包括一栅极、一半导体层、一源极与一漏极；一加热组件，设置于该基板上；以及一桥接组件，分别电性连接该源极与该漏极的其中一者与该加热组件。
4.根据本公开的一实施例，提供一种加热装置的制造方法，包括：提供一基板；形成一半导体层于该基板上；形成一栅极于该半导体层上；形成一源极与一漏极于该栅极上；形成一加热组件于该基板上；以及形成一桥接组件于该基板上，使该桥接组件分别电性连接该加热组件与该源极与该漏极的其中一者。
附图说明
5.以下将配合所附附图详述本公开实施例。应注意的是，各种特征部件并未按照比例绘制且仅用以说明例示。事实上，组件的尺寸可能经放大或缩小，以清楚地表现出本公开实施例的技术特征。
6.图1根据本公开的一实施例，一种加热装置的电路配置图；
7.图2根据本公开的一实施例，一种加热装置的剖面示意图；
8.图3根据本公开的一实施例，一种加热装置的剖面示意图；
9.图4根据本公开的一实施例，一种加热装置的剖面示意图；
10.图5根据本公开的一实施例，一种加热装置的剖面示意图；
11.图6a根据本公开的一实施例，一种加热装置中加热组件与桥接组件的配置；
12.图6b根据本公开的一实施例，一种加热装置中加热组件与桥接组件的配置；
13.图7a根据本公开的一实施例，一种加热装置中加热组件与桥接组件的配置；
14.图7b根据本公开的一实施例，一种加热装置中加热组件与桥接组件的配置；
15.图8a～8i根据本公开的一实施例，一种加热装置制造方法的剖面示意图。
16.符号说明
17.10:加热装置
18.12:基板
19.14:缓冲层
20.16:半导体层
21.16a:源极区
22.16b:漏极区
23.18:第一绝缘层
24.20:第一金属层
25.22:第二绝缘层
26.23,25,25’,27:开孔
27.24:第二金属层
28.24a:源极
29.24b:漏极
30.26:第三绝缘层
31.28,400:加热组件
32.28a,28b:加热部
33.30:第三金属层
34.30a,30b:桥接组件
35.31:连接组件
36.32:阻障层
37.34:腔室
38.36:喷嘴板
39.38,700:喷嘴
40.40,500:进墨口
41.42:接合垫
42.44,44a,44b:接触孔
43.46:第四绝缘层
44.100:驱动电路
45.200:薄膜晶体管
46.300:外部电源供应电路
47.600:通道
具体实施方式
48.以下的公开内容提供许多不同的实施例以实施本案的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公开实施例叙述了一第一特征部件形成于一第二特征部件之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征部件与上述第二特征部件是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征部件形成于上述第一特征部件与上述第二特征部件之间，而使上述第一特征部件与第二特征部件可能未直接接触的实施例。
49.应理解的是，额外的操作步骤可实施于所述方法之前、之间或之后，且在所述方法的其他实施例中，部分的操作步骤可被取代或省略。
50.此外，其中可能用到与空间相关用词，例如「在
…
下方」、「下方」、「较低的」、「在
…
上方」、「上方」、「较高的」及类似的用词，这些空间相关用词是为了便于描述图示中一个
(些)组件或特征部件与另一个(些)组件或特征部件之间的关系，这些空间相关用词包括使用中或操作中的装置的不同方位，以及附图中所描述的方位。当装置被转向不同方位时(旋转45度或其他方位)，则其中所使用的空间相关形容词也将依转向后的方位来解释。再者，当述及一第一材料层位于一第二材料层上或之上时，包括第一材料层与第二材料层直接接触的情形，或者，其间亦可能间隔有一或更多其它材料层的情形，在此情形中，第一材料层与第二材料层之间可能不直接接触。在本公开一些实施例中，关于接合、连接的用语例如「连接」、「互连」等，除非特别定义，否则可指两个结构是直接接触，或者亦可指两个结构并非直接接触，其中有其它结构设于此两个结构之间。且此关于接合、连接的用语亦可包括两个结构都可移动，或者两个结构都固定的情况。
