TW470706B - Fully integrated thermal inkjet printhead having etched back PSG layer - Google Patents

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470706 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（i ) 本案係為Colin Davis等人於1998.3.2申請之第 09/033504號“具有積體散熱片的流體喷射列印頭”美國 專利申請案之部份後績申請案；Tim〇ihy weber等人於 1999.5.19申請之第09/314551號“固態喷墨列印頭及製造 方法”美國專利申請案之部份後續申請案，而其係為 1996.2.7申請之第08/597746號美國專利申請案的後續申請 案；及Chien-Hua Chen、Naoto kamamura等人於 1998.3.2 所申清之直接形碑圊像的聚合物噴流孔”美國專利申讀 案第09/033987號的部份後續申請案，該等申請案乃已被 讓渡給本受讓人，併此附送提供參酌。 本發明係有關於喷墨列印冑，尤其是有關⑨一種喷墨 列印機的單片列印頭。 噴墨列印機典型具有一列印頭固設在一架上，其會前 後掃描橫越一送經該列印機的紙頁寬度。由一被附設在該 架上或在該架外之一油墨貯槽所送出的油墨，將會被饋入 該列印頭上的油墨嗔射室中。每一油墨喷射室含有一油墨 嘴射元件，諸如-加熱電阻器或壓電元件，其乃可被獨: 地定址，諸如-加熱電阻器或壓電元件，其乃可被獨立地 定址。激發一油墨喷射元件會使一墨滴由—噴嘴噴出， 在-媒體上形成-小點。所造成之墨點的圖紋會形成一 而 (請先閲讀货面之注意事項再填窝本頁) 像或文字。 當點解析度（每十點數）隨著激發的頻率增加時，該 激發元件會產生更多的熱。此等熱須要被消散。熱量係 要被發射的油墨及㈣印頭基片’共同將該等油墨喷: 圖 等 由 元 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公餐） 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 470706 A7 B7 五、發明説明（2 ) 件之熱吸收而消散。該基片甚至可被流至該列印頭之供應 油墨所冷却。 有關一特殊形式的列印頭與噴墨列印機之其它的資訊 ，乃可見於Steven Steinfield等人名稱為“在一高解析度 之喷墨列印機的寬幅噴嘴陣列之穩定的基片結構，，之第 5648806號美國專利案，其已讓渡給本受讓人，併此附送 提供參酌。 由於列印頭的解:祈度與列印速度需提高以滿足消費市 場之需求，故有須要新的列印頭製造技術及結構。因此，· 乃須要一種改良的列印頭其至少具有以下特性：在高操作 頻率下能由該等油墨噴射元件充分地吸熱；以最小的逆吹 來提供油墨噴射室足夠的再裝填速度；儘量減少鄰近的油 墨噴射室之間的_音；可容忍在油墨中的微粒；提供一較 高的列印解析度；能精確地校準噴嘴及油墨噴射室；提供 一精確而可預測的墨滴軌跡；製造較為容易而不昂責；及 可靠的。 於此所述係為使用積體電路技術製成的單片列印頭。 包括一電阻層之薄膜層等乃被設在一矽基片的頂面。該各 層會被蝕刻以提供導路於該等加熱電阻元件。壓電元件亦 可被用來取代該等電阻元件。一選擇的導熱層在該等加熱 電阻器底下，而可由該等加熱電阻器及吸熱，並將熱傳導 至該矽基片與油墨的組合體。 至少有-饋墨孔貫穿該等薄膜層而對應於各一油墨喷 射室。在一實施例中，該等饋墨孔係多於油墨嗔射室，= 本紙張尺度適用中國國家椟準（CNS ) A4規格（21〇X29T^----- !.--------^-------玎------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 470706 A7 ____B7 五、發明説明（3 ) 此每一油墨喷射室具有一個以上的饋墨孔。假使有一饋墨 孔被一微粒阻塞，則另一饋墨孔仍可充分地再裝填該腔室 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ύ 有一溝槽被蝕刻於該基片的底面，因此油墨可流入該 溝槽中，而經由設在該等薄膜層中的饋墨孔流入各油墨喷 射室内。 有一孔層被設在該等薄膜層的頂面，以形成喷嘴及油 墨噴射室。在一實施制中，有一可以透光的材料乃被用來 製造該孔層。 … 各種不同的薄骐結構可被作為各種不同的饋墨裝置及 孔層。 所製成之完全積體的熱喷墨列印頭乃可被製成非常精 確的容差，因為整體結構係為單片式的，而能滿足下一代 列印頭的須求。 圖式之簡單說明 第1圖係為一歹1]印£實施例的立體®，其可設有本案 所述之任一列印頭〆 第2圖係為本發明一列印頭實施例之部份立體載剖圖 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〇 第3圖為第2圖之列印頭外部的立體圖。 第4圖為沿第2圖之4·4線的剖視圖。 第5圖為第2圖之列印頭的頂視圖而具有一透明的孔層 〇 第6圖為一可擇實施例之列印頭的部份頂視圖。 適用中國國家標準（CNS ) Α舰_ ( 2ι〇χ297^--------- -6 - 470706

