CN109313154B - 设置在层中的导线 - Google Patents
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Abstract
描述了设置在层中的导线。示例装置包括管芯，该管芯包括硅层和耦合到该硅层的第一层。示例装置导线与将在硅层中形成流体供给槽的位置的周界相邻地设置在第一层中。该导线具有对应于流体供给槽是否是有缺陷的电特性。
Description
背景技术
流体喷射设备(例如喷墨打印设备)用于将打印材料(例如墨水)施加到打印表面(例如纸张)上。流体喷射设备通常包括在(一个或多个)流体喷射管芯中形成的流体供给槽(fluid feed slot)(例如喷墨槽)，打印材料通过该流体供给槽被发射到打印表面上。在一些情况下，经由激光加工过程和随后的湿法蚀刻过程将流体供给槽形成在流体喷射管芯的硅层中。
附图说明
图1是根据本文公开的教导的示例流体喷射设备的透视图。
图2是根据本文公开的教导的另一示例流体喷射设备的俯视图。
图3是根据本文公开的教导的经由用于形成流体供给槽的激光加工过程形成的示例沟槽的图1的沿线A-A截取的横截面图。
图4是图3的沟槽的放大横截面图。
图5根据本文公开的教导的经由湿法蚀刻过程的从图3-4的沟槽形成的示例流体供给槽的图1的沿线A-A截取的横截面图。
图6是沿着限定流体供给槽的边缘形成的示例缺陷的放大透视图。
图7是图6的缺陷边缘的进一步放大视图。
图8是根据本文的教导的包括检测流体供给槽的缺陷的示例导线的流体喷射管芯的图。
图9是根据本文的教导的具有与将形成流体供给槽的位置相邻的图8的导线的示例流体喷射管芯的一部分的放大透视图。
图10是沿图9的流体喷射管芯的一部分的线B-B截取的放大横截面图。
图11是图9-10的流体喷射管芯的一部分的进一步放大的横截面图。
图12是经由图8-11的示例导线检测流体供给槽的缺陷的根据本文公开的教导的示例管芯制造器(manufacturer)的框图。
图13是表示可以被执行以实现图12的管芯制造器以经由图8-11的示例导线检测流体供给槽的缺陷的示例机器可读指令的流程图。
图14是被构造为执行由图13表示的示例机器可读指令以实现图12的示例管芯制造器的示例处理器系统的框图。
这些附图不是按比例的。代之以，为了澄清多个层和区域，可以在图中扩大层的厚度。只要有可能，将贯穿(一个或多个)附图和随附的书面描述使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。
具体实施方式
最近，流体喷射设备(例如打印系统、打印设备、墨盒(cartridge)、打印头、打印杆(print bar)等)已被用于将打印材料(例如墨水、调色剂、流体、粉末、着色剂、清漆(varnish)、面漆(finishes)、增光剂(gloss enhancer)、粘合剂(binder)等)施加到打印表面上。一些流体喷射设备包括将打印材料施加到打印表面上的(一个或多个)流体喷射管芯。例如，诸如喷墨打印机之类的打印设备可包括具有多个流体喷射管芯的打印头，每个流体喷射管芯将打印材料施加到打印表面上。这种流体喷射管芯包括流体供给槽，通过该流体供给槽被发射打印材料。
流体供给槽可以形成在流体喷射管芯的硅层或晶片中。在一些示例中，经由激光加工过程和随后的湿法蚀刻过程形成流体供给槽。例如，在激光加工过程期间，将硅层的一部分蚀刻出流体喷射管芯的硅层以形成沟槽，预期流体供给槽位于其中。湿法蚀刻过程改善了由激光加工过程形成的沟槽，以精确地限定以快速且一致的方式发射打印材料的流体供给槽的轮廓(contour)。在一些情况下，激光加工过程蚀刻硅层太多的材料，从而导致对硅层的损坏和/或待形成的流体供给槽中的缺陷。例如，如果在激光加工过程期间破坏了超出流体供给槽的预期周界的硅层的表面(有时称为“激光穿通”的现象)，则湿法蚀刻过程可能随后损坏供给槽的边缘，这可能使墨槽不适合于其发射打印材料的预期目的。
虽然目前的方法可用于检测由激光加工过程产生的缺陷，但是这种方法在相应的打印设备完全和/或基本上组装之前不能一贯地检测流体供给槽的缺陷。
在一些情况下，利用自动化视觉检查(AVI)工具来检查流体喷射管芯的物理损坏和/或缺陷。然而，AVI工具可能没有一贯地检测流体供给槽的缺陷。结果，在检测到损坏的和/或有缺陷的流体喷射管芯之前，可能完全或接近完全地制造了流体喷射设备，从而导致昂贵的浪费。在其他情况下，在流体喷射管芯的硅层(例如经由硅的掺杂)中形成n阱(n-well)图案，以检测在流体喷射管芯中的流体供给槽的制造期间形成的缺陷。例如，利用n阱图案来检测流体供给槽是否被形成为大于其预期大小(例如由于被称为“爆裂(blow-out)”的现象，其中在流体供给槽的制造过程的湿法蚀刻过程期间从硅层移除了比预期的更多的硅材料)。然而，虽然已经利用硅层中形成的n阱图案来检测通过湿法蚀刻过程在硅层中形成的缺陷(例如硅层的爆裂)，但是这样的图案通常不能检测沿着耦合到硅层并与流体供给槽相邻的流体喷射管芯的其他层(例如场氧化物层、电介质层、钝化层等)的边缘形成的缺陷。例如，如果制造过程的激光加工过程穿通硅层和/或蚀刻到那些其他层中以使湿法蚀刻过程的溶剂能够与那些其他层反应和/或以其他方式损坏那些其他层，则通常损坏耦合到硅层的流体喷射管芯的场氧化物层、电介质层、钝化层和/或其他层。n阱图案通常定位得离那些层的边缘太远(例如距边缘约11微米)，以一贯地检测沿着与流体供给槽相邻的那些层的边缘形成的缺陷。此外，将n阱图案移动到更靠近流体供给槽的边缘以使n阱图案能够检测流体喷射管芯的相邻层中的缺陷导致n阱图案标识事实上并不存在的硅中形成了缺陷(例如n阱图案标识假阳性)。例如，为了使n阱图案能够检测在流体喷射管芯的场氧化物层、电介质层和/或钝化层中形成的缺陷，n阱图案位于在形成流体供给槽时从硅层适当地蚀刻的硅层中的位置处。