51.在说明书中，「约」、「大约」、「大抵」、「大致」、「实质上」、「相同」、「相似」的用语通常表示一特征值在一给定值的正负15％之内，或正负10％之内，或正负5％之内，或正负3％之内，或正负2％之内，或正负1％之内，或正负0.5％之内的范围。在此给定的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明「约」、「大约」、「大抵」、「大致」、「实质上」的情况下，仍可隐含「约」、「大约」、「大抵」、「大致」、「实质上」的含义。
52.应当理解的是，虽然本文使用术语「第一」、「第二」、「第三」等来描述不同的组件、部件、区域、层及/或区段，这些组件、部件、区域、层及/或区段不应当被这些术语所限制。这些术语可以仅被用于将一个组件、部件、区域、层或区段与另一组件、部件、区域、层或区段区分开来。因此，在不脱离本公开的技术的前提下，以下讨论的第一组件、部件、区域、层或区段可以被称为第二组件、部件、区域、层或区段。
53.除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇公开所属的一般技艺者所通常理解的相同涵义。能理解的是，这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在本公开实施例有特别定义。本公开加热装置可包括热喷墨影印装置，但不限于此。本公开可适用于任何需要将物体加热的装置。
54.请参阅图1，根据本公开的一实施例，提供一种加热装置10的电路配置图，并说明加热装置10的作动。
55.如图1所示，加热装置10包括驱动电路100、数个薄膜晶体管200、外部电源供应电路300、以及加热组件400。驱动电路100电性连接数个薄膜晶体管200，以控制薄膜晶体管200的开启与关闭。薄膜晶体管200的一端连接外部电源供应电路300，另一端连接加热组件400，加热组件400未与薄膜晶体管连接的一端连接共同电压源。墨水由进墨口500导入，经通道600充填于腔室(未图示)内。当驱动电路100开启薄膜晶体管200时，外部电源供应电路300提供电压，使电流到达加热组件400开始加热墨滴，墨滴受热膨胀后，即从喷嘴700喷发至欲打印的纸张上。
56.请参阅图2，根据本公开的一实施例，提供一种加热装置(heating device)10。图2为加热装置10的剖面示意图。
57.如图2所示，加热装置10包括基板12、缓冲层14、半导体层16、第一绝缘层18、第一金属层20、第二绝缘层22、第二金属层24、第三绝缘层26、加热组件28、第三金属层30、阻障层32、腔室34、喷嘴板36、喷嘴38、进墨口40、以及接合垫42。缓冲层14设置于基板12上。半导体层16设置于缓冲层14上。第一绝缘层18设置于缓冲层14上，并覆盖半导体层16。第一金属
层20设置于第一绝缘层18上(即第一绝缘层18设置于半导体层16与第一金属层20之间)。第二绝缘层22设置于第一绝缘层18上，并覆盖第一金属层20。第二金属层24设置于第一绝缘层18与第二绝缘层22上(即第二绝缘层22设置于第一金属层20与第二金属层24之间)，并透过第一绝缘层18与第二绝缘层22的通孔与半导体层16电性连接。第三绝缘层26设置于第二绝缘层22上，并覆盖第二金属层24。加热组件28设置于第三绝缘层26上。第三金属层30设置于第三绝缘层26上，并与第二金属层24及加热组件28电性连接。第四绝缘层46设置于第三绝缘层26上，并覆盖加热组件28与第三金属层30。阻障层32设置于第四绝缘层46上。腔室34为阻障层32所包围。喷嘴板36设置于阻障层32上。喷嘴板36开孔形成喷嘴38。进墨口40形成于基板12表面，并贯穿缓冲层14、第一绝缘层18、第二绝缘层22、第三绝缘层26、以及第四绝缘层46，与腔室34连接。接合垫42设置于第二金属层24上，并与外部电路(例如，软性印刷电路板(flexible printed circuit，fpc))(未图示)连接。
58.在部分实施例中，基板12可包括硬质基板，例如，玻璃基板，但本公开不限于此。在部分实施例中，基板12可包括软质基板，例如，聚酰亚胺(pi)基板，但本公开不限于此。若使用玻璃基板可克服硅晶圆在尺寸上的限制。
59.在部分实施例中，缓冲层14、第一绝缘层18、第二绝缘层22、第三绝缘层26、以及第四绝缘层46可包括有机材料或无机材料，例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或其组合，但本公开不限于此。
