TW201607778A - 流體射出結構 - Google Patents
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Abstract
一種流體射出結構可包含多數熱電阻器，一基材，數層在該基材上，其中該數層可包含一區域接近於該電阻器具有減少的場氧化物。
Description
本發明係有關於一種流體射出結構。
流體射出結構會依據輸入的數位資料來配佈液滴。典型的流體射出結構包含噴嘴陣列等在一噴嘴板中能配佈流體。該等噴嘴陣列可被以一較高的解析度列設而能以高精確度配佈。某些流體射出結構係設有熱電阻器等靠近該等噴嘴能將流體噴出該等噴嘴外。要以熱電阻器造成一噴發事件時，一電流會通過該電阻器，其會迅速地加熱並氣化一靠近該電阻器的流體薄層。該液體變蒸汽的轉變會在該噴發腔室中靠近該流體主體處造成一膨脹的氣泡，並經由該噴嘴射出一細滴。絕緣氧化物層通常會存在於該電阻器底下，俾能將熱導向該噴發腔室中的流體。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種流體射出結構，包含：眾多個熱電阻器以一每吋至少大約300個的間距列設；一基材；數層在該基材上，包含一散熱區接近於該電阻器，在各電阻器與該基材之間；及一鄰接層區緊鄰於該散熱區，該鄰接層區包含場氧化物在該基材上具有
一第一厚度；其中減少的場氧化物在該散熱區中，有一減少的厚度為所述第一厚度的大約0%和80%之間。
1、101、201、301、401、501‧‧‧流體射出結構
3、103、203、303、403、503‧‧‧熱電阻器
5、105‧‧‧噴發腔室
7‧‧‧薄膜層
9、109、309、409、509‧‧‧基材
11、111、211、311、411、511‧‧‧流體饋槽
13、13A、113、213、313、313A、413、513、513A‧‧‧場氧化物層
15、215、315、415、515‧‧‧散熱區
17、217、317、417、517‧‧‧鄰接層區
23、223、323、423、523‧‧‧槽區
107、307、407、507‧‧‧層疊
119‧‧‧噴嘴板
121‧‧‧噴嘴
200‧‧‧列印頭匣
227‧‧‧直線陣列
229‧‧‧場氧化物帶
335、435、447、535、547‧‧‧氧化物層
337、437、443、445、537‧‧‧導電層
431、533‧‧‧p井區
433、531‧‧‧n井區
441‧‧‧熱電阻器材料層
449‧‧‧閘層
I‧‧‧對應部份
T‧‧‧第一厚度
T2‧‧‧厚度
為了說明之目的，某些依據本揭露構製的範例現將參照所附圖式來被描述，其中：圖1示出一流體射出結構之一截面的簡圖；圖2示出一流體射出結構的另一例之截面的簡圖；圖3示出一流體射出結構的另一例之截面的簡圖；圖4示出一流體射出結構的另一例之截面的簡圖；圖5示出一流體射出結構的又另一例之一截面圖；及圖6示出一流體射出結構的再另一例之一截面圖。
在以下詳細說明中，會參照所附圖式。在該等說明和圖式中之各例應被視為舉例說明，而非意要限制於所述的特定之例或元件。多數個例子能從以下的說明和圖式，藉由不同元件的修正、組合或變化而被獲得。
於本揭露中，流體射出結構將會被論述。典型的流體射出結構係為列印頭。本揭露的流體射出結構可形成
一整合的列印頭匣或一固定式或半永久式列印機之列印頭一部份。典型的流體包含墨水。流體射出結構的其它例包括用於三維列印機和高精度數位滴定裝置的列印頭。其它的流體之例包括三維列印流體，譬如三維列印劑等，包含粉末黏結加強劑和抑制劑，及用於數位滴定的流體，例如用於測試、組配及/或配劑製藥的，生物醫學的，科學的或法學的用途者。該流體射出結構可為一已完成裝置的一部份，或可形成一中間製品。本揭露的流體射出結構係設有熱電阻器等能射出該等液滴。在一例中該等電阻器為熱噴墨(TIJ)電阻器。該等電阻器可被用於任何高精度配佈用途，譬如二維列印，三維列印和數位滴定。
