CN1504333A - 喷墨打印头的加热装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷墨打印头的加热装置及其制造方法，可以提高掺杂剂的均匀性，防止加热器的污染和阻值变化。该加热装置包括：衬底，位于衬底上并包括导电层的导线/电阻发热体图案，位于导线/电阻发热体图案中的多条导线；位于导线/电阻发热体图案中并用来加热墨水的多个电阻发热体；和形成在导线/电阻发热体图案上以保护导线/电阻发热体图案的保护层。在用导电层形成具有加热器和导线的导线/加热器图案之后，通过执行离子注入工艺以调节加热器和/或导线的电阻，将加热器和/或导线形成为具有一种掺入其中的掺杂剂。或者，加热器和导线可以分别由用加热器层和导线层制成的加热器图案和导线图案形成，取代用导电层形成导线/电阻发热体图案。

Description

喷墨打印头的加热装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种喷墨打印机的打印头及其制造方法，并尤其涉及喷墨打印头的加热装置及其制造方法，加热装置的导线和/或加热器的电阻通过离子注入工艺调节，该离子注入工艺与导电层形成工艺、导线层及加热器层形成工艺或导线/加热器层形成工艺分开进行。
背景技术
由于喷墨打印机在防止噪音和获得高分辨率方面的优良表现以及能够进行低成本的彩色打印，消费者对喷墨打印机的需求已经增加。
另外，随着半导体技术的发展，作为喷墨打印机主要组件的打印头的制造技术在过去十几年里也得到了积极地发展。其结果是，具有大约300个注入喷嘴并能够提供1200dpi分辨率的打印头被用在了易处理的墨盒中。
图1表示用于喷墨打印机的常规打印头10。
一般地，墨水从打印头10的衬底1的背面经第一供墨通道2供给到衬底1的正面。
经第一供墨通道2供给的墨水沿限流器或由腔板8和喷嘴板9限定的第二供墨通道3流动，以到达墨腔4。暂时停留在墨腔4中的墨水被设置在保护层5之下的加热器6产生的热量瞬间煮沸。
结果是，墨水产生爆裂的气泡，并且由于气泡，墨腔4中的一些墨水从打印头10经形成在墨腔4之上的喷嘴7向外排出。
在此打印头10中，加热器6是影响墨流、墨水的喷射图案以及在墨水被排出时的墨滴量的重要因素，而排出的墨滴量影响分辨率。因此，加热器6的材料、形状和制造方法已成为主要的研究课题。
当前使用的制造打印头加热器的方法是一种沉积法，即在衬底的整个表面上气相沉积带有沉积气体的加热器材料并对其构图。
下面的叙述涉及按照沉积法的一般打印头的加热器的制造方法。
首先，如图2所示，图中示出了一个设置有氧化物层12的硅衬底11。通过利用Ta和N分别作为加热器材料和沉积气体的溅射法，在硅衬底的整个表面上气相沉积TaN层，从而形成后续加热器图案中的加热器。
此时，通过气相沉积的TaN层的厚度和N气的量来调节加热器的电阻。
一般地，溅射设备设置成当TaN层的厚度约为500时制造出约为53欧姆/□的电阻。因此，当打印头需要加热器具有大约30欧姆/□的电阻时，调节TaN层，使其具有850的厚度，从而满足电阻的条件。
另外，为了减小电阻的值，可以减少N气的量。但是，在此情况下，由于Ta量的增加，会减小TaN层的硬度，由此影响其可靠性。
当形成TaN层之后，在TaN层上形成一个由用来形成导线的金属如Al制成的导线层。
随后，利用通过光刻工艺形成的用于导线的光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模对导线层构图，从而形成导线图案14。形成导线的光致抗蚀剂图案的光刻工艺包括：在导线层上形成光致抗蚀剂，并再利用导线的掩模对光致抗蚀剂构图。
接下来，利用通过由光刻工艺形成的加热器的光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模对TaN层构图，使得形成加热器图案13。形成加热器的光致抗蚀剂图案的光刻工艺包括：在导线图案14上形成一个光致抗蚀剂层，并再利用加热器的掩模对导线图案构图。
形成加热器图案13之后，在硅衬底11的整个表面上形成一个由氮化硅、碳化硅等制成的钝化层15，并再在钝化层15上气相沉积一个由Ta、TaN、TiN等制成的抗空穴层16。
但是，此常规的制造工艺的缺点在于：由于溅射设备的局限，难以制造具有所需电阻的加热器，并且还存在这样的问题，当通过N气的量调节加热器的电阻时，Ta的量增加，影响了TaN层的可靠性。
另外，在常规的制造方法中，对TaN层构图之后，除去用作蚀刻掩模的光致抗蚀剂图案。此时，光致抗蚀剂不能被完全除去，而是残留在TaN层上，由此导致污染加热器或改变其电阻的问题。
发明内容
因此，本发明的一方面在于解决现有技术中的上述问题。
本发明的另一方面在于提供一种喷墨打印头的加热装置及其制造方法，该方法可以很容易地制造具有所需电阻值和厚度的导线和/或加热器，并且提高导电层和/或形成导线和/或加热器的导线层和加热器层的可靠性。这些结果的得到方法是：利用离子注入工艺和/或负离子注入工艺调节导线和/或加热器的电阻，所述离子注入工艺和/或负离子注入工艺与导电层形成工艺、导线层和加热器层形成工艺、或导线/加热器层形成工艺分开执行。
本发明的另一个方面在于提供一种喷墨打印头的加热装置及其制造方法，该方法通过在离子注入工艺和/或负离子注入工艺之后执行热处理工艺，可以提高导线和/或加热器中掺杂剂的均匀性。
本发明的又一方面在于提供一种喷墨打印头的加热装置及其制造方法，该方法可以只在加热器上形成一个保护层(钝化层或覆盖层)以提高其电阻的均匀性，并且通过用导电层如导线层形成加热器，不采用单独的加热器层，可以减少制造工艺的数量。
本发明的又一方面在于提供一种喷墨打印头的加热装置及其制造方法，该方法通过在形成保护层(钝化层或覆盖层)之后执行利用加热器的光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模的离子注入工艺，以调节加热器的电阻，可以防止加热器的污染以及由用于形成加热器的光致抗蚀剂图案的光致抗蚀剂造成其电阻的变化。
本发明其它的方面和/或优点部分地在后面的叙述中指出，部分可以从本说明书或本发明的实施中显而易见地得知。
前述和/或其它方面可以通过提供一种喷墨打印头的加热装置实现，其中该加热装置包括：一衬底；一位于衬底上并包括一导电层的导线/电阻发热体图案；位于导线/电阻发热体图案中的多条导线；位于导线/电阻发热体图案中的、用来加热墨水的多个电阻发热体；和形成在导线/电阻发热体图案上以保护导线/电阻发热体图案的保护层，其中在衬底上形成导线/电阻发热体图案之后，通过执行用来调节导线电阻的离子注入工艺而使导线具有掺入其中的第一掺杂剂。
离子注入工艺如下进行：利用通过光刻工艺形成在导线/电阻发热体图案上的光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模，以掩蔽电阻发热体。
离子注入工艺中掺入的掺杂剂包括可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。另外，导电层由用于加热器的材料制成，如Ta、多晶硅等。
或者，通过用于增大电阻的离子注入工艺，即利用在导线的离子注入工艺中形成的光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模的负离子注入工艺，电阻发热体中可以具有掺入其中的掺杂剂以调节电阻。在此情况下，掺杂剂可以使用可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等，并且控制负离子注入深度，即负离子注入能量，以确保掺杂剂到达设置在光致抗蚀剂图案之下的电阻发热体。另外，此时，导电层可以由加热器材料制成，如Ta、多晶硅等，或者由金属制成，如Al、含铝的合金等。