60.在部分实施例中，半导体层16可包括非晶硅、多晶硅或金属氧化物。在部分实施例中，第一金属层20与第二金属层24可包括钼、铝、铜、钛或其组合，例如钼/铝/钼、钛/铝/钛、或钛/铝/钼，但本公开不限于此，其他适合的导电材料亦适用于本公开。在图2中，第一金属层20(栅极)、半导体层16(有源层)、以及第二金属层24(源极24a与漏极24b)构成薄膜晶体管(tft)。
61.在部分实施例中，加热组件28可包括金属、金属合金、金属氧化物、或其组合。金属可包括ta、w、cr、mo、ti、zr、或hf，但本公开不限于此。在部分实施例中，用来制作加热组件28的金属氧化物材料可包括铟锡氧化物(ito)，但本公开不限于此。由于金属氧化物(例如，ito)的阻值高且经高温热处理后可具备阻值稳定的特性，因此相当适合作为加热组件28的材料。此外，由于加热组件28并非第二金属层24的一部分，属于分开设置的组件，因此不需考虑与第二金属层24的热匹配，材料选择性大，有利制程布局。在部分实施例中，第三金属层30可包括高熔点材料，例如，钼、钛、金属氧化物、或其组合，但本公开不限于此。在图2中，第三金属层30包括两个桥接组件(30a、30b)，桥接组件30a分别电性连接薄膜晶体管(tft)的漏极24b与加热组件28，桥接组件30b分别电性连接共同电压源与加热组件28，也就是，桥接组件30a的一部分设置于漏极24b上方，桥接组件30a的另一部分设置于加热组件28上方。以高熔点的桥接材料作为薄膜晶体管(tft)与加热组件28之间的电性连接，可有效维持薄膜晶体管(tft)与加热组件28连接区域的可靠度。在另一实施例中，桥接组件30a分别电性连接薄膜晶体管(tft)的源极24a与加热组件28。
62.以制程观点来看，若将薄膜晶体管(tft)直接与加热组件28连接，在高温制程条件下，极易产生金属互溶的现象，使薄膜晶体管(tft)与加热组件28间的连接点的阻抗升高，造成电性不稳定。以产品操作观点来看，由于加热组件28用于产热加热墨滴，大部分均维持高温状态，若将低溶点的源极24a或漏极24b邻接加热组件28，会严重影响产品可靠度。因此
本公开以高熔点材料的第三金属层30a作为桥接组件分别电性连接薄膜晶体管(tft)的漏极24b与加热组件28的设计，不但可稳定组件阻抗，在产品操作过程中，亦可维持一定的可靠度。
63.请参阅图3，根据本公开的一实施例，提供一种加热装置10。图3为加热装置10的剖面示意图。
64.图3所公开加热装置10的实施例类似图2所公开加热装置10的实施例，类似之处不再赘述，其主要差异在于桥接组件(第三金属层)30a与加热组件28的配置，在图3中，桥接组件30a的一部分设置于漏极24b的上方，而桥接组件30a的另一部分设置于加热组件28的下方。
65.请参阅图4，根据本公开的一实施例，提供一种加热装置10。图4为加热装置10的剖面示意图。
66.图4所公开加热装置10的实施例类似图2所公开加热装置10的实施例，类似之处不再赘述，其主要差异在于加热组件28的配置，在图4中，第一绝缘层18与第二绝缘层22分别包括镂空区域(未图标)对应加热组件28的位置，也就是，将对应加热组件28位置的第一绝缘层18与第二绝缘层22移除，使第三绝缘层26设置于缓冲层14上，如此一来，位于第三绝缘层26上的加热组件28亦将设置于缓冲层14上(即位于第一绝缘层18与第二绝缘层22形成的镂空区域内)，而不会位于第一绝缘层18与第二绝缘层22上。由于将对应加热组件28位置的第一绝缘层18与第二绝缘层22移除，因而避免了原本位于加热组件28下方的绝缘层受热应力的影响。
67.请参阅图5，根据本公开的一实施例，提供一种加热装置10。图5为加热装置10的剖面示意图。
68.图5所公开加热装置10的实施例类似图2所公开加热装置10的实施例，类似之处不再赘述，其主要差异在于桥接组件(30a、30b)与加热组件28的配置，在图5中，桥接组件(30a、30b)的一部分透过第三绝缘层26的接触孔44与加热组件28电性连接。第四绝缘层46设置于第三绝缘层26上，并覆盖桥接组件(30a、30b)。
69.请参阅图6a，根据本公开的一实施例，提供一种加热装置的部分结构。图6a为加热装置部分结构的上视图，以说明加热装置中加热组件28、桥接组件(30a,30b)与连接组件31的配置。
