CN101058086A

CN101058086A - 流体喷射装置及其制造方法

Info

Publication number: CN101058086A
Application number: CN 200610075272
Authority: CN
Inventors: 沈光仁; 陈苇霖
Original assignee: BenQ Corp
Current assignee: BenQ Corp
Priority date: 2006-04-18
Filing date: 2006-04-18
Publication date: 2007-10-24

Abstract

一种流体喷射装置的制造方法。首先，形成一图案化的牺牲层于衬底上，形成一电镀起始层，至少包覆图案化的牺牲层。其后，形成一结构层于电镀起始层和衬底上，构图结构层，以形成一喷孔。接着，移除喷孔内的电镀起始层，移除牺牲层，以形成一流体腔。后续，形成一结构保护层选择性包覆结构层及电镀起始层。

Description

流体喷射装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种流体喷射装置及其制造方法，且特别是涉及一种微流体喷射装置及其制造方法。

背景技术

微流体喷射装置近来已广泛地运用于信息产业，例如喷墨打印机或类似设备中。随着微系统工程(micro system engineering)的逐步开发，此种流体喷射装置逐渐有其它众多领域的应用，例如燃料喷射系统(fuel injectionsystem)、细胞筛选(cell sorting)、药物释放系统(drug delivery system)、喷印光刻技术(print lithography)及微喷射推进系统(micro jet propulsion system)等。

图1揭示一种现有的流体喷射装置100，请参照图1，在衬底102中形成有流体腔104和流体通道106，而在衬底102上则形成一电镀起始层108，且电镀起始层108上形成一结构层110，然而，在此结构中，在喷孔112和流体腔104中仍会有一部分电镀起始层108裸露而接触到所填充的墨水，其会导致电镀起始层108被墨水侵蚀而使墨水变质或是电镀起始层108剥落。

发明内容

根据上述问题，本发明的目的为提供一种流体喷射装置及其制造方法，克服电镀起始层和结构层被墨水侵蚀所产生的相关问题，以获得稳定度较高及寿命较长的喷墨装置。

因此，根据上述目的，本发明提供一种流体喷射装置的制造方法。首先，形成一图案化的牺牲层于衬底上，形成一电镀起始层，至少包覆图案化的牺牲层。其后，形成一结构层于电镀起始层和衬底上，构图结构层，以形成一喷孔。接着，移除喷孔内的电镀起始层，移除牺牲层，以形成一流体腔。后续，形成一结构保护层选择性包覆结构层及电镀起始层。

本发明提供一种流体喷射装置的制造方法。首先，形成一图案化的牺牲层于衬底上，形成一电镀起始层，至少包覆图案化的牺牲层，其中电镀起始层为钛铜复合层。其后，形成一结构层于电镀起始层和衬底上，构图结构层，以形成一喷孔。接下来，移除喷孔内的电镀起始层，构图衬底背部晶面，以形成一流体通道暴露牺牲层。后续，移除牺牲层，以形成一流体腔，无电镀一结构保护层包覆结构层及电镀起始层，并填入两者间的界面，其中结构保护层包括一镍金属层直接接触结构层和电镀起始层，及一金金属层位于镍金属层上。

本发明提供一种流体喷射装置，包括一位于衬底上的结构层以形成一流体腔，其中结构层包括一喷孔，一位于流体腔的内壁上的电镀起始层和一具有抗化性的结构保护层，包覆电镀起始层、结构层及两者的界面。

附图说明

图1揭示一种现有的流体喷射装置。

图2A～图2F揭示本发明一实施例流体喷射装置的制造方法。

简单符号说明

100～流体喷射装置；102～衬底；

104～流体腔； 106～流体通道；

108～电镀起始层； 110～结构层；

112～喷孔； 200～衬底；

201～第一面； 202～控制栅极；

204～栅极介电层； 206～第一导电层；

207～源极； 209～漏极；

213～流体控制元件；215～加热元件；

217～接触焊盘； 216～电阻层；

218～第二导电层； 220～钝化层；

222～金属保护层； 224～牺牲层；

226～电镀起始层； 228～光致抗蚀剂层；

230～结构层； 232～喷孔；

234～流体通道； 236～流体腔；

238～结构保护层； 240～结构层和电镀起始层界面。

具体实施方式

以下将以实施例详细说明作为本发明的参考，且范例伴随着附图进行说明。在附图或描述中，相似或相同的部分使用相同的附图标记。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，以简化或是方便标示。附图中各元件的部分将以分别描述说明，值得注意的是，图中未绘示或描述的元件，可以具有各种本领域技术人员所知的形式。此外，当叙述一层位于一基板或是另一层上时，此层可直接位于基板或是另一层上，或是其间亦可以有中介层。