前述及其它方面也可以通过提供一种制造喷墨打印头的加热器的方法实现，该方法包括：在硅衬底上形成一导电层；通过对导电层构图而形成一包括多个电阻发热体和多条导线的导线/电阻发热体图案；在导线/电阻发热体图案上形成一光致抗蚀剂图案，以掩蔽电阻发热体；调节导线/电阻发热体图案的导线的电阻，包括利用光致抗蚀剂图案作为第一离子注入掩模来执行离子注入工艺；以及除去光致抗蚀剂图案。
在此实施例中，导电层的形成如下进行：利用加热器的材料如Ta、多晶硅等作为导电层的材料。
光致抗蚀剂图案的形成包括：在导线/电阻发热体图案上形成光致抗蚀剂；和通过利用包括电阻发热体的掩模的光刻工艺，对光致抗蚀剂进行曝光和显影。
利用可电离的掺杂剂如N2、B、Ar、P等作为掺杂剂，执行用来调节导线电阻的离子注入工艺。此时，导线的电阻通过离子注入工艺中使用的掺杂剂的数量和类型来调节。
另外，通过灰化和清洗工艺来进行光致抗蚀剂的去除。
该制造方法还包括：在去除光致抗蚀剂之后，对硅衬底退火，以增加导线/电阻发热体图案中掺杂剂的均匀性。硅衬底的退火是在超过200℃的温度下进行的。
而且，该制造方法还包括：在退火硅衬底之后，在其上形成有导线/电阻发热体图案的硅衬底上形成一保护层。保护层的形成如下进行：在其上形成有导线/电阻发热体图案的硅衬底上形成一钝化层，并在钝化层上形成一抗空穴层(anti-cavitation layer)。
或者，本发明实施例的制造方法还可以包括：通过利用用来掩蔽电阻发热体的光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模的负离子注入工艺，来调节导线/电阻发热体图案中的电阻发热体的电阻。
在此情况下，用来调节电阻发热体的电阻的负离子注入工艺如下进行：利用可电离的掺杂剂如N2、B、Ar、P等作为掺杂剂，并控制离子注入能量以确保掺杂剂到达设置在光致抗蚀剂图案之下的电阻发热体。此时，通过负离子注入工艺期间使用的掺杂剂的类型和数量来调节电阻发热体的电阻。另外，此时，导电层的形成如下进行：利用加热器的材料如Ta、多晶硅等，或者金属如Al、含Al合金等，作为导电层的材料。
本发明的前述和/或其它方面还可以通过提供喷墨打印头的加热装置来实现，其中该加热装置包括：一衬底；一位于衬底上并包括一导电层的导线/电阻发热体图案；在导线/电阻发热体图案中的多条导线；在导线/电阻发热体图案中的、用来加热墨水的多个电阻发热体；和形成在导线/电阻发热体图案上以保护导线/电阻发热体图案的保护层，其中在衬底上形成导线/电阻发热体图案之后，执行离子注入工艺以调节电阻发热体的电阻，而使电阻发热体具有一种掺入其中的掺杂剂。
离子注入工艺如下进行：利用经光刻工艺形成在导线/电阻发热体图案上的光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模，以敞开电阻发热体。
离子注入工艺中掺入的掺杂剂包括一种可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。
另外，导电层由一种金属如Al、含Al合金等制成。
本发明的前述和/或其它方面也可以通过提供一种喷墨打印头的加热装置的制造方法来实现，其中该方法包括：在硅衬底上形成一导电层；通过对导电层构图而形成一包括多个电阻发热体和多条导线的导线/电阻发热体图案；形成一光致抗蚀剂图案以敞开导线/电阻发热体图案上的电阻发热体；调节导线/电阻发热体图案中的电阻发热体的电阻，包括利用光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模来执行离子注入工艺；以及除去光致抗蚀剂图案。
导电层的形成如下进行：利用一种金属如Al、含Al合金等作为导电层的材料。
光致抗蚀剂图案的形成包括：在导线/电阻发热体图案上形成一光致抗蚀剂；并通过利用包括导线图案的掩模的光刻工艺，对光致抗蚀剂进行曝光和显影。
通过利用可电离的掺杂剂如N2、B、Ar、P等作为掺杂剂执行用来调节电阻发热体的电阻的离子注入工艺。此时，通过离子注入工艺中使用的掺杂剂的量和种类来调节电阻发热体的电阻。
另外，通过灰化和清洗工艺进行光致抗蚀剂图案的去除。
本方法还包括：在去除光致抗蚀剂图案之后，对硅衬底退火，以提高导线/电阻发热体图案中掺杂剂的均匀性。硅衬底的退火在超过200℃的温度下执行。
另外，本发明实施例的制造方法还包括：在对硅衬底退火之后，在其上形成有导线/电阻发热体图案的硅衬底之上形成一保护层。保护层的形成如下进行：在其上形成有导线/电阻发热体图案的硅衬底之上形成一钝化层，并再在钝化层上形成一抗空穴层。
本发明的前述和/或其它方面还可以通过提供喷墨打印头的加热装置来实现，其中该加热装置包括：一衬底；一形成在衬底上并包括多个电阻发热体以加热墨水的电阻发热体图案；形成在电阻发热体图案上并具有多条导线的导线图案；和形成在电阻发热体图案与导线图案上以保护电阻发热体图案和导线图案的保护层，其中在衬底上形成电阻发热体图案和导线图案之后，执行离子注入工艺以调节电阻发热体的电阻，而使电阻发热体具有一种掺入其中的掺杂剂。
在电阻发热体的离子注入工艺中，导线被形成为不具有通过利用由光刻工艺形成的光致抗蚀剂图案作为用来掩蔽导线的离子注入掩模而掺入其中的掺杂剂。
掺杂剂包括一种可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。
或者，导线可以被形成为具有在电阻发热体的离子注入工艺中掺入的掺杂剂。在此情况下，电阻发热体图案和导线图案的厚度之和为500，并且导线图案足够厚以确保在离子注入工艺中掺入的掺杂剂不会影响导线的电阻。另外，电阻发热体图案足够薄以确保在离子注入工艺中掺入的掺杂剂调节电阻发热体的电阻。另外，掺杂剂包括一种可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。
电阻发热体图案由加热器材料制成，如Ta、多晶硅等，并且导线图案由一种金属制成，如Al、含Al的合金等。
本发明的前述和/或其它方面也可以通过提供一种喷墨打印头的加热装置的制造方法来实现，其中该方法包括：在硅衬底上形成一电阻发热体层；在电阻发热体层上形成导线层；通过对导电层构图而形成一导线图案；通过对电阻发热体层构图而形成一电阻发热体图案；和对位于其上形成有电阻发热体图案和导线图案的硅衬底之上的、包括多个发热体的电阻发热体图案掺杂。
通过利用加热器材料如Ta、多晶硅等作为电阻发热体层的材料来执行电阻发热体层的形成，并且通过利用一种金属如Al、含Al的合金等作为导线层的材料来执行导线层的形成。
电阻发热体图案的掺杂包括：在其上形成有导线图案和电阻发热体图案的硅衬底之上形成一光致抗蚀剂；通过光刻工艺对光致抗蚀剂曝光并再对曝光的光致抗蚀剂显影，形成用来敞开电阻发热体的一光致抗蚀剂图案；通过利用光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模来执行离子注入工艺；和去除光致抗蚀剂图案。利用可电离掺杂剂如N2、B、Ar、P等来进行离子注入工艺的执行。同样，光致抗蚀剂图案的去除通过灰化和清洗工艺进行。
或者，可以如下执行电阻发热体图案的掺杂：通过不使用离子注入掩模的离子注入工艺，使得掺杂剂被掺入导线图案中。此时，通过利用可电离的掺杂剂如N2、B、Ar、P等作为掺杂剂来执行离子注入工艺。