70.如图6a所示，加热组件28包括两沿着同一方向延伸的加热部(28a、28b)以及分别电性连接两加热部(28a、28b)的连接组件31。在图6a中，连接组件31直接搭接两加热部(28a、28b)，且连接组件31几乎与两加热部(28a、28b)重叠。
71.请参阅图6b，根据本公开的一实施例，提供一种加热装置的部分结构。图6b为加热装置部分结构的上视图，以说明加热装置中加热组件28、桥接组件(30a,30b)与连接组件31的配置。
72.如图6b所示，加热组件28包括两沿着同一方向延伸的加热部(28a、28b)以及分别电性连接两加热部(28a、28b)的连接组件31。在图6b中，连接组件31直接搭接两加热部(28a、28b)，而连接组件31包括未与两加热部(28a、28b)重叠的部分。基于此，即使当连接组件31与两加热部(28a、28b)在制作时出现制程偏移，仍有机会维持连接组件31与两加热部(28a、28b)之间接触面积在预设范围内，维持连接组件31与两加热部(28a、28b)之间接触电
阻的稳定。
73.请参阅图7a，根据本公开的一实施例，提供一种加热装置的部分结构。图7a为加热装置部分结构的上视图，以说明加热装置中加热组件28、桥接组件(30a,30b)与连接组件31的配置。
74.如图7a所示，加热组件28包括两沿着同一方向延伸的加热部(28a、28b)以及分别电性连接两加热部(28a、28b)的连接组件31。在图7a中，连接组件31分别透过接触孔(44a、44b)与两加热部(28a、28b)电性连接，且连接组件31几乎与两加热部(28a、28b)重叠。
75.请参阅图7b，根据本公开的一实施例，提供一种加热装置的部分结构。图7b为加热装置部分结构的上视图，以说明加热装置中加热组件28、桥接组件(30a,30b)与连接组件31的配置。
76.如图7b所示，加热组件28包括两沿着同一方向延伸的加热部(28a、28b)以及分别电性连接两加热部(28a、28b)的连接组件31。在图7b中，连接组件31与桥接组件(30a,30b)分别透过接触孔(44a、44b)与两加热部(28a、28b)电性连接，而连接组件31a包括未与两加热部(28a、28b)重叠的部分。
77.在第7a与7b的实施例中，由于连接组件31与桥接组件(30a,30b)是透过接触孔(44a、44b)与两加热部(28a、28b)电性连接，因此连接组件31与桥接组件(30a,30b)和加热部(28a、28b)的接触面积可透过接触孔的大小来控制，可改善因为制程偏移导致的接触面积不均的问题，维持连接组件31与两加热部(28a、28b)之间接触电阻的稳定。
78.根据第6a、6b、7a与7b图所示加热组件28与连接组件31的配置方式，不论是连接组件31直接搭接加热部(28a、28b)的方式，或是连接组件31与桥接组件(30a,30b)透过接触孔(44a、44b)与加热部(28a、28b)电性连接的方式，均可有效维持加热组件28与连接组件31之间的接触面积在预设范围内，进而维持加热组件28与连接组件31之间接触电阻的稳定。
79.请参阅图8a～8i，根据本公开的一实施例，提供一种加热装置(如图2所示)的制造方法。图8a～8i为加热装置制造方法的剖面示意图。
80.如图8a所示，提供基板12，其上依序形成有缓冲层14与半导体层16。
81.如图8b所示，对半导体层16进行掺杂制程，以形成源极区16a与漏极区16b。
82.如图8c所示，形成第一绝缘层18于缓冲层14上，并覆盖半导体层16。接着，形成第一金属层20(栅极)于第一绝缘层18上。
83.如图8d所示，形成第二绝缘层22于第一绝缘层18上，并覆盖第一金属层20。接着，对第一绝缘层18与第二绝缘层22进行蚀刻制程，以形成开孔23，露出半导体层16。
84.如图8e所示，填入第二金属层24于开孔23中，并与半导体层16电性连接，且延伸形成于第二绝缘层22上。第二金属层24于栅极20两侧形成源极24a与漏极24b。
85.如图8f所示，形成第三绝缘层26于第二绝缘层22上，并覆盖第二金属层24。接着，对第三绝缘层26进行蚀刻制程，以形成开孔(25、25’)，分别露出漏极24b与第二金属层24。
86.如图8g所示，形成加热组件28于第三绝缘层26上，位于漏极24b相对于栅极20的一侧。在部分实施例中，形成加热组件28的步骤包含对加热组件28执行一退火制程(annealing)。