图2A～图2F为揭示本发明一实施例流体喷射装置的工艺剖面示意图，首先，请参照图2A，提供一衬底200，衬底200包括硅、玻璃，和/或其它材料，优选地，衬底200为一硅衬底，其后，在衬底200上形成一例如多晶硅或金属组成的控制栅极202，接着，形成例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅所组成的第一介电层204，覆盖控制栅极202和部分衬底200。后续，形成例如铝或铜的第一导电层206于栅极介电层204和部分衬底200上，其中，位于控制栅极202两侧的第一导电层206可分别用作源极207和漏极209，而控制栅极202及其相关电路为本实施例流体喷射装置的流体控制元件213。

接着，形成一例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅所组成的第二介电层208于部分第一导电层206、第一介电层204和衬底200上，需注意的是，第二介电层208暴露部分第一导电层206和部分的漏极207，以作为通孔(via)，后续，形成一电阻层216覆盖部份第一导电层206和部分源极207上，接着，形成一例如铝或铜的第二导电层218于电阻层216上，其中第二导电层218和电阻层216紧密连结。后续，以例如光刻蚀刻工艺构图第二导电层218和电阻层216，接着，图案化加热元件区的第二导电层218，使部分电阻层216裸露，如此，电阻层216和其下的第一导电层206构成一加热元件215。其后，形成一例如包括SiC和SiN的钝化层220于第二导电层218和电阻层216上，并形成一例如Ta所组成的金属保护层222于加热元件215的电阻层216上，后续，图案化钝化层220以形成接触焊盘217。

接下来，经由例如沉积或涂布，并进行光刻定义步骤，形成一构图的牺牲层224于衬底的第一面201上，在本实施例中第一面201即为与流体控制元件213的同一面。牺牲层224可以为例如氧化物的介电层或是例如光致抗蚀剂和/或聚合物的高分子层所组成，牺牲层224的厚度可介于2μm～100μm。

后续，请参照图2B，以例如物理气相沉积法(PVD)的蒸镀法或溅射法，形成电镀起始层226于钝化层220和牺牲层224上，电镀起始层226需和其下的牺牲层224有良好的附着性，优选地，电镀起始层226可包括钛金属层和位于钛金属层上的铜金属层，钛金属用于增进金属与芯片表面的附着力，厚度优选为小于1000埃，铜金属用以当电镀起始作用，厚度可约为2000埃～8000埃。此外，电镀起始层226也可包括钛金属层和位于钛金属层上的镍金属层。

接下来，请参照图2C，以旋转涂布法及后续的光刻工艺，形成一图案化的光致抗蚀剂层228，图案化的光致抗蚀剂层228覆盖电镀起始层226上的预定形成喷孔的位置、及预定形成结构层以外的区域。

接着，以一电镀方法，形成一例如镍的结构层230于电镀起始层226上，由于电镀起始层226被前述光致抗蚀剂层228覆盖的部分在电镀液中不会产生反应，因此，在电镀的工艺中，结构层230会形成在电镀起始层226未被光致抗蚀剂层228覆盖的部分，其中结构层230的厚度可介于5μm～100μm。后续，请参照图2D，以显影、剥离剂(stripper)或等离子体灰化移除上述光致抗蚀剂层228，而在移除上述光致抗蚀剂层228之后，可在结构层230中形成一喷孔232，接着，可以一蚀刻方法，移除喷孔232中的电镀起始层226。在此需注意的是，虽然本发明揭示上述移除光致抗蚀剂层228以形成喷孔232的方法，但本发明不限于此，本发明亦可先形成结构层230，再进行一光刻蚀刻步骤构图结构层230，以定义出喷孔232。在本发明的一优选实施例中，结构层的厚度大体上介于10μm～100μm之间。

接着，请参照图2E，进行一例如光刻蚀刻方法，或喷砂法，构图衬底的第二面203，以形成一流体通道234，暴露出牺牲层224，之后，经由流体通道234，以一蚀刻方法，移除牺牲层224，以形成连通流体通道234的流体腔236。当牺牲层224是高分子所组成时，可以等离子体灰化方法或是以剥离剂(stripper)移除高分子所组成的牺牲层224。本发明不限于此，亦即，形成流体通道234的步骤顺序可交换，例如，可先经由喷孔232移除牺牲层224，之后，再在衬底的第二面203形成流体通道234。