这里公开的示例定位了导线(例如多晶硅线、铝铜线)，其沿着耦合到流体喷射管芯的硅层(例如硅晶片)并且与要在硅层中形成的流体供给槽的预期位置的周界相邻的层(例如场氧化物层、电介质层、钝化层等)的边缘对湿法蚀刻过程的液体溶剂起反应，以使能对制造流体喷射设备(例如打印系统、打印设备、墨盒、打印头、打印杆等)的流体喷射管芯期间沿边缘形成的缺陷和/或的早期检测。也就是说，通过将导线定位在耦合到硅层的流体喷射管芯的其他层内，导线可以定位成更靠近那些层的边缘，以一贯地检测沿着那些层的边缘形成的任何缺陷。例如，导线紧邻其中设置导线的层的边缘(大约距层的边缘在4微米和8微米之间)和/或与流体供给槽的预期周界相邻地定位。结果，由流体喷射管芯的制造过程的激光加工过程引起的对边缘的损坏将同样影响(例如损坏)导线。例如，通过向导线施加电压并测量相应的电阻，可以检测对导线的损坏。例如，如果导线由于对导线造成的损坏而破裂，则将检测到开路条件。因此，通过检查导线的电条件来检测对流体供给槽的边缘的损坏。可以在形成流体供给槽之后很快执行对导线的电条件的该复查(review)，从而使得在进一步制造努力上花费附加的时间和费用之前能够标识出并丢弃有缺陷的流体喷射管芯。例如，可以在打印头和/或打印杆被完全组装之前就检测到缺陷，从而如果有缺陷的流体供给槽存在，则通过使能制造过程的早期终止来减少制造成本。因此，这里公开的示例使能对墨水供给槽中的缺陷的早期检测。
所公开的示例装置包括管芯，管芯包括硅层和耦合到该硅层的第一层。该示例装置包括与在硅层中将形成流体供给槽的位置的周界相邻地设置在第一层中的导线。导线具有对应于流体供给槽是否有缺陷的电特性。在一些示例中，导线位于第一层中，以使得导线的电阻在与流体供给槽相邻的第一层的边缘有缺陷时能够增加。在一些示例中，导线的电特性是电阻，其可以对应于流体供给槽是否有缺陷。当电阻大于预定值时，电阻可以指示管芯有缺陷。在一些示例中，第一层包括场氧化物层、电介质层和金属层。场氧化物层用于将硅层与金属层和导线隔离。电介质层用于在金属层和导线之间提供绝缘。在一些这样的示例中，导线位于要形成流体供给槽的位置和金属层之间，使得导线的电特性用于对应于金属层是否被损坏。在一些示例中，导线与同要形成流体供给槽的位置相邻的第一层的边缘间隔开大约在4微米和8微米之间，使得可以用导线来检测流体供给槽是否有缺陷的检测。在一些示例中，导线的电特性对应于在制造流体供给槽期间由激光加工过程和湿法蚀刻过程中的至少一个形成的缺陷。在一些示例中，导线围绕将在管芯中形成多个流体供给槽的多个位置延伸，使得导线的电特性对应于多个流体供给槽中的至少一个是否有缺陷。
其他公开的示例装置包括流体喷射管芯，该流体喷射管芯包括硅晶片和第一层。该示例装置包括与在硅晶片中将形成流体供给槽的位置相邻地设置在第一层中的导线。导线具有对应于在制造流体供给槽期间是否形成缺陷的电阻。在一些示例中，导线由对湿法蚀刻过程的液体溶剂起反应的材料构成。在一些这样的示例中，导线由多晶硅或铝铜构成。
所公开的示例方法包括将导线定位在相邻于流体供给槽的预期位置的周界的管芯的第一层中并在预期位置处在硅层中形成流体供给槽。第一层耦合到硅层。定位导线，使得导线的电特性对应于在流体供给槽中是否形成了缺陷。一些示例方法包括通过将导线的电特性与预定电阻值进行比较来确定流体供给槽是否有缺陷。电特性是电阻。如果电阻大于预定电阻值，则电阻指示流体供给槽有缺陷。一些这样的示例方法包括在制造流体供给槽之后测量导线的电阻。电阻对应于在制造流体供给槽期间激光制造过程和湿法蚀刻过程中的至少一个是否损坏了相邻于流体供给槽的第一层的边缘。一些这样的示例方法包括在制造流体供给槽期间在激光加工过程之后并且在湿法蚀刻过程之前测量导线的电阻。电阻对应于激光制造过程在制造流体供给槽期间是否损坏了相邻于流体供给槽的第一层的边缘。
图1是根据本文公开的教导的示例流体喷射设备100的透视图。在所示的示例中，流体喷射设备100是流体喷射墨盒，其包括流体喷射管芯102，在该流体喷射管芯102中形成流体喷射喷嘴，其中两个喷嘴用附图标记104表示。打印材料(例如墨水、调色剂、流体、粉末、着色剂、清漆、面漆、增光剂、粘合剂和/或可在打印过程中使用的其他此类材料)从流体供给槽(例如图5的流体供给槽500、图6-7的流体供给槽606、图8-9的流体供给槽802、图8的流体供给槽804)向流体喷射喷嘴提供并且通过流体喷射喷嘴104发射到打印表面上。
图2描绘了根据本文公开的教导的另一示例流体喷射设备200。在所示的示例中，流体喷射设备200是包括多个流体喷射管芯的打印头，其中两个用附图标记202表示。例如，流体喷射管芯202中的每个包括多个流体喷射喷嘴，其中四个是以附图标记204标注，通过该流体喷嘴从流体供给槽(例如图5的流体供给槽500、图6-7的流体供给槽606、图8-9的流体供给槽802、图8的流体供给槽804)接收打印材料，并且打印材料被发射到打印表面上。在一些示例中，图2的打印头与(一个或多个)其他打印头组合以形成打印设备的打印杆。此外或替代地，示例流体喷射管芯202的流体喷射管芯202可以与(一个或多个)打印材料墨盒流体连通和/或从(一个或多个)打印材料墨盒接收打印材料。
图1的流体喷射管芯102和流体喷射管芯202是根据本公开的教导形成的示例流体喷射管芯。该示例流体喷射管芯可以被并入到任何流体喷射设备中和/或由任何流体喷射设备利用，任何流体喷射设备诸如打印系统、打印装置、打印杆、打印头，墨盒和/或从其将打印材料发射到打印表面上的任何其他这样的设备。