一流體射出結構可包含至少一氧化物層設在一基材或導電廻路上方。該等氧化物層具有電和熱的絕緣性質。一靠近一熱電阻器的氧化物層可在一噴發事件時熱隔絕該熱電阻器，而得促成一迅速且有能量效率的噴發事件。此可造成該等電阻器之一低啟動能量。
當一適當的電流被施加於該電阻器時，該電阻器和靠近與該電阻器之界面的流體會迅速地升溫，例如施加大約0.02至200微妙的脈衝寬度範圍，其中該時間量可取決於電阻器電阻、電阻器大小、縱橫比、流體種類、液滴大小和電阻器間距。靠近該電阻器的流體會轉變成蒸汽並造成一膨脹的氣泡。該逐漸脹大的蒸汽泡會將一些該流體迫出一液滴噴嘴外，而造成一射出的細滴。於此一噴發事件之後，由該蒸汽泡造成的局部壓力會減降。此事件可被稱
為氣泡陷縮。當該氣泡陷縮時，存在一近旁流體饋槽中的新流體會被汲回至該噴發腔室中。於該噴發事件後，若該電阻器尚未充分地冷卻下來，則一燒焦效應或小規模的再沸騰可能會因該流體流回至該噴發腔室中而在該熱的電阻器表面上發生。若該流體是墨水，其有時會發生該墨水中的固體在該電阻器上或近旁形成沈積物，其可能造成熱抑止膜，而會負面地影響該電阻器和噴嘴的性能。例如，該電阻器或其保護層，譬如鉭，若該流體重複地與一熱電阻器接觸時，將會較容易氧化。此外，在較高的溫度耗延較多的時間可能會對該等電阻器有負面作用，譬如較短的電阻器功能壽命。且該電阻器或該流體的其它化學和物理性質亦會被一緩慢的冷卻負面地影響。因此，該電阻器之一較快的冷卻可防止一些上述的負面作用。雖靠近該電阻器的絕緣氧化物層會在噴發時促成一較低的啟動能量，但太過分的絕緣會減慢該電阻器於噴發之後的冷卻。
圖1在一截面正視圖中概略地示出一流體射出結構1的一部份之一例的截面。該流體射出結構1包含一熱電組器3。本揭露的流體射出結構1係設有熱電阻器3的陣列等。例如該等熱電阻器3係排列至少一直線陣列，例如多數個平行的直線陣列。該直線陣列可具有一間距為至少大約300個電阻器，每吋至少大約590個電阻器，例如每吋大約600個噴嘴。
每個熱電阻器3可被設在一對應的噴發腔室5中或近旁。該熱電阻器3係設在至少一薄膜層7上。該至少一
層7係設在一基材9上。一流體饋槽11係被提供緊鄰於該電阻器3和該至少一層7。該流體饋槽11係能饋送流體至該噴發腔室5。
該至少一層7包含至少一氧化物層。該至少一氧化物層可包含一場氧化物層13。該至少一層7可被分成二區15、17。該至少一層7的一區15係在該電阻器3與該基材9之間，於此稱為散熱區15。緊鄰於該散熱區15之一區在此稱為鄰接區17。如在本揭露中將會說明，藉該數層7等加強的散熱可發生於該散熱區15中。散熱亦可發生於該散熱區15外部，雖然只要一較小程度。在一操作狀態時該流體射出結構1會以一朝下方向射出液滴，因此該散熱區15會延伸於該電阻器3頂上。在圖1中該散熱區15係直接延伸於該電阻器3底下。例如圖1的流體射出結構係在一製造或輸送定向，其可用於說明之目的。該散熱區15可被定義為一層區，其會界定該電阻區3與該基材9間之一最短距離，乃可藉將該數層7上的熱電阻器3筆直地投影至該基材9上來示出，如虛線所示。一鄰接層區17係位在緊鄰於該散熱區15處。在所示之例中，該鄰接層區17係設在該散熱區15之相反於該流體饋槽11的一側上。在該散熱區15的另一側上，係設有該等層7之一槽區23。該槽區23定界在該流體饋槽11。散熱區15可為中心位於該電阻器下方/上方，並可具有比該鄰接區17和該槽區23較少的氧化物絕緣層或較小的總氧化物厚度。
