CN1660691A - 流体驱动装置、静电驱动流体排出装置及其制造方法 - Google Patents

流体驱动装置、静电驱动流体排出装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种流体驱动装置，它包括：用于在流体里提供压力变化的振动膜；为振动膜形成并用于致动振动膜的振动膜侧电极；与振动膜侧电极相对形成的基板侧电极；在振动膜侧电极和基板侧电极之间形成的空间；在基板侧电极上形成并用于通过该空间对振动膜侧电极进行支撑的支柱。其中振动膜侧电极如此形成使得它穿过支柱并延伸到支柱的底部且覆盖其底部的一部分。

Description

流体驱动装置、静电驱动流体排出装置及其制造方法
相关申请的交叉引用
本发明包含与2004年2月25日在日本专利局提交的日本专利申请JP2004-049131相关的主题，在这里引用其全文作为参考。
技术领域
本发明涉及流体驱动装置(liquid actuating apparatus)，它能防止应力集中在电极和支柱之间的部分同时确保振动膜(diaphragm)的排斥力，这个应力是因将电压施加在电极上使振动膜振动时振动膜形变而产生的；本发明还涉及流体驱动装置的制造方法，和一种使用该流体驱动装置的静电驱动流体排出装置及一种用于制造该静电驱动流体排出装置的方法。
背景技术
在打印具有照片那样的高质量的图像的高速和高分辨率打印机中，广泛采用了一种在pl(picolitter，皮升)水平上释放极小体积墨水的喷墨打印机针头。为了满足以高速和高分辨率打印出具有更高质量的图像的要求，人们希望将来在不增加能量消耗和不牺牲喷墨性能的前提下，以更高的密度排列喷嘴。
常规地，就容纳在储墨空间(所谓的墨室，cavity)中的极小体积的流体(极小体积的墨水)而言，用于驱动喷墨打印机针头里使用的很小体积化学制剂的方法包括电阻加热法和振动膜法。电阻加热法是靠由电阻加热产生的气体(气泡)把墨室里的流体通过喷嘴排出的方法。振动膜法是靠应用一压电元件或类似元件的施压部件(所谓的振动膜)把流体通过喷嘴排出的方法。
电阻加热法可以通过半导体制造工艺来准备，因此其成本低，并且可以制造尺寸非常小的加热元件，因此方便地形成了高密度的喷嘴，但是使用由电流产生的焦耳热，不但增加了喷嘴数量，也增加了能量的消耗，另外，电阻加热元件必须进行冷却，这使得难以提高排出频率。
另一方面，使用压电效应的振动膜法分为叠层压电型和单层压电型，在叠层压电型中，压电致动器和振动膜被层压在一起，然后通过切割使其分离，因此不能够使用半导体工艺，并且制造工艺复杂，因此导致成本的增加。另外，驱动距离小，因此需要把驱动范围增大到毫米(mm)水平的长度，以确保驱动能力，这样就很难提高密度。另外还有一个问题就是不容易改变设计。
采用常规的静电驱动方法的喷墨头是这样制备的：用蚀刻成很薄的Si基板形成振动膜，并将振动膜和其上形成有下电极的玻璃或类似基板层压在一起。在这种方法中，很难控制振动膜的厚度和均匀度。另外，振动膜是由蚀刻的Si基板形成的，因此Si基板的几乎整个厚度都被除去了，因此生产率很低，并且不能形成几个μm或者更小的均匀厚度的振动膜，并且为了实现低电压致动，振动膜的短边需要更长，从而使得密度的增加变得困难。另外，在层压基板的过程中，接合表面需要有高精度的平整度，以保证层压的接合面积，且层压精度需要到达正负几个μm，这样就不可能增加密度。此外，还有一个问题，就是对约0.1到0.2mm厚度的基板的操作并不容易。
由于这个原因，人们希望能有一种采用静电方法的流体驱动装置，其优点在于，振动膜是通过半导体制造工艺形成的，因此振动膜的厚度可以很容易控制，不需要对基板进行层压，驱动部分的密度可以增大，能获得高的流体驱动力，产量高并且设计易于改变，从而提高生产率。
在单层压电型中，几乎总可以采用半导体工艺，和叠层压电型相比，其成本低，能量消耗也能降低。但是，在压电元件的烧结过程中会发生热变形，并且难以制备数量增多的喷嘴的大尺寸喷头。另一方面，在采用静电驱动的振动膜法中，与电阻加热法和压电法相比，能量消耗非常低，也能实现高速驱动(参见，例如专利文献1和2)。
[专利文献1]Unexamined Japanese Patent Application Publication(未审查的日本专利申请公开)No.Hei 10-86362
[专利文献2]Japanese Domestic Re-Publication of PCT International PatentApplication No.WO99/34979(PCT国际专利申请No.WO99/34979的日本国内再公开)
发明内容
关于使用静电驱动的振动膜法，本发明人提出了一种流体驱动装置，该装置包括一个在流体里提供压力变化的振动膜，一个通过绝缘膜为振动膜形成并用于令振动膜振动的振动膜侧电极，一个通过一空间与振动膜侧电极相对形成的基板侧电极，及一个在基板侧电极上形成通过该空间对振动膜侧电极进行支撑的支柱。
在静电驱动流体排出装置中，振动膜的强度(排斥力)和能量消耗是重要的因素。例如，关于使用静电驱动的振动膜法，本发明人提出了一种流体驱动装置，该装置包括一个在流体里提供压力变化的振动膜，一个通过绝缘膜为振动膜形成并用于令振动膜振动的振动膜侧电极，一个通过一空间与振动膜侧电极相对形成的基板侧电极，及一个在基板侧电极上形成通过该空间对振动膜侧电极进行支撑的支柱。这种流体驱动装置具有这样的构造：其中分离形成的振动膜测电极具有矩形形状，该形状的大小使得振动膜侧电极不延伸到支柱。在这种构造的流体驱动装置中，当施加电压时，因振动膜变形而产生的应力集中在电极和支柱之间的部分上，这将使振动膜削弱，从而带来了缺乏排斥力的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种流体驱动装置，该装置包括一个用于在流体里提供压力变化的振动膜；一个为振动膜形成并用于令振动膜振动的振动膜侧电极；一个与振动膜侧电极相对形成的基板侧电极；一个在振动膜侧电极和基板侧电极之间形成的空间；及一个在基板侧电极上形成用于通过该空间支承振动膜侧电极的支柱，其中振动膜侧电极如此形成，使得它穿过支柱并延伸到支柱的底部并覆盖支柱的底部的一部分。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种流体驱动装置，该装置包括一个用于在流体里提供压力变化的振动膜；一个为振动膜形成并用于令振动膜振动的振动膜侧电极；一个与振动膜侧电极相对形成的基板侧电极；一个在振动膜侧电极和基板侧电极之间形成的空间；及一个在基板侧电极上形成用于通过该空间支承振动膜侧电极的支柱，其中振动膜侧电极如此形成，使得它从该支柱延伸到另一个支柱。
根据本发明的另一个实施例，其提供了一种流体驱动装置的制造方法，该方法包括以下步骤：在基板上形成基板侧电极；在基板侧电极上形成第一绝缘膜；在第一绝缘膜之上的区域，不包括支柱形成区内，形成一个用于形成一空间的牺牲层图案；形成用于覆盖牺牲层图案的第二绝缘膜；透过第二绝缘膜在牺牲层图案上表面、牺牲层图案的侧壁和支柱形成区域底部的一部分上形成振动膜侧电极；形成用于覆盖振动膜侧电极的第三绝缘膜；在第三绝缘膜上，形成一个用于在流体里提供压力变化的振动膜；以及去除牺牲层图案以在去除牺牲层图案形成的区域中形成一空间，并进一步，在该空间的侧部处形成的支柱形成区域内，由第二绝缘膜、振动膜侧电极、第三绝缘膜以及振动膜形成支柱。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种流体驱动装置的制造方法，该方法包括以下步骤：在基板上形成基板侧电极；在基板侧电极上形成第一绝缘膜；在第一绝缘膜之上的区域，不包括支柱形成区内，形成一个用于形成一空间的牺牲层图案；形成用于覆盖牺牲层图案的第二绝缘膜；透过第二绝缘膜在包括支柱形成区域之间的部分的牺牲层图案上形成振动膜侧电极；形成用于覆盖振动膜侧电极的第三绝缘膜；在第三绝缘膜上，形成用于在流体里提供压力变化的振动膜；和去除牺牲层图案，在通过去除牺牲层图案形成的区域中形成一空间，并进一步，在该空间侧部形成的支柱形成区域内，由第二绝缘膜、第三绝缘膜以及振动膜形成支柱。
根据本发明的另一个实施例，其提供了一种静电驱动流体排出装置，该装置包括：一个用于在流体里提供压力变化的振动膜；一个为振动膜形成并用于令振动膜振动的振动膜侧电极；一个与振动膜侧电极相对形成的基板侧电极；一个在振动膜侧电极和基板侧电极之间形成的空间；及一个在基板侧电极上形成用于通过空间支承振动膜侧电极的支柱，其中振动膜侧电极如此形成使得它穿过支柱并延伸到支柱的底部并覆盖住支柱的底部的一部分，其中在振动膜上形成有一个具有流体供给部分和流体排出部分的压力室。
根据本发明的另一个实施例，其提供了一种静电驱动流体排出装置，该装置包括：一个用于在流体里提供压力变化的振动膜；一个透过绝缘膜为该振动膜形成并用于令振动膜振动的振动膜侧电极；一个与振动膜侧电极相对形成的基板侧电极；一个在振动膜侧电极和基板侧电极之间形成的空间；及在基板侧电极上形成用于通过该空间支承振动膜侧电极的支柱，其中，振动膜侧电极如此形成使得它从一个支柱延伸到另一个支柱，其中在振动膜上形成有一具有流体供给部分和流体排出部分的压力室。