图3-5描绘了根据本文的教导在流体喷射管芯(例如图2的流体喷射管芯202)的示例硅晶片或层302中的流体供给槽500(图5)的形成。虽然下面关于流体喷射管芯202讨论在硅晶片302中形成流体供给槽，但是本文公开的教导可以用于在其他流体喷射管芯(例如图1的流体喷射管芯102)中形成流体供给槽。回到图3-5，流体供给槽500例如经由激光加工过程和湿法蚀刻过程形成在硅晶片302中。例如，最初利用激光加工过程来形成沟槽304，并且随后利用湿法蚀刻过程来细化沟槽304以精确地限定流体供给槽500的轮廓和边缘。图3描绘了经由激光加工过程在硅晶片302中形成的示例沟槽304的图1的沿线A-A截取的横截面图，图4描绘了沟槽304的放大横截面图，并且图5描绘了经由湿法蚀刻过程从沟槽304形成的流体供给槽500的图1的沿线A-A截取的横截面图。
如图3中所示，沟槽304最初经由激光加工过程形成在硅晶片302中。激光加工(例如激光束加工)是减(subtractive)制造过程，其中激光被引导向表面以经由热能从该表面移除材料。例如，利用激光加工过程用于移除其将是的硅晶片302的大块、大部分和/或否则大量部分。在所示的示例中，利用激光加工过程沿着硅晶片302的第一侧306移除材料(例如硅)。例如，沟槽304从硅晶片302的第一侧306朝向硅晶片302的相对的第二侧308延伸。在一些示例中，当形成流体供给槽500并且组装相应的流体喷射管芯202时，流体喷射喷嘴204(图2)沿着硅晶片302的第二侧308相邻于流体供给槽500定位，使流体供给槽500能够将打印材料提供给将打印材料发射到打印表面上的流体喷射喷嘴204。
如图4中所示，经由激光加工过程形成的沟槽304包括第一部分402和与第一部分402相邻的第二部分404。第一部分402与沟槽304的第一侧306(图3)相邻并且具有宽度406(例如第一宽度)，并且第二部分404更靠近沟槽304的第二侧308并且具有小于宽度406的宽度408(例如第二宽度)。例如，第一部分402的宽度406约为140微米，并且第二部分404的宽度408约为84微米。
此外，在所示的示例中，通过激光加工过程形成的示例沟槽304不延伸通过硅晶片302到硅晶片302的第二侧308。相反，如图4中所示，沟槽304的端部410与第二侧308间隔开距离412(例如大约65微米)。也就是说，在所示的示例中，避免了有时被称为“激光穿通”的现象，在该现象中激光加工过程使沟槽304延伸到(并且穿通或穿透到)硅晶片302的第二侧308。例如，激光加工过程产生的激光穿通损坏和/或不希望地移除沟槽304的目标端部410和硅晶片302的第二侧308之间的硅晶片302的一部分414。在形成流体供给槽500时激光穿通是不希望的，因为当激光加工过程从硅晶片302快速移除大量材料时，激光加工过程不如湿法蚀刻过程精确地从硅晶片302蚀刻材料。因为流体供给槽500的轮廓、角度、边缘和/或其他尺寸影响如何将打印材料提供给将打印材料发射到打印表面上的流体喷射喷嘴204，所以利用湿法蚀刻过程来细化沟槽304，以沿着硅晶片302的第二侧308限定流体供给槽500的边缘(例如图5的边缘508)。因此，为了防止激光加工过程负面影响流体供给槽500的边缘508，沟槽302不延伸到硅晶片302的第二侧308。
图5示出了经由湿法蚀刻过程从沟槽304(图3-4)形成的流体供给槽500。湿法蚀刻是一种减制造过程，其中利用液体溶剂来溶解由掩模暴露剩下的硅。在一些示例中，湿法蚀刻使得能够在硅层(例如硅晶片302)中形成精确的长度、角度、轮廓和/或其他尺寸。在一些实例中，在湿法蚀刻过程(例如TMAH Si湿法蚀刻过程)中使用四甲基铵(TMAH)氢氧化物以沿着沟槽304溶解硅晶片302的硅来形成流体供给槽500。例如。为了使流体供给槽500能够一贯地将打印材料提供给将打印材料发射到打印表面上的流体喷射喷嘴204，湿法蚀刻过程精确地限定了流体供给槽500的主体504的轮廓502、沿着硅晶片302的第一侧306的边缘506以及沿着硅晶片302的相对的第二侧308的边缘508。
图6是在流体供给槽606的制造期间沿着限定流体供给槽606的流体喷射管芯604的边缘602(例如沿着图5的流体供给槽500的边缘508)形成的缺陷600的放大透视图。示例流体喷射管芯604包括示例第一膜层608、示例第二膜层610、示例电阻器612和硅晶片(例如图3-5的硅晶片302)。在图6中，其中形成流体供给槽606的硅晶片位于第一膜层608之下。电阻器612通过流体供给槽606发起和/或控制打印材料的发射。
所示示例的缺陷600由激光穿通引起，在激光穿通中激光加工过程使沟槽(例如图3-4的沟槽304)延伸穿过并破坏与边缘602相邻的硅晶片的表面。例如，由于限定流体供给槽606的硅晶片与边缘602相邻，当激光加工过程穿透该硅晶片时，激光穿通也损坏该边缘602。在一些示例中，激光加工过程的激光通过从第一膜层608、第二膜层610和/或电阻器612移除材料而直接引起流体喷射管芯604的缺陷600。另外或替代地，激光加工过程可能通过移除硅晶片的一部分而引起流体喷射管芯604的缺陷，移除该部分使得湿法蚀刻过程的溶剂能够接触流体喷射管芯604的边缘602并且因此使得流体喷射管芯604的边缘602恶化。
图7是在制造流体供给槽606期间沿流体喷射管芯604的边缘602形成的缺陷600的进一步放大视图。如图7中所示，缺陷600包括沿着流体喷射管芯604的边缘602对第一膜层608和第二膜层610的部分的损坏。此外，缺陷600包括对设置在第一薄膜层608和第二薄膜层610之间的流体喷射管芯604的层的损坏。例如，缺陷600损坏和/或否则影响被第二薄膜层610覆盖的第一金属层702和第二金属层704。这种损坏可能阻止流体供给槽606一贯地和/或精确地将打印材料提供给相邻的流体喷射喷嘴(例如图1的流体喷射喷嘴104、图2的流体喷射喷嘴204)，其将打印材料发射到打印表面上。