本制造方法还包括：在对电阻发热体图案掺杂之后，对硅衬底退火，以提高电阻发热体图案中掺杂剂的均匀性。硅衬底的退火在超过200℃的温度下执行。
本发明的前述和/或其它方面也可以通过提供喷墨打印头的加热装置来实现，其中该加热装置包括：一衬底；一形成在衬底上并包括多个电阻发热体以加热墨水的电阻发热体图案；多个开关元件；形成在电阻发热体图案上并包括连接到开关元件的多条导线的导线图案；和形成在电阻发热体图案和导线图案上以保护电阻发热体图案和导线图案的保护层，其中在电阻发热体图案和导线图案上形成保护层之后，执行离子注入工艺而使电阻发热体具有一种掺入其中的掺杂剂，以调节电阻发热体的电阻。
在电阻发热体的离子注入工艺中，导线被形成为不具有通过利用由光刻工艺形成的光致抗蚀剂图案作为用来掩蔽导线的离子注入掩模而掺入的掺杂剂。
掺杂剂包括一种可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。
或者，导线可以被形成为具有在电阻发热体的离子注入工艺中掺入其中的掺杂剂。在此情况下，电阻发热体图案和导线图案的厚度之和为500，并且导线图案足够厚以确保在离子注入工艺中掺入的掺杂剂不会影响导线的电阻。电阻发热体图案足够薄以确保在离子注入工艺中掺入的掺杂剂调节电阻发热体的电阻。另外，掺杂剂包括一种可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。
本发明的前述和/或其它方面还可以通过提供喷墨打印头的加热装置来实现，其中该加热装置包括：一衬底；多个开关元件；一由位于衬底上的导电层形成的、并具有用来加热墨水的多个电阻发热体和连接到开关元件的多条导线的导线/电阻发热体图案；和形成在导线/电阻发热体图案上以保护导线/电阻发热体图案的保护层，其中通过利用由光刻工艺形成的光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模来执行离子注入工艺，而使电阻发热体具有一种掺入其中的掺杂剂，以调节电阻发热体的电阻。
在电阻发热体的离子注入工艺中，导线被形成为不具有通过被用作离子注入掩模的光致抗蚀剂图案掩蔽而掺入其中的掺杂剂。
掺杂剂包括一种可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。
本发明的前述和/或其它方面还可以通过提供一种喷墨打印头的加热装置的制造方法来实现，其中该方法包括：在硅衬底上形成一包括多个电阻发热体的电阻发热体层；在电阻发热体层上形成导线层；通过对导线层构图而形成一导线图案；通过对电阻发热体层构图而形成一电阻发热体图案；在其上形成有电阻发热体图案的硅衬底的整个表面之上形成一保护层；对位于硅衬底之上的电阻发热体图案掺杂。
电阻发热体图案的掺杂包括：在保护层上形成一光致抗蚀剂；通过光刻工艺对光致抗蚀剂曝光并再对曝光的光致抗蚀剂显影，形成用来敞开电阻发热体的一光致抗蚀剂图案；通过利用光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模来执行离子注入工艺；和去除光致抗蚀剂图案。通过利用可电离的掺杂剂如N2、B、Ar、P等作为掺杂剂来执行离子注入工艺。另外，通过灰化和清洗工艺执行光致抗蚀剂图案的去除。
或者，电阻发热体图案的掺杂可以包括：执行不使用离子注入掩模的离子注入工艺，以允许掺杂剂掺入到导线图案中。此时，通过利用可电离的掺杂剂如N2、B、Ar、P等作为掺杂剂来执行离子注入工艺。
本制造方法包括：在对电阻发热体图案掺杂之后，对硅衬底退火，以提高电阻发热体图案中掺杂剂的均匀性。硅衬底的退火可以在超过200℃的温度下执行。
本发明的前述和/或其它方面还可以通过提供一种喷墨打印头的加热装置的制造方法来实现，其中该方法包括：在硅衬底上形成一导电层；通过对导电层构图而形成一包括多个导线/电阻发热体的导线/电阻发热体图案；在其上形成有导线/电阻发热体图案的硅衬底之上形成一保护层；在保护层上形成一光致抗蚀剂图案以敞开导线/电阻发热体；在导线/电阻发热体图案中形成导线/电阻发热体，包括利用光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模进行离子注入工艺；以及除去光致抗蚀剂图案。
光致抗蚀剂图案的形成包括：在保护层上形成一光致抗蚀剂；并通过利用包括电阻发热体图案的掩模的光刻工艺，对光致抗蚀剂曝光并再对曝光的光致抗蚀剂显影。
通过利用可电离的掺杂剂如N2、B、Ar、P等作为掺杂剂来执行形成导线/电阻发热体的离子注入工艺。
另外，光致抗蚀剂图案的去除通过灰化和清洗进行。
本制造方法还可包括：在去除光致抗蚀剂图案之后，对硅衬底退火，以提高电阻发热体图案中掺杂剂的均匀性。硅衬底的退火在超过200℃的温度下执行。
附图说明
通过下面结合附图对本发明实施例的描述，本发明的这些和/或其它方面及其优点将变得更清楚和更易于理解，在附图中：
图1是示出普通打印头的截面图；
图2是示出常规喷墨打印头的加热装置的截面图；
图3A～3C是根据本发明第一实施例的喷墨打印头加热装置的制造工艺的示意图；
图4A～4D是根据本发明第二实施例的喷墨打印头加热装置的制造工艺的示意图；
图5A～5C是根据本发明第三实施例的喷墨打印头加热装置的制造工艺的示意图；
图6A～6C是根据本发明第四实施例的喷墨打印头加热装置的制造工艺的示意图；
图7A～7C是根据本发明第五实施例的喷墨打印头加热装置的制造工艺的示意图；
图8A～8C是根据本发明第六实施例的喷墨打印头加热装置的制造工艺的示意图。
具体实施方式
下面详细参考本发明的实施例，其例子在附图中示出，在所有附图中相同的附图标记表示相同的元件。下面参考附图描述实施例以便阐述本发明。
实施例1
图3C示出根据本发明第一实施例的具有加热器103a和导线103b的喷墨打印头的加热装置100。
本实施例的加热装置100包括一个半导体衬底101如硅衬底、和一个由位于硅衬底101之上的导电层形成的具有多个加热器103a的导线/加热器图案103。加热器103a可以是对墨水加热的电阻发热体。加热装置100还包括：多条导线103b，以连接到开关元件如晶体管的源极、漏极和栅极；以及一个保护层104，形成在导线/加热器图案103上以保护导线/加热器图案103。
在硅衬底101上设置一个绝缘层102作为层间介电层。该绝缘层102由位于硅衬底101整个表面上的氧化物形成。
设置在绝缘层102上的导线/加热器图案103的形成方法是：通过溅射等方法，在绝缘层102上气相沉积由加热器材料如Ta、多晶硅等制成的导电层。然后，利用通过光刻工艺形成的导线/加热器的光致抗蚀剂图案(未显示)作为蚀刻掩模对导电层构图。
在绝缘层102上形成导线/加热器图案103之后，形成于导线/加热器图案103中的导线103b具有一种通过离子注入工艺掺入其中的掺杂剂108。离子注入工艺利用通过光刻工艺形成于导线/加热器图案103上的光致抗蚀剂图案106作为离子注入掩模，以掩蔽将要形成的加热器，如图3B所示。
掺杂剂108可以是包括N2、B、Ar、P等的可电离掺杂剂的任何类型的一种，它起着调节导线103b的电阻到所需值的作用。例如，此值可以低于由形成导线/加热器图案103的加热器103a的加热器材料制成的导电层的电阻值。
在离子注入工艺中，因为加热器103a被通过光刻工艺形成的光致抗蚀剂图案106掩蔽，所以掺杂剂108不被注入到加热器103a中，而是注入到光致抗蚀剂图案106中。因此，加热器103a只由用加热器材料制成的导电层形成，该导电层的电阻在离子注入工艺中不被调节。