根据本发明的另一个实施例，其提供了一种静电驱动流体排出装置的制造方法，该方法包括以下步骤：在基板上形成基板侧电极；在基板侧电极上形成第一绝缘膜；在第一绝缘膜之上的区域，不包括支柱形成区内，形成一用于形成一空间的牺牲层图案；形成用于覆盖牺牲层图案的第二绝缘膜；透过第二绝缘膜在牺牲层图案上表面、牺牲层图案的侧壁和支柱形成区底部的一部分上形成振动膜侧电极；形成用于覆盖振动膜侧电极的第三绝缘膜；在第三绝缘膜上，形成一个用于在流体里提供压力变化的振动膜；去除牺牲层图案在通过去除牺牲层图案而形成的区域中形成一空间，并进一步，在空间侧部形成的支柱形成区中，由第二绝缘膜、振动膜侧电极、第三绝缘膜以及振动膜形成支柱；且在透过第三绝缘膜的振动膜上形成一具有流体供给部分和流体排出部分的压力室。
根据本发明的另一个实施例，其提供了一种静电驱动流体排出装置的制造方法，该方法包括以下步骤：在基板上形成基板侧电极；在基板侧电极上形成第一绝缘膜；在第一绝缘膜之上的区域，不包括支柱形成区内，形成一用于形成一空间的牺牲层图案；形成用于覆盖牺牲层图案的第二绝缘膜；透过第二绝缘膜在包括支柱形成区之间的部分的牺牲层图案上形成振动膜侧电极；形成用于覆盖振动膜侧电极的第三绝缘膜；在第三绝缘膜上，形成一个用于在流体里提供压力变化的振动膜；去除牺牲层图案，在通过去除牺牲层图案而形成的区域中形成一空间，且进一步，在空间侧部形成的支柱形成区内，由第二绝缘膜、第三绝缘膜以及振动膜形成支柱；并且，在振动膜上透过第三绝缘膜形成一具有流体供给部分和流体排出部分的压力室。
在根据本发明的一个实施例的流体驱动装置中，振动膜侧电极这样形成，使之穿过支柱并延伸到其底部并覆盖其底部的一部分，或者，振动膜侧电极从一个支柱延伸到另一个支柱，因此，与振动膜侧电极覆盖支柱的整个底部的结构相比，对振动膜变形没有贡献而储存在支柱底部的电荷量很少，这样，可减少能量消耗的浪费。此外，在振动膜侧电极沿着支柱延伸到其底部并覆盖其底部的一部分的结构中，就振动膜的强度而言，有利的是，支柱的厚度比振动膜侧电极不延伸到支柱的结构的厚度大，大的量为振动膜侧电极的厚度，这样，支柱得到加强。
根据本发明另一实施例的流体驱动装置的制造方法，包括透过第二绝缘膜在牺牲层图案上表面、牺牲层图案的侧壁和支柱形成区底部的一部分上形成振动膜侧电极的步骤，因此振动膜侧电极穿过支柱并延伸到其底部并覆盖其底部的一部分。因此，能够制成具有这种结构的流体驱动装置，使它与振动膜侧电极覆盖支柱的整个底部的结构相比，对振动膜变形没有贡献而储存在支柱的底部的电荷量很少，这样，可减少能量消耗的浪费。此外，就振动膜的强度而言，有这样一个优点：可以制成流体驱动装置使支柱的厚度与振动膜侧电极不延伸到支柱的结构中的厚度相比更大，大的量为振动膜电极的厚度，因此支柱得到加强。
根据本发明一实施例的流体驱动装置的制造方法，包括透过第二绝缘膜在包括支柱形成区之间的部分的牺牲层图案上形成振动膜侧电极的步骤。因此，能够制成具有这种结构的流体驱动装置，使它与振动膜侧电极覆盖支柱的整个底部的结构相比，对振动膜变形没有贡献而储存在支柱的底部的电荷量很少，这样，可以减少能量消耗的浪费。
根据本发明一个实施例的静电驱动流体排出装置，包括根据本发明一个实施例的流体驱动装置，因此，它不但具有前面所述的根据本发明一个实施例的流体驱动装置所获得的优点，还具有这样的优点，即可以提供这样的静电流体排出装置，其具有高的流体驱动力，并且流体排出部分，例如用于液体的喷嘴，或者是用于气体的排出出口，的密度得到增加。
根据本发明一个实施例的静电驱动流体排出装置的制造方法，包括根据本发明一个实施例的流体驱动装置的制造方法，因此，它不但具有前面所述的根据本发明一个实施例的流体驱动装置的制造方法所获得的优点，还具有一个优点就是，静电驱动流体排出装置可以很容易地以高精度进行制造。另外，还具有一个优点就是，静电驱动流体排出装置，例如，具有振动膜、压力室、排出部分(喷嘴或排出出口)等的喷墨打印机针头，可以通过表面显微机械加工而无需使用层压制成。
一个目的是减少能量消耗的浪费，抑制能量的消耗，同时获得一种具有用于流体驱动的满意排斥力的振动膜，并防止在振动膜侧电极和支柱上产生应力集中，这一目的通过利用以下结构得以实现：在这种结构中，振动膜侧电极延伸到并通过支柱，或者是这样一种结构，其中在不使生产工艺复杂化的前提下，形成振动膜侧电极使之从一个支柱延伸到另一个支柱。
一般地，根据本发明诸实施例的流体驱动装置及其制造方法、静电驱动流体排出装置及其制造方法能够应用于以非常小的体积(皮升或者更小单位的体积)供给和排出流体的用途。举例来说，在民用场合中，比如喷墨打印机针头；在商业用途场合中，比如用于有机EL等的高分子量或低分子量的有机材料涂布设备、印刷线路板的印刷设备、焊盘的印刷设备、三维建模仪器以及μTAS(微全分析系统)，本发明可应用到用于以pl(皮升)或更小单位供给化学制剂或另一种液体同时对其进行高精度控制的进料头，以及用于以非常小体积供给气体同时对其进行高精度控制的进料头。另外，流体驱动装置可应用于，比如计算机里用于冷却CPU的流体泵的致动器。
本发明的更进一步的特征以及由它们带来的优点，将在后面参照具体实施例和附图进行详细的描述。
附图说明
图1A-1C是根据本发明第一实施例的流体驱动装置的视图，其中图1A是平面布置图，图1B是沿图1A中A-A线的横截面结构示意图，图1C是沿图1A中B-B线的横截面结构示意图；
图2A-2B是示出制造根据本发明第一实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图3A-3B是示出制造根据本发明第一实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图4A-4C是示出制造根据本发明第一实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图5A-5B是示出制造根据本发明第一实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图6A-6B是示出制造根据本发明第一实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图7A-7B是示出制造根据本发明第一实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图8A-8B是示出制造根据本发明第一实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图9A-9B是示出制造根据本发明第一实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图10A-10B是示出制造根据本发明第一实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图11A-11B是示出制造根据本发明第一实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图12A-12B是示出制造根据本发明第一实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图13是示出根据本发明第一实施例的静电驱动流体排出装置的结构的透视示意图；
图14A-14B是示出根据本发明第一实施例的静电驱动流体排出装置的结构的横截面示意图；
图15A-15B是解释静电驱动流体排出装置的工作的视图；
图16A-16B是示出制造根据本发明第一实施例的静电驱动流体排出装置的方法的步骤的视图；
图17A-17B是示出制造根据本发明第一实施例的静电驱动流体排出装置的方法的步骤的视图；
图18A-18D是示出根据本发明第一实施例的静电驱动流体排出装置的视图；
图19是示出去除牺牲层图案时形成的一种开口部分形式的平面图；
图20A-20C是示出根据本发明第二实施例的流体驱动装置的视图，其中图20A是平面布置图，图20B是沿图20A中A-A线的横截面结构示意图，图20C是沿图20A中B-B线的横截面结构示意图；
图21A-21B是示出制造根据本发明第二实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图22A-22B是示出制造根据本发明第二实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图23A-23C是示出制造根据本发明第二实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图24A-24B是示出制造根据本发明第二实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图25A-25B是示出制造根据本发明第二实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图26A-26B是示出制造根据本发明第二实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图27A-27B是示出制造根据本发明第二实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图28A-28B是示出制造根据本发明第二实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图29A-29B是示出制造根据本发明第二实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图30A-30B是示出制造根据本发明第二实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图31A-31B是示出制造根据本发明第二实施例的流体驱动装置的方法的步骤的视图；
