KR20030002526A

KR20030002526A - A method for forming an used nozzle of micro machine

Info

Publication number: KR20030002526A
Application number: KR1020010038175A
Authority: KR
Inventors: 남기욱
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-01-09

Abstract

PURPOSE: A method for fabricating a micro machine for a nozzle is provided to improve reliability and a characteristic of device by forming a heating plate made of metal on a gate electrode and by easily performing a contact process in which the heating plate is exposed. CONSTITUTION: An isolation layer(43) and the gate electrode(45) are formed on a complementary metal oxide semiconductor(CMOS) wafer(41). The heating plate in contact with an active region of the wafer is formed on the gate electrode. An interlayer dielectric is formed on the heating plate. The interlayer dielectric is etched to form a trench on the heating plate. A silicon nitride layer(55) and a metal interconnection layer are formed on the resultant structure including the trench. A channel wafer(59) is deposited on the CMOS wafer to form a liquid injection hole(61), a liquid flow channel(63) and a liquid nozzle part(65).

Description

A method for forming an used nozzle of micro machine}

본 발명은 노즐용 마이크로 머신 형성방법에 관한 것으로, 특히 액체를 분사시킬 수 있는 마이크로 머신 ( micro machine )을 형성하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a micromachine for a nozzle, and more particularly to a method for forming a micro machine capable of ejecting a liquid.

일반적으로, 상기 마이크로 머신은 n㎚ 이하의 기술에 사용되는 머신을 형성하는 것을 말한다. 상기 ㎚ 이하의 머신 구현은 현재 반도체를 이용한 기술 밖에 없다.Generally, the micro machine refers to forming a machine used for the technology of n nm or less. Machine implementations below the nanometer currently have only technology using semiconductors.

일반적으로, 상기 노즐용 마이크로 머신에서 잉크젯 또는 액체의 분사를 조절하는 구동 로직은 CMOS 소자와 높은 전압의 NMOS 로 구성된다.In general, the driving logic for controlling the jet of inkjet or liquid in the nozzle micromachine consists of a CMOS device and a high voltage NMOS.

히터 부분은 히터 폴리실리콘 상부에 실리콘질화막을 증착하고 TA 막을 증착하여 구성한다.The heater portion is formed by depositing a silicon nitride film on the heater polysilicon and depositing a TA film.

여기서, 잉크젯 분사 원리는 히터에서 열을 350 ℃ ∼ 500 ℃ 로 가열하여 Ta 막 상부에 버블 ( bubble )을 발생시켜 잉크를 밖으로 밀어내게 된다.Here, the inkjet ejection principle is to heat the heat to 350 ℃ ~ 500 ℃ in the heater to generate a bubble (bubble) on the Ta film to push the ink out.

한편, 상기 노즐용 마이크로 머신은 구동 CMOS 소자와 히터 폴리로 집적된 히터 웨이퍼와 덮개로 사용되는 채널 웨이퍼를 본딩하여 형성한다.The nozzle micromachine is formed by bonding a heater wafer integrated with a driving CMOS element and a heater poly and a channel wafer used as a cover.

도 1a 내지 도 1d 는 종래기술에 따른 노즐용 마이크로 머신 형성방법을 도시한 단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method for forming a micromachine for a nozzle according to the prior art.

도 1a를 참조하면, 반도체기판(13) 상부에 활성영역을 정의하는 소자분리막(13)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, an isolation layer 13 defining an active region is formed on the semiconductor substrate 13.

이때, 상기 소자분리막(13)은 로코스 ( LOCOS ) 방법으로 형성한 것이다.In this case, the device isolation layer 13 is formed by a LOCOS method.

그 다음, 상기 활성영역 상부에 게이트전극(17)을 형성하는 동시에 상기 소자분리막(13) 상부에 히터 폴리(15)를 형성한다.Next, the gate electrode 17 is formed on the active region and the heater poly 15 is formed on the device isolation layer 13.

도 1b를 참조하면, 상기 활성영역과 히터 폴리(15)를 전기적으로 연결시켜 주는 알루미늄으로 제1금속배선(19)이 구비되는 층간절연막(21)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, an interlayer insulating film 21 having a first metal wiring 19 is formed of aluminum that electrically connects the active region and the heater poly 15.

도 1c를 참조하면, 상기 층간절연막(21)을 식각하여 상기 히터 폴리(15)를 노출시키는 트렌치(23)를 형성한다.Referring to FIG. 1C, a trench 23 exposing the heater poly 15 is formed by etching the interlayer insulating layer 21.