在所示的截面中，一場氧化物層13、13A係設在
該基材9上方。一具有一第一厚度T的場氧化物層13係於該鄰接層區17中被設在該基材9上方。在該散熱區15中，該場氧化物係相對於該等鄰接區減少。在一例中，該散熱區15係有一場氧化物13A存在，其具有一減少的厚度T2。在另一例中，該散熱區15係沒有場氧化物。在本揭露中，”減少的場氧化物”係指該散熱區15中的任何場氧化物之特徵細構係比該鄰接區更少，而具有一厚度T2為該鄰接區厚度T的大約0%至80%，0%至70%，0%至60%，0%至50%，0%至40%，0%至30%，或0%至20%之間。當該減少的場氧化物是該鄰接區厚度的0%時，該散熱區15係沒有場氧化物。在其它之例中，該場氧化物13A係減少至該鄰接區厚度T的20%與80%之間。該減少但非完全略除的場氧化物場13A之例係以一虛線示出。
例如一條帶狀、矩形狀或圓形狀的場氧化物場會被使用適當的矽處理技術來縮減，其可包含在施設對應的條帶狀、矩形狀或圓形狀罩體之後加以蝕刻。在一例中，一氮化矽(SiN)膜會被沈積、光圖案化及蝕刻，然後場氧化物會生長在該SiN膜未存在之處。例如該SiN膜係存在於該散熱區15中。嗣該SiN會被蝕刻，且該場氧化物會保留在該鄰接層區17中。在另一例中，該場氧化物係生長遍及該散熱區15及該鄰接區17和槽區23，但於後會在該散熱區15和該槽區23中被蝕刻成一較薄的層13A。
在該圖中該具有第一厚度T的場氧化物層13終止於該散熱區15的邊緣。在其它之例中，該場氧化物層13可
恰終止於該散熱區15外，或恰在該散熱區15內，只要在該散熱區15中該基材9的至少一部份係沒有該場氧化物層13即可。於該槽區23中場氧化物13亦被設在該基材9上方。在該圖中，該槽區23中的場氧化物13係沿該流體饋槽11終止。於該等層7已被設在該基材9上之後，該饋槽11可被蝕刻貫穿該等層7。在該散熱區15中之加總的氧化物層之一平均厚度可比在該鄰接層區17和該槽區23中之加總的氧化物層之一平均厚度更薄。
已發現在該散熱區15中靠近該電阻器3的一些氧化物可被移除或省略，以容許該電阻器能在該流體被汲入該噴發腔室5之前較快速地冷卻下來，而又能在該噴發事件時保持一充分的絕緣，即實質上不會影響該啟動能量。場氧化物13，而且又是一電絕緣體，具有較高的熱絕緣性質。藉著減少該散熱區中之一場氧化物厚度。熱能夠更快速地發散至該基材9。藉由加強的散熱，一電阻器之緩慢冷卻的負面作用可被抑止。在不同之例中，減少靠近該電阻器3的場氧化物可以改良電阻器壽命，電阻器可靠性及噴嘴的健全，而實質上不會影響該電阻器3之一啟動能量。在又一例中，因為該電阻器3會較快速地冷卻，故一較大範圍的流體能被以該流體射出結構1來射出。
圖2在另一截面圖中概略地示出一流體射出結構101之另一例。例如圖2的一部份I對應於圖1的簡圖。在一例中，圖2的流體射出結構101會形成一列印頭的一部份。該流體射出結構101包含一流體饋槽111、噴嘴腔室105等及
噴嘴121等在一噴嘴板119中。該流體饋槽111開放於二噴發腔室105中，其開放於噴嘴121等。熱電阻器103係被提供於每一個噴發腔室105中來將流體射出該等噴嘴121外。數添加層，譬如碳化矽、氮化矽及/或鉭，可覆蓋每個電阻器103來在製造時提供保護以避免化學和物理性攻擊並作電隔離，及避免該墨水和噴發事件。
該電阻器103係被在一基材109上之一各別的層疊107支撐。該流體饋槽111會穿過該層疊107和該基材109。該層疊107包含一場氧化物層113。如所示，在一層區中接近於該電阻器103的場氧化物相較於在一鄰接層區中之無減少的場氧化物113係減少的。在所示之例中，接近於該電阻器103的場氧化物係減少至0。在另一例(未示出)中，有些場氧化物係存在靠近於該電阻器103處，而相對於該鄰接層區中的場氧化物層113之厚度具有一減少的厚度。