虽然目前存在一些方法来检测由激光加工过程产生的缺陷，但是在相应的打印设备完全和/或基本上组装之前，这种方法不能一贯地检测流体供给的缺陷。例如，自动化视觉检查(AVI)工具经常无法在整个打印设备完全或几乎完全组装之前检测缺陷600，从而导致昂贵的浪费。此外，检测硅晶片的缺陷(例如硅晶片的“爆裂”)的n阱图案定位得太远离(例如大约11微米)于流体供给槽606的边缘602，以致于不能一贯地检测在第一膜层608、第二膜层610和/或电阻器612中形成的缺陷600。此外，将n阱图案定位成靠近边缘602导致n阱图案不适当地标识硅层中不存在的缺陷(例如假阳性)。
图8是根据本文的教导的其中将形成示例流体供给槽802和示例流体供给槽804的示例流体喷射管芯800的示意图。在所示的示例中，示例导线806与流体供给槽802相邻地定位在耦合到流体供给槽802、804的硅晶片(例如图9-11的硅晶片902)的层(例如，图9-10中的第一层904)中，使能和/或促进检测激光加工过程和/或湿法蚀刻过程是否将缺陷(例如图6-7的缺陷600)沿着流体供给槽802之一的边缘形成在该层中的一贯检测。此外，示例导线808相邻于流体供给槽804定位，以使能和/或促进是否沿着流体供给槽804中的一个形成缺陷(例如图6-7的缺陷600)的一贯检测。如图8中所示，导线806围绕待形成的相应流体供给槽802的周界810的位置延伸，并且导线808围绕待形成的相应流体供给槽804的周界812的位置延伸。例如，导线806、808部分地和/或基本上包围将在流体喷射管芯800中形成相应的流体供给槽802、804的周界810、812的位置。导线806、808相邻于每个相应的流体供给槽802、804的周界810、812的预期位置，以使得导线806、808的电特性(例如电阻)能够对应于相应的流体供给槽802、804中的任何一个是否由于例如在制造流体供给槽802、804期间的激光加工过程和/或湿法蚀刻过程而是有缺陷的。例如，导线806、808足够靠近相应的流体供给槽802、804的周界810、812，使得当在相应的流体供给槽802、804中的一个中形成缺陷时导线806、808被损坏和/或以其他方式受损。例如，导线806、808与将形成相应的流体供给槽802、804的周界810、812的位置间隔开大约4微米和8微米的距离814，以使导线806、808的电特性对应于是否沿相应的流体供给槽802、804中的一个的边缘(例如图6-7的边缘602)形成缺陷。
导线806、808由例如多晶硅、铝铜和/或对湿法蚀刻过程的液体溶剂(例如TMAH)具有反应性和/或敏感性的任何其他导电材料构成。此外，示例导线806、808具有电阻并且电和/或通信地耦合到流体喷射管芯800的电路。在一些示例中，电耦合到导线806、808的电路还耦合到破裂检测(crack-detect)电路，破裂检测电路检测破裂是否已形成在流体喷射管芯的主体中。此外或替代地，电耦合到导线806、808的电路还耦合到n阱图案，使能和/或促进对在流体喷射管芯800的硅层(例如图3-5的硅晶片302)中形成的缺陷的检测。
这里公开的示例利用导线806、808的电路和电阻来确定相应的流体供给槽802、804中的任何流体供给槽是否有缺陷。电路将预定电压施加到导线806、808并测量导线806、808的相应电阻。例如，测量在端部816之间的导线806的电阻，并且测量端部818之间的导线808的电阻。如果导线806和/或导线808损坏，则导线806和/或导线的电阻改变。例如，当已知导线806、808未损坏时，将预定电压施加到导线806、808，以确定与未损坏的导线806、808相关联的相应的预定电阻。
在图示的示例中，没有缺陷形成在流体供给槽810中。结果，导线806的电阻等于和/或基本上等于与导线806相关联的预定电阻，并且因此，没有检测到流体供给槽810的缺陷。
如图8中所示，缺陷820形成在流体供给槽804之一中，该缺陷820沿着导线808损坏和/或产生开路，从而影响(例如增加)导线808的电阻。例如，在制造流体供给槽804期间，激光制造过程可以形成损坏导线808的缺陷820。另外或替代地，由于导线808由易受到湿法蚀刻过程的溶剂(例如TMAH)影响的材料(例如多晶硅、铝铜)构成，因此导线808可能被湿法蚀刻过程的溶剂损坏，该溶剂能够由于在激光制造过程期间引起的对流体喷射管芯800的损坏而接触导线808。因此，由于导线808与流体供给槽804的边缘相邻，所以通过将预定电压施加到导线808并测量导线808的电阻相对于导线808的预定电阻值的改变(例如增加)来检测在制造过程期间形成的流体供给槽804之一的缺陷820。例如，由于导线808的测量的电阻大于预定的电阻，所以标识沿着流体供给槽804之一的边缘形成的缺陷820。
此外，示例导线806、808使得形成在流体喷射管芯800中的相应流体供给槽802、804能够在流体喷射设备完全或接近完全组装之前被测试，从而减少由有缺陷的流体喷射管芯(例如流体喷射管芯800)产生的昂贵浪费。例如，在将流体喷射管芯800组装到相应的流体喷射设备中之前，导线806、808使得流体供给槽802、804的缺陷能够被标识。此外或替代地，导线806、808使得能够在执行湿法蚀刻过程之前标识由激光加工过程形成的缺陷。