五、發明說明（4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 第7圖為沿第6圖之7-7線的立體裁剖圖。 第8圖為沿第7圖之8_8線的剖視圖。 第9圖為一頂視圖示出第8圖之列印頭實施例中單一油 墨噴射室的更詳細構造。 第10A〜l〇F圖係為第8圖之列印頭在製造程序各階段 時的剖視圖》 第11圖係為一第二可擇實施例之列印頭的剖視圖。 第12圖係為一習]用喷墨列印機的立體圖，本發明之列 印頭乃可設於其中以列印在一媒體上。 第1圖為一種噴墨列印匣10之立體圖，其可配設本發 明之列印頭構件。第i圖的列印匣1〇係為含有大量油墨於 其本體12内的形式，但另種可用的列印匣亦可為由外部油 墨供應器接收油墨的形式，該供應器可固設在該列印頭上 或經由一管連接該列印頭。 該油墨會被饋送至一列印頭14。該列印頭μ將被於後 詳細說明。其會將油墨導入油墨喷射室’該各室中含有一 油墨噴射元件。電信號會被提供至接點16等’以個別地激 發該等油墨噴射元件，而經由一對應的喷嘴18來噴出一滴 油墨。傳統的列印匣之構造與操作乃十分泛知。 本發明係有關於一列印匣的列印頭部份，或一種可永 久設在一列印機中的列印頭’而與對該列印頭提供油墨的 油墨輸送系統無干。本發明亦與該列印頭所要裝入的特定 列印機無干。 第2圖係沿第1圖之2 - 2線所採的列印頭之部份剖視圖 111—--— — — — — — — ini—----— lull 1^. (請先閱讀贵面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 470706 A7 ----- B7 五、發明說明（5 ) 。雖然一列印頭可能具有300個或更多的噴嘴，並設有油 墨喷射室’但要瞭解本發明則僅須詳細說明一單獨的油墨 喷射室。專業人士可瞭解，有許多列印頭係被設在單一矽 晶圓上’嗣再使用習知技術其互相分開。 在第2圖中’其上設有各種薄膜層22的矽基片2〇,將 詳細說明於後。該等薄膜層22包括一可形成電阻器24的電 阻層。其它的薄膜層則具有不同的功能，例如提供與基片 2〇的電絕緣，释供一:由該加熱電阻元件至基片2〇的導熱啐 牷，及對該電阻元件提供電的導體等。有一電導體25乃被 不出導接於一電阻器24的一端。而有一類似的導體會導接 於該電阻器24的另端。在一實施例中，於一腔室内的電阻 器與導體等會被其上之各層所覆蓋。 馈墨孔26等係被設成完全貫穿該等薄膜層22。 有一孔層28覆設在該薄膜層22上，並被蝕刻形成油墨 嘴射室30,每-電阻器24對應一腔室。有一管道32亦被設 在該孔層28中，以對一排油墨噴射室3〇提供一共用的油墨 通道。該管道32的内緣係以虛線33表示。噴嘴34等乃可使 用一罩體及習知的光姓刻技術，以雷射磨削來製成。 該矽基片20會被蝕刻而形成一溝槽36，並沿整排饋墨 孔26的長度延伸，因此來自一油墨貯槽的油墨“乃可進入 該等饋墨孔26 ,而將油墨饋入該等油墨噴射室3〇申。 在一實施例中，各列印頭係约為半吋長而包含兩排岔 開的噴嘴等，其各排則包含15〇個噴嘴而使每一列印頭總 共有300個噴嘴^因此該列印頭沿著該排喷嘴的方向，能 (請先閱讀嘴面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6 ) 以單次通過每相〇點（6_的的解析度來列印，或在多 次通過以更高的解析度來列印。較高的解析度亦可沿著該 列印頭的掃描方向來印出。1200或更高dpi的解析度亦可 使用本發明來獲得。 在操作時，有一電信號會被提供至加熱電阻器24，其 會条發-部份的油墨，而在—油墨嗔射室3()内形成一氣泡 。該氣泡會驅使一墨滴穿過一對應的喷嘴34而喷在一媒體 上。嗣該油墨噴射室〕會被毛細作用再填滿。 第3圖係為第2圖之列印頭外部的立體圖，示出溝槽36 與饋墨孔26等。在第3圖的特定實施例中，有—單獨的溝 槽36對兩排饋墨孔26提供通路。 在Λ把例中’各種墨孔26的尺寸係小於一喷嘴34的 尺寸，因此在油墨中的微粒將可被該饋墨孔26所過濾，而 不會阻塞噴嘴34。