圖3示出一包含一流體射出結構201之整合的列印頭匣200之一簡圖。該匣200可更包含一流體貯槽能供應流體至一流體饋槽211。圖3的流體射出結構201可對應於圖2的流體射出結構之一截面III-III。該流體射出結構201包含熱電阻器203的直線陣列227等，各個熱電阻器203皆被設成靠近至少一個各別的噴嘴。因為該等熱電阻器203並非直接曝露於此截面中，故該等熱電阻器203係被以虛線示出。在所示之例中，線狀電阻器203之二平行的直線陣列227係沿單一流體饋槽211被提供。該等噴嘴亦不可見於此截面中，係排列成對應的直線陣列。例如，多數個流體饋槽211及一
雙倍量的平行電阻器陣列227能夠被提供。例如，多種顏色的貯槽可被提供於一整合的列印頭匣中，其中每一種顏色的貯槽會流體地連接於至少一個流體饋槽211。
在一例中，該熱電阻器及/或噴嘴陣列具有一間距為每吋至少大約300個電阻器203及/或噴嘴。在另一例中，該熱電阻器及/或噴嘴可具有一間距為每吋至少大約590個電阻器203及/或噴嘴，例如每吋至少大約600個電阻器203及/或噴嘴，例如每吋大約600個電阻器203及/或噴嘴。在又另一例中，該間距可為高達每吋大約2400個電阻器203及/或噴嘴。
一流體饋槽211係平行設在該等電阻器陣列227之間。該流體饋槽211係能由該貯槽接收流體。該場氧化物層213會在該流體饋槽211的兩側延伸，而終止於該流體饋槽211。該流體饋槽211可在該等層沈積之後被蝕刻貫穿其中。在散熱區215中靠近於各電阻器陣列227處，該等電阻器203與該基材之間的場氧化物213已被減少。該場氧化物213會在該等電阻器203的兩側延伸，例如在一沿著該流體饋槽211的槽區223中，及在該散熱區215的相反側之一鄰接區217中。
在所示之例中連續減少的場氧化物帶229會跨延該等電阻器陣列227，而延伸穿過每個電阻器203的每個散熱區215。各減少的場氧化物帶229可為沒有場氧化物，或可相較於一具有無減少的場氧化物之鄰接層區會有較少的場氧化物。在該流體饋槽211的兩側，一減少的場氧化物帶
229會平行於該流體饋槽211延伸。在一例中，該場氧化物係藉首先沈積並圖案化一氮化矽(SiN)膜而使該SiN跨延該電阻器陣列227來被圖案化。場氧化物嗣會被生長在該SiN不存在及該SiN被蝕刻掉之處。因此，矩形狀的較少場氧化物帶229可被界定來容許較佳的散熱。
圖4示出一流體射出結構301之一截面的另一例之簡圖。該流體射出結構301包含一熱電阻器303設在一層疊307上方，其則係設在一基材309上方。在所示的截面部份中，該層疊307和該基材309終止於一流體饋槽311，其係在該層疊307沈積之後被蝕刻貫穿該層疊307。該層疊307包含一散熱區315靠近於該電阻器303，其係藉將該層疊307上的電阻器303筆直地投影於該基材309上來被界定，如圖4中的虛線所示。一槽區323延伸在該散熱區315的一側，介於該散熱區315與該流體饋槽311之間，且一鄰接層區317延伸在該散熱區315之一相反側。
該層疊307包含至少一氧化物層335，即至少一層其距離係由該基材309算起。在一例中，該氧化物層335不是一場氧化物層313。該氧化物層335會延伸分別穿過該等鄰接區317、靠近區315及槽區323，並終止於該流體體槽311。該流體饋槽311已被蝕刻貫穿該等層307，因而會界定該場氧化物層313和氧化物層335的終止點。該氧化物層335會電及熱絕緣該電阻器303。該層疊307包含一導電層337。該氧化物層335係設在該導電層337上方。該導電層337包含一金屬成分，或可實質上由金屬成分構成。該導電層337會