图32是示出根据本发明第二实施例的静电驱动流体排出装置的结构的透视示意图；
图33A-33B是示出根据本发明第二实施例的静电驱动流体排出装置的结构的横截面示意图；
图34A-34B是示出根据本发明第二实施例的静电驱动流体排出装置的制造方法的步骤的视图；和
图35A-35B是示出根据本发明第二实施例的静电驱动流体排出装置的制造方法的步骤的视图。
具体实施方式
[示例1]
参照图1A-1C对根据本发明第一实施例的流体驱动装置进行描述。图1A示出了平面布置图的一部分，图1B示出了沿图1A中A-A线的示意性横截面结构，图1C示出了沿图1A中B-B线的示意性横截面结构。图1A的比例与图1B、图1C的比例不同。流体驱动装置实际上是排列成一条线的，但是图中只显示单个流体驱动装置，这将在后面进行说明。
如图1A-1C所示，包括一个导体薄膜且与另外一个流体驱动装置(未示出)共有的基板侧电极12，在至少具有一个由绝缘层形成的表面的基板11上形成。在基板侧电极12上形成第一绝缘膜13。在第一绝缘膜13上形成第二绝缘膜14，使得形成空间31。因此，空间31大致上是由二维的第一绝缘膜13和三维的第二绝缘膜14限定的平行六面体空间，包含第二绝缘膜14的支柱21如此形成以使支柱伸入空间31的侧部，并具有梳齿状外形。第一绝缘膜13和第二绝缘膜14是当下述的振动膜侧电极挠曲时，用来防止振动膜侧电极和基板侧电极12相接触的绝缘膜。
在第二绝缘膜14上形成振动膜侧电极15，它通过第二绝缘膜14相对于空间31独立驱动。振动膜侧电极15从上部看(从平面布置图的上部看)是矩形(正方形或长方形)，在支柱形成区域，振动膜侧电极沿着沿空间侧部形成的梳齿状支柱21的侧壁形成，并可以使其延伸到支柱21的底部并覆盖支柱21的底部的一部分，但是并不优选使振动膜侧电极覆盖支柱21的整个底部，因为静电容量的增加将导致能量消耗的增加。因此振动膜侧电极15基本上是一矩形电极，并形成得使其延伸到沿空间31侧部形成的梳齿状支柱里。为防止相邻振动膜侧电极15之间发生泄漏，振动膜侧电极15彼此相互独立地形成。
用于覆盖振动膜侧电极15的第三绝缘膜16在第二绝缘膜14上形成。此外，在第三绝缘膜16上，沿一条线排列多个用于在流体里提供压力变化的振动膜17，该振动膜17具有与之一体的独立驱动的振动膜侧电极15，在基板11上基本在第一绝缘膜13上按照这样的方式形成支柱21，使支柱21在两边通过梁支撑着各振动膜17。此外，在第三绝缘膜16上形成第四绝缘膜18，用于覆盖着振动膜17。形成第三绝缘膜16目的是减轻由振动膜17作用在振动膜侧电极15上的应力，并且，当不需要释放应力时，它可被省略。如上面所述，在形成得突入空间31侧部并具有梳齿状外形的支柱形成区中，由第二绝缘膜14、振动膜侧电极15、第三绝缘膜16、振动膜17和第四绝缘膜18形成支柱21。
如图所示的示例中的振动膜17是条带状的，沿着振动膜17的边以预定的间隔(支柱之间的间距)形成多个支柱21。该预定的间隔(支柱之间的间距)优选为2～10μm，最优选为5μm。相邻的振动膜17是通过支柱21连续形成的，于是形成了包含振动膜17的支柱21。因此，由振动膜17和基板侧电极12限定的空间31在沿直线排列的多个振动膜17之间形成一个中空部分。形成振动膜17之间的中空部分的空间31，形成为一个整体闭合空间。
本示例中，在每个振动膜17的支柱21附近，在沿着每一个振动膜17的侧部的支柱21之间形成开口部分(未示出)，该开口部分用于引入气体或液体，以在下述制造工艺中通过蚀刻除去牺牲层。当通过蚀刻除去牺牲层以后，用一个预定部件将该开口部分密封起来。
对于基板11，可以选用形成有绝缘膜(未示出)的包括硅(Si)、砷化镓(GaAs)或类似物质的半导体基板。因此，对于基板11，可以选用诸如包括石英基板的玻璃基板之类的绝缘基板。在这种情况下，就没必要在基板表面形成绝缘膜了。在本示例中，基板11选用表面形成有例如二氧化硅膜的绝缘膜的硅基板。
基板侧电极12可以由掺杂杂质的多晶硅膜、金属膜{如铂(Pt)、钛(Ti)、铝(Al)、金(Au)、铬(Cr)、镍(Ni)或铜(Cu)}、ITO(氧化铟锡)膜或类似材料制成。形成薄膜的方法，可以采用蒸镀法、气相沉积法和溅射法等多种薄膜形成法。n+扩散层电极可以通过如下方法形成：基板侧电极图案通过选择氧化，然后注入B+、P+和B+形成，在p阱上形成沟道阻断层，再注入砷(As)。同理，可以在n阱上形成p+扩散层电极。本示例中，基板侧电极12是由掺杂的多晶硅膜制成的。
振动膜侧电极15可以采用与制造基板侧电极12相似的方法，选用与制造基板侧电极12相似的材料来制造。具体地说，振动膜侧电极15可以由掺杂杂质的多晶硅膜、金属膜{如铂(Pt)、钛(Ti)、铝(Al)、金(Au)、铬(Cr)、镍(Ni)或铜(Cu)}、ITO(氧化铟锡)膜或类似材料制成。形成膜的方法，可以采用蒸镀法、气相沉积法和溅射法等多种薄膜形成法。本示例中，振动膜侧电极15是由掺杂杂质的多晶硅膜制成的。
振动膜侧电极15通过第三绝缘膜16与振动膜17相连，并形成得使之插入到弯曲的振动膜17所形成的下表面凹进部位中，并延伸到空间31的侧壁的侧面。振动膜17例如是由绝缘膜，尤其优选地是由氮化硅膜(SiN膜)制成，其作为振动膜产生张应力和高的排斥力。第四绝缘膜18形成在振动膜17的上表面上，并且第四绝缘膜18由例如二氧化硅膜制成。第二绝缘膜14与第三绝缘膜16都可以分别由二氧化硅膜制成。因此，在本示例中，振动膜基本包括第二绝缘膜14、振动膜侧电极15、第三绝缘膜16、振动膜17和第四绝缘膜18。
具有上述结构的流体驱动装置1，通过在基板侧电极12和振动膜侧电极15之间施加电压使振动膜17振动，以改变振动膜17上的流体的压力，使流体移动。
在本发明的流体驱动装置1中，振动膜侧电极15如此形成，使其穿过支柱21，延伸到其底部并覆盖其底部的一部分，因此，与振动膜侧电极15覆盖支柱21的整个底部的结构相比，对振动膜17的变形没有贡献而储存在柱21的底部的电荷量很少，这样，减少了能量消耗的浪费。此外，就振动膜17的强度而言，优点在于：支柱21的厚度比振动膜侧电极15不延伸到支柱21的结构中的更大，大的量为振动膜侧电极15的厚度，因此，支柱21得到增强。当30V电压施加在具有上述结构的流体驱动装置1的电极上时，对其电荷密度进行了测量；当施加61kPa的分布负荷(distribution load)时，对其挠曲进行了测量。结果显示，电荷密度为4.4fF，挠曲为13nm。另一方面，在振动膜侧电极形成于支柱之外的常规结构中，电荷密度很小，只有1.7fF，但是挠曲很大，达到186nm，因此，振动膜太软，排斥力不足。另外，在振动膜侧电极延伸到支柱底部并覆盖支柱整个底部的结构中，电荷密度很大，达到5.1fF，导致能量消耗的浪费，但是挠曲却很小，只有13nm。这样，本发明的流体驱动装置1，在不明显增加电荷密度的情况下就能获得小的挠曲。
[示例2]
参照图2A-12B所显示的制造过程的步骤，对根据本发明第一实施例的流体驱动装置的制造方法进行描述。显示制造过程的步骤的图2A-12B，主要示出了类似平面布置图1A中沿A-A线的横截面处和沿B-B线的横截面处的横截面结构图。在图4A-4C中，还示出了牺牲层图案的平面布置图。
如图2A-2B所示，制备至少具有一个绝缘表面的基板11。作为本示例的基板11，使用例如包括一个绝缘表面的基板，举例来说在硅基板上形成的二氧化硅膜。在基板11上形成共用的基板侧电极12。本示例中，基板侧电极12是按以下方法形成的。举例来说采用化学气相沉积法(CVD)形成一层非晶硅膜，然后掺杂杂质，例如磷(P)。然后，通过热处理激活(activate)作为掺杂物的杂质，以使电极具有导电特性，这样便形成了包含多晶硅的基板侧电极12。
基板侧电极12由掺杂的多晶硅膜制成，但也可以由掺杂的金属膜{如铂(Pt)、钛(Ti)、铝(Al)、金(Au)、铬(Cr)、镍(Ni)或铜(Cu)}、ITO(氧化铟锡)膜或类似材料制成。形成薄膜的方法，可以采用蒸镀法、气相沉积法和溅射法等多种薄膜形成法。n+扩散层电极可以通过如下方法形成：基板侧电极图案通过选择氧化形成，然后注入B+、P+、B+，在p阱上形成沟道阻断层，再注入砷(As)。同理，可以在n阱上形成p+扩散层电极。
接着，如图3A-3B所示，在基板侧电极12的表面上形成第一绝缘膜13。第一绝缘膜13可以通过温度在高达约1000℃下的减压(reduced pressure)CVD法或者热氧化法形成。要求第一绝缘膜13是基板侧电极12的保护层，对用于蚀刻下面提到的牺牲层的蚀刻流体或蚀刻气体具有抗腐蚀能力，进一步要求其能够阻止振动膜与基板侧电极互相接近而发生放电，还能够阻止振动膜与基板侧电极12接触而发生短路。当使用含有六氟化硫(SF6)、四氟化碳(CF4)或二氟化氙(XeF2)的蚀刻气体时，可以采用二氧化硅(SiO2)膜作为第一绝缘膜13；当使用含有氢氟酸的蚀刻流体时，可以采用氮化硅(SiN)膜作为第一绝缘膜13。接着，在第一绝缘膜13的整个表面上，形成牺牲层41。在本示例中，牺牲层41是通过CVD法沉积的多晶硅膜。