饋墨孔26的阻塞乃對一腔室30的再填滿 速度幾乎沒有影響，因為各腔室3〇有多數個饋墨孔26在供 應油墨。於一實施例中，饋墨孔26係比油墨噴射室30更多 第4圖係沿第2圖之4-4線的剖視圖。第4圊示出該個別 的薄膜層。在第4圖的特定實施例中，所示之矽基片2〇部 伤係約為1 〇微米厚◊此部份係可作為橋段。該矽塊則約有 675微米厚。 一場氧化物層40具有1.2微米厚，乃使用習知技術被 汉在矽基片20上。一磷矽酸鹽玻璃”5(；})層42具有〇·5微米 厚度’則再覆設於該氡化層40上。 本纸張尺度剌中國國家標準（CNSU4規格（210 X 29?公笼) 1 — ！！裝！|訂·--------線 (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁) 470706 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7 ) 一 ^PSG或领TEOS(BTEOS)層乃可被用來取代該層42 ’並以類似於姓刻該層42的方式來姓刻。 有一例.如鈕化鋁（TaAl)的電阻層，具有〇1微米厚度 ，乃被設在該PSG層42上。其它習知的電阻層亦可使用。 該電阻層當蝕刻後會形成電阻器24。該PSG與氡化層42與 40等，會在該等電阻器24與基片20之間提供電絕緣，在蝕 刻基片20時提供一蝕刻止擋，並為懸伸部份45提供機械支 撐。該PSG與氧化層节可隔離用來耦接對電阻器24之激弩 信號的電晶體（未示出）之聚矽閘極。 ‘ 因為很難十分精確地對齊背面罩體（供製造溝槽36)與 饋墨孔26等。因此，其製造方法乃被設計成提供一可變的 懸伸部份45，俾免有使基片2〇妨礙饋墨孔26的危險。 未示於第4圖’但有示於第2圖中，即有一被形成圖案 的金屬層，諸如一鋁銅合金，乃疊覆該電阻層以對該等電 阻器提供電連接。軌路乃被蝕刻於Aicu及TaAl中以界定 一第一電阻器尺寸（例如寬度）。一第二電阻器尺寸（例如 長度）係藉蝕刻該AlCu層而使一電阻部份被AiCu軌路連接 於兩端而來界定。此製造電阻器與電導體的技術在該領域 係已泛知。 在該等電阻器24與AlCu金屬層上乃設有一氮化矽 ⑼凡)層46 ’其厚度為〇·5微米。此層會提供絕緣與鈍化 。在該氮化物層46未被澱積之前，該psg層42會被蝕刻而 由饋墨孔26處將該PSG層42拉回，俾使其不會接觸油墨。 此乃是很重要的，因為該？5(}層42會受損於某些油墨及用 本紙張尺度適財國國家標华（CNS)A4規烙（21Q x 297公楚了 10 --- I ------^裝----— II--訂 - - -----J — — ·線 i 、 (請先閱讀贵面之注意事項再填寫本頁) 470706 A7 B7 五、發明說明（8 ) 以製造溝槽36的蝕刻劑。 (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁) 將一膜層蝕刻拉回以保護其免接觸油墨，乃亦可使用 於在列印頭中的聚矽層與金屬層。 在該氮化物層46上乃設有一碳化矽層48(SiC)，其厚 度為0.25微米’以提供更多的絕緣或鈍化，該氮化物層46 與碳化物層48乃可保護PSG層42免於接觸油墨與蝕刻劑。 其它的介電層亦可被用來取代該氮化物與碳化物。 該碳化物嗲48專氮化物層46會被姓刻來曝光部份吟 AlCu軌路，以供接觸於後續製成的地線（在第4圖之外）。 該碳化物層48上乃形成一鈕（Ta)的黏著層50，厚度為 0.6微米。該组層之功效亦形如在該電阻元件上的氣泡空 腔阻擋層。此層50會穿過在氮化物/碳化物層中的開孔而 接觸該AlCu導電軌路。 金（未示出）會被澱積於該鋰層50上，並被蝕刻製成地 線而電連接於某些AlCu轨路。該等導體亦可為習用者。 該等AlCu與金的導體可被耦接於設在基片表面上的 電晶體。該等電晶體乃被揭露於前述之第5648806號美國 專利案。該等導體可終結於沿著基片20邊緣佈設的電極。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一可撓電路（未示出）具有導體連接於該基片2〇的電極 ’而終結於接點16(第1圖）以電連接於該列印機。 該等饋墨孔26係藉蝕刻貫穿該等薄獏層而形成。在_ 實施例中’乃使用單一的饋墨孔罩體。在另一實施例令， 當製造不同的薄膜層時’乃使用數個罩蔽及蝕刻的步驟。 嗣該孔層28會被厥積形成’然後蝕刻該溝槽36 ^於另 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11 470706 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（ 一實施例中’該溝槽的蝕刻係在製造該孔層之前來進行。 