延伸穿過該鄰接層區317，且至少部份地在該散熱區315中。在一例中，其會跨延該整個散熱區315。該導電層337可為一電力廻路的一部份。該導電層337可具有導熱性質，此使其可適合作為一散熱材料。該導電層337可功能如該電阻器303之一散熱而能在一噴發事件之後冷卻下來。
場氧化物313、313A係設在該基材309上方。在該散熱區315中該場氧化物313的至少一部份已被略除或由該基材309移除。在一例中，該基材309在該散熱區315中係沒有場氧化物。在另一例中，一相對於該鄰接區317具有一減少的場氧化物厚度之減少的場氧化物場313A，係被提供在該散熱區315中，如虛線所示。藉著局部地移除該場氧化物313，於噴發之後，熱能夠經由該導電層337和該基材309消散，而該氧化物層335會提供該脈衝/噴發事件期間之一充分的隔絕。
圖5示出一舉例的流體射出結構401之一截面。該流體射出結構401包含一基材409及一層疊407在該基材409上方。一熱電阻器材料層441係設在該層疊407頂上。在一例中，該熱電阻器材料層441包含鎢矽氮化物(WSiN)。該熱電阻器材料層441之一主動部份403於後將被稱為電阻器403。一介於該電阻器403與該基材409之間的散熱區415可藉將該電阻器403投影於該基材409上來被界定，例如以一近似直角地投影。一鄰接層區417會延伸緊鄰於該散熱區415，在一流體饋槽411的相反側。一槽區423會在該散熱區415和該流體饋槽411之間涵蓋一層疊區。
該熱電阻器材料層441係分別設在一第一和第二導電層443、445上方。該第一和第二導電層443、445係為電阻器電力線，能在該電阻器材料層441的主動電阻器部份403上施加一電壓。於該圖中，該第一和第二導電層443、445係為同一層，而該層443的一部份在設有該電阻器403之處被移除。在一例中，該第一和第二導電層443、445包含鋁銅(AlCu)合金。該第一和第二導電層443、445會在該電阻器403的相反兩側延伸。該電阻器403及該第一和第二導電層443、445係設在一第一氧化物層435上方。該第一氧化物層435包含正矽酸乙酯(TEOS)及/或高密度電漿TEOS。該第一氧化物層435會延伸於該鄰接層區417、散熱區415和該槽區423中。該第一氧化物層435終止於該流體饋槽411處。該第一氧化物層435係設在一第三導電層437上方。該第三導電層437包含一金屬成分。在一例中，該第三導電層437包含鈦(TiN)及AlCu。該第三導電層437可為一電力廻路的一部份，例如一電力接地或電力供應迴路。該第三導電層437會由該鄰接層區417延伸至該散熱區415中。在所示之例中，該第三導電區437會在該槽區423中超出該散熱區415而在離該流體饋槽411一距離處終止。在該槽區423中，該第一氧化物層435及該場氧化物413會將該第三導電層437隔離於該流體饋槽411中的流體。該第三導電層437係設在一第二氧化物層447上方。在一例中，該第二氧化物層447包含TEOS及硼磷矽酸鹽(BPSG)。在所示之例中，該第二氧化物層447會延伸並終止於該鄰接層區417中。該散熱區415