然后，如图4A-4C所示，运用一般的平版印刷技术和蚀刻技术，通过蚀刻将以下部分中的牺牲层41有选择地去除以形成开口部分42，从而形成牺牲层图案43，牺牲层41被除去的部分(当要形成图中未示出的辅助支柱时，和该辅助支柱相对应的部分也包括在内)中在以后将形成用于支撑振动膜的支柱(所谓的支撑物)。也就是说，单个牺牲层图案43基本上以平行六面体的形状形成，其中将要形成支柱的区域被去除，形成梳齿状，被去除的部分构成开口部分42，用于形成相邻流体驱动装置的空间的与牺牲层43图案相连的区域，具有牺牲层41形成的梳齿状外形。对牺牲层41的蚀刻优选采用能获得高精度处理的干法蚀刻工艺，因为有一部分必须加工成梳齿状外形。
然后，如图5A-5B所示，在第一绝缘膜13之上形成了用于覆盖牺牲层图案43表面的第二绝缘膜14。像第一绝缘膜13一样，第二绝缘膜14也是由对用于蚀刻牺牲层41的蚀刻流体或蚀刻气体具有抗腐蚀能力的膜制成的。在本示例中，含有多晶硅膜的牺牲层41用六氟化硫(SF6)、四氟化碳(CF4)或二氟化氙(XeF2)蚀刻去除，因此，第二绝缘膜14采用热氧化法或CVD法由二氧化硅(SiO2)膜制成。第一绝缘膜13和第二绝缘膜14中的每一个都需要保护振动膜侧电极，需要能够阻止振动膜与基板侧电极12互相接近时发生放电，还需要能够阻止振动膜与基板侧电极12接触时发生短路。当基板侧电极不是由用于蚀刻牺牲层的蚀刻剂，例如用于蚀刻二氧化硅(SiO2)牺牲层的氢氟酸，进行蚀刻时，且仅由第二绝缘膜14就能获得所需的抗压能力时，第一绝缘膜可以省略。
接着，如图6A-6B所示，在第二绝缘膜14上形成独立的振动膜侧电极15。本示例中，振动膜侧电极15是按以下方法形成的。举例来说采用化学气相沉积法(CVD)形成一层非晶硅膜，然后掺杂例如磷(P)的杂质。然后，通过热处理激活作为掺杂物的杂质，以使电极具有导电特性，这样便形成了包含多晶硅的振动膜侧电极15。振动膜侧电极15在支柱中形成，因此沿着在牺牲层图案43上表面上的第二绝缘膜14、牺牲层图案43的侧壁以及支柱形成区底部的一部分而形成。本示例中，振动膜侧电极15如此形成使得它延伸到支柱底部的一部分，但是它也可以只延伸到侧壁部分。
振动膜侧电极15由掺杂杂质的多晶硅膜制成，但也可以由掺杂杂质的金属膜{如铂(Pt)、钛(Ti)、铝(Al)、金(Au)、铬(Cr)、镍(Ni)或铜(Cu)}、ITO(氧化铟锡)膜或类似材料制成。形成膜的方法，可以采用蒸镀法、气相沉积法和溅射法等多种膜形成法。
接着，如图7A-7B所示，形成用于覆盖振动膜侧电极15的第三绝缘膜16。第三绝缘膜16或者由例如通过热氧化振动膜侧电极15的表面获得的二氧化硅(SiO2)膜形成，或者由通过化学气相沉积法(CVD)或类似方法沉积的二氧化硅膜形成。形成第三绝缘膜16的目的是缓解由将在以后形成的振动膜17施加在振动膜侧电极15上的应力，而当不需要缓解应力时，它可被省略。
接着，如图8A-8B所示，在第三绝缘膜16的整个表面上，形成用于在流体中提供压力变化的振动膜17。振动膜17例如是由绝缘膜，优选地是由作为振动膜能产生张应力和高排斥力的氮化硅膜(SiN膜)制成的。举例来说，可以采用减压CVD法来制造这种膜。当采用如上所述的氮化硅膜(SiN膜)来制造振动膜17时，振动膜17具有张应力和高的排斥力，这对振动膜来说是有利的。
接着，如图9A-9B所示，形成用于覆盖振动膜17的第四绝缘膜18。第四绝缘膜18由例如二氧化硅膜制成。就第四绝缘膜18来说，例如当使用油墨、化学制剂或者其它液体作为流体时，亲水的第四绝缘膜18被形成为液体接触表面。当使用气体作为流体时，形成对这种气体有抗腐蚀能力的第四绝缘膜18。当采用六氟化硫(SF6)、四氟化碳(CF4)或二氟化氙(XeF2)对牺牲层图案43进行蚀刻时，优选的是用对这些蚀刻气体有抗腐蚀能力的氧化物膜(例如二氧化硅膜)来形成绝缘膜18。
包含氮化硅膜的振动膜17的具有这样的结构，该结构使之布置在第三绝缘膜16和第四绝缘膜18之间，当形成具有张应力的氮化硅膜和具有压应力的二氧化硅膜的堆叠结构时，这种结构能有效地防止振动膜发生热变形。在氮化硅膜和二氧化硅膜的堆叠结构中，由于张应力和压应力的协同作用，振动膜明显地向下弯曲而缺乏挠曲。通过用二氧化硅膜覆盖氮化硅膜的两边，可以减少热变形。因此，在本示例中，振动膜大致包括第二绝缘膜14、振动膜侧电极15、第三绝缘膜16、振动膜17和第四绝缘膜18。
在支柱形成区中，由第二绝缘膜14、振动膜侧电极15、第三绝缘膜16、振动膜17和第四绝缘膜18形成支柱21，支柱形成区形成得伸入牺牲层图案43的侧部，并具有梳齿状外形。
接着，如图10A-10B所示，在支柱21附近，穿过第四绝缘膜18、振动膜17、第三绝缘膜16、第二绝缘膜14等，形成开口部分44，以暴露牺牲层图案43。开口部分44在通过蚀刻去除牺牲层图案43的时候充当通气孔，它可以由各向异性干法蚀刻，例如反应离子蚀刻(RIE)形成。该开口部分的尺寸可以是2微米的正方形(2μm square)或者更小，开口部分的尺寸越小，越容易对开口部分进行密封。已经证实0.5微米正方形的开口部分就能满足干法蚀刻牺牲层的要求。另外，在本示例中，如果采用的振动膜17很薄，为了提高振动膜17的排斥力，可以直接在振动膜17中部的下方与支柱21同时形成辅助支柱(称为柱，未示出)。
然后，如图11A-11B所示，蚀刻液或蚀刻气体通过开口部分44引入。在本示例中，引入六氟化硫(SF6)、四氟化碳(CF4)或二氟化氙(XeF2)气体，并通过蚀刻去除牺牲层图案43(见图10)，从而在振动膜17与基板侧电极12之间形成一体地具有振动膜侧电极15的空间31。在这种情况下，沿着振动膜17的长边形成多个开口部分44，蚀刻通过开口部分44沿着振动膜17的短边方向进行，这样可在短时间内完成蚀刻。当牺牲层图案43采用的是硅，例如多晶硅时，可以选用六氟化硫(SF6)、四氟化碳(CF4)或二氟化氙(XeF2)气体对其进行蚀刻去除。当牺牲层图案43采用的是二氧化硅(SiO2)时，可以选用含氢氟酸的蚀刻液对其进行蚀刻去除。当用蚀刻液对牺牲层图案43进行蚀刻去除时，要进行干燥处理。这样，在由去除牺牲层图案43形成的区域中形成了空间31，进一步，在空间31侧部形成的支柱形成区中，由第二绝缘膜14、振动膜侧电极15、第三绝缘膜16、振动膜17和第四绝缘膜18形成支柱21。
接着，如图12A-12B所示，开口部分44由密封件45封住。可以用铝(Al)等的金属溅射法进行密封，但是作为振动腔的空间31处于降低的压力作用下，因此振动膜17向下弯曲，因此应力始终作用在振动膜17的支柱21(或辅助支柱)附近。另外，当振动膜17向下弯曲时，其可变形范围就很窄。考虑到这一点，可以采用这样一种方法，其中，例如形成硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)层，接着利用回流，密封住开口部分44。通过在加压的氮气气氛中进行回流，可以把作为振动腔的空间31的压力控制在期望值。可选择地，开口部分44可以利用形成下面要提到的压力腔的部件的粘性来密封。这样，流体驱动装置1就制成了。
制造本发明的流体驱动装置1的方法包括沿着位于牺牲层图案43上表面的第二绝缘膜14、牺牲层图案43的侧壁、支柱形成区底部的一部分形成振动膜侧电极15的步骤，因此振动膜侧电极15形成得穿过支柱21并延伸到支柱21的底部且覆盖其底部的一部分。因此，能够制成具有这种一种结构的流体驱动装置，使得其与振动膜侧电极覆盖支柱21的整个底部的结构相比，对振动膜17的变形没有贡献而储存在支柱21的底部的电荷量很少，这样，抑制了能量消耗的浪费。此外，就振动膜17的强度而言，这样制成的流体驱动装置的优点在于：支柱21的厚度比振动膜侧电极不延伸到支柱21的结构中的厚度大，大的量为振动膜侧电极15的厚度，这样，支柱21得到增强。
[示例3]
接着，参照透视示意图13和横截面示意图14A-14B，对根据本发明第一实施例的静电驱动流体排出装置进行描述。在这个示例中，作为使用本发明的流体驱动装置的静电驱动流体排出装置的示例，对静电喷头(electrostatic head)进行说明。
首先，如图13所示，根据本实施例的静电驱动流体排出装置(静电喷头)1包括：包含多个沿直线高密度排列的靠静电力致动(振动)的振动膜17的流体驱动装置2，包含在振动膜17上方对应位置布置的隔离结构54的所谓的流体供给区55，且隔离结构54中形成有用于储存流体61(箭头所示)的压力室(所谓腔室)51，以及用于排出流体61的排出部件53，在本示例中为喷嘴(因为选用液体作为流体)。图示的结构中，在支柱(固定器)21之间形成辅助支柱(柱)23。
如图14A-14B所示，在本发明的流体驱动装置中，形成一个隔离结构，该结构具有压力室51和喷嘴53，在用于支撑振动膜17的支柱21的相应位置形成流体供给区55的隔离板52。也即，布置有流体供给区55。压力室51与流体供给通道(未示出)连通。
接着，参照图15A-15B，对静电驱动流体排出装置2的工作进行说明。在以下对于附图15A-15B和图1A-1C、图13和图14A-14B的说明中，相似的部件或部分由相同的附图标记指示。