在所示的示例中，导线806、808中的每个围绕流体喷射管芯800的三个相应的流体供给槽802、804延伸。例如，导线806(例如第一导线)与流体供给槽802(例如组流体供给槽的第一集合)相邻定位以使得能够检测第一集合的缺陷，并且导线804(例如第二导线)与流体供给槽804(例如组流体供给槽的第二集合)相邻定位以使得能够检测第二集合的缺陷。因此，两个导线806、808用于检测流体喷射管芯800中的缺陷。在其他示例中，更多(例如1)或更少(例如2、3、4等)可以在流体喷射管芯的更多(例如4、5、6等)或更少(例如1、2)的相应流体供给槽周围延伸。例如，一个导线(例如导线806或导线808)可围绕流体喷射管芯的每个流体供给槽延伸，以使能对流体喷射管芯的任何流体供给槽的缺陷的检测。
图9是根据本文的教导的包括与将形成示例流体供给槽802之一的位置相邻的示例导线806的示例流体喷射管芯800的放大透视图。如图9中所示，流体喷射管芯800包括硅层或晶片902、第一层904和第二层906。流体供给槽802将经由例如激光制造过程和随后的湿法蚀刻过程在硅晶片902中制造。
在所示的示例中，待形成在硅晶片902中的流体供给槽802由流体喷射管芯800的第一层904的边缘908限定。而且，如图9中所示，导线806设置在第一层904中并且与边缘908间隔开距离806，以使导线806的电阻能够与沿边缘908是否形成了缺陷相对应。在图示的示例中，导线806与边缘908之间的距离814大约是7微米，使得当流体供给槽802的边缘908损坏时导线806受到影响(例如导线806被物理损坏、沿着导线806形成开路和/或导线806的电阻增加)。在所示的示例中，第二层906是由例如钽构成的保护层，以保护第一层904、硅晶片902、导线806和/或流体喷射管芯800的任何其他层。
图10是根据本文的教导的其中流体供给槽802(图8)形成在硅晶片902中的流体喷射管芯800的一部分的图9的沿线B-B截取的放大横截面图。如图10中所示，流体喷射管芯800的第一层904在第二层906和硅晶片902之间。示例第一层904包括例如场氧化物层1002、第一电介质层1004、第二电介质层1006以及钝化层1008。此外，导线806、第一金属层1010和第二金属层1012设置在第二层906和硅晶片902之间。在所示的示例中，第二层906的端部1014延伸超过导线806以保护导线806。在其他示例中，导线806可以与第二层906的端部1014对齐或延伸超出第二层906的端部1014。
示例第一金属层1010和示例第二金属层1012提供电力和/或路由电信号，以使得(例如发起、控制打印材料的速率)打印材料能够流过流体喷射管芯800的流体供给槽802。示例场氧化物层1002将硅晶片902与流体喷射管芯800的其他部件隔离。示例第一电介质层1004在导线806和第一金属层1010之间和/或第一金属层1010和硅层902之间提供绝缘。示例第二电介质层1006在第一金属层1010和第二金属层1012之间提供绝缘。此外，第一层904的示例钝化层1008向流体喷射管芯800的其他相邻层和/或第二金属层1012提供电绝缘和/或化学绝缘。
示例导线806具有宽度1016和厚度1018。在所示示例中，宽度1016约为2微米，并且厚度小于1微米。导线806与限定流体供给槽802的边缘908间隔开距离814(例如大约7微米)。此外，示例导线806由多晶硅、铝铜和/或与流体供给槽802的制造过程的湿法蚀刻过程的液体溶剂(例如TMAH)反应和/或易受其影响的任何其他导电材料组成。结果，如果流体供给槽802的制造过程的激光加工过程损坏了边缘908并使液体溶剂能够到达导线806，则液体溶剂损坏导线806的结构和/或以其他方式影响导线806的电阻(例如产生开路)。当将预定电压施加到电阻时，检测导线806的增加的电阻，并且因此标识沿边缘908的缺陷。此外或替代地，在流体喷射管芯800的制造期间的激光加工过程可以直接损坏导线，从而增加当将预定电压施加到导线806时将检测到的导线806的电阻。在所示的示例中，导线806位于限定流体供给槽802的边缘908与第一和第二金属层1010、1012之间，以使得导线806的电阻能够对应于是否引起对第一金属层1010和/或第二金属层1012的损坏。
图11是流体喷射管芯800的一部分的进一步放大的横截面视图。如图11中所示，场氧化物层1002沿着硅晶片902延伸，以将硅晶片902与流体喷射管芯800的其他部件(例如导线806、第一金属层1010等)隔离。示例第一电介质层1004包括原硅酸四乙酯(TEOS)层1102和硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)层1104。如图11中所示，TEOS层1102与导线806接合，并且BPSG层1104与第一金属层1010接合。示例第一金属层1010包括氮化钛层1106、铝铜层1108和钛或氮化钛层1110。进一步，在第一金属层1010和第二金属层1012之间提供绝缘的示例第二电介质层1006包括高密度等离子体原硅酸四乙酯层(HDP-TEOS)1112和原硅酸四乙酯层(TEOS)1114。如图11中所示，与流体喷射管芯800的第二层906接合的钝化层1008包括碳化硅层1116和氮化硅层1118。
图12是根据本文公开的教导的示例管芯制造器1200的框图，其组装流体喷射管芯800(图9-11)并且经由导线806(图8-11)检测流体供给槽802(图8-9)是否是有缺陷的。如图12中所示，管芯制造器1200包括示例流体供给槽形成器1202和示例缺陷检测器1204。