係沒有該第二氧化物層447。該第二氧化物層447係設在一場氧化物層413上方。該場氧化物層413會覆蓋該基材409。於本例中，該場氧化物層413會延伸於該鄰接層區417中，及該槽區423中。在本例中，該場氧化物層413會終止於該散熱區415外，分別在該鄰接區417和該槽區423中。該基材409在該散熱區415中係沒有場氧化物。一閘層449係在該散熱區415中設在該基材409上方，而跨延該散熱區415。該閘層449可包含多晶矽和閘氧化物。該多晶矽可作為一保護性蝕刻擋止物，而該閘氧化物會提供電絕緣。該閘層449終止於該鄰接層區417中及該槽區423中。該閘層449於該鄰接層區417中係部份地設在該場氧化物層413上方，靠近一邊緣且部份地在該場氧化物層413上方，於該槽區423中，靠近一相反的邊緣。該第三導電層437在部份的該鄰接層區417、該散熱區415和該槽區423中係設在該閘層449上方。該第二氧化物層447及該閘層449可將該第三導電層437隔絕於該場氧化物層413和該基材409。
該基材409可包含具有較高電阻的摻雜n井區433，其會提供該導電基材409與該第三導電層437間之添加的電隔離。此n井區433可被電連接於一接地源或電漂浮。一摻雜n井區433會跨延該散熱區415。例如，該摻雜n井區433會由該鄰接層區417伸入該散熱區415中及該槽區423中，而在一邊緣終止於該鄰接層區417中，並在一相反邊緣終止於該槽區423中。該摻雜n井區433會跨延有該閘層449被設在該基材409上之處的整個表面，其邊緣終止於一各別
的場氧化物層413。
P井區431係提供在該等n井區433的兩側。場氧化物413可被設在該等p井區431上方。例如，該等p井區431會延伸於有一場氧化物層413和另一氧化物層435、437堆疊在該基材409上方之處。例如，在該鄰接層區417中該p井區431會存在於一場氧化物層413與一第二氧化物層447堆疊在該基材409上方之處。例如，在該槽區423中該另一p井區431會存在於一場氧化物層413與一第一氧化物層435堆疊在該基材409上方之處。
該n井區433會將該第三導電層437電隔離於該等p井區431。為更加強該第三導電層437的電隔離，該第二氧化物層447會終止於該閘層449上，且該閘層449終止於該場氧化物層413上，並在該第二氧化物層447下方，於該鄰接層區417中。在該相反側，於該槽區423中，該閘層449終止在該場氧化物層413上，而該n井區433更伸出終止於該槽區423中。
該舉例的流體射出結構401可提供一適當的噴發事件絕緣和噴發事件後冷卻。該第一氧化物層435會在該噴發事件時熱絕緣該電阻器403，而該被移除和減少的第二氧化物層447及減少的場氧化物層能在噴發後容許熱被傳送至該基材409。該第三導電層437會協助導熱至該基材409。
圖6示出另一舉例的流體射出結構501之一截面的一簡圖。該流體射出結構501包含一基材509，及一層疊507在該基材509上方。一熱電阻器503係提供在該層疊507
頂上，例如作為一熱電阻器材料層(未示出)的一部份，並連接於電力線能施一電壓於該電阻器503上。在該電阻器503與該基材509間之一散熱區515能藉將該電阻器503例如以一近似直角投影在該基材509上來被界定。一鄰接層區517會在一流體饋槽511的相反側延伸緊鄰於該散熱區515。一槽區523涵蓋該散熱區515和該流體饋槽511間之一層疊區。
該電阻器503係設在一第一氧化物層535上方。該第一氧化物層535會在該鄰接層區517、散熱區515和槽區535中延伸。該第一氧化物層535終止於該流體饋槽511，其中該流體饋槽511會在該等層507沈積之後被蝕刻貫穿該等層507。該第一氧化物層535係設在一導電層537上方。該導電層537可為一電力廻路的一部份，例如一電力接地或電力供應廻路。該導電層537會由該鄰接層區517延伸至該散熱區515中。在所示之例中，該導電層537會在該槽區523中超越該散熱區515，而在離該流體饋槽511一距離處終止。於該槽區523中，該第一氧化物層535會隔離該導電層537與該流體饋槽511中的流體。該導電層537係設在一第二氧化物層547上方。在所示之例中，該第二氧化物層547會延伸並終止於該鄰接層區517中。該散熱區515係沒有該第二氧化物層547。該第二氧化物層547係設在一場氧化物層513、513A上方。