保护层104包括一个钝化层105和一个抗空穴层109。该钝化层105由氮化硅、碳化硅等制成，它不仅可以用作钝化层，而且还可以用作加热器103a和导线103b的覆盖层。抗空穴层109由一个金属层如Ta、TaN、TiN等制成并且被气相沉积在钝化层105上以隔绝墨水。
下面将参考图3A～3C详细描述按照本发明第一实施例构造的喷墨打印头的加热装置100的制造方法。
首先提供在其上形成有绝缘层102的硅衬底101。
接下来，通过溅射工艺或低压化学气相沉积(LPVCD)工艺，在其上形成有绝缘层102的硅衬底101的整个表面上气相沉积一个由加热器材料如Ta、多晶硅等制成的导电层。
然后，利用经光刻工艺形成的导线/加热器的光致抗蚀剂图案(未示出)作为蚀刻掩模对导电层构图，使得形成导线/加热器图案103，如图3A所示。此时，形成导线/加热器的光致抗蚀剂图案的光刻工艺的过程是：在导电层上形成光致抗蚀剂，再利用导线/加热器的光掩模(未示出)对该光致抗蚀剂曝光并对曝光的光致抗蚀剂显影。
随后，在其上形成有导线/加热器图案103的衬底101上形成一光致抗蚀剂(未示出)。然后，如图3B所示，通过利用加热器的光掩模的光刻工艺对光致抗蚀剂执行曝光和显影，从而形成光致抗蚀剂图案106以掩蔽将要形成的加热器。
之后，利用光致抗蚀剂图案106作为离子注入掩模对导线/加热器图案103执行离子注入工艺，使得在导线/加热器图案103中形成加热器103a和导线103b。此时，在导线103b中注入掺杂剂108，但在加热器103a中没有注入掺杂剂108，因为掺杂剂108被注入到光致抗蚀剂图案106中并被掩蔽。因此，没有注入掺杂剂108的加热器103a的电阻不变，而注入掺杂剂108的导线103b的电阻改变。
在离子注入工艺中，掺杂剂108可以使用任何类型可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。通过离子注入工艺期间采用的掺杂剂108的数量和类型来调节导线103b的电阻。
在通过离子注入工艺调节导线103b的电阻之后，其中注入有掺杂剂108的光致抗蚀剂图案106通过灰化和清洗工艺除去。
灰化工艺包括干灰化，即：在0.8～1.2Torr的真空气氛下以3,000～5,000标准立方厘米/分钟(SCCM)的范围注入氧气的同时，去除一部分光致抗蚀剂图案106；清洗工艺包括：在通过干灰化去除一部分光致抗蚀剂图案106之后，利用H2SO4或以一定比例混合的CF4气体和氧气的混合气体去除其它部分的光致抗蚀剂图案106。
然后，在去除光致抗蚀剂图案106之后，在超过200℃的温度下对其上形成有加热器103a和导线103b的硅衬底101退火，以提高导线/加热器图案103的导线103b中掺杂剂的均匀性。
对所得的衬底101退火之后，如图3C所示，在所得衬底101的整个表面上形成一个钝化层105，例如是氮化硅、碳化硅等，它用作加热器103a和导线103b的覆盖层。
之后，在钝化层105上气相沉积一个由金属层如Ta、TaN、TiN等制成的抗空穴层109，并且最终完成喷墨打印头的加热装置100的制造。
实施例2
图4D示出具有按照本发明第二实施例的加热器113a和导线113b的喷墨打印头的加热装置100’。
与参考图3A～3C所述的第一实施例的加热装置100类似，本实施例的加热装置100’包括：一个半导体衬底111，如硅衬底；和一个导线/加热器图案113，其由位于硅衬底111之上的导电层形成并具有多个加热器113a。加热器113a可以是对墨水加热的电阻发热体。加热装置100’还包括多条导线113b、以及一个形成在导线/加热器图案113上以保护导线/加热器图案113的保护层114。
在硅衬底111上设置一个绝缘层112作为层间介电层。该绝缘层112由位于硅衬底111整个表面上的氧化物形成。
设置在绝缘层112上的导线/加热器图案113的形成过程是：在绝缘层112上气相沉积由加热器材料如Ta、多晶硅等制成的导电层，或溅射金属如Al、含Al合金等；然后，利用通过光刻工艺形成的导线/加热器的光致抗蚀剂图案(未示出)对导电层构图。
在绝缘层112上形成导线/加热器图案113之后，通过离子注入工艺在形成于导线/加热器图案113中的导线113b中掺入掺杂剂118。离子注入工艺利用通过光刻工艺形成于导线/加热器图案113上的光致抗蚀剂图案116作为离子注入掩模，以掩蔽将要形成的加热器，如图4B所示。
该掺杂剂118包括一种可电离的掺杂剂如N2、B、Ar、P等，它起着调节导线113b的电阻到所需值的作用。例如，此值低于由加热器材料制成的导电层的电阻或形成导线/加热器图案113的加热器113a的金属的电阻。
导线/加热器图案113的加热器113a通过一种用于增加电阻的离子注入形成，即一种负离子注入工艺，在导线113b的离子注入工艺期间，该工艺利用通过光刻法形成的光致抗蚀剂图案116作为离子注入掩模。
在负离子注入工艺期间，另一掺杂剂118’可以是任何一种可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。掺杂剂118’将加热器113a的电阻调节为一个所需的值，即高于导线113b的电阻值的值。
如同第一实施例的加热装置100一样，保护层114包括一个由氮化硅、碳化硅等制成的钝化层115和一个气相沉积于钝化层115上的、由金属层如Ta、TaN、TiN等制成的抗空穴层119。
下面将参考图4A～4D详细描述按照本发明第二实施例构造的喷墨打印头的加热装置100’的制造方法。
首先如图4A和4B所示，按照与参考图3A和3B所述的第一实施例的加热装置100中相同的方式，在硅衬底111之上依次形成绝缘层112、导线/加热器图案113、用来掩蔽加热器的光致抗蚀剂图案116和导线113b。
此时，通过溅射工艺或LPVCD工艺，用加热器材料如Ta、多晶硅等或金属如Al、含Al合金等形成一个构成导线/加热器图案113的导电层，该导电层具有良好的导电性以形成加热器和导线，并且其能够很容易地被构图。
然后，如图4C所示，为了增大加热器113a的电阻，对其上形成有导线113b的硅衬底111进行负离子注入工艺。此时，通过导线的离子注入工艺，导线113b的电阻由注入其中的掺杂剂118调节。
在负离子注入工艺中，光致抗蚀剂图案116用作离子注入掩模，并且N2、B、Ar、P等其中的一种用作掺杂剂118’。
在负离子注入工艺期间，适当选择并调节使用的掺杂剂118’的量和类型以满足加热器113a的电阻的所需值。
另外，控制负离子注入深度，即负离子注入能量，使得掺杂剂118’通过位于其上形成有光致抗蚀剂图案116的硅衬底111部分之上的光致抗蚀剂图案116被注入到导线/加热器图案113中。掺杂剂118’还经过位于其上没有形成光致抗蚀剂图案116的硅衬底111部分之上的导线/加热器图案113被注入到绝缘体112中。
此时，因为绝缘层112由具有高绝缘性的氧化物形成，所以掺杂剂118’几乎不会影响绝缘层112的电阻，从而绝缘层112仍然起到绝缘体的作用，即使在其上构图导电层也是如此。
在通过负离子注入工艺调节导线/加热器图案113中的加热器113a的电阻之后，通过灰化和清洗工艺去除光致抗蚀剂图案116。然后，在高于200℃的温度下对所得的衬底111退火，以增加导线/加热器图案113的加热器113a和导线113b中掺杂剂118’和118的均匀性，如同第一实施例的加热装置100一样。