接下来，请参照图2F，进行一无电镀工艺，形成一例如3000埃～8000埃的结构保护层238，选择性的包覆结构层230、裸露出的电镀起始层226和/或两者的界面240，需注意的是，结构保护层238需对于结构层230及电镀起始层226具有良好的附着性。形成结构保护层238的工艺可包括下列步骤：首先，以无电镀方法镀上一层镍金属层于结构层230和裸露的电镀起始层226上，后续，以无电镀方法镀上一层金金属层于镍金属层上，结构保护层238的镍金属层和结构层230有良好的附着性，而金金属层则有良好的抗化性。

因此，根据本发明的上述实施例，结构层230、电镀起始层226和/或两者的界面240均包覆以具有良好抗化性的结构保护层238，使得流体腔236和流体通道234中的结构在长时间墨水接触下也不会遭受侵蚀，而获得稳定度较高及寿命较长的喷墨装置。

虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求所界定者为准。

Claims

1、一种流体喷射装置的制造方法，包括：

提供衬底；

形成图案化的牺牲层于该衬底上；

形成电镀起始层，至少包覆该图案化的牺牲层；

形成结构层于该电镀起始层和该衬底上；

构图该结构层，以形成喷孔；

移除该喷孔内的该电镀起始层；

移除该牺牲层，以形成流体腔；及

形成结构保护层选择性包覆该结构层及该电镀起始层。

2、如权利要求1所述的流体喷射装置的制造方法，其中该结构保护层具有抗化性。

3、如权利要求1所述的流体喷射装置的制造方法，其中该电镀起始层包括钛金属层和位于该钛金属层上的铜金属层。

4、如权利要求1所述的流体喷射装置的制造方法，其中该结构保护层对于该结构层及该电镀起始层具有良好的附着性。

5、如权利要求1所述的流体喷射装置的制造方法，其中该结构保护层包括直接接触该结构层和该电镀起始层的镍金属层，及位于该镍金属层上的金金属层。

6、如权利要求1所述的流体喷射装置的制造方法，其中该形成结构保护层选择性包覆该结构层及该电镀起始层的步骤采用无电镀工艺。

7、如权利要求1所述的流体喷射装置的制造方法，其中该结构层由镍金属所组成。

8、如权利要求1所述的流体喷射装置的制造方法，还包括构图该衬底，以形成流体通道，该流体通道连通该流体腔。

9、如权利要求1所述的流体喷射装置的制造方法，在该形成图案化的牺牲层于该衬底上的步骤之前，还包括形成流体驱动元件于该衬底上。

10、一种流体喷射装置的制造方法，包括：

提供衬底；

形成图案化的牺牲层于该衬底上；

形成电镀起始层，至少包覆该图案化的牺牲层，其中该电镀起始层为钛铜复合层；

电镀结构层于该电镀起始层和该衬底上；

构图该结构层，以形成喷孔；

移除该喷孔内的该电镀起始层；

构图该衬底，以形成流体通道暴露该牺牲层；

移除该牺牲层，以形成流体腔；及

无电镀结构保护层，该结构保护层包覆该结构层及该电镀起始层，并填入两者间的界面，其中该结构保护层包括直接接触该结构层和该电镀起始层的镍金属层，及位于该镍金属层上的金金属层。

11、如权利要求10所述的流体喷射装置的制造方法，其中该图案化的牺牲层由高分子所组成。

12、如权利要求10所述的流体喷射装置的制造方法，其中该结构层由镍金属所组成。

13、一种流体喷射装置，包括：

衬底；

结构层，位于该衬底上以形成流体腔，其中该结构层包括喷孔；

电镀起始层，位于该流体腔的内壁上；及

具有抗化性的结构保护层，包覆该电镀起始层、该结构层及两者的界面。

14、如权利要求13所述的流体喷射装置，其中该电镀起始层包括钛金属层和位于该钛金属层上的铜金属层。

15、如权利要求13所述的流体喷射装置，其中该结构保护层对于该结构层及该电镀起始层具有良好的附着性。

16、如权利要求13所述的流体喷射装置，其中该结构保护层包括直接接触该结构层和该电镀起始层的镍金属层，及位于该镍金属层上的金金属层。

17、如权利要求13所述的流体喷射装置，其中该结构层由镍金属所组成。

18、如权利要求13所述的流体喷射装置，其中该衬底为硅衬底。

19、如权利要求13所述的流体喷射装置，还包括流体驱动装置，位于该衬底上。

20、如权利要求13所述的流体喷射装置，其中还包括流体通道，位于该衬底中，连通该流体腔。