87.如图8h所示，形成第三金属层30于第三绝缘层26上，并填入开孔25，以与漏极24b形成电性连接。形成于漏极24b上的第三金属层30为一桥接组件，分别电性连接加热组件28
与漏极24b。同时，形成接合垫42于第三绝缘层26上，并填入开孔25’，以与第二金属层24形成电性连接。在本实例中，形成加热组件28的步骤执行于形成桥接组件30的步骤之前。
88.如图8i所示，形成第四绝缘层46于第三绝缘层26上，并覆盖加热组件28与第三金属层30。接着，对第四绝缘层46与第三绝缘层26进行蚀刻制程，以形成开孔27，并露出接合垫42。
89.此外，进一步说明进墨口40的制作方式。当基板12选用玻璃基板时，可利用喷砂穿孔方式制作进墨口40。当基板12选用pi基板时，则可利用黄光蚀刻制程制作进墨口40。
90.根据本公开的一实施例，提供一种加热装置(如图3所示)的制造方法。图3所公开加热装置其制造方法的实施例类似图8a～8i所公开加热装置制造方法的实施例，类似之处不再赘述，其主要差异在于形成加热组件28的步骤执行于形成桥接组件30的步骤之后。
91.根据本公开的一实施例，提供一种加热装置(如图4所示)的制造方法。图4所公开加热装置其制造方法的实施例类似图8a～8i所公开加热装置制造方法的实施例，类似之处不再赘述，其主要差异在于将第一绝缘层18与第二绝缘层22的一部分移除，形成镂空区域，以及将加热组件28形成于基板12对应镂空区域的位置上。
92.根据本公开的一实施例，提供一种加热装置(如图5所示)的制造方法。图5所公开加热装置其制造方法的实施例类似图8a～8i所公开加热装置制造方法的实施例，类似之处不再赘述，其主要差异在于形成加热组件28的步骤执行于形成源极24a与漏极24b的步骤之前。
93.根据本公开的一实施例，提供一种加热装置(如图5所示)的制造方法。图5所公开加热装置其制造方法的实施例类似图8a～8i所公开加热装置制造方法的实施例，类似之处不再赘述，其主要差异在于在第三绝缘层26中，形成接触孔44，以使桥接组件30透过接触孔44与加热组件28电性连接。
94.本公开选用的玻璃基板或pi基板可克服传统硅晶圆在制作大面积喷墨头时所面临尺寸受限的问题。而使用薄膜晶体管(tft)作为开关组件不论在光罩数及制造成本上皆较使用金氧半场效晶体管(mosfet)作为开关组件更具优势。此外，在本公开中，由于电阻加热组件并非第二金属层的一部分，属于分开设置的组件，因此不需考虑与薄膜晶体管(tft)之间的热匹配问题，材料选择性大，有利制程布局。再者，本公开以高熔点的桥接材料作为薄膜晶体管(tft)与加热组件之间的电性连接，即便在高温制程条件下，仍可有效维持薄膜晶体管(tft)与加热组件连接区域的可靠度。以上种种特点使本公开相当适合应用于大面积喷墨头的制作。
95.上述一些实施例的部件，以便在本公开所属技术领域中具有通常知识者可以更理解本公开实施例的观点。在本公开所属技术领域中具有通常知识者应该理解，他们能以本公开实施例为基础，设计或修改其他制程和结构以达到与在此介绍的实施例相同的目的及/或优势。在本公开所属技术领域中具有通常知识者也应该理解到，此类等效的结构并无悖离本公开的精神与范围，且他们能在不违背本公开的精神和范围之下，做各式各样的改变、取代和替换。因此，本公开的保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。另外，虽然本公开已以数个较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本公开。
96.整份说明书对特征、优点或类似语言的引用，并非意味可以利用本公开实现的所有特征和优点应该或者可以在本公开的任何单个实施例中实现。相对地，涉及特征和优点
的语言被理解为其意味着结合实施例描述的特定特征、优点或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因而，在整份说明书中对特征和优点以及类似语言的讨论可以但不一定代表相同的实施例。
97.再者，在一个或多个实施例中，可以任何合适的方式组合本公开的所描述的特征、优点和特性。根据本文的描述，相关领域的技术人员将意识到，可在没有特定实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实现本公开。在其他情况下，在某些实施例中可辨识附加的特征和优点，这些特征和优点可能不存在于本公开的所有实施例中。