該場氧化物層513會覆蓋該基材509。在本例中，該場氧化物層513會延伸於該鄰接層區517、該散熱區515及該槽區523中。在該鄰接層區517中，該場氧化物層513具有
一第一厚度T。在該散熱區515和該槽區523中，該場氧化物層513A具有一厚度T2，其相對於該第一厚度T是減少的。在所示之例中，該減少的場氧化物場513A會伸入該鄰接區517中，而在該第二氧化物層547終止之點處，終止於該散熱區515的外部。在該槽區523中，該減少的場氧化物場513A會終止於該流體饋槽511。該減少的場氧化物場513A可具有一厚度T2，係為該無減少的厚度T1之大約70%或更少，或大約60%或更少，或大約50%或更少，或大約40%或更少。於此，沒有閘層或蝕刻擋止層在該散熱區515中被提供於該基材上方。該基材509包含摻雜的p井區533，其會重疊該散熱區515並伸入該鄰接層區517和該槽區523中。例如，該p井區533會沿該整個減少的場氧化物場513A延伸並超出。
在一例中，該流體射出結構501並不具有多晶矽作為一保護性蝕刻擋止物。一乾蝕刻製程可被用來移除一預先曝露或圖案化的第二氧化物層547。例如，當該第二氧化物層547被蝕刻來清除該第二氧化物層547的一部份時，該場氧化物會曝露於該用以清除該第二氧化物層547的同一蝕刻製程，因而可蝕刻並薄化該場氧化物，其並未被任何多晶矽保護。於此最終蝕刻之後，緊鄰於該第二氧化物層547的場氧化物513之該厚度T2可為該原來的場氧化物厚度T之80%或更少，70%或更少，60%或更少，50%或更少，40%或更少，30%或更少，或20%或更少。在一例中，該減少的場氧化物場513A具有一厚度T2為該鄰接厚度T的大約20%和大約80%之間。在一例中，該減少的場氧化物場513A
終止在與該第二氧化物層547大約相同點處。因此，該減少的場氧化物場513A會由該第二氧化物層547的末端點延伸至該流體饋槽511。該減少的場氧化物場513A係被減少成厚得足以提供該導電層537與該基材509之間的電隔離。因此，在該減少的場氧化物場513A下方不需要n井摻雜區531。
該舉例的流體射出結構501可提供一適當的噴發事件絕緣及噴發事件後冷卻。該第一氧化物層535在該噴發事件時會熱絕緣該電阻器503，而該減少的第二氧化物層547和場氧化物513A可在噴發後容許熱被傳送至該基材509。該導電層537和減少的場氧化物513A會協助導熱至該基材509。
在本揭露所述的不同之例中，靠近該電阻器的氧化物層係厚得足以在一噴發事件期間來絕緣，並薄得足以在噴發之後且在流體被噴出一噴發腔室後而再重填該噴發腔室之前，可容許熱發散至該基材來冷卻該電阻器。在本揭露的不同之例中，加熱和冷卻事件會發生在使用小於1微秒至數(或數十)微秒的脈衝寬度範圍內。在本揭露的不同之例中，所有的各層厚度可在大約10至大約2000nm的範圍內。例如一場氧化物層可具有一厚度為大約200至大約1000nm之間，例如在大約400至大約700nm之間。
場氧化物可藉使用適當的積體電路(IC)晶圓製造技術來被沈積和減少，譬如藉圖案化會阻擋場氧化物生長的膜層，或光微影術及乾或濕蝕刻技術等。在不同之例中，該減少的場氧化物場之厚度T2可為該相鄰厚度T的大約