对所得的衬底111退火之后，如图4D所示，在所得衬底111的整个表面上方依次形成钝化层115如氮化硅、碳化硅等和由金属层如Ta、TaN、TiN等制成的抗空穴层119。由此最终完成喷墨打印头的加热装置100’的制造。
实施例3
图5C示出具有按照本发明第三实施例的加热器123a和导线123b的喷墨打印头的加热装置100”。
本实施例的加热装置100”包括：一个半导体衬底121，如硅衬底；和一个导线/加热器图案123，其由位于硅衬底121之上的一个导电层形成并具有多个加热器123a。加热器123a可以是对墨水加热的电阻发热体。加热装置还包括多条导线123b以及一个保护层124，该保护层124形成在导线/加热器图案123上以保护导线/加热器图案123。
在硅衬底121上设置一个绝缘层122作为层间介电层。该绝缘层122由位于硅衬底121整个表面上的氧化物形成。
设置在绝缘层122上的导线/加热器图案123的形成过程是：通过溅射法等在绝缘层122上气相沉积一导电层，并再利用通过光刻工艺形成的导线/加热器的光致抗蚀剂图案(未示出)作为蚀刻掩模对导电层构图。导电层由诸如Al、含Al合金等的金属制成，其能够被容易地构图并用来形成导线。
在绝缘层122上形成导线/加热器图案123之后，通过离子注入工艺向形成于导线/加热器图案123中的加热器123a中掺入掺杂剂128。离子注入工艺利用通过光刻工艺形成于导线/加热器图案123上的光致抗蚀剂图案126作为离子注入掩模，以敞开将要形成的加热器123a，如图5B所示。
该掺杂剂128是包括N2、B、Ar、P等的可电离掺杂剂中的任意一种类型，它将加热器123a的电阻调节为所需值。例如，此值高于形成导线/加热器图案123的导线123b的导电层的电阻。
在离子注入工艺中，因为导线/加热器图案123的导线123b被通过光刻工艺形成的光致抗蚀剂图案126掩蔽，所以掺杂剂128没有注入导线123b中，而是注入到光致抗蚀剂图案126中。因此，导线123b只由导电层形成，该导电层的电阻在离子注入工艺中不被调节。
保护层124包括一个由氮化硅、碳化硅等制成的钝化层125。该钝化层125不仅可以用作钝化层，而且还可以用作加热器123a和导线123b的覆盖层。该保护层124还包括一个由金属层如Ta、TaN、TiN等制成并且被气相沉积在钝化层125上以隔绝墨水的抗空穴层129。
下面将参考图5A～5C详细描述按照本发明第三实施例构成的喷墨打印头的加热装置100”的制造方法。
首先，如图5A所示，在硅衬底121上依次形成绝缘层122和导线/加热器图案123，其形成方式与第一实施例的加热装置100相同。
此时，形成导线/加热器图案123的导电层由金属如Al、含Al合金等形成，其具有良好的导电性以形成加热器和导线，并能够易于被构图。
接下来，在其上形成有导线/加热器图案123的衬底121上形成一光致抗蚀剂(未示出)，并且然后(如图5B所示)，通过利用加热器的光掩模的光刻工艺对该光致抗蚀剂执行曝光和显影，从而形成用来敞开将要形成的加热器的光致抗蚀剂图案126。
再下来，利用光致抗蚀剂图案126作为离子注入掩模，对导线/加热器图案123执行离子注入工艺，使得在导线/加热器图案123中形成加热器123a和导线123b。此时，在加热器123a中注入掺杂剂128，但在导线123b中没有注入掺杂剂128，因为掺杂剂128被注入到光致抗蚀剂图案126中并因此被掩蔽。因此，注入掺杂剂128的加热器123a的电阻改变，而没有注入掺杂剂128的导线123b的电阻不变。
在离子注入工艺中，掺杂剂128使用可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。可以通过在离子注入工艺中使用的掺杂剂128的类型和数量来调节加热器123a的电阻。
通过离子注入工艺调节加热器123a的电阻之后，通过灰化和清洗工艺除去光致抗蚀剂图案126，并然后在超过200℃的温度下对所得的衬底121退火，以提高导线/加热器图案123的加热器123a中掺杂剂128的均匀性，与第一实施例的加热装置100一样。
对所得的衬底121退火之后，如图5C所示，在所得衬底121的整个表面之上依次形成钝化层125和抗空穴层129，钝化层125如氮化硅、碳化硅等，抗空穴层129由金属层如Ta、TaN、TiN等制成。由此完成加热装置100”的制造。
实施例4
图6C示出具有按照本发明第四实施例的加热器133a和导线134a的喷墨打印头的加热装置100。
本实施例的加热装置100包括：一个半导体衬底131，如硅衬底；一个加热器图案133，形成在硅衬底131之上并具有作为电阻发热体以加热墨水的多个加热器133a；和一个导线图案134，形成在加热器图案133上并具有连接到晶体管的开关元件(未示出)的多条导线134a。加热装置100还包括一个形成在加热器图案133和导线图案134上以保护加热器图案133和导线图案134的保护层135。
在硅衬底131上设置一个绝缘层132作为层间介电层。该绝缘层132由位于硅衬底131整个表面上的氧化物形成。
设置在绝缘层132上的加热器图案133和导线图案134的形成过程是：通过溅射法等依次在绝缘层132上气相沉积一加热器层和一导线层，并再利用分别通过光刻工艺形成的导线的光致抗蚀剂图案(未示出)和加热器的光致抗蚀剂图案(未示出)对导线层和加热器层构图。加热器层由加热器材料如Ta、多晶硅等制成，导线层由金属如Al、含Al合金等制成。
在衬底131上形成加热器图案133和导线图案134之后，通过离子注入工艺将掺杂剂138掺入到形成于加热器图案133中的加热器133a中。离子注入工艺利用通过光刻工艺形成在衬底131上的光致抗蚀剂图案136作为离子注入掩模，以敞开将要形成的加热器133a。任何一种可电离的掺杂剂如N2、B、Ar、P等都可以用作本实施例的掺杂剂，如图6BA所示。掺杂剂138将加热器133a的电阻调节为所需值。
在加热器133a的离子注入工艺中，因为导线图案134被由光刻工艺形成的光致抗蚀剂图案136掩蔽，所以掺杂剂138没有注入到导线134a中。
或者，如图6BB所示，在加热器133a’的离子注入工艺中没有使用离子注入掩模，可以形成其中掺有掺杂剂138’的导线图案134’。在这种情况下，加热器图案133’和导线图案134’的厚度总和为500。特别是，导线图案134’足够厚以确保在离子注入工艺中掺入的掺杂剂138’不会影响导线134a’的电阻，加热器图案133’足够薄以确保在离子注入工艺中掺入的掺杂剂138’可以调节加热器133a’的电阻。
保护层135包括一个由氮化硅、碳化硅等制成的钝化层137，该钝化层137不仅可以用作钝化层，而且还可以用作加热器133a或133a’和导线134a或134a’的覆盖层。该保护层135还包括一个由金属层如Ta、TaN、TiN等制成的、并被气相沉积在钝化层137上以隔绝墨水的抗空穴层139。
下面将参考图6A～6C详细描述按照本发明第四实施例构成的喷墨打印头的加热装置100的制造方法。
首先，提供一个其上形成有绝缘层132的硅衬底131。
接下来，通过溅射工艺或LPVCD工艺，在其上形成有绝缘层132的硅衬底131的整个表面之上气相沉积加热器材料，如Ta、多晶硅等。由此形成一个加热器层(未示出)。
接下来，通过溅射工艺在加热器层上气相沉积一个导线层(未显示)，该导线层由金属如Al或含Al合金制成，其具有良好的导电性以形成导线并能够易于被构图。