如图15A所示，在流体驱动装置1中，当在基板侧电极12与振动膜侧电极15之间加上一个预定的电压时，便产生静电引力，使包含振动膜侧电极15的振动膜17向着基板侧电极12挠曲。相反地，当加在基板侧电极12和振动膜侧电极15之间的电压被取消后，如图15B所示，振动膜17不受静电引力作用，其恢复力使它发生阻尼振动。振动膜17的上下运动，使压力室51的体积发生变化，从而使储存在压力室51里的流体61通过喷嘴53喷出，或者向压力室51中输入流体61。当振动膜17向基板侧电极12一侧挠曲且空间31是一个封闭空间时，振动膜17和基板侧电极12之间的空气被压缩从而阻止振动膜17挠曲，但是包括支柱21(辅助支柱23)的支撑结构允许压缩空气流动到相邻振动膜之下的空间31，这样使得振动膜17能够令人满意地挠曲。
[示例4]
接着，参照示出生产工艺步骤的图16A-17B，对根据本发明第一实施例的静电驱动流体排出装置的制造方法进行说明。示出生产工艺步骤的图16A-17B示出了类似于沿平面布置图1A中A-A线位置处和B-B线位置处的横截面结构。
流体驱动装置1由如上面参照图2A-12B所述的制造工艺制造，接着，如图16A-16B所示，在流体驱动装置1上沉积隔离形成膜。隔离形成膜可以由例如光固化树脂材料，例如，具有感光特性的环氧树脂材料制成。接着，采用平版印刷技术和蚀刻技术对隔离形成膜构图，形成构成储存流体的压力室(所谓的腔室)51和与该压力室51相连通的流体供给通道(未示出)的隔离板52(52A)。具体地说，压力室51是在振动膜17上面形成的，构成压力室51的隔离板52，例如，是在相邻流体驱动装置1的支柱21上及其间形成的。
接着，如图17A-17B所示，带有排出部分(例如，喷嘴)53的隔离板52(52B)与隔离板52A的上边缘表面接合或胶合在一起，以使每个压力室51在上部封闭。隔离板52B包括例如片状材料(所谓的喷嘴片)，并且可由预定材料，例如，金属，如镍或者不锈钢，或者硅晶片制成。本发明的静电驱动流体排出装置2是通过上面所述的步骤制成的。
上述参考图12A-12B所示的振动膜17的开口部分44，可以不通过金属溅射形成密封部件45来密封，而通过使用光固化树脂形成密封部件45并控制光固化树脂的粘性来密封。
在本示例的流体驱动装置1中，靠静电引力使振动膜17挠曲，其恢复力被用作驱动力，因此当高精度地对其进行控制时，可以供给很小体积的流体。通过在振动膜17中部的紧下方形成辅助支柱23，即使振动膜17很薄或者振动膜17的短边宽度很长时，在支柱21之间的振动膜17也显得很短，这样可使振动膜17的排斥力增加，从而获得需要的驱动力。
振动膜17由与振动膜集成在一起的多个支柱21支撑，并且用于引入用于蚀刻牺牲层图案43的蚀刻剂的开口部分44形成在支柱21附近，依靠这种构造，就在具有约0.5～3mm的长边，约15～100μm的短边的振动膜17和基板侧电极12之间的空间31的形成来说，可以通过在短边方向进行蚀刻形成通过除去振动膜17下面的牺牲层图案43而形成的空间31，因此，不但可以在短时间内完成蚀刻，也能高精度地在相邻振动膜17下方同时形成空间31。因此，可以提供流体驱动装置1，它能保证流体的驱动力，也能获得高密度。
当位于下侧的基板侧电极12被形成为共用电极，而位于上侧的振动膜侧电极15被形成为多个独立电极时，振动膜17的下表面可以做成平坦的。当位于下侧的基板侧电极12是分开形式时，由于电极厚度形成的台阶看起来是振动膜17的台阶，因此振动膜17的张应力被台阶释放，使得张应力不能有效发挥作用。另一方面，包括氮化硅(SiN)膜的振动膜17和包括多晶硅(Si)的振动膜侧电极15如此布置，以使振动膜侧电极15紧密粘附到由通过第三绝缘膜16的台阶部分形成的振动膜17的下表面一侧面上，因此，即使振动膜17有一台阶部分，振动膜17的张应力也不会被该台阶部分吸收。
当包括氮化硅(SiN)膜的振动膜17和包括多晶硅(Si)的振动膜侧电极15调换位置时，也就是说，当包括氮化硅(SiN)膜的振动膜17先形成，然后包括多晶硅(Si)的振动膜侧电极15形成在振动膜上时，则振动膜17可以是平坦的，但是基板侧电极12和振动膜侧电极15之间的电压也被分配到具有更高特定介电常数的SiN膜上，因此作用在振动膜17下表面和基板侧电极12上表面之间的空间31上的有效电压被降低，从而导致静电引力降低，以至于振动膜17的挠曲减小，这对低能量消耗的驱动是不利的。
当供给到压力室51中的流体61是液体并且与液体接触的部分包括导体时，则在导体表面的流体61中可能形成空气泡，或者导体表面将受到腐蚀，但是，在本示例中，振动膜17位于振动膜侧电极15的上方并且振动膜17的表面覆盖着第四绝缘膜18，因此，上述问题不会发生。
当流体61是液体时，通过在振动膜17的表面上由亲水膜形成第四绝缘膜18，可以促进流体61流入压力室51。另一方面，当流体61是气体时，通过在振动膜17的表面上形成对气体有抗腐蚀能力的第四绝缘膜18，可以防止振动膜17受气体的腐蚀。
在制造本示例的流体驱动装置1的方法中，当牺牲层41和振动膜17通过气相沉积形成时，则可获得以下效果。电极之间的间距和振动膜17的厚度是均匀的，使得驱动电压在振动膜17之间的弥散减少。振动膜17表面的平坦度得到提高。对电极间距和振动膜17的厚度的控制容易，因此通过控制沉积的时间和温度，可以很容易地形成所需厚度的振动膜17。牺牲层和振动膜可以很容易地通过常规的半导体工艺制成，这对大规模生产是有利的。
开口部分44在支柱21附近形成，通过开口部分44蚀刻除去牺牲层图案43，因此可以在振动膜17和基板侧电极12之间高精度地形成空间31。沿着振动膜17的长度方向形成多个开口部分44，因此对牺牲层图案43的蚀刻沿着振动膜17的短边进行，这样可减少蚀刻的时间。
在本示例的静电驱动流体排出装置2中，由于具有上述流体驱动装置1，不但用于排出流体61的排出部件53(本示例中的喷嘴)可以高密度地布置，而且可利用高驱动力供给非常小体积的流体61，同时对其进行高精度的控制。
静电驱动流体排出装置2包括具有这样的结构的装置，即，其中压力室51包括多个高压室、中压室和低压室，压力室51彼此连通，在压力室51之间安装回流防止阀(back-flow valve)，利用压力差使流体流动。参照图18A-18D，对一个示例进行了说明。在图18A-18D中，图18A是平面图，图18B是横截面图，图18C、18D是用于说明其工作过程的横截面图。
如图18A和18B所示，静电驱动流体排出装置2包括本发明的流体驱动装置1，在流体驱动装置1上形成多组压力室51。压力室51包括，例如，高压室、中压室和低压室，各压力室51之间通过液流通道71、72彼此连通，回流防止阀75、76置于压力室51之间。回流防止阀75、76根据下游侧的情况开关。图中的箭头指示流体的流动方向。
在静电驱动流体排出装置2中，如图18C所示，在流体驱动装置1中，当在基板侧电极12与振动膜侧电极15之间加上一个预定的电压时，便产生静电引力，使包含振动膜侧电极15的振动膜17向着基板侧电极12挠曲。相反地，当加在基板侧电极12和振动膜侧电极15之间的电压被取消后，如图18D所示，振动膜17不受静电引力作用，其恢复力使它发生阻尼振动。振动膜17的上下运动，使压力室51的容积发生变化。如图18C所示，当压力室51的容积增大时，压力室51里的压力减小，因此与下游侧相比处于低压，所以回流防止阀75被打开。另一方面，压力室与上游侧相比处于低压，所以回流防止阀76被关闭。然后，如图18D所示，当压力室51的容积减小时，压力室51在压力作用下并处于比下游侧更高的压力下，所以回流防止阀75被关闭。另一方面，压力室与上游侧相比处于高压，所以回流防止阀76被打开。通过这种方式在压力室51之前和之后形成压力差，流体61就能按照箭头所示方向供给。
当采用气体作为流体时，可以基本在压力室51的排出出口处安装一个未示出的阀，这样制成静电驱动流体排出装置2。
本发明中，静电驱动流体排出装置2包括具有振动膜17的流体驱动装置1，具有压力室51和用于排出流体的排出部分(例如，喷嘴)53的隔离结构54，该装置可以通过表面显微机械加工而不采用层压制成。在通过形成于支柱21附近的开口部分44蚀刻去除牺牲层图案43的步骤以及其它步骤中，都可以采用通用的半导体工艺，这样降低了流体驱动装置1和静电驱动流体排出装置2的成本。
静电驱动流体排出装置2也可以通过在流体驱动装置1上层压独立形成的具有排出部分(例如，喷嘴)53、压力室51、流体供给通道(未示出)的隔离结构54来制造。另外，举例来说，如图19所示，可以在单个支柱21附近形成多个开口部分44。在图中，当从支柱21的纵向看时，该支柱的两边分别形成两个开口部分，当从支柱横向看时，在支柱的两边分别形成一个开口部分，但是开口部分的数量可以适当地选择。另外，要形成的开口部分的位置也可以适当地选择。支柱21和辅助支柱23可以由构成振动膜17、振动膜侧电极15、第二绝缘膜14、第三绝缘膜16和第四绝缘膜18的部分材料形成。
[示例5]
接下来，参照图20A-20C，对根据本发明第二实施例的流体驱动装置进行描述。根据第二实施例的流体驱动装置与上面描述的根据第一实施例的流体驱动装置的结构相比，除了与振动膜侧电极有关的结构外，其它基本相同。因此，在接下来的描述和在第一实施例中，相似的部件或部分由相似的附图标记指代。图20A是平面布置图的一部分，图20B是沿图20A中A-A线的横截面结构示意图，图20C是沿图20A中B-B线的横截面结构示意图。图20A的比例与图20B、图20C的比例并不相同。流体驱动装置实际上排列成一条线的，但是图中只显示了单个的流体驱动装置，这将在后面进行说明。