그리고, 상기 트렌치(23) 표면을 포함한 전체표면상부에 실리콘질화막(25)과 제2금속배선(27)을 형성함으로써 CMOS 웨이퍼를 형성한다.Then, the CMOS wafer is formed by forming the silicon nitride film 25 and the second metal wiring 27 on the entire surface including the trench 23 surface.

이때, 상기 제2금속배선(27)은 탄탈륨(Ta)으로 형성한다.In this case, the second metal wiring 27 is formed of tantalum (Ta).

도 1d를 참조하면, 상기 CMOS 웨이퍼에 채널 웨이퍼(29)을 증착시켜 액체가 통과할 수 있는 액체의 주입구(31), 액체의 유동 채널(33) 및 액체의 노즐부(35)를 형성한다.Referring to FIG. 1D, a channel wafer 29 is deposited on the CMOS wafer to form a liquid inlet 31 through which liquid can pass, a flow channel 33 of liquid, and a nozzle portion 35 of liquid.

이상에서 설명한 바와같이 종래기술에 따른 채널링 웨이퍼 형성방법은, 히터 폴리를 사용하여야 하여 필드 위에 히팅 블록 만큼 면적을 사용하여야 하므로 고집적화된 마이크로 머신 공정에는 적합치 못한 문제점이 있다. 그리고, 히터 폴리를 노출시키는 콘택홀은 상기 히터 폴리가 소자분리막 상부에 놓여 있기 때문에 콘택홀의 길이가 깊어 나븐 단차 피복비를 가질 있기 때문에 소자의 특성 및 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.As described above, the channeling wafer forming method according to the related art has to use a heater poly and uses an area as much as a heating block on the field, which is not suitable for the highly integrated micromachine process. In addition, the contact hole exposing the heater poly has a problem that the contact hole is deep because the heater poly is placed on the device isolation layer, and thus has a stepped coverage ratio.

본 발명은 상기한 바와같이 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여, 히터 폴리의 사용없이 제1금속배선으로 히팅 금속을 형성하여 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키고 그에 따른 소자의 고집적화를 가능하게 하는 노즐용 마이크로 머신형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention to solve the problem according to the prior art as described above, forming a heating metal with the first metal wiring without the use of heater poly to improve the characteristics and reliability of the device and thereby high integration of the device It is an object of the present invention to provide a method for forming a micromachine.

도 1a 내지 도 1d 는 종래기술에 따른 노즐용 마이크로 머신 형성방법을 도시한 단면도.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method for forming a micromachine for a nozzle according to the prior art.

도 2a 내지 도 2f 는 본 발명의 실시예에 따른 노즐용 마이크로 머신 형성방법을 도시한 단면도.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method for forming a micromachine for a nozzle according to an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

11,41 : CMOS 웨이퍼13,43 : 소자분리막11,41 CMOS wafer 13,43 device isolation film

15 : 히터 폴리 17,45 : 게이트전극15 heater poly 17,45 gate electrode

19 : 제1금속배선21,49 : 제1층간절연막19: first metal wiring 21, 49: first interlayer insulating film

23,53 : 트렌치25,55 : 실리콘질화막23,53: trench 25,55: silicon nitride film

27,57 : 제2금속배선, 금속배선층29,59 : 채널 웨이퍼27,57: second metal wiring, metal wiring layer 29,59: channel wafer

31,61 : 액체의 주입구33,63 : 액체의 유동 채널31,61: inlet for liquid 33,63: flow channel of liquid

35,65 : 액체의 노즐부35,65: nozzle part of liquid

이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 노즐용 마이크로 머신 형성방법은,In order to achieve the above object, a method for forming a micromachine for a nozzle according to the present invention,

CMOS 웨이퍼에 소자분리막 및 게이트전극을 형성하는 공정과,Forming a device isolation film and a gate electrode on the CMOS wafer;

상기 웨이퍼의 활성영역에 콘택되는 히팅 플레이트를 상기 게이트전극 상측에 형성하는 공정과,Forming a heating plate in contact with an active region of the wafer above the gate electrode;

상기 히팅 플레이트 상부에 층간절연막을 형성하는 공정과,Forming an interlayer insulating film on the heating plate;

상기 층간절연막을 식각하여 상기 히팅 프레이트를 저부로 하는 트렌치를 형성하는 공정과,Etching the interlayer insulating film to form a trench having the heating plate as a bottom;

상기 트렌치를 포함한 전체표면상부에 실리콘 질화막과 금속배선층을 형성하는 공정과,Forming a silicon nitride film and a metal wiring layer on the entire surface including the trench;

상기 CMOS 웨이퍼 상부에 채널 웨이퍼를 증착하여 액체의 주입구, 액체의 유동 채널 및 액체의 노즐부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.And depositing a channel wafer on the CMOS wafer to form an injection hole of the liquid, a flow channel of the liquid, and a nozzle portion of the liquid.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2d 는 본 발명의 실시예에 따른 노즐용 마이크로 머신 형성방법을 도시한 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method for forming a micromachine for a nozzle according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, CMOS 웨이퍼(41) 상에 활성영역을 정의하는 소자분리막(43)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, an isolation layer 43 defining an active region is formed on the CMOS wafer 41.