該孔層28可由一稱為Su8的旋塗之環氧樹脂所製成。在― 實施例中，該孔層係約為20微米。 假若須要使由基板20對油墨的導熱更佳，則可救積— 背面金屬。 第5圊係為第2圖之構造的頂視圖。該等元件的尺寸乃 可如下：饋墨孔26為10微米X20微米；噴嘴34的直徑為16 微米；加熱電咚器2^為15微米XI5微米；管道32之寬度約 為20微米。該等尺寸將視所使用的油墨，操作溫度列印 速度’要求解析度，及其它因素等而變化。 第6圖係為一可擇實施例之列印頭的部份頂視圖。在 此列印頭中，乃未設有油墨管道，饋送至各油墨喷射室的 油墨係由兩個專用的饋墨孔來提供。該列印頭之其它視圖 乃示於第7，8，9圖中。在該所示實施例中，饋墨孔數為 加熱電阻器的兩倍。在另一實施例中，各腔室係有一個或 更多專用的饋墨孔。 於第6圖中，一油饋噴射室6〇的廓線係與一加熱電阻 益62，一喷嘴64(以虛線示出噴嘴較小的直徑），及饋墨孔 66與67等一起示出。饋墨孔66與67係被設計成小於噴嘴64 ，俾能在微粒到達腔室6〇前將之濾除。若有一微粒阻塞一 饋墨孔’則另一饋墨孔的尺寸亦能以接近的操作頻率再填 滿該腔室60。 在第7圖中’一矽基片70上設有多數的薄膜層72(相同 於第8圖者），包括一電阻層與一 A1Cu層乃被蝕刻以形成該 I------------- Μ----------------^ -------— ^__ (請先閱讀脅面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 五、發明說明（10 ) ，加熱電阻器62 e AICu導體63乃被示出導接於電阻器62 〇 饋墨孔67乃被設成貫穿該等薄膜層72，而延伸至該矽 基片70的表面。一孔層74嗣被設在該薄膜層72上，而形成 油墨噴射室60與喷嘴64等。該矽基片7〇會被蝕刻以形成一 溝槽76延伸整排油墨喷射室的長度。該溝槽％亦可在該孔 層之前被製成。來自一油墨貯槽的油墨78會流進溝槽76， 通過饋孔67’而進入*腔室6〇中。 第8圖係沿第7圖之8-8線的剖視圖，示出一半的腔室6〇 。其另一半則對稱於第8圖。不像第一實施例，其矽基片2〇 的一部份係直接位於該加熱電阻器底下以吸取該電阻器的 熱，該第8圖的構造乃在該等電阻器底下使用一金屬層， 來由該等電阻器將熱引走，而移轉至該基片與油墨本身。 一場氧化物90之絕緣層具有丨.2微米厚度，在該溝槽76 被形成之前，乃被，在該矽基片7〇(第7圖）上。第8圖中的 列印頭部份係表示該溝槽76已形成之後，因此該矽基片7〇 乃未被示於圖中。 一具有0.5微米厚度的psg層92嗣被設在該氧化物層 90上。如第4圖中所述者’該氧化物與pSG層會在加熱電 阻1§與底下的導電層之間提供電絕緣與導熱性，並在該溝 槽76被姓刻之後，提供更多的機械式支撐橋段延伸於所剩 的矽基片各部份之間。亦如前所述，該psG層92會被由饋 墨孔67拉回’以避免與油墨接觸，否則其可能會與該psG 層發生反應。 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） ------I — I — I ·1111111 ^--— In — — — (請先閱讀嘴面之泫意事項再填寫本頁) 470706 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（11 ) 該PSG層92上設有—鈕化鋁的電阻層，厚度為〇ι微 米。有-AlCu層（未示出）設在該TaA1層上。該偏與八心 層會如則述般被钱刻而形成不同的加熱電阻器62與導體 63(第7圖）。 一氮化物層96厚度為0.5微米嗣被設在該電阻器“與 AlCu導體上，再覆設一層碳化矽％，厚度為〇25微米。該 等氮化物/碳化物層會被蝕刻以曝光部份的A1Cu導體。 的黏著層ig〇厚度為〇.6微米，嗣會被殿積，再殺 積一金的導電層。該二層將會被蝕刻而形成金導體，以電 接觸某些導接於加熱電阻器62的AlCu導體，而最後终結 於該基片邊緣的接點^在―實施例中，該等金導體係為地 線。 嗣該等饋墨孔67會被蝕刻穿過該等薄膜層（或在製造 該等薄膜層時被形成圖案）。該孔層74會被殿積與姓刻而 形成腔室60與噴嘴64 ^噴嘴64亦可被以雷射磨削來形成。 該基片70(第7圖）的背面嗣會被罩蔽並使用TMAH蝕 刻法來蝕刻，以形成該溝槽76，而延伸整排油墨噴射室6〇 的長度 些姓刻技術，不論乾式、濕式皆可被使用。乾 蝕刻之例包括XeFs及SiFs。適當的濕蝕刻之例包括二胺乙 烯兒茶酚（EDP)，鉀氫氧化物（K0H),及TMAM等。其它 的蝕刻亦可被使用。這些或其組合之任一種皆可被使用於 此用途。 該溝槽76可具有大約一油墨噴射室的寬度，或可具有 涵括數排油墨噴射室的寬度。