如图20A-20C，包括导体薄膜且与另一流体驱动装置(未示出)共有的基板侧电极12，在至少具有一个由绝缘层形成的表面的基板11上形成。在基板侧电极12上形成第一绝缘膜13。在第一绝缘膜13上形成第二绝缘膜14使得形成空间31。因此，空间31基本上是由二维的第一绝缘膜13和三维的第二绝缘膜14限定的平行六面体空间，包括第二绝缘膜14的支柱21如此形成以使支柱伸入空间31的侧部，并具有梳齿状外形。第一绝缘膜13和第二绝缘膜14为绝缘膜，用于在振动膜侧电极挠曲时，防止振动膜侧电极和基板侧电极12相接触。
在第二绝缘膜14上形成振动膜侧电极15，它通过第二绝缘膜14相对于空间31独立驱动。振动膜侧电极15从上部看(从平面布置图的上部看)是矩形(正方形或长方形)，并且形成得使它从一个支柱形成区延伸到另一个支柱形成区。也就是说，振动膜侧电极15在支柱形成区之间形成，从而具有梳齿状外形。这样，振动膜侧电极15基本上是一个矩形电极，并且形成得从一个支柱形成区延伸到另一个支柱形成区，并具有梳齿状外形。为防止相邻振动膜侧电极15之间发生泄漏，振动膜侧电极15是彼此独立形成的。
用于覆盖振动膜侧电极15的第三绝缘膜16形成在第二绝缘膜14上。此外，在第三绝缘膜16上，沿直线设置多个用于在流体里提供压力变化的振动膜17，该振动膜17一体地具有独立驱动的振动膜侧电极15，并在基板11上，基本上在第一绝缘膜13上以如此方式形成支柱21，使得支柱21在两边通过一个梁支撑着振动膜17。此外，在第三绝缘膜16上形成第四绝缘膜18，以便覆盖振动膜17。形成第三绝缘膜16是为了缓和由振动膜17作用在振动膜侧电极15上的应力，当不需要缓和应力时，它可被省略。如上面所述，在形成得突入空间31的侧部并具有梳齿状外形的支柱形成区中，由第二绝缘膜14、振动膜侧电极15、第三绝缘膜16、振动膜17和第四绝缘膜18形成支柱21。
如图所示的示例中的振动膜17是条带状的，沿着振动膜17的侧部以预定的间隔(支柱之间的间距)形成多个支柱21。预定的间隔(支柱之间的间距)优选为2～10μm，最优选为5μm。相邻振动膜17通过支柱21连续地形成，并形成包含振动膜17的支柱21。因此，由振动膜17和基板侧电极12限定的空间31在沿直线排列的多个振动膜17之间形成一个中空部分。形成振动膜17之间的中空部分的空间31如此形成，使其成为整体闭合空间。
本示例中，在每个振动膜17的支柱21附近，在沿着单个振动膜17的侧部的支柱21之间，形成一个用于引入气体或液体的开口部分(未示出)，该气体或液体用于在下述制造工艺中通过蚀刻除去牺牲层。当通过蚀刻除去牺牲层以后，用预定部件将开口部分密封起来。
基板11，可以选用包含硅(Si)、砷化镓(GaAs)或类似物质的表面上形成有绝缘膜(未示出)的半导体基板。因此，基板11，可以选用像包括石英的玻璃基板这一类绝缘基板。在这种情况下，就没必要在基板表面形成绝缘膜了。在本示例中，基板11选用表面形成有包括如二氧化硅的绝缘膜的硅基板。
基板侧电极12可以由掺杂杂质的多晶硅膜、金属膜{如铂(Pt)、钛(Ti)、铝(Al)、金(Au)、铬(Cr)、镍(Ni)或铜(Cu)}、ITO(氧化铟锡)膜或类似材料制成。形成膜的方法，可以采用诸如蒸镀法、气相沉积法和溅射法等多种膜形成法。n+扩散层电极可以通过以下方法形成：其中基板侧电极图案通过选择性氧化形成，然后注入B+、P+和B+，并在p阱上形成沟道阻断层，再注入砷(As)。同理，可以在n阱上形成p+扩散层电极。本示例中，基板侧电极12是由掺杂杂质的多晶硅膜制成的。
振动膜侧电极15可以采用与制造基板侧电极12相似的方法，选用与制造基板侧电极12相似的材料来制造。具体地说，振动膜侧电极15可以由掺杂杂质的多晶硅膜、金属膜{如铂(Pt)、钛(Ti)、铝(Al)、金(Au)、铬(Cr)、镍(Ni)或铜(Cu)}、ITO(氧化铟锡)膜或类似材料制成。形成膜的方法，可以采用诸如蒸镀法、气相沉积法和溅射法等多种膜形成法。本示例中，振动膜侧电极15是由掺杂杂质的多晶硅膜制成的。
振动膜侧电极15通过第三绝缘膜16与振动膜17相连，并如此形成以便插入到由弯曲的振动膜17形成的下表面凹进部位中，并延伸到空间31的侧壁一侧。振动膜17例如是由绝缘膜，优选地，是由作为振动膜能产生张应力和高的排斥力的氮化硅膜(SiN膜)制成的。第四绝缘膜18是在振动膜17的上表面上形成的，且第四绝缘膜18是由，例如二氧化硅膜制成的。第二绝缘膜14与第三绝缘膜16中的每个都可以由，例如二氧化硅膜制成。因此，在本示例中，振动膜基本上包括第二绝缘膜14、振动膜侧电极15、第三绝缘膜16、振动膜17和第四绝缘膜18。
具有上述结构的流体驱动装置3，通过在基板侧电极12和振动膜侧电极15之间施加电压使振动膜17发生振动，从而改变振动膜17上的流体的压力，使流体移动。
在本发明的流体驱动装置3中，振动膜侧电极15如此形成，使之穿过支柱21并延伸到支柱21的底部且覆盖其底部的一部分，因此，与振动膜侧电极15覆盖支柱21的整个底部的结构相比，对振动膜17变形没有贡献而储存在支柱21的底部上的电荷量很少，这样，可以抑制能量消耗的浪费。此外，与振动膜侧电极15并不延伸到支柱21的结构相比，有利的是，振动膜17的强度更大。此外，当30V电压施加在具有上述结构的流体驱动装置3的电极上时，对其电荷密度进行了测量；当施加61kPa的分布负荷时，对其挠曲量进行了测量。结果显示，电荷密度为2.7fF，挠曲量为88nm。另一方面，在振动膜侧电极未形成于支柱之中的常规结构中，电荷密度很小，只有1.7fF，但是挠曲量很大，达到186nm，因此，当振动膜发生振动时，振动膜与其下方的表面相接触，使得振动不能平稳地进行。因此，本发明的流体驱动装置3，在不显著增加电荷密度的情况下可以获得小的挠曲量。
[示例6]
参照图21-31所显示的制造工艺的步骤，对根据本发明第二实施例的流体驱动装置的制造方法进行说明。显示制造工艺的步骤的图21-31，主要示出了在类似于平面布置图20A中沿A-A线的横截面和沿B-B线的横截面的位置处的横截面结构图。在图23A-23C中还示出了牺牲层图案的平面布置图。
如图21A-21B所示，准备至少具有一个绝缘表面的基板11。作为本示例的基板11，举例来说，使用了包括绝缘膜，例如硅基板上形成的二氧化硅膜的基板。在基板11上形成共用的基板侧电极12。本示例中，基板侧电极12是按以下方法形成的。举例来说，采用化学气相沉积法(CVD)沉积一层非晶硅膜，然后掺杂杂质，例如磷(P)。然后，通过热处理激活作为掺杂物的杂质，以使电极具有导电特性，这样便形成了包含多晶硅的基板侧电极12。
基板侧电极12由掺杂质的多晶硅膜制成，但也可以由掺杂质的金属膜{如铂(Pt)、钛(Ti)、铝(Al)、金(Au)、铬(Cr)、镍(Ni)或铜(Cu)}、ITO(氧化铟锡)膜或类似材料制成。形成膜的方法，可以采用诸如蒸镀法、气相沉积法和溅射法等多种膜形成法。n+扩散层电极可以通过以下方法形成：其中基板侧电极图案通过选择性氧化形成，然后注入B+、P+和B+，且在p阱上形成沟道阻断层，再注入砷(As)。同理，可以在n阱上形成p+扩散层电极。
接着，如图22A-22B所示，在基板侧电极12的表面上形成第一绝缘膜13。第一绝缘膜13可以通过温度在约1000℃时的减压CVD法或者热氧化法制成。第一绝缘膜13需要是基板侧电极12的保护层，需要是对用于蚀刻下面所述的牺牲层的蚀刻流体或蚀刻气体具有抗腐蚀能力的膜，更进一步需要防止振动膜与基板侧电极互相接近而发生放电，还需要防止振动膜与基板侧电极12接触而发生短路。当使用含有例如六氟化硫(SF6)、四氟化碳(CF4)或二氟化氙(XeF2)的蚀刻气体时，可以采用二氧化硅(SiO2)膜作为第一绝缘膜13；当使用含有例如氢氟酸的蚀刻液体时，可以采用氮化硅(SiN)膜作为第一绝缘膜13。接着，在第一绝缘膜13的整个表面上，形成牺牲层41。在本示例中，牺牲层41是通过CVD法沉积的多晶硅膜。
接着，如图23A-23C所示，使用一般的平版印刷技术和蚀刻技术，通过蚀刻有选择地除去在其中将要随后形成用于支撑振动膜的支柱(所谓的固定器)的部分中(当要形成图中未示出的辅助支柱时，包括辅助支柱相对应的部分)的牺牲层41，以形成开口部分42，这样就形成了牺牲层图案43。也就是说，单个牺牲层图案43基本上形成为平行六面体形式，支柱形成区被去除，形成梳齿状，被去除的部分构成开口部分42，与牺牲层图案43相连，用于形成相邻流体驱动装置的空间的区域，具有靠近牺牲层41的梳齿状外形。对牺牲层41的蚀刻优选采用能获得高的处理精度的干法蚀刻，因为有一部分必须要处理成梳齿状外形。
如图24A-24B所示，在第一绝缘膜13之上形成用于覆盖牺牲层图案43的表面的第二绝缘膜14。像第一绝缘膜13一样，第二绝缘膜14是由对用于蚀刻牺牲层41的蚀刻液体或蚀刻气体具有抗腐蚀能力的膜制成的。在本示例中，包括多晶硅膜的牺牲层41通过用例如六氟化硫(SF6)、四氟化碳(CF4)或二氟化氙(XeF2)蚀刻去除，因此，第二绝缘膜14通过例如热氧化或CVD由二氧化硅膜(SiO2膜)制成，以使第二绝缘膜用作蚀刻阻断层。另外，第二绝缘膜14需要保护振动膜侧电极，需要防止振动膜与基板侧电极12互相接近时发生放电，还需要防止振动膜与基板侧电极12接触时发生短路。当基板侧电极不是由用于蚀刻牺牲层的蚀刻剂，例如用于蚀刻二氧化硅(SiO2膜)牺牲层的氢氟酸，进行蚀刻时，且仅依靠第二绝缘膜14就能确保令人满意的抗压能力，第一绝缘膜可以省略。