如图12中所示，示例流体供给槽形成器1202包括示例管芯组装器1206、示例激光加工处理器1208和示例湿法蚀刻器1210。示例管芯组装器1206产生和/或组装材料层以形成示例流体喷射管芯800。例如，为了形成流体喷射管芯800，管芯组装器1206组装硅晶片902、导线806和/或导线808、第一层904(图9-10)以及第二层906(图9-11)。例如，管芯组装器1206与流体供给槽802的周界810(图8)的预期位置相邻地将导线806定位在流体喷射管芯800上。另外或替代地，管芯组装器1206与流体供给槽804的周界812(图8)的预期位置相邻地将导线806定位在流体喷射管芯800上。在一些示例中，为了形成第一层904，管芯组装器1206组装场氧化物层1002(图10-11)、第一电介质层1004(图10-11)、第二电介质层1006(图10-11)、钝化层1008(图10-11)、第一金属层1010(图10-11)和第二金属层1012(图10)。
示例激光加工处理器1208执行激光加工过程以在硅晶片902中形成沟槽(例如图3-4的沟槽304)。例如，激光加工处理器1208将激光引导向硅晶片902上将形成流体供给槽802、804的位置，以经由热能移除硅晶片902的部分来形成沟槽。示例湿法蚀刻器1210执行湿法蚀刻过程以细化沟槽，来在硅晶片902中形成流体供给槽802、804。例如，为了形成流体供给槽802、804，湿法蚀刻器1210施加液体溶剂(例如四甲基铵(TMAH))到硅晶片902，以溶解相邻于沟槽的硅晶片的硅。
示例缺陷检测器1204包括示例电阻测量器1212(例如欧姆计)和示例电阻比较器1214。例如，电阻测量器1212包括电路，其电气和/或通信地耦合到导线806和/或导线808。电阻测量器1212经由电路向导线806和/或导线808施加预定电压。例如，电阻测量器1212测量导线806的相应电阻，以确定导线806以及因此与导线806相邻的流体供给槽802中的一个是否已经损坏和/或否则是否有缺陷。此外或替代地，电阻测量器1212测量导线808的相应电阻，以确定导线808以及因此与导线808相邻的流体供给槽804中的一个是否已经损坏和/或否则是否有缺陷。例如，在相应的流体供给槽802和/或流体供给槽804在流体喷射管芯800中形成之前，电阻测量器1212施加预定电压并测量导线806和/或导线808的第一电阻。随后，在沟槽和/或相应的流体供给槽802、804形成之后，电阻测量器1212施加预定电压并测量导线806和/或导线808的第二电阻。此外，示例电阻比较器1214比较由电阻测量器1212测量的第一电阻和第二电阻，以确定流体供给槽802和/或流体供给槽804中的任何流体供给槽是否有缺陷。例如，如果第二电阻大于第一电阻，则示例缺陷检测器1204确定流体供给槽802、804中的至少一个是有缺陷的。否则，缺陷检测器1204确定流体供给槽没有缺陷。
虽然图12中示出了实现管芯制造器1200的示例方式。但图12中示出的元件、过程和/或设备中的一个或多个也可以以任何其他方式组合、划分、重新布置、省略、消除和/或实现。此外，示例流体供给槽形成器1202、示例缺陷检测器1204、示例管芯组装器1206、示例激光加工处理器1208、示例湿法蚀刻器1210、示例电阻测量器1212、示例电阻比较器1214和/或更一般地图12的示例管芯制造器1200都可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如，示例流体供给槽形成器1202、示例缺陷检测器1204、示例管芯组装器1206、示例激光加工处理器1208、示例湿法蚀刻器1210、示例电阻测量器1212、示例电阻比较器1214和/或更一般地图12的示例管芯制造器1200中任何一个都可以由(一个或多个)模拟或数字电路、逻辑电路、(一个或多个)可编程处理器、(一个或多个)专用集成电路(ASIC)、(一个或多个)可编程逻辑器件(PLD)和/或(一个或多个)现场可编程逻辑器件(FPLD)中的一个或多个来实现。当阅读本专利的任何装置或系统权利要求以涵盖纯粹的软件和/或固件实现时，示例流体供给槽形成器1202、示例缺陷检测器1204、示例管芯组装器1206、示例激光加工处理器1208、示例湿法蚀刻器1210、示例电阻测量器1212、示例电阻比较器1214和/或更一般地图12的示例管芯制造器1200中的至少一个在此明确被定义为包括有形计算机可读存储设备或存储盘，诸如存储器、数字通用盘(DVD)、压缩盘(CD)、蓝光盘等，存储软件和/或固件。此外，图12的示例管芯制造器1200除了或替代图12中所示的那些还可以包括一个或多个元件、过程和/或设备，和/或可以包括所示的元件、过程和设备中任何或所有中的不止一个。
表示用于实现图12的管芯制造器1200的示例机器可读指令的流程图在图13中示出。在该示例中，机器可读指令包括用于由在下面结合图14讨论的示例处理器平台1400中示出的诸如处理器1412之类的处理器执行的程序。该程序可以体现在存储在有形计算机可读存储介质上的软件中，有形计算机可读存储介质诸如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字通用盘(DVD)、蓝光盘或与处理器1412相关联的存储器，但是整个程序和/或其部分可以替代地由除处理器1412之外的设备执行和/或以固件或专用硬件体现。此外，尽管参考图13中所示的流程图描述了示例程序，但可以替代地使用实现示例管芯制造器1200的许多其他方法。例如，可以改变框的执行顺序，和/或可以改变、消除或合并描述的框中的一些。