該溝槽可在該製造過程中的 <請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 470706 A7 _ B7 五、發明說明（12) 任何時候被製成。 在該溝槽76形成之後，有一钽（Ta)的黏著層1〇1會被 設在疊覆該場氧化物90之晶圓的背面.一例如為金（Au)的 熱傳導層102，具有1 _5微米厚，嗣被設在該黏著層丨〇 1上 。另一鈕黏著層103，具有0.1微米厚，則被設在該熱傳導 層102上。 第9圖係為第6圖中的列印頭之一半油墨噴射室6〇的頂 視圖。第9圖乃配合第8圖示出各層的姓刻。由該饋墨孔67 « * 開始’氧化物與鈍化層90、96、98會形成一大約2微米長 的架。該架之長度可為其它尺寸’例如1至100微米。該钽 層10 0(作為金導體的黏著層）乃被示出延伸超過該PSQ層92 1微米’而該PSG層92則延伸超出該電阻器62有2微米。 第10A至10F係為製造第8圖之列印頭時在不同步驟的 晶圓之部份剖視圖。除非另有說明，否則乃使用習知的澱 積、罩蔽及蝕刻等步驟。 在第10A圖中’有一具有結晶方向in的矽基片7〇乃 被置於一真空室中。場氧化物90係以習知方法來生成。嗣 PSG層92係以習知技術來澱積。第i〇A圖示出罩體no係以 習知的光蝕刻技術設在該PSG層92上。該PSG層92嗣被以 習知的反應離子蝕刻法（RIE)來蝕刻，而將該PSG層92由 其後形成的饋墨孔處拉回。 在第10B圖中，覃體110會被除去，而有一TaAl的電 阻層丨11乃被澱積在該晶圓表面上。一 AlCu的導電層112 會被澱積在該TaAl上。有一第一罩體113會被以習知的光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 15 - ----I----- -裝 — — I 訂·-----I--線 (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 470706 A7 _B7_ 五、發明說明（13 ) 蝕刻技術來殿積並形成圖案，且該導電層112與電阻層111 亦使用習知的1C製造技術來蝕刻。另一罩蔽及蝕刻步驟（ 未示出）乃被用來除去該AlCu覆蓋該電阻器62的某些部份 ’如前所述。最後得到的AlCu導體則在第1 〇A〜10F圖之 圖外。 在第10C圖中’該等鈍化層’氮化物96及碳化物98等 ’會被以習知技術澱積在該晶圓表面上。該鈍化層嗣會被 以習知技術罩蔽（在圖面外）並蝕刻，以曝光部份的AlCu導 電軌路來電接觸於一後續的金導電層。 ·' —鈕的黏著層100與一金的導電層1丨4嗣會澱積在晶圓 上’而被以第一罩體115罩蔽’及以習知技術來蝕刻，而 形成地線，終結於該基片邊緣的接點等。一第二罩體（未 不出）會除去部份在钽黏著層1〇〇上的金，例如覆蓋在加熱 電阻器區域上者。 第10D圖乃示出經過第10C圖之步驟後所得的結構， 具有一罩體116可曝光部份要被蝕刻的薄膜層以形成饋墨 孔。或者，可用多個罩蔽及蝕刻步驟來在各薄膜層被製成 時蝕刻出該等饋墨孔。 第10E圖乃示出在蝕刻該等薄膜層之後的構造。該等 薄膜層係被使用異向性蝕刻來蝕刻。此饋墨孔的蝕刻處理 乃可結合數種蝕刻方式（RIE或濕式）。該等蝕墨孔67可與 要被形成圖案的薄膜一起在製造時被蝕刻製成。該等孔67 可被以一罩體在各步驟時來形成，或以一連串的蝕刻步驟 來製成。所有的蝕刻皆可使用習知的1(：製造技術。 i_-----ill---. ^ * I I -----t·--.— —If--^ u (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

470706 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（14) 嗣該晶圓的背面會被以習知技術來罩蔽以曝光該溝槽 部份76(見第7圖）。該溝槽76係以溼蝕刻法用四曱基氫氣 化銨（TMAH)作為蝕刻劑來蝕刻而形成斜角狀。其它的溼 式異向性#刻劑亦可使用。（參見U. Schnakenberg等人之 “TMAHW Etchants for Silicon Micromachining” ，Tech Digest, 6th Int. Cont. Solid State Sensors and Actuators (Transducers J91), San Francisco, CA, June 24-28, 1991, pp.815-818) ^該等溼蝕刻將形成斜角狀的溝槽76 '該溝 槽76可延伸該列印頭的長度’或為了增進該列印頭的機械 強度’而只延伸在該油墨喷射室60底下之列印頭的長度部 伤。