接着，如图25A-25B所示，在第二绝缘膜14上形成独立的振动膜侧电极15。本示例中，振动膜侧电极15是按以下方法形成的。举例来说，采用化学气相沉积(CVD)形成一层非晶硅膜，然后掺杂例如磷(P)的杂质。然后，通过热处理激活作为掺杂物的杂质，以使电极具有导电特性，这样便制成了包含多晶硅的振动膜侧电极15。振动膜侧电极15沿着包括支柱形成区之间的部分的牺牲层图案43上的第二绝缘膜14而形成。
振动膜侧电极15由掺杂杂质的多晶硅膜制成，但也可以由掺杂杂质的金属膜{如铂(Pt)、钛(Ti)、铝(Al)、金(Au)、铬(Cr)、镍(Ni)或铜(Cu)}、ITO(氧化铟锡)膜或类似材料制成。形成膜的方法，可以采用诸如蒸镀法、气相沉积法和溅射法等多种膜形成法。
接着，如图26A-26B所示，形成用于覆盖振动膜侧电极15的第三绝缘膜16。第三绝缘膜16可以由，例如通过热氧化振动膜侧电极15的表面生成的二氧化硅(SiO2)膜形成，也可以由通过化学气相沉积(CVD)或类似方法沉积的二氧化硅形成。第三绝缘膜16的作用是释放由振动膜17作用在振动膜侧电极15上的应力，当不需要释放应力时，它可被省略。
接着，如图27A-27B所示，在第三绝缘膜16的整个表面上，形成一个用于在流体中提供压力变化的振动膜17。振动膜17例如是由绝缘膜，尤其优选地是由作为振动膜能产生张应力和高的排斥力的氮化硅膜(SiN膜)制成的。作为形成该膜的方法例，可以提到的是减压CVD法。当采用如上所述的氮化硅膜(SiN膜)来制造振动膜17时，振动膜17具有张应力和高的排斥力，这对振动膜来说是有利的。
接着，如图28A-28B所示，形成用于覆盖振动膜17的第四绝缘膜18。第四绝缘膜18由例如二氧化硅膜制成。就第四绝缘膜18来说，例如当使用油墨、化学制剂或者其它液体作为流体时，亲水的第四绝缘膜18被形成为液体的接触表面。当使用气体作为流体时，形成对这种气体有抗腐蚀能力的第四绝缘膜18。当采用六氟化硫(SF6)、四氟化碳(CF4)或二氟化氙(XeF2)气体对牺牲层图案43进行蚀刻时，优选使用对这些气体有抗腐蚀能力的氧化物膜(例如二氧化硅膜)来形成绝缘膜18。
包含氮化硅膜的振动膜17具有这样的结构，使之布置在第三绝缘膜16和第四绝缘膜18之间，当具有张应力的氮化硅膜和具有压应力的二氧化硅膜形成堆叠结构时，振动膜17的这种结构能有效地防止振动膜发生热变形。在氮化硅膜和二氧化硅膜的堆叠结构中，由于张应力和压应力的协同作用，振动膜明显地向下弯曲而缺乏挠曲。通过用二氧化硅膜覆盖氮化硅膜的两边，可以减少热变形。因此，在本示例中，振动膜基本上包括第二绝缘膜14、振动膜侧电极15、第三绝缘膜16、振动膜17和第四绝缘膜18。
在形成得突入牺牲层图案43的侧部并具有梳齿状外形的支柱形成区中，由第二绝缘膜14、第三绝缘膜16、振动膜17和第四绝缘膜18形成支柱21。
接着，如图29A-29B所示，在支柱21附近，穿过第四绝缘膜18、振动膜17、第三绝缘膜16、第二绝缘膜14等，形成开口部分44，以暴露牺牲层图案43。开口部分44在蚀刻去除牺牲层图案43时充当通气孔，它可以由各向异性干法蚀刻，例如反应离子蚀刻(RIE)形成。该开口部分的尺寸可以是2微米正方形或者更小，开口部分的尺寸越小，越容易对开口部分进行密封。已经证实0.5微米正方形的开口部分就能满足干法蚀刻牺牲层的要求。另外，在本示例中，如果采用的振动膜17很薄，为了提高振动膜17自身的排斥力，可以在振动膜17中部的紧下方与支柱21同时形成辅助支柱(称为柱，未示出)。
接着，如图30A-30B所示，蚀刻液或蚀刻气体通过开口部分44引入。在本示例中，引入六氟化硫(SF6)、四氟化碳(CF4)或二氟化氙(XeF2)气体，通过蚀刻去除牺牲层图案43(见图29A-29B)，从而在振动膜17与基板侧电极12之间形成一体得具有有振动膜侧电极15的空间31。在这种情况下，沿着振动膜17的长边形成多个开口部分44，蚀刻是通过开口部分44并沿着振动膜17的短边进行的，这样可使蚀刻在短时间内完成。当牺牲层图案43采用的是硅，例如多晶硅时，可以选用六氟化硫(SF6)、四氟化碳(CF4)或二氟化氙(XeF2)气体对其进行蚀刻去除。当牺牲层图案43中采用的是二氧化硅膜(SiO2膜)时，可以选用含氢氟酸的蚀刻液对其进行蚀刻去除。当用蚀刻液对牺牲层图案43进行蚀刻去除时，要进行干燥处理。这样，在去除牺牲层图案43形成的区域内形成空间31，进一步，在空间31侧部的支柱形成区，支柱21由第二绝缘膜14、第三绝缘膜16、振动膜17和第四绝缘膜18形成。
接着，如图31A-31B所示，开口部分44由密封件45封住。可以用铝或类似金属的溅射法进行密封，但是作为振动腔的空间31是在降低的压力作用下，因此振动膜17向下弯曲，使得应力始终作用在振动膜17的支柱21(或辅助支柱)附近。另外，当振动膜17向下弯曲时，其可变形范围就很小。考虑到这一点，可以采用一种方法，即，其中例如形成硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)膜，接着回流，从而密封住开口部分44。回流可以在加压的氮气(N2)气氛中进行，可以把作为振动腔的空间31的压力控制在期望值。可选择地，开口部分44可以通过利用形成下面要提到的压力腔的部件的粘性来密封。这样就制成了流体驱动装置3。
制造本发明的流体驱动装置3的方法，包括沿着包括支柱形成区之间的部分的牺牲层图案43上的第二绝缘膜14形成振动膜侧电极15的步骤，因此，能够制成具有这种结构的流体驱动装置，使它与振动膜侧电极15覆盖支柱21的整个底部的结构相比，对振动膜17的变形没有贡献而储存在支柱21的底部的电荷量很少，这样，抑制了能量消耗的浪费。此外，有利的是，振动膜17的强度，比振动膜侧电极15并不延伸到支柱21的结构的强度更大。
[示例7]
接着，参照透视示意图32和横截面示意图33A-33B，对根据本发明第二实施例的静电驱动流体排出装置进行描述。在这个示例中，作为使用本发明的流体驱动装置的静电驱动流体排出装置的示例，对静电喷头进行说明。
首先，如图32所示，本实施例的静电驱动流体排出装置(静电喷头)4包括：包含多个沿直线高密度排列的靠静电力驱动的振动膜17的流体驱动装置3和包含在振动膜17上方对应位置布置的隔离结构54的所谓的流体供给区55，隔离结构54中形成有用于储存流体61(箭头所示)的压力室(所谓的腔室)51，以及排出流体61的排出部件53，在本示例中该排出部件53为喷嘴(因为选用液体作为流体)。在图示的结构中，在支柱(固定器)21之间形成辅助支柱(柱)23。
如图33A-33B所示，在本发明的流体驱动装置3中，形成一个包括压力室51和喷嘴53的隔离结构，使得在用于支撑振动膜17的支柱21的相应位置处形成流体供给区55的隔离板52。即，布置了流体供给部。压力室51与流体供给通道(未示出)连通。
静电驱动流体排出装置4的工作过程与前面所述的静电驱动流体排出装置2的工作过程相似。
[示例8]
接着，参照显示生产工艺步骤的图34A-35B，对根据本发明第二实施例所述的静电驱动流体排出装置的制造方法进行说明。显示生产工艺步骤的图34A-35B分别示出了在与沿平面布置图20A中A-A线截取的截面和B-B线截取的截面位置类似位置处的横截面结构。
利用如上面参照图21-31所述的工艺制造流体驱动装置3，接着，如图35A-35B所示，在流体驱动装置3上淀积隔离形成膜。隔离形成膜可以由，例如光固化树脂材料，如，具有感光性能的环氧树脂材料制成。然后，采用平版印刷技术和蚀刻技术对隔离形成膜进行构图，形成隔离板52(52A)，该隔离板52(52A)构成储存流体的压力室(所谓的腔室)51和与压力室51相连通的流体供给通道(未示出)。具体地说，压力室51是在振动膜17上形成的，构成压力室51的隔离板52，例如，是在相邻流体驱动装置3的支柱21之上及其间形成的。
接着，如图35A-35B所示，带有排出部件(例如，喷嘴)53的隔离板52(52B)与隔离板52A的上边缘表面接合或胶合在一起，以使每个压力室51上部封闭。隔离板52B包括例如片状材料(所谓的喷嘴片)，且可以由预定材料，如镍或者不锈钢之类金属，或者硅晶片制成。本发明的静电驱动流体排出装置4是通过上面所述的步骤制成的。
以上参照图31A-31B描述的振动膜17的开口部分44，可以不用通过金属溅射形成密封部件45来密封，而通过用光固化树脂形成密封件45并控制光固化树脂的粘性来密封。
在本示例的流体驱动装置3中，靠静电引力使振动膜17挠曲，其恢复力被用作驱动力，因此在高精度地控制流体的同时，可以供给很小体积的流体。通过在振动膜17中部的紧下方形成辅助支柱23，即使振动膜17很薄或者短边的宽度很长，在支柱21之间的振动膜17的长度也显得很短，这样可使振动膜17的排斥力增加，从而获得所需的驱动力。
利用这样一种构造，即，其中振动膜17由与振动膜集成在一起的多个支柱21支撑，在支柱21附近形成用于引入用于蚀刻牺牲层图案43的蚀刻剂的开口部分44，对于形成于长边约为0.5～3mm，短边约为15～100μm的振动膜17和基板侧电极12之间的空间31来说，可以通过沿短边方向进行蚀刻形成通过去除振动膜17下面的牺牲层图案43而形成的空间31，这样不但可以在短时间内完成蚀刻，也能高精度地同时形成相邻振动膜17下方的空间31。因此，可以提供能保证流体的驱动力，并实现高密度的流体驱动装置3。