在形成导线层之后，利用分别由光刻工艺形成的导线的光致抗蚀剂图案(未示出)和加热器的光致抗蚀剂图案(未示出)作为蚀刻掩模，分别对导线层和加热器层构图，使得形成导线图案134和加热器图案133，如图6A所示。此时，用来形成导线的光致抗蚀剂图案和加热器的光致抗蚀剂图案的各光刻工艺如下进行：在导线层上形成光致抗蚀剂，并再利用导线的光掩模(未示出)或加热器的光掩模(未示出)对该光致抗蚀剂曝光并且对曝光的光致抗蚀剂显影。
之后，在其上形成有导线图案134和加热器图案133的衬底131之上形成一种光致抗蚀剂。然后，如图6BA所示，通过利用加热器的光掩模的光刻工艺对光致抗蚀剂进行曝光和显影，形成光致抗蚀剂图案136，以便敞开将要形成的加热器。
随后，利用光致抗蚀剂图案136作为离子注入掩模，对加热器图案133进行离子注入工艺，使得在加热器图案133中形成其中掺有掺杂剂138的加热器133a。在离子注入工艺中，掺杂剂138使用可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。
形成加热器133a之后，通过灰化和清洗工艺去除光致抗蚀剂图案136，该灰化和清洗工艺在与上述实施例相同的条件下执行。
或者，如图6BB所示，当加热器图案133’和导线图案134’的厚度总和为500时，并且当导线图案134’足够厚以确保在离子注入工艺中掺入的掺杂剂138’不会影响导线134a’的电阻，以及加热器图案133’足够薄以确保在离子注入工艺中掺入的掺杂剂138’可以调节加热器133a’的电阻时，对加热器图案133’执行离子注入工艺中可以不使用离子注入掩模。于是，加热器图案133’和导线图案134’均被掺杂。此时，掺杂剂138’是一种可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。
因而在对加热器图案133或133’掺杂之后，在超过200℃的温度下，对其上形成有加热器133a或133a’的衬底131退火，从而提高加热器图案133或133’中掺杂剂138或138’的均匀性。
对衬底131退火之后，如图6C所示，在所得衬底131的整个表面之上依次形成钝化层137如氮化硅、碳化硅等和由金属层如Ta、TaN、TiN等制成的抗空穴层139。由此完成喷墨打印头的加热装置100的制造。
实施例5
图7C示出具有按照本发明第五实施例的加热器143a和导线144a的喷墨打印头的加热装置100””。
本实施例的加热装置100””包括：一个半导体衬底141，如硅衬底；一个加热器图案143，其形成于硅衬底141之上并具有作为电阻发热体以加热墨水的多个加热器143a；一个导线图案144，其形成在加热器图案143上并具有多条导线144a以连接到晶体管的开关元件(未示出)；和一个保护层145，形成在加热器图案143和导线图案144上以保护加热器图案143和导线图案144。
在硅衬底141上设置一个绝缘层142作为层间介电层。该绝缘层142由位于硅衬底141整个表面上的氧化物形成。
设置在绝缘层142上的加热器图案143和导线图案144的形成过程是：通过溅射法等，在绝缘层142上依次气相沉积由加热器材料如Ta、多晶硅等制成的加热器层和由金属如Al、含Al合金等制成的导线层；然后再利用分别通过光刻工艺形成的导线的光致抗蚀剂图案(未示出)和加热器的光致抗蚀剂图案(未示出)作为蚀刻掩模，对导线层和加热器层构图。
在加热器图案143和导线图案144上形成保护层145之后，通过离子注入工艺将掺杂剂148掺入到形成在加热器图案143中的加热器143a中。离子注入工艺利用通过光刻工艺形成于保护层145上的光致抗蚀剂图案147作为离子注入掩模，以敞开加热器(后续形成的)，并且包括N2、B、Ar、P等的任何一种可电离的掺杂剂都可以用作掺杂剂，如图7BA所示。掺杂剂148起到将加热器143a的电阻调节为所需值的作用。
在对加热器143a的离子注入工艺中，因为导线图案144被经光刻工艺形成的光致抗蚀剂图案147掩蔽，所以掺杂剂148不被注入到导线144a中。
或者，如图7BB所示，在对加热器143a’执行离子注入工艺中不使用离子注入掩模，可以形成一种掺有掺杂剂148’的导线图案144’。在此情况下，加热器图案143’和导线图案144’的厚度总和为500。特别是，导线图案144’足够厚以确保在离子注入工艺中掺入的掺杂剂148’不会影响导线144a’的电阻，并且加热器图案143’足够薄以确保在离子注入工艺中掺入的掺杂剂148’可以调节加热器143a’的电阻。
保护层145是氮化硅、碳化硅等，该钝化层145不仅可以用作钝化层，而且还可以用作加热器143a或143a’和导线144a或144a’的覆盖层。
在保护层145上设置一个抗空穴层149，它由一个金属层如Ta、TaN、TiN等制成并被气相沉积以隔绝墨水。
下面将参考图7A～7C详细描述按照本发明第五实施例构成的喷墨打印头的加热装置100””的制造方法。
首先，提供一个其上形成有绝缘层142的硅衬底141。
接下来，通过溅射工艺或LPVCD工艺，在其上形成有绝缘层142的硅衬底141的整个表面之上气相沉积加热器材料，如Ta、多晶硅等。由此形成一个加热器层(未示出)。
接下来，通过溅射工艺，在加热器层上气相沉积一个由金属如Al或含Al合金制成的导线层(未显示)，其具有良好的导电性以形成导线并能够易于被构图。
在形成导线层之后，利用分别由光刻工艺形成的导线的光致抗蚀剂图案(未示出)和加热器的光致抗蚀剂图案(未示出)作为蚀刻掩模，分别对导线层和加热器层构图，使得形成导线图案144和加热器图案143。此时，用于形成导线的光致抗蚀剂图案和加热器的光致抗蚀剂图案的各光刻工艺如下进行：在导线层上形成一光致抗蚀剂，并再利用导线的光掩模(未示出)或加热器的光掩模(未示出)对光致抗蚀剂曝光以及对曝光的光致抗蚀剂显影。
之后，如图7A所示，在硅衬底141的整个表面上形成由氮化硅、碳化硅等制成的保护层145，该保护层不仅可以用作钝化层，而且也可以用作加热器143a和导线144a的覆盖层。
形成保护层145之后，在保护层145上形成一光致抗蚀剂，并如图7BA所示，通过利用加热器的光掩模的光刻工艺，对光致抗蚀剂进行曝光和显影，从而形成一光致抗蚀剂图案147，用于敞开将要形成的加热器。
随后，利用光致抗蚀剂图案147作为离子注入掩模对加热器图案143进行离子注入工艺，使得在加热器图案143中形成其中掺有掺杂剂148的加热器143a。在离子注入工艺中，掺杂剂148使用可电离的掺杂剂，如N2、B、Ar、P等。
形成加热器143a之后，通过灰化和清洗工艺去除光致抗蚀剂图案147，该灰化和清洗工艺在与上述实施例相同的条件下执行。
或者，如图7BB所示，当加热器图案143’和导线图案144’的厚度总和为500时，并且当导线图案144’足够厚以确保在离子注入工艺中掺入的掺杂剂148’不会影响导线144a’的电阻，以及加热器图案143’足够薄以确保在离子注入工艺中掺入的掺杂剂148’可以调节加热器143a’的电阻时，在对加热器图案143’执行离子注入工艺时可以不使用离子注入掩模。于是，加热器图案143’和导线图案144’均被掺杂。此时，掺杂剂148’是一种可电离的掺杂剂，包括N2、B、Ar、P等。
因而在对加热器图案143或143’掺杂之后，在超过200℃的温度下，对其上形成有加热器143a或143a’的衬底141退火，从而提高加热器图案143或143’中掺杂剂148或148’的均匀性。
对衬底141退火之后，如图7C所示，在保护层145上形成抗空穴层149，其由金属层如Ta、TaN、TiN等制成，并且由此完成喷墨打印头的加热装置100””的制造。
实施例6
图8C示出具有按照本发明第六实施例的加热器153a和导线153b的喷墨打印头的加热装置100”。