右顧慮該基片與油墨的反應’則可將一純化層殺積在 該基片上。 在第10F圖中，有一鉅黏著層1 〇 1會被閃燃蒸發或被 濺射在該基片的底面上，嗣再設以一金導熱層1〇2與另一 鉅層1〇3。這些膜層會形成導熱層，並對該橋段部份提供 機械強度。 ^ 第10F圖亦示出該孔層74的資訊。在—實施例中，兮 孔層74係為一可形成光影像的材料’例如SU8。孔層μ係 可為層疊的，整片的，或旋塗的。而油墨腔室與噴嘴等係 以光蝕刻法來製成。 在蝕刻孔層74之後所得的構造乃示於第8圖中。該孔 層74亦可在一兩段式處理中被製&，即以第—層來形成該 等油墨腔室’而以第二層來形成噴嘴。 嗣所得之晶圓會被切鋸以形成個別的列印頭，而 ---I I I I-----I I ---— — —— — 訂------ (請先閱讀-f面之注意事項再填寫本頁)

470706 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（15) 可撓電路（未示出）係被用來對該列印頭上的導體提供電的 導路者，乃被連接於在基片邊緣的各接點。然後所得的組 合體會被固接於一塑膠的列印匣，如第丨圖所示，且該列 印頭會相對於該列印匣本體被密封，以防止油墨滲透。 第11圖為第二可擇列印頭實施例的部份剖視圖，其乃 類似於第4圖所示者，惟除其在矽中的溝槽並未被全部蝕 刻至該薄膜。而是，該矽塊120乃被部份地蝕刻以形成一 薄石夕橋位於加熱電_梅下。為完成這些，在該等薄膜 層被澱積之前，該晶圓的正面會被以一罩體來將在該溝槽 區域中不要被完全蝕穿的矽區域曝光，以形成圖案。該等 曝光部份嗣會被以一P型摻雜劑例如硼來摻雜，至大約上 至2微米深度。此深度可至15微米或更深—些。該罩體嗣 會被除去。背面的硬罩乃被用來界限該溝槽㈣要發生 之處。該晶圓的背面嗣會被施以⑽紐蝕刻處理，而只蝕 刻未被摻雜的石夕部份。在該溝槽區域的碎部份乃具有約10 微米厚度而位於該等電阻器24底下。 —類似的方法亦可用來形成第4圖令的薄矽橋段。 與第4圖中標示相同號碼的薄膜層係可為相同者，並 以類似於前述之方法來按序製成。該孔層122乃可相同於 第8圖中所示者。 第U圖之列印頭有一優點即在電P且器24底下的矽會將 該等電阻器24的熱導掉。 .精習於積體電路製造技術之專業人士應可瞭解於此所 述之用以形成該列印頭結構的各種技術。該等薄膜層與其 本紙張尺度適用中國(2~297 ^ 18 -! I I — — — — — 裝.- ---—訂------ I--線 (請先閱讀贵面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 470706 Α7 j___Β7____ 五、發明說明（16 ) 厚度係可改變的，且某些膜層被刪除，而仍可獲致本發明 的效益。 第12圖示出一可配設本發明之噴墨列印機的實施例。 許多其匕s史計的喷墨列印機亦可與本發明一起使用。更詳 細之喷墨列印機内容乃可見於Norman Paw丨〇wski等人的第 5852459號美國專利，併此附送參考。 喷墨列印機130包括一輸入盤132含有多頁的紙134， 可利用滾輪137等將紙前送通過一列印區135而在其上列印 。然後該紙134會向前送至一輸出盤136。一可動架138固 裝著列印⑽〜⑷等，其係分別可列出青藍色(〇,黑 色（K) ’紫紅色（M)，及黃色（γ)等油墨。 在一實施例中，於一墨匣146中的油墨係經由可撓的 墨管148被送至所對應的列印匣中。該等列印匣亦可為另 外的形式，即裝有大量的供應墨液而可再裝填或不能再裝 填者。在另一實施例中，其油墨供應器係舆該列印頭部份 分開，而可卸除地裝設在可動架138中的列印頭上。 該可動架138係被一習知的皮帶與皮帶輪系統沿一掃 描轴來驅動，並沿_滑桿15晴動。在另—實施例中，該 架係為固定的，而以一固定的列印£陣列來印在一移動的 紙張上。 由一習知的外部電腦（例如一 PC)而來之列印信號會被 列印機13G所處理’而產生要被印出的點位元圖陣。該等 位元圖陣嗣會被轉換成印刷頭的激發信號β纟列印時該架 138沿著掃描軸前後運行的位置，係由1學編碼條帶來 ^ ---I----β--------- (請先閲讀臂面之注意事項再填寫本頁)