当位于下侧的基板侧电极12被形成为共用电极，而位于上侧的振动膜侧电极15被形成为多个独立的电极时，振动膜17的下表面可以做成平坦的。当位于下侧的基板侧电极12是分开形式时，因电极厚度而形成的台阶看起来是振动膜17的台阶，因此振动膜17的张应力被台阶所释放，使得张应力不能有效发挥作用。另一方面，由氮化硅(SiN)膜制成的振动膜17和由多晶硅(Si)制成的振动膜侧电极15如此布置，以使振动膜侧电极15紧贴到由通过第三绝缘膜16的台阶部分形成的振动膜17的下表面一侧，因此，即使振动膜17有一台阶部分，振动膜17的张应力也不会被该台阶部分吸收。
当由氮化硅(SiN)膜制成的振动膜17和由多晶硅(Si)制成的振动膜侧电极15调换位置时，也就是说，当由氮化硅(SiN)膜制成的振动膜17先形成，而由多晶硅(Si)制成的振动膜侧电极15在该振动膜上形成时，则振动膜17可以做成平坦的，但是施加在基板侧电极12和振动膜侧电极15之间的电压也被分配到具有更高单位介电常数的SiN层上，因此施加在振动膜17下表面和基板侧电极12上表面之间的空间31上的有效电压被降低了，从而导致静电引力降低，以至于振动膜17的挠曲减小，这对低能量消耗的驱动是不利的。
如果供给到压力室51中的流体61是液体并且与液体接触的部分是由导体制成的，则在导体表面的液体61中将形成空气泡，或者导体表面将受到腐蚀，但是，在本示例中，振动膜17位于振动膜侧电极15的上方并且振动膜17的表面覆盖着第四绝缘膜18，因此，上述问题不会发生。
当流体61是液体时，通过在振动膜17上形成由亲水膜形成的第四绝缘膜18，流体61向压力室51的流动能被改善。另一方面，当流体61是气体时，通过在振动膜17上形成对气体有抗腐蚀性能的第四绝缘膜18，可以使振动膜17免受气体的腐蚀。
在本示例的制造流体驱动装置3的方法中，当牺牲层41和振动膜17通过气相沉积形成时，则可获得以下效果。电极之间的距离和振动膜17的厚度是均匀的，使得驱动电压在振动膜17之间的散射可以减少。振动膜17表面的平坦度得到提高。对电极间距和振动膜17的厚度的控制是容易的，因此通过控制沉积的时间和温度，可以很容易地形成所需厚度的振动膜17。牺牲层和振动膜可以很容易地通过常规的半导体工艺制成，这对大规模生产是有利的。
开口部分44在支柱21附近形成并通过开口部分44蚀刻除去牺牲层图案43，因此可以在振动膜17和基板侧电极12之间高精度地形成空间31。沿着振动膜17的纵向形成多个开口部分44，因此对牺牲层图案43的蚀刻沿着振动膜17的短边进行，这样可减少蚀刻的时间。
在本示例的静电驱动流体排出装置4中，由于具有上述的流体驱动装置3，不但可以高密度地布置用于排出流体61的排出部分53，在本示例中是指喷嘴，而且可以由高驱动力供给非常小体积的流体61，同时对其进行高精度的控制。
静电驱动流体排出装置4包括具有如此结构的装置，即，其中压力室51包括多个高压室、中压室和低压室，并且压力室51彼此连通，且在压力室51之间设置回流防止阀，并利用压力差使流体流动。作为例子，可以提到一种装置，这种装置具有与前面参照图18所述的静电驱动流体排出装置1类似的结构。
当采用气体作为流体时，可以基本在压力室51的排出出口处设置一个未示出的阀，这样制成静电驱动流体排出装置4。
本发明中，静电驱动流体排出装置4包括具有振动膜17的流体驱动装置3，和具有压力室51和用于排出流体的排出部分(例如，喷嘴)53的隔离结构54，该排出装置4可以通过表面显微机械加工而不采用层压制成。在通过形成于支柱21附近的开口部分44蚀刻除去牺牲层图案43的步骤以及其它步骤中，都可以采用通用的半导体工艺，这样降低了流体驱动装置3和静电驱动流体排出装置4的成本。
静电驱动流体排出装置4也可以通过在流体驱动装置3上多层堆叠独立形成的具有排出部件(例如，喷嘴)53、压力室51、流体供给通道(未示出)的隔离结构54来制造。另外，举例来说，如前面参照图19所述，可以在单独一个支柱21附近形成多个开口部分44。
本技术领域的普通技术人员应当理解的是，在所附权利要求书及等效物的保护范围之内，可以根据设计要求和其他因素，作出各种修改、组合、次级组合和替换。

Claims (8)

1.一种流体驱动装置，其包括：
用于在流体里提供压力变化的振动膜；
为所述振动膜形成并用于使致动所述振动膜的振动膜侧电极；
与所述振动膜侧电极相对形成的基板侧电极；
在所述振动膜侧电极和所述基板侧电极之间形成的空间；和
在所述基板侧电极上形成并用于通过所述空间对所述振动膜侧电极进行支撑的支柱；
其中所述振动膜侧电极如此形成，使得它穿过所述支柱并延伸到所述支柱的底部且覆盖其一部分。
2.一种制造流体驱动装置的方法，所述方法包括以下步骤：
在基板上形成基板侧电极；
在所述基板侧电极上形成第一绝缘膜；
在所述第一绝缘膜之上的区域，不包括支柱形成区内，形成用于形成一空间的牺牲层图案；
形成用于覆盖所述牺牲层图案的第二绝缘膜；
沿着所述牺牲层图案上表面、所述牺牲层图案的侧壁、和所述支柱形成区底部的一部分上的所述第二绝缘膜形成振动膜侧电极；
形成用于覆盖所述振动膜侧电极的第三绝缘膜；
在所述第三绝缘膜上，形成用于在流体里提供压力变化的振动膜；和
去除所述牺牲层图案，以在去除所述牺牲层图案所形成的区域中形成一空间，进一步，在所述空间的侧部的所述支柱形成区，由所述第二绝缘膜、所述振动膜侧电极、所述第三绝缘膜以及所述振动膜形成支柱。
3.一种静电驱动流体排出装置，其包括：
用于在流体里提供压力变化的振动膜；
为所述振动膜形成并用于致动所述振动膜的振动膜侧电极；
与所述振动膜侧电极相对形成的基板侧电极；
在所述振动膜侧电极和所述基板侧电极之间形成的空间；和
在所述基板侧电极上形成并用于通过所述空间对所述振动膜侧电极进行支撑的支柱；
其中所述振动膜侧电极如此形成，使得它穿过所述支柱并延伸到所述支柱的底部的且覆盖其一部分，且所述振动膜上形成有一具有流体供给部分和流体排出部分的压力室。
4.一种制造静电驱动流体排出装置的方法，所述方法包括以下步骤：
在基板上形成基板侧电极；
在所述基板侧电极上形成第一绝缘膜；
在所述第一绝缘膜之上的区域，不包括支柱形成区内，形成用于形成一空间的牺牲层图案；
形成用于覆盖所述牺牲层图案的第二绝缘膜；
沿着所述牺牲层图案上表面、所述牺牲层图案的侧壁、和所述支柱形成区底部的一部分上的所述第二绝缘膜形成振动膜侧电极；
形成用于覆盖所述振动膜侧电极的第三绝缘膜；
在所述第三绝缘膜上，形成用于在流体里提供压力变化的振动膜；和
去除所述牺牲层图案以在去除所述牺牲层图案所形成的区域中形成一空间，进一步，在所述空间的侧部的所述支柱形成区中，由所述第二绝缘膜、所述振动膜侧电极、所述第三绝缘膜以及所述振动膜形成支柱；和
在所述振动膜上沿着所述第三绝缘膜，形成一具有流体供给部分和流体排出部分的压力室。
5.一种流体驱动装置，其包括：
用于在流体里提供压力变化的振动膜；
为所述振动膜形成并用于致动所述振动膜的振动膜侧电极；
与所述振动膜侧电极相对形成的基板侧电极；
在所述振动膜侧电极和所述基板侧电极之间形成的空间；和
在所述基板侧电极上形成并用于通过所述空间对所述振动膜侧电极进行支撑的支柱；
其中所述振动膜侧电极如此形成使得它从所述支柱延伸到另一支柱。
6.一种制造流体驱动装置的方法，所述方法包括以下步骤：
在基板上形成基板侧电极；
在所述基板侧电极上形成第一绝缘膜；
在所述第一绝缘膜之上的区域，不包括支柱形成区内，形成用于形成一空间的牺牲层图案；
形成用于覆盖所述牺牲层图案的第二绝缘膜；
沿着包括所述支柱形成区之间的部分的所述牺牲层图案上的所述第二绝缘膜形成振动膜侧电极；
形成用于覆盖所述振动膜侧电极的第三绝缘膜；
在所述第三绝缘膜上，形成用于在流体里提供压力变化的振动膜；和
去除所述牺牲层图案以在去除所述牺牲层图案所形成的区域中形成一空间，进一步，在所述空间的侧部形成的所述支柱形成区中，由所述第二绝缘膜、所述第三绝缘膜以及所述振动膜形成支柱。
7.一种静电驱动流体排出装置，其包括：
用于在流体里提供压力变化的振动膜；
沿着绝缘膜为所述振动膜形成并用于致动所述振动膜的振动膜侧电极；
与所述振动膜侧电极相对形成的基板侧电极；
在所述振动膜侧电极和所述基板侧电极之间形成的空间；和
在所述基板侧电极上形成并用于通过所述空间对所述振动膜侧电极进行支撑的支柱；
其中所述振动膜侧电极如此形成使得它从所述支柱延伸到另一支柱，并且所述振动膜上形成有一具有流体供给部分和流体排出部分的压力室。
8.一种制造静电驱动流体排出装置的方法，所述方法包括以下步骤：
在基板上形成基板侧电极；
在所述基板侧电极上形成第一绝缘膜；
在所述第一绝缘膜之上的区域，不包括支柱形成区内，形成用于形成一空间的牺牲层图案；
形成用于覆盖所述牺牲层图案的第二绝缘膜；
沿着包括所述支柱形成区之间的部分的所述牺牲层图案上的所述第二绝缘膜形成振动膜侧电极；
形成用于覆盖所述振动膜侧电极的第三绝缘膜；
在所述第三绝缘膜上，形成用于在流体里提供压力变化的振动膜；
去除所述牺牲层图案以在去除所述牺牲层图案所形成的区域中形成一空间，进一步，在所述空间的侧部所形成的所述支柱形成区中，由所述第二绝缘膜、所述第三绝缘膜以及所述振动膜形成支柱；和
在所述振动膜上沿着所述第三绝缘膜，形成一具有流体供给部分和流体排出部分的压力室。
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