이때, 상기 소자분리막(43)은 로코스 ( LOCOS ) 방법으로 형성한 것이다.In this case, the device isolation layer 43 is formed by a LOCOS method.

그 다음, 상기 활성영역 상부에 게이트전극(45)을 형성한다. 이때, 상기 게이튼전극(45)은 게이트전극 마스크를 이용한 사진식각공정으로 형성한다.Next, a gate electrode 45 is formed on the active region. In this case, the gate electrode 45 is formed by a photolithography process using a gate electrode mask.

도 2b를 참조하면, 상기 활성영역에 콘택되는 히팅 금속(47)이 패터닝된 제1층간절연막(49)을 형성한다.Referring to FIG. 2B, a first interlayer insulating layer 49 is formed by patterning a heating metal 47 in contact with the active region.

여기서, 상기 히팅 금속(47)은 히팅 플레이트로서, 상기 제1층간절연막(49)의 상부로 노출되도록 형성된 것이다.Here, the heating metal 47 is a heating plate, and is formed to be exposed to the upper portion of the first interlayer insulating film 49.

도 2c를 참조하면, 전체표면상부에 제2층간절연막(51)을 형성한다.Referring to FIG. 2C, a second interlayer insulating film 51 is formed over the entire surface.

그리고, 상기 제2층간절연막(51)을 식각하여 상기 히팅 금속(47)을 저부로 하는 트렌치(53)를 형성한다.The second interlayer insulating layer 51 is etched to form a trench 53 having the heating metal 47 at the bottom.

그 다음, 상기 트렌치(53) 표면을 포함한 전체표면상부에 실리콘질화막(55)과 금속배선층(57)을 적층한다. 이때, 상기 금속배선층(57)은 Ti/TiN 막으로 형성한다.Then, the silicon nitride film 55 and the metal wiring layer 57 are laminated on the entire surface including the trench 53 surface. In this case, the metal wiring layer 57 is formed of a Ti / TiN film.

도 2d를 참조하면, 상기 CMOS 웨이퍼(41)에 채널 웨이퍼(59)을 증착시켜 액체가 통과할 수 있는 액체의 주입구(61), 액체의 유동 채널(63) 및 액체의 노즐부(65)를 형성한다.Referring to FIG. 2D, the channel wafer 59 is deposited on the CMOS wafer 41 so that the liquid inlet 61 through which the liquid can pass, the flow channel 63 of the liquid, and the nozzle portion 65 of the liquid. Form.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 노즐용 마이크로 머신 형성방법은, 종래의 히터 폴리, 즉 히팅 플레이트를 게이트전극 상측에 금속으로 형성하여 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키는 동시에 상기 히팅 플레이트를 노출시키는 콘택공정을 용이하게 실시할 수 있어 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키고 그에 따른소자의 고집적화를 가능하게 하는 효과를 제공한다.As described above, the method for forming a micromachine for a nozzle according to the present invention includes a conventional heater poly, that is, a contact plate that forms a heating plate made of metal on the gate electrode to improve the characteristics and reliability of the device and at the same time expose the heating plate. The process can be easily carried out to provide the effect of improving the characteristics and reliability of the device, thereby enabling high integration of the device.

Claims

Forming a device isolation film and a gate electrode on the CMOS wafer;

Forming a heating plate in contact with an active region of the wafer above the gate electrode;

Forming an interlayer insulating film on the heating plate;

Etching the interlayer insulating film to form a trench having the heating plate as a bottom;

Forming a silicon nitride film and a metal wiring layer on the entire surface including the trench;

And depositing a channel wafer on the CMOS wafer to form an injection hole of the liquid, a flow channel of the liquid, and a nozzle portion of the liquid.

The method of claim 1,

And the heating plate is formed of aluminum.

The method of claim 1,

The metal wiring layer is a channeling wafer forming method, characterized in that formed in a Ti / TiN laminated structure.