如上所述，图13的示例过程可以使用存储在有形计算机可读存储介质上的编码指令(例如计算机和/或机器可读指令)来实现，该有形计算机可读存储介质诸如为硬盘驱动器、闪存、只读存储器(ROM)、压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)、高速缓存、随机存取存储器(RAM)和/或任何其他存储设备或存储盘，其中信息被存储任何持续时间(例如延长的时间段、永久、用于短时段、用于临时缓冲和/或用于信息的高速缓存)。如本文所使用的，术语有形计算机可读存储介质明确地被定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号并排除传输介质。如本文所用，“有形计算机可读存储介质”和“有形机器可读存储介质”可互换使用。此外或替代地，图13的示例过程可以使用存储在非瞬时计算机和/或机器可读介质上的编码指令(例如计算机和/或机器可读指令)来实现，该非瞬时计算机和/或机器可读介质诸如为硬盘驱动器、闪存、只读存储器、压缩盘、数字通用盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其他存储设备或存储盘，其中信息可被存储任何持续时间(例如延长的时间段、永久、用于短时段、用于临时缓冲和/或用于信息的高速缓存)。如本文所使用的，术语非瞬时计算机可读介质明确地被定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号和排除传输介质。如这里所使用的，当短语“至少”被用作权利要求的前序中的过渡术语时，它可以以与术语“包括”是开放式相同的方式也是开放式的。
图13是流程图1300，它表示可以被执行以实现图12的管芯制造器1200以组装管芯(例如图8-11的流体喷射管芯800)并经由导线(例如图8-11的导线806和/或导线808)检测流体供给槽(例如图8-9的802)的缺陷的示例机器可读指令。最初，在框1302处，示例流体供给槽形成器1202的示例管芯组装器1206与待形成的流体供给槽的周界(例如图8的周界810和/或周界812)的预期位置相邻地将导线定位在管芯上。例如，管芯组装器1206将导线定位在管芯的场氧化物层(例如图10-11的场氧化物层1002)和电介质层(例如图10-11的第一电介质层1004)之间。
在框1304处，示例缺陷检测器1204标识导线的预定电阻值。例如，缺陷检测器1204的电阻测量器1212施加预定电压并在管芯中形成流体供给槽之前测量导线的相应第一电阻，以标识预定电阻值。
在框1306处，示例流体供给槽形成器1202的示例激光加工处理器1208执行的激光加工过程以形成所述流体供给槽。例如，激光加工处理器1208执行激光加工过程以形成沟槽(例如图3-4的沟槽304)，以使得能够形成流体供给槽。在框1308处，示例流体供给槽形成器1202的示例湿法蚀刻器1210执行湿法蚀刻过程以进一步形成流体供给槽。例如，湿法蚀刻器1210执行湿法蚀刻过程以将由激光加工处理器1208形成的沟槽细化为流体供给槽。
在框1310处，示例缺陷检测器1204的示例电阻测量器1212测量导线的电阻。例如，电阻测量器1212施加预定电压并测量导线的相应第二电阻。在一些示例中，电阻测量器1212在形成流体供给槽之后测量导线的电阻。此外或替代地，电阻测量器1212测量执行激光加工过程的激光加工处理器1208和执行湿法蚀刻过程的湿法蚀刻器1210之间的电阻。
在框1312处，示例缺陷检测器1204的示例电阻比较器1214确定在框1310处测量的电阻是否大于在框1304处标识的预定电阻值。例如，电阻比较器1214比较在形成流体供给槽之前测量的导线的第一电阻和在形成流体供给槽的同时和/或之后测量导线的第二电阻。如果电阻比较器1214确定测量的电阻大于预定电阻值，则缺陷确定器1204确定流体供给槽不包括缺陷(框1314)。如果电阻比较器1214确定测量的电阻不大于(即小于或等于)预定电阻值，则缺陷确定器1204确定流体供给槽确实包括缺陷(框1316)。
图14是能够执行图13的指令以实现图12的管芯制造器1200的示例处理器平台1400的框图。处理器平台1400可以是例如服务器、个人计算机、移动设备(例如蜂窝电话、智能电话，诸如iPadTM的平板计算机)、个人数字助理(PDA)、因特网装置、DVD播放器、CD播放器、数字视频记录器、蓝光播放器或任何其他类型的计算设备。
示出的示例的处理器平台1400包括处理器1412。示出的实例的处理器1412是硬件。例如，处理器1412可以由来自任何期望的系列或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器实现。所示示例的处理器1412包括示例流体供给槽形成器1202、示例缺陷检测器1204、示例管芯组装器1206、示例激光加工处理器1208、示例湿法蚀刻器1210、示例电阻测量器1212、示例电阻比较器1214和/或更一般地示例管芯制造器1200。
所示出的实例的处理器1412包括本地存储器1413(例如高速缓冲存储器)。所示出的实例的处理器1412经由总线1418与包括易失性存储器1414和非易失性存储器1416的主存储器通信。易失性存储器1414可以由同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其他类型的随机存取存储器设备来实现。非易失性存储器1416可以由闪存和/或任何其他期望类型的存储器设备实现。由存储器控制器来控制对主存储器1414、1416的访问。
所示出的实例的处理器平台1400还包括接口电路1420。接口电路1420可以由任何类型的接口标准实现，任何类型的接口标准诸如以太网接口、通用串行总线(USB)和/或一个PCI快速接口。
在所示示例中，一个或多个输入设备1422连接到接口电路1420。(一个或多个)输入设备1422允许用户将数据和命令输入到处理器1412中。(一个或多个)输入设备可以由例如音频传感器、麦克风、照相机(静态或视频)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、跟踪板、轨迹球、等点(isopoint)和/或语音识别系统来实现。