本实施例的加热装置100”包括：一个半导体衬底151，如硅衬底；一个导线/加热器图案153，由位于硅衬底151之上的一个导电层形成，并具有多个加热器153a如电阻发热体以加热墨水。加热装置100””还包括多条导线153b和一个保护层154，该保护层154形成在导线/加热器图案153上以保护导线/加热器图案153。
在硅衬底151上设置一个绝缘层152作为层间介电层。该绝缘层152由位于硅衬底151整个表面上的氧化物形成，如同第五实施例的加热装置100””。
设置在绝缘层152上的导线/加热器图案153的形成过程是：通过溅射法等，在绝缘层152上气相沉积一导电层，例如由Al或含Al合金制成的金属导线层；然后再利用通过光刻工艺形成的导线/加热器的光致抗蚀剂图案(未示出)作为蚀刻掩模对导电层溅射。
在导线/加热器图案153上形成保护层154之后，通过离子注入工艺将掺杂剂158掺入到形成在导线/加热器图案153中的加热器153a中。离子注入工艺利用通过光刻工艺形成在保护层154上的光致抗蚀剂图案155作为离子注入掩模，以敞开将要形成的加热器。离子注入工艺也使用可电离的掺杂剂如N2、B、Ar、P等作为掺杂剂158。在离子注入工艺中注入到导线/加热器图案153的加热器153a中的掺杂剂158将加热器153a的电阻调节为所需值。
在对加热器153a的离子注入工艺中，因为导线/加热器图案153被经光刻工艺形成的光致抗蚀剂图案155掩蔽，所以掺杂剂158不被注入到导线153b中。
该保护层154是氮化硅、碳化硅等，它不仅可以用作钝化层，而且还可以用作加热器153a和导线153b的覆盖层。
在保护层155上设置一个由金属层如Ta、TaN、TiN等制成的抗空穴层156。
下面将参考图8A～8C详细描述按照本发明第六实施例构成的喷墨打印头的加热装置100”的制造方法。
首先，提供一个其上形成有绝缘层152的硅衬底151。
接下来，位于其上形成有绝缘层152的硅衬底151的整个表面之上的是一个导电层(未示出)，例如由金属如Al或含Al合金制成的金属导线层，其具有良好的导电性以形成导线并能够易于被构图，它通过溅射工艺形成。
然后，利用通过光刻工艺形成的导线/加热器的光致抗蚀剂图案(未示出)作为蚀刻掩模对导电层构图，使得形成导线/加热器图案153。此时，用来形成导线/加热器的光致抗蚀剂图案的光刻工艺如下进行：在导电层上形成光致抗蚀剂，并再利用导线/加热器的光掩模(未示出)对光致抗蚀剂曝光以及对曝光的光致抗蚀剂显影。
接下来，如图8A所示，在具有导线/加热器图案153的硅衬底151的整个表面之上形成由氮化硅、碳化硅等制成的保护层145，该保护层不仅可以作为钝化层，而且可以作为加热器153a和导线153b的覆盖层。
形成保护层154之后，在保护层154上形成一光致抗蚀剂(未示出)，并且如图8B所示，通过利用加热器的光掩模的光刻工艺对光致抗蚀剂进行曝光和显影，形成光致抗蚀剂图案155，以便敞开加热器。
随后，利用光致抗蚀剂图案155作为离子注入掩模对导线/加热器图案153进行离子注入工艺，使得在导线/加热器图案153中形成其中掺有掺杂剂158的加热器153a。在离子注入工艺中，掺杂剂158使用包括N2、B、Ar、P等的所有类型的可电离掺杂剂的一种。
形成加热器153a之后，通过灰化和清洗工艺去除光致抗蚀剂图案155，该灰化和清洗工艺在与上述实施例相同的条件下执行。
因而在去除光致抗蚀剂图案155之后，在超过200℃的温度下，对其上形成有加热器153a的衬底151退火，从而提高导线/加热器图案153中掺杂剂158的均匀性。
对衬底151退火之后，如图8C所示，在保护层154上形成由金属层如Ta、TaN、TiN等制成的抗空穴层156，并且由此完成喷墨打印头的加热装置100”的制造。
从前面的描述明显看出，可以理解，按照本发明实施例的喷墨打印头的加热装置及其制造方法可以很容易地制造出具有所需电阻值和厚度的导线和/或加热器，并且提高了导电层和/或形成导线和/或加热器的导线层和加热器层的可靠性。通过离子注入工艺和/或负离子注入工艺来调节导线和/或加热器的电阻，其中离子注入工艺和/或负离子注入工艺与导电层形成工艺、导线层和加热器层形成工艺、或导线/加热器层形成工艺分开进行，可以获得这些优点。
另外，通过在离子注入工艺和/或负离子注入工艺之后执行热处理工艺，根据本发明实施例的加热装置及其制造方法可以提高导线和/或加热器中掺杂剂的均匀性。
而且，通过将加热器形成在导电层如导线层，而不使用单独的加热器层，根据本发明实施例的加热装置及其制造方法可以仅在加热器上形成一个保护层，以提高其电阻的均匀性并减少制造工艺的数量。
另外，根据本发明实施例的加热装置及其制造方法可以防止加热器的污染以及由用于形成加热器的光致抗蚀剂图案的光致抗蚀剂导致的加热器电阻的变化。通过在形成一个保护层如钝化层或覆盖层之后，利用加热器的光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模来进行离子注入工艺，以调节加热器的电阻，可以实现上述优点。
虽然以上描述了本发明的几个实施例，但本领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明原理和精神的前提下，可以对这些实施例作各种改变，本发明的保护范围由所附的权利要求及其等同物限定。

Claims (40)

1.一种喷墨打印头的加热装置，包括：
一衬底；
一导线/电阻发热体图案，位于该衬底上并包括一导电层；
多条导线，位于该导线/电阻发热体图案中；
多个电阻发热体，位于该导线/电阻发热体图案中并用来加热墨水；和
一保护层，形成在该导线/电阻发热体图案上以保护该导线/电阻发热体图案，
其中在该衬底上形成该导线/电阻发热体图案之后，通过执行离子注入工艺是该些导线具有掺入其中的第一掺杂剂以调节该些导线的电阻。
2.如权利要求1所述的加热装置，其中所述第一掺杂剂包括可电离的掺杂剂。
3.如权利要求1所述的加热装置，其中该些电阻发热体包括通过在对该些导线的离子注入工艺之后执行的负离子注入工艺而掺入其中的第二掺杂剂，并且所述掺入的第二掺杂剂包括可电离的掺杂剂。
4.一种制造喷墨打印头的加热装置的方法，包括：
在硅衬底上形成一导电层；
通过对该导电层构图，形成一包括多个电阻发热体和多条导线的导线/电阻发热体图案；
在该导线/电阻发热体图案上形成一光致抗蚀剂图案，以掩蔽该些电阻发热体；
调节该导线/电阻发热体图案的导线的电阻，包括利用该光致抗蚀剂图案作为第一离子注入掩模来执行离子注入工艺；和
除去该光致抗蚀剂图案。
5.如权利要求4所述的方法，其中执行离子注入工艺包括在该些导线中掺入可电离的掺杂剂。
6.如权利要求5所述的方法，还包括在超过200℃的温度下对所述硅衬底退火。
7.如权利要求4所述的方法，还包括：
通过利用该光致抗蚀剂图案作为第二离子注入掩模执行负离子注入工艺以便调节该些电阻发热体的电阻，其中所述负离子注入工艺的执行包括：
在该些电阻发热体中掺入可电离的掺杂剂，和
控制离子注入能量，使得该掺杂剂到达设置在该光致抗蚀剂图案下面的该些电阻发热体。
8.一种喷墨打印头的加热装置，包括：
一衬底；
一导线/电阻发热体图案，位于该衬底上并包括一导电层；
多条导线，位于该导线/电阻发热体图案中；
多个电阻发热体，位于该导线/电阻发热体图案中并用来加热墨水；和
一保护层，形成在该导线/电阻发热体图案上以保护该导线/电阻发热体图案，
其中在衬底上形成导线/电阻发热体图案之后，通过执行离子注入工艺而使该些电阻发热体具有掺入其中的掺杂剂，以调节该些电阻发热体的电阻。