470706 A7 五、發明說明（17) 決定，並被在架138上的光電元件所檢測，而使在各列印 ϋ上之不同的油墨喷射元件在該架掃描的適當時間選擇性 地發射。 該列印頭乃可使用電阻式，壓電式，或其它種類的油 墨發射元件。 當該架138中的列印匣等掃描通過一紙頁時，被該等 列印昆列印的區域會重疊。在一次或更多次的掃描之後， 該紙頁134會轉至朝向輸出盤136的方向，而該架138會繼 續掃描。 · 本發明亦可同樣地應用於其它可擇的列印系統（未示 出）’其係使用另外的媒體及/或列印頭移動機構，諸如 那些設有粗粒輪，滾輪饋送器，或轉筒或真空帶技術等， 來撐持列印媒體並使之相對於列印頭總成移動者。若以一 粗粒輪設計，則有一粗粒輪與壓著滾輪會沿一軸心前後移 動該媒體’而有一裝有一個或更多列印頭總成的架會沿一 正交聯劑之軸來掃描通過該媒體。若以一轉筒式列印機設 計，該媒體會被固設於一轉筒上，其係沿一軸來轉動’而 有一裝有一個或多個列印頭總成之架會沿一垂交的軸來掃 描通過該媒體。於該轉筒式或粗粒輪設計中，其掃描典型 並非如第12圖所示之該系統以前後移動的方式來完成。 在一基片上乃可設有多個列印頭。而且，一列印頭陣 列乃可延伸遍及一紙頁的整個寬度’因此該列印頭不需要 掃描運作；而只須要使該紙頁對該陣列垂向移動即可。 在該架中的附增列印匣乃可包括其它的色料或定影劑 (請先閲讀嘴面之注意事項再填寫本頁) 裝 n 1 n I n · I l·· I I . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 470706

五、發明說明（is 雖本發明之特定實施例已被示出及說明，但專業人士 將可顯而易知有許多變化修飾能被實施，而不超出本發明 的廣義内涵，因此，申請專利範圍係用以涵蓋在其範嘴内 之所有包含於本發明真正精神與範圍内的變化與修飾β --------------裝· ！ {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 21 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 470706 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明（19 ) 元件標號對照 10…列印匣 50…黏著層 12…本體 60…油墨噴射室 14…列印頭 62…加熱電阻器 16…接點 63··· AlCu 導體 18…噴嘴 64…噴嘴 20…矽基片 6 6 ' 6 7…饋墨孔 2 2…薄膜層 70…矽基片 24…電阻器 7 2…薄膜層 25…電導體 74···孑L 2 6…饋墨孔 76…溝槽 2 8…孔層 7 8…油墨 3 0…油墨噴射室 90···場氧化物絕緣層 32…管道 92.-.PSG 層 3 3…内緣 9 6…化物層 34…喷嘴 9 8…後化石夕層 36…溝槽 100、101、103 …钽 3 8…油墨 層 4 0…場氧化物層 102…熱傳導層 42…磷矽酸鹽玻璃層 110…罩體 45".懸伸部份 111…電阻層 46…氮化矽層 112···導電層 48…碳化石夕層 113…第一罩體 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -??. 470706 A7 B7 五、發明說明（20 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 114···金導電層 136…輸出盤 115、116…罩體 137…滾輪 12 0…碎塊 138…可動架 122…孔層 14 0〜14 3…列印匡 130…噴墨列印機 14 6…墨E 132···輸入盤 148…墨管 134···紙 150…滑桿 135···列印區 152…光學編碼條帶 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 23

Claims (1)

1. 470706

   頌請委员r]A ·.本案修二後是"變更原實質内容 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'1取 A8 BS C8 D8 六、申請專利範圍 第89103708號專利再審查案_請專利範圍修正本 修正曰期：9〇年〇6月 1 · 一種列印裝置，包含： 一列印頭’該列印頭包括： 一列印頭基片（20); 多數的薄膜層（24, 40-50)設於該基片（2〇)之第一表 面上，該等薄膜層至少有一者形成多數的油墨噴射元件 (24)，該等膜層（42)之一包含位於該油墨喷射元件（24) 下之一介電層，以及該等膜層之一含有一保護層（46) 覆蓋位於該油墨噴射元件（24)下之該介電層之該膜層 (42); 饋墨孔（26)等乃被設成貫穿該等薄膜層（24, 4〇_5〇) ;以及 在該基片中至少有一開孔（36)可由該基片（2〇)的第 二表面提供一油墨路徑（38)，穿過該基片而至設在該等 薄膜層中的饋墨孔（26); 位於該油墨喷射元件（24)下之該介電層之該膜層 (42)係被由該等饋墨孔（26)蝕刻退後，俾可被該保護層 (46)蔽護隔離任何進入該等饋墨孔（26)中的流體（38)。 