一个或多个输出设备1424还连接到所示示例的接口电路1420。输出设备1424可以由例如显示设备(例如发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器、阴极射线管显示器(CRT)、触摸屏、触觉输出设备、打印机和/或扬声器)来实现。因此，所示示例的接口电路1420通常包括图形驱动卡、图形驱动芯片或图形驱动处理器。
示出的实例的接口电路1420还包括通信设备，例如发射器、接收器、收发器、调制解调器和/或网络接口卡，以促进通过网络1426(例如以太网连接、数字用户线(DSL)、电话线、同轴电缆、蜂窝电话系统等)与外部机器(例如任何种类的计算设备)的数据交换。
所示出的实例的处理器平台1400还包括一个或多个用于存储软件和/或数据的大容量存储设备1428。这种大容量存储设备1428的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器、压缩盘驱动器、蓝光盘驱动器、RAID系统和数字通用盘(DVD)驱动器。
图13的编码指令1432可以存储在大容量存储设备1428中、易失性存储器1414中、非易失性存储器1416中和/或可移动的有形计算机可读存储介质上，移动的有形计算机可读存储介质诸如是CD或DVD。
从前述内容将理解，以上公开的方法和装置使得能够在流体喷射设备完全或接近完全组装之前测试流体喷射管芯中形成的流体供给槽，从而减少由有缺陷的流体喷射管芯产生的昂贵的浪费。更具体地，上面公开的方法和装置包括设置在耦合到硅晶片的层之间并且与流体供给槽相邻地定位的导线，促进和/或使能紧接在流体喷射管芯的制造过程之后和/或流体喷射管芯的制造过程期间的沿着流体供给槽的边缘在那些层中形成的缺陷的检测。
尽管某些示例方法、装置和制造品已在本文中公开了，但本专利的覆盖范围并不局限于此。相反，本专利涵盖了完全落入本专利的权利要求范围内的所有方法、装置和制造品。
Claims (13)
1.一种用于检测的装置，包括：
管芯，其包括硅层和耦合到硅层的第一层；和
导线，其与将在硅层中形成流体供给槽的位置的周界相邻地设置在第一层中，导线具有与流体供给槽是否有缺陷相对应的电特性；
其中第一层包括场氧化物层、电介质层以及第一金属层和第二金属层，场氧化物层将硅层与第一和第二金属层以及导线隔离，电介质层在第一和第二金属层与导线之间提供绝缘；
其中导线位于将形成流体供给槽的位置与第一和第二金属层之间，使得导线的电特性对应于是否引起对第一金属层和/或第二金属层的损坏。
2.根据权利要求1所述的装置，其中导线位于第一层中，以使得导线的电阻在相邻于流体供给槽的第一层的边缘有缺陷时能够增加。
3.根据权利要求1所述的装置，其中导线的电特性是电阻，电阻指示当电阻大于预定值时管芯有缺陷。
4.根据权利要求1所述的装置，其中导线与相邻于流体供给槽将形成的位置的第一层的边缘间隔开在4微米和8微米之间，使得用导线来检测流体供给槽是否有缺陷的检测。
5.根据权利要求1所述的装置，其中导线的电特性对应于在流体供给槽的制造期间由激光加工过程和湿法蚀刻过程中的至少一个形成的缺陷。
6.根据权利要求1所述的装置，其中导线围绕将在管芯中形成多个流体供给槽的多个位置延伸，使得导线的电特性对应于多个流体供给槽中的至少一个是否有缺陷。
7.一种用于检测的方法，包括：
将导线定位在相邻于流体供给槽的预期位置的周界的管芯的第一层中；和
在预期位置处在硅层中形成流体供给槽，第一层耦合到硅层，定位导线使得导线的电特性对应于在流体供给槽中是否形成缺陷；
其中第一层包括场氧化物层、电介质层以及第一金属层和第二金属层，场氧化物层将硅层与第一和第二金属层以及导线隔离，电介质层在第一和第二金属层与导线之间提供绝缘；
其中导线位于将形成流体供给槽的位置与第一和第二金属层之间，使得导线的电特性对应于是否引起对第一金属层和/或第二金属层的损坏。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括通过将导线的电特性与预定电阻值进行比较来确定流体供给槽是否有缺陷，电特性是电阻，如果电阻大于预定电阻值，则电阻指示流体供给槽有缺陷。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括在制造流体供给槽之后测量导线的电阻，电阻对应于在制造流体供给槽期间激光制造过程和湿法蚀刻过程中的至少一个是否损坏了相邻于流体供给槽的第一层的边缘。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括在制造流体供给槽期间在激光加工过程之后和湿法蚀刻过程之前测量导线的电阻，电阻对应于在制造流体供给槽期间激光制造过程是否损坏了相邻于流体供给槽的第一层的边缘。
11.一种用于检测的装置，包括：
流体喷射管芯，其包括硅晶片和第一层；和
导线，其与将在硅晶片中形成流体供给槽的位置相邻地设置在第一层中，导线具有对应于在制造流体供给槽期间是否形成缺陷的电阻；
其中第一层包括场氧化物层、电介质层以及第一金属层和第二金属层，场氧化物层将硅层与第一和第二金属层以及导线隔离，电介质层在第一和第二金属层与导线之间提供绝缘；
其中导线位于将形成流体供给槽的位置与第一和第二金属层之间，使得导线的电特性对应于是否引起对第一金属层和/或第二金属层的损坏。
12.根据权利要求11所述的装置，其中导线由对湿法蚀刻过程的液体溶剂起反应的材料构成。
13.根据权利要求12所述的装置，其中导线由多晶硅或铝铜构成。
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