9.如权利要求8所述的加热装置，其中该掺杂剂包括可电离的掺杂剂。
10.一种喷墨打印头的加热装置的制造方法，包括：
在硅衬底上形成一导电层；
通过对该导电层构图而形成一包括多个电阻发热体和多条导线的导线/电阻发热体图案；
形成一光致抗蚀剂图案，以敞开该导线/电阻发热体图案上的该些电阻发热体；
调节该导线/电阻发热体图案中的电阻发热体的电阻，包括利用该光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模执行离子注入工艺；和
除去该光致抗蚀剂图案。
11.如权利要求10所述的方法，其中执行离子注入工艺包括在该些电阻发热体中掺入一可电离的掺杂剂。
12.如权利要求11所述的方法，还包括在超过200℃的温度下对所述硅衬底退火。
13.一种喷墨打印头的加热装置，包括：
一衬底；
一电阻发热体图案，形成在该衬底上并包括用来加热墨水的多个电阻发热体；
一导线图案，形成在该电阻发热体图案上并具有多条导线；和
一保护层，形成在该电阻发热体图案和该导线图案上以保护该电阻发热体图案和该导线图案，
其中在衬底上形成电阻发热体图案和导线图案之后，通过执行离子注入工艺而使该些电阻发热体具有一掺入其中的掺杂剂，以调节该些电阻发热体的电阻。
14.如权利要求13所述的加热装置，其中该些导线不具有在离子注入工艺中掺入其中的掺杂剂，并且掺杂剂是可电离的掺杂剂。
15.如权利要求13所述的加热装置，其中该些导线具有在该些电阻发热体的离子注入工艺中掺入其中的掺杂剂，该电阻发热体图案和该导线图案的厚度之和为500，并且该导线图案足够厚使得该掺杂剂不会影响该些导线的电阻，该电阻发热体图案足够薄使得该掺杂剂调节该些电阻发热体的电阻，并且所述掺杂剂是一种可电离的掺杂剂。
16.一种喷墨打印头的加热装置的制造方法，包括：
在硅衬底之上形成一电阻发热体层；
在该电阻发热体层上形成一导线层；
通过对该导电层构图而形成一导线图案；
通过对该电阻发热体层构图而形成一电阻发热体图案；和
对位于其上形成有电阻发热体图案和导线图案的该硅衬底之上的、包括多个发热体的该电阻发热体图案掺杂。
17.如权利要求16所述的方法，其中掺杂包括：
在其上形成有该导线图案和该电阻发热体图案的该硅衬底之上形成一光致抗蚀剂；
通过光刻工艺对该光致抗蚀剂曝光并对曝光的光致抗蚀剂显影，形成用来敞开该些电阻发热体的一光致抗蚀剂图案；
通过利用该光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模来执行离子注入工艺，和将可电离的掺杂剂掺入到该电阻发热体图案中；和
去除该光致抗蚀剂图案。
18.如权利要求16所述的方法，其中掺杂包括：
执行不使用离子注入掩模的离子注入工艺，以使得可电离的掺杂剂被掺入到该导线图案中。
19.如权利要求16所述的方法，还包括在超过200℃的温度下对该硅衬底退火。
20.一种喷墨打印头的加热装置，包括：
一衬底；
一电阻发热体图案，形成在该衬底上并包括用来加热墨水的多个电阻发热体；
多个开关元件；
一导线图案，形成在该电阻发热体图案上并包括连接到该些开关元件的多条导线；和
一保护层，形成在该电阻发热体图案和该导线图案上以保护该电阻发热体图案和该导线图案，其中在该电阻发热体图案和该导线图案上形成保护层之后，通过执行离子注入工艺而使该些电阻发热体具有掺入其中的掺杂剂，以调节该些电阻发热体的电阻。
21.如权利要求20所述的加热装置，其中在该些电阻发热体的离子注入工艺中，利用由光刻工艺形成的光致抗蚀剂图案作为用来掩蔽该些导线的离子注入掩模，该些导线不具有掺入其中的掺杂剂。
22.如权利要求21所述的加热装置，其中该掺杂剂是一种可电离的掺杂剂。
23.如权利要求20所述的加热装置，其中所述掺杂剂在离子注入工艺中被掺入到该些导线中。
24.如权利要求23所述的加热装置，其中该电阻发热体图案和该导线图案的厚度之和为500，该导线图案足够厚使得在离子注入工艺中掺入的掺杂剂不会影响该些导线的电阻，该电阻发热体图案足够薄使得在离子注入工艺中掺入的掺杂剂调节该些电阻发热体的电阻。
25.如权利要求24所述的加热装置，其中该掺杂剂是一种可电离的掺杂剂。
26.一种喷墨打印头的加热装置，包括：
一衬底；
多个开关元件；
一导线/电阻发热体图案，由位于衬底上的导电层形成并具有用来加热墨水的多个电阻发热体和连接到该些开关元件的多条导线；和
一保护层，形成在该导线/电阻发热体图案上以该保护导线/电阻发热体图案，
其中利用由光刻工艺形成的光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模，通过执行离子注入工艺而使该些电阻发热体具有一种掺入其中的掺杂剂，以调节该些电阻发热体的电阻。
27.如权利要求26所述的加热装置，其中在该些电阻发热体的离子注入工艺中，通过用作该离子注入掩模的光致抗蚀剂图案掩蔽该些导线而使该些导线不具有掺入其中的掺杂剂。
28.如权利要求26所述的加热装置，其中该掺杂剂是一种可电离的掺杂剂。
29.一种喷墨打印头的加热装置的制造方法，包括：
在硅衬底上形成一包括多个电阻发热体的电阻发热体层；
在该电阻发热体层上形成一导线层；
通过对该导线层构图而形成一导线图案；
通过对该电阻发热体层构图而形成一电阻发热体图案；
在其上形成有该电阻发热体图案的硅衬底的整个表面之上形成一保护层；和
对位于硅衬底之上的该电阻发热体图案掺杂。
30.如权利要求29所述的方法，其中所述掺杂包括：
在该保护层上形成一光致抗蚀剂；
通过光刻工艺对该光致抗蚀剂曝光并再对曝光的光致抗蚀剂显影，形成用来敞开该些电阻发热体的一光致抗蚀剂图案；
通过利用该光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模来执行离子注入工艺；和
去除该光致抗蚀剂图案。
31.如权利要求30所述的方法，其中执行离子注入工艺包括利用一种可电离的掺杂剂。
32.如权利要求30所述的方法，其中去除光致抗蚀剂图案包括灰化和清洗。
33.如权利要求29的方法，其中该电阻发热体图案的掺杂包括执行不使用离子注入掩模的离子注入工艺，使得掺杂剂被掺入到该导线图案中。
34.如权利要求33所述的方法，其中该离子注入工艺包括利用可电离的掺杂剂。
35.如权利要求29所述的方法，还包括在对该电阻发热体图案掺杂之后，在超过200℃的温度下对该硅衬底退火。
36.一种喷墨打印头的加热装置的制造方法，包括：
在硅衬底上形成一导电层；
通过对该导电层构图而形成一包括多个导线/电阻发热体的导线/电阻发热体图案；
在其上形成有该导线/电阻发热体图案的硅衬底之上形成一保护层；
在该保护层上形成一光致抗蚀剂图案以敞开该些导线/电阻发热体；
在该导线/电阻发热体图案中形成该些导线/电阻发热体包括利用该光致抗蚀剂图案作为离子注入掩模来进行离子注入工艺；和
除去该光致抗蚀剂图案。
37.如权利要求36所述的方法，其中该光致抗蚀剂图案的形成包括：
在该保护层上形成一光致抗蚀剂；和
通过利用包括该电阻发热体图案的光刻掩模的光刻工艺对该光致抗蚀剂曝光并再对曝光的光致抗蚀剂显影。
38.如权利要求36所述的方法，其中离子注入工艺包括利用可电离的掺杂剂。
39.如权利要求36所述的方法，其中光致抗蚀剂图案的去除包括灰化和清洗。
40.如权利要求36所述的方法，还包括在超过200℃的温度下对该硅衬底执行退火处理。
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