2.如申請專利範圍第1項之裝置，其進一步包含一孔層 (28)設在該等薄膜層（24, 40-50)上，該孔層形成多數的 油墨喷射室（30)，每一室中具有一油墨喷射元件（24)， 該孔層更於各油墨喷射室（30)形成一喷嘴（34)。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中位於該油墨噴射 元件（24)下之該介電層之該膜層（42)係為磷矽酸鹽玻璃 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 24 n m n n m n m - n I I n l m n 一 ον I t^i m I n n n I ηΊ I ,. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 470706 AS B8 C8 D8 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 六、申請專利範圍 (PSG)。 4.如申請專利範圍第3項之裝置，其中該等薄膜層（24, 40-50)包含： 一場氧化物（FOX)層（40)，所述之PSG層（42)乃覆設 其上； 一電阻層（24);及 該保護層（46)乃覆蓋該電阻層與PSG層。 5_如申請專利範圍第3項之裝置，其中該等薄膜層（24, 40-50)乃包含一場氧化物（F〇x)層（4〇)，而該pSG層（42) 覆设其上，當在製造該基片（20)中之至少一開孔（36)時 ，該FOX層會形成一蝕刻止擋層。 6. —種製造列印裝置的方法，包含： 提供一列印頭基片（20); 在该基片（20)之第一表面上製成多數的薄膜層（24, 40-50)，該等薄膜層至少一者形成多數的油墨噴射元件 (24)，該等膜層（42)包含一位於該油墨喷射元件（24)之 下的介電層； 蝕刻位於該油墨喷射元件（2 4)下之該介電層之該 膜層（42)而將其由後來形成的饋墨孔（26)處拉回； 沉積一保護層（46)覆蓋位於該油墨噴射元件（24)下 之該介電層，以蔽護位於該油墨喷射元件（24)下之該介 電層之該膜層（42)以隔離任何進入該等饋墨孔（26)中的 流體（38); 製成貫穿該等薄膜層（24, 40-50)的饋墨孔（26);以

   -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   申凊專利範圍 及 "“片(2〇)中製成至少-開孔(36)，以提供-油 吁/由。玄基片的第二表面穿過該基片(20)而至設在 以薄膜層（24,40-50)中的镇墨孔(26)。 7·如申凊專利範圍第6項 # _ $I万法’其中包含位於該油墨喷 射7C件（24)下之該介電層之該膜層⑷)係為_酸鹽玻 璃（PSG)。 8·如申請專利範圍第7項之方法，其中製成多數薄膜層 (24’ 40’5G)的步驟乃包括形成—電阻層（24)覆蓋該挪 層(42)。 9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中製成多數薄膜層 (24, 40-50)的步驟乃包括一場氧化物（F〇x)層㈣），其上 設有該PSG層（42)，而該F〇x層（4〇)在進行製造該基片 (20)中之至少-開孔（36)的步驟時，乃會形成—姓刻止 擋層。 線 10. —種列印的方法，包含： 饋送油墨（38)通過一列印頭基片（20)之至少—開孔 (36)，及通過在該基片（20)上之薄膜層（24, 4〇·5〇)所貫 設的饋墨孔（26)等，該等薄膜層至少有一者形成多數的 油墨喷射元件（24); 將已流過該至少一開孔（36)的油墨（38)導經該等薄 膜層（24, 40-50)上方而進入油墨喷射室（24, 40-50),該 導引步驟包含將油墨導經在位於該油墨噴射元件（24) 下之該介電層之膜層（42)上方之一層或更多層並與其 ^紙張尺度適g中國國家標準(CNS)A4規格（2】0 κ 297公^" 470706 8888 ABCD 六、申請專利範圍 接觸’其中位於該油墨噴射元件（24)下之該介電層之膜 層（42)有一邊緣係被由該等饋墨孔（26)處拉回，而被一 保護層（46)所蔽護’故該油墨（38)不會接觸該位於該油 墨喷射元件（24)下之該介電層之膜層（42);以及 激發該等油墨噴射元件（24)而經由對應的噴嘴（34) 射出油墨。 11.如申請專利範圍第10項之方法，其中位於該油墨喷射元 件（24)下之該介電層之膜層（42)包含磷矽酸鹽玻璃 (PSG)。 ----------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 27