0至80%之間。例如，該減少的場氧化物厚度當完全略除時(例如被阻止生長)係為0%，或當只部份地移除時係高於0%，例如可至20%、30%、40%、50%、60%、70%或80%。其它的層亦可被佈設或略除而來提供足夠強固的電絕緣和隔離，或來在該結構製造時提供化學或物理性蝕刻擋止物。該等舉例的流體射出結構之該加強的熱性能可以至少某種程度地抑制熱引生的問題，包括一電阻器之鉭保護層的化學或物理性劣化，及該電阻器上的污染物之沈積。使用本揭露的某些範圍例，一較佳且較長使用壽命的電阻器可被獲得，且一較寬廣範圍的流體可被射出。
401‧‧‧流體射出結構
403‧‧‧熱電阻器
407‧‧‧層疊
409‧‧‧基材
411‧‧‧流體饋槽
413‧‧‧場氧化物層
415‧‧‧散熱區
417‧‧‧鄰接層區
423‧‧‧槽區
431‧‧‧p井區
433‧‧‧n井區
435、447‧‧‧氧化物層
437、443、445‧‧‧導電層
441‧‧‧熱電阻器材料層
449‧‧‧閘層
Claims (15)
- 一種流體射出結構，包含：眾多個熱電阻器以一每吋至少大約300個的間距列設；一基材；數層在該基材上，包含一散熱區接近於該電阻器，在各電阻器與該基材之間；及一鄰接層區緊鄰於該散熱區，該鄰接層區包含場氧化物在該基材上具有一第一厚度；其中減少的場氧化物在該散熱區中，有一減少的厚度為所述第一厚度的大約0%和80%之間。
- 如請求項1之流體射出結構，其中至少一熱電阻器材料層包含該等眾多個熱電阻器，其中該散熱區及該鄰接層區係由堆疊在該基材與該熱電阻器材料層之間的數層所組成。
- 如請求項1之流體射出結構，包含至少一流體槽及至少一熱電阻器陣列平行於該流體槽，其中該減少的場氧化物場會跨延該整個熱電阻器陣列。
- 如請求項1之流體射出結構，其中：該鄰接層區包含至少一氧化物層不同於該鄰接層區中的該場氧化物；且該數層在該散熱區中係沒有該氧化物層。
- 如請求項1之流體射出結構，其中在該散熱區中的氧化物層之一平均厚度係比在該鄰接層區中者更薄。
- 如請求項1之流體射出結構，包含一導電廻路層其含有一金屬成分，而由該鄰接層區延伸至該散熱區中。
- 如請求項6之流體射出結構，其中該導電層為一電力廻路的一部份。
- 如請求項1之流體射出結構，其中該散熱區係沒有場氧化物。
- 如請求項8之流體射出結構，其中至少一閘層係設在該基材與該導電層之間。
- 如請求項8之流體射出結構，其中該基材包含一n井區跨延該散熱區。
- 如請求項1之流體射出結構，其中減少層厚度的場氧化物係被提供在該散熱區中，且沒有閘層被設在該散熱區中。
- 如請求項11之流體射出結構，其中該基材包含一p井區跨延該散熱區。
- 如請求項1之流體射出結構，包含：至少一噴發腔室靠近至少一個該等電阻器；一流體饋槽通至該噴發腔室；其中該鄰接層區相反於該流體饋槽而緊鄰於該散熱區延伸；及一槽區係被提供在該散熱區與該流體饋槽之間，該槽區包含場氧化物會覆蓋該基材並終止於一流體饋槽。
- 如請求項1之流體射出結構，其中該鄰接層區更包含：一熱電阻器材料層；至少二氧化物層不同於該場氧化物；及一電力迴路層；且該散熱區更包含：至少一相較於該鄰接層區較少氧化物層；該電力迴路層；及一閘氧化物層。
- 一種流體射出結構，包含：至少一熱電阻器材料層包含一熱電阻器陣列具有一間距為每吋至少約300個；一基材；及至少一氧化物層在一熱電阻器材料層與該基材之間，該至少一氧化物層包含：一減少的場氧化物層場在一接近於該電阻器的區域中設在該基材上方，能在噴發之後加強該電阻器的冷卻；及一無減少的場氧化物層在一接近於該電阻器的區域之